A Reed relé egy elektromágneses tekercs segítségével olyan mágneses mezőt hoz létre, amely két vékony ferromágneses nádpengét húz össze egy lezárt üvegcsőben, lezárva az elektromos áramkört. Amikor az áram átfolyik a tekercsen, a mágneses fluxus ellentétes polaritással felmágnesezi a nád átfedő végeit, ezáltal vonzzák és érintik. Amikor a tekercsáramot eltávolítják, a nádlapátok természetes rugófeszültsége széthúzza az érintkezőket, kinyitva az áramkört. Ez az egész ciklus jellemzően ben történik kevesebb mint 1 milliszekundum , ezért széles körben alkalmazzák a reed reléket ott, ahol gyors, pontos kapcsolás szükséges.
A hagyományos elektromechanikus reléktől eltérően, amelyek külön armatúrára és érintkezőre támaszkodnak, a reed relé egyetlen zárt alkatrészben egyesíti a mágneses működtetőt és a kapcsolóérintkezőt. Ez az egyszerűbb mechanikai felépítés a fő oka annak, hogy a reed relék hosszabb élettartamot, alacsonyabb érintkezőpattanást és egyenletesebb teljesítményt biztosítanak több millió kapcsolási cikluson keresztül.
A váltási művelet mögötti fizikai struktúra
A működési elv teljes megértéséhez segít megvizsgálni, mi is van valójában a készülék belsejében. A szabványos reed relé három fő funkcionális részből épül fel, amelyek együtt működnek.
| Összetevő | Funkció |
| Üveg boríték | Hermetikusan zárt, inert gázzal (vagy vákuummal) töltött cső, hogy megvédje az érintkezőket az oxidációtól, portól és nedvességtől |
| Nádpengék | Két egymást átfedő ferromágneses csík, arany vagy ródium bevonattal az érintkezési ponton, amelyek rugóként és kapcsolóérintkezőként is működnek |
| Tekercselés | Az üvegkapszula köré tekercselt rézhuzal; generálja azt a mágneses teret, amely működteti a nádat |
| Orsó és ház | Fix helyzetben tartja a tekercset és az üvegkapszulát, biztosítja a szigetelést és a kapocscsatlakozásokat |
Mivel az érintkezők tartósan tömítettek inert gázon belül, a Reed relé nagyrészt immunis az érintkezési korróziós és szennyeződési problémákkal szemben, amelyek csökkentik a nyitott keretű elektromechanikus relék élettartamát.
Lépésről lépésre váltási folyamat
A tényleges kapcsolási sorrend négy szakaszra bontható, a tekercs feszültségellátásától az érintkező kioldásáig.
- Tekercs feszültség alatt: Feszültség van kapcsolva a tekercs kapcsaira, áram kezd átfolyni a réz tekercselésen
- Generált mágneses mező: Az áram mágneses fluxust hoz létre, amely áthalad az üvegcsövön, és mágnesezi az átfedő nádcsúcsokat
- Érintkezőzárás: A mágnesezett nádcsúcsok vonzzák egymást, egymás felé hajlanak, amíg fizikailag meg nem érintik, befejezve az áramkört
- Érintkező kioldás: A tekercs áramának eltávolításakor a mágneses erő eltűnik, és a nád anyagába épített rugófeszültség visszahúzza az érintkezőket
Mivel maguk a nád biztosítják a rugóvisszatérítő erőt és az elektromos érintkezést is, nincs külön mechanikus kötés, amely elhasználódna, ami megmagyarázza ennek a kialakításnak a mechanikai egyszerűségét és tartósságát.
Általános kapcsolattartó konfigurációk
A Reed relék néhány szabványos érintkezőelrendezésben készülnek, amelyek mindegyike különböző áramköri követelményeknek felel meg.
| Konfiguráció | Más néven | Viselkedés |
| A forma | Normál nyitva (NO) | Az érintkezők nyitva maradnak, amíg a tekercs feszültség alá nem kerül, majd zár |
| B űrlap | Normál zárt (NC) | Az érintkezők zárva maradnak, amíg a tekercs feszültség alá nem kerül, majd nyitva |
| C forma | Átállás (SPDT) | Három nádpengét használ, így az áramkör két út között vált |
A több Form A, Form B vagy Form C kapcsolót egy csomagban kombináló többérintkezős változatok gyakoriak a vizsgáló- és mérőberendezésekben is, ahol sok független jelutat kell egyetlen vezérlőkártyáról vezérelni.
Főbb elektromos és mechanikai jellemzők
A tipikus reed-relé adatlapok és az IEC 61810 relékesztelési szabványok szerint a teljesítményadatok az iparágban meglehetősen konzisztens tartományokba esnek, ami hasznos a mérnökök számára az alkatrészek összehasonlításakor.
| Paraméter | Tipikus érték |
| Működési idő | 0,3 ms és 1 ms között |
| Kiadási idő | 0,1 ms és 0,5 ms között |
| Érintkezési ellenállás | 150 milliohm alatt (mΩ), kezdeti |
| Mechanikai élettartam | Akár 1 milliárd művelet száraz áramkörben, alacsony terhelés mellett |
| Kapcsolási feszültség | 1000 V-ig a nagyfeszültségű változatokhoz |
| Szigetelési ellenállás | Nagyobb, mint 10^9 ohm a nyitott érintkezők között |
Ezek az adatok a szabványos IEC 61810-1 elektromechanikus relé vizsgálati módszertanból származnak, kombinálva az általános ipari adatlap-jelentési gyakorlatokkal, és a tényleges teljesítmény a tekercsfeszültségtől, a terhelés típusától és a kapcsolási frekvenciától függően változik, ezért ellenőrizni kell a konkrét Reed relé mindig ajánlott egy alkalmazás adatlapja.
Miért kapcsolnak gyorsabban a Reed relék, mint a szabványos relék?
A sebességelőny közvetlenül a fent leírt működési elvből ered. Mivel a nádlapátok könnyűek, nagyon rövid távolságuk van az üvegcsőben, és saját rugóként működnek, sokkal kisebb tömeget kell mozgatni, mint a hagyományos elektromechanikus relékben használt armatúra és érintkező szerelvény. A kisebb tömeg és a rövidebb utazási távolság gyorsabb reakciót jelent.
Az érintkezés visszapattanása is csökken, mivel a zárt inert gáz környezet megakadályozza, hogy az íves melléktermékek megzavarják az érintkezési felületeket, a sima üveg-fém tömítés pedig minden ciklusban előrelátható úton tartja a nádat. Ez a kiszámíthatóság az egyik oka annak, hogy a reed relék a preferált kapcsolóelemek az automatizált tesztberendezésekben (ATE), ahol több ezer jelút kell mikromásodperces szintű időzítési pontossággal kapcsolni.
Tipikus alkalmazások
A sebesség, a zárt érintkezők és a kis méret kombinációja számos iparágban alkalmassá teszi a reed reléket.
- Automatizált tesztberendezések és műszerek alacsony szintű jelek mérési csatornák közötti irányításához
- Távközlési berendezések hang- és adatvonalak váltásához
- Orvosi eszközök, ahol a zárt érintkezők megakadályozzák a szennyeződést és támogatják a hosszú szervizintervallumokat
- Biztonsági és beléptető rendszerek, érzékelőként mágnesesen működtetett reed kapcsolókkal
- Ipari vezérlőpanelek a nagy teljesítményű áramkörök kisáramú vezérlőjeleinek leválasztására
Mindegyik esetben a zárt, hermetikus érintkezési szerkezet a Reed relé csökkenti a karbantartási igényeket a poros vagy nedves környezetben működő nyitott érintkezős relé típusokhoz képest.
Reed relé más relétípusokhoz képest
A megfelelő relétípus kiválasztása a kapcsolási sebességtől, a terhelési áramtól és az alkalmazás környezeti feltételeitől függ.
| Funkció | Reed Relé | Elektromechanikus relé | Szilárdtest relé |
| Kapcsolási sebesség | Nagyon gyors (ezredmásodperc alatt) | Lassabb (néhány ezredmásodperc) | Gyors, nincs mechanikus késleltetés |
| Kapcsolatfelvétel az élettel | Magas, akár több milliárd ciklus | Mérsékelt, korlátozott a mechanikai kopás | Nincs mechanikai kopás, de korlátozza a termikus igénybevétel |
| Érintkezési ellenállás | Nagyon alacsony | Alacsony | Magasabb, a félvezető átmenet miatt |
| Terhelési áramkapacitás | Alacsony to moderate | Közepestől magasig | Közepestől magasig |
| Költség | Mérsékelt | Alacsony | Magasabb |
Az alacsony áramerősségű jelek gyakori kapcsolásával járó alkalmazásoknál, ahol a sebesség és az érintkezők megbízhatósága a legfontosabb, a reed relé általában a legjobb egyensúlyt kínálja a teljesítmény és a költség között.
A megfelelő Reed relé kiválasztása egy alkalmazáshoz
A reed relé meghatározásakor az alapvető működési elven túl néhány paraméter fokozott figyelmet érdemel.
- A tekercs feszültsége és áramerőssége, hogy illeszkedjen a hajtóáramkörhöz anélkül, hogy túllépné a teljesítménydisszipációs határértékeket
- Érintkező névleges érték, amely biztosítja, hogy a maximális kapcsolási feszültség és áram az adatlapon megadott határokon belül maradjon az érintkezőhegesztés elkerülése érdekében
- Működési és kioldási idő, különösen fontos a nagysebességű tesztkapcsolási alkalmazásoknál
- Csomagméret és szerelési stílus, legyen az átmenő furat, felületre szerelhető vagy DIP formátum szükséges a nyomtatott áramköri lap elrendezéséhez
- Várható kapcsolási élettartam, mivel a szárazáramú kisáramú használat messze meghosszabbítja az élettartamot a névleges ellenállásos terhelés kapcsolásnál
A teljes adatlap áttekintése egy adott Reed relé A modell ezen öt paramétere alapján a legmegbízhatóbb módja annak ellenőrzésére, hogy megfelelően fog működni a végtermék várható élettartama alatt.
