Reedrelais: Funktionsprinzip des Schalters, Beschreibung, Anwendungsbereich des Trennschalters

In der Elektronik und der Funktechnik werden Schaltgeräte und Kontakte aktiv eingesetzt. Solche Teile gelten jedoch als unzuverlässig, da sie bei häufigem Gebrauch der Geräte verschleißen. Aus diesem Grund verwenden Spezialisten oft einen Reedschalter, der in Form eines magnetisch gesteuerten hermetischen Kontakts dargestellt wird. Für einen längeren Betrieb sind auf ihnen hochwertige Schalter verbaut.

Kurzbeschreibung

In der modernen Welt werden Reedschalter praktisch nicht verwendet, da universellere Hall-Sensoren in den Massenmarkt eingetreten sind. Trotzdem gibt es Situationen, in denen Sie auf ein solches Relais einfach nicht verzichten können. Und die Sache ist, dass das Gerät einfach zu steuern ist und in den Stromkreis jedes Geräts eingebaut werden kann. Wenn der Master ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Langlebigkeit vom Gerät erreichen soll, dann kann auf einen Reedschalter einfach nicht verzichtet werden.

Heute findet man ein solches Relais in verschiedenen Sensoren und ähnlichen Geräten. Funktionalität ist üblich zu teilen in drei Hauptkategorien:

1. Umschalten.
2. Schließung.
3. Öffnung.

Als wesentliche technische Merkmale lassen sich Trocken- und Quecksilberkontakt unterscheiden. Im letzteren Fall sind im Glasgehäuse Metalltropfen enthalten, die beim Betrieb des Relais besonders wichtig sind, da die Kontaktqualität verbessert wird.

Darüber hinaus hilft Quecksilber, unerwünschte Vibrationen zu vermeiden, wodurch die Reaktionszeit der Anlage erhöht wird. Experten empfehlen daher immer, diese Art der Kontaktaufnahme zu verwenden.

Geräteeigenschaften

Der hochwertige Reedschalter besteht aus zwei Kontakten aus einer speziellen ferromagnetischen Legierung. Sie sind in einem stabilen Kolben eingebaut, damit der Anwender seine Arbeit stets kontrollieren kann. Dringt ein Permanentmagnet in die Kontakte ein, so erfolgt ein Schließen unter Bildung eines Dauerstromkreises. Aufgrund dieser Besonderheit wurde der Reedschalter als Endschalter bezeichnet.

Industrielle Hersteller kennzeichnen solche Geräte streng nach dem endgültigen Anwendungsbereich. Beispiel: Wird das Relais mit der Abkürzung KEM bezeichnet, gehört es zur Kategorie der elektrischen Schaltwerke. Der große Buchstabe „A“ bedeutet, dass das Gerät bei allen Wetterbedingungen verwendet werden kann, die mit „B“ gekennzeichneten Teile jedoch ausschließlich für den Innenbereich bestimmt sind. Das Kürzel MCA ist oft zu sehen, wodurch dieser Magnetschalter für alle Einsatzbedingungen bestens geeignet ist.

Bei einer Standard-Umschalteinheit liegt der Widerstandswert innerhalb von 0,2 Ohm. Ein hochwertiger Reedschalter zum Öffnen unterscheidet sich dadurch, dass dieser Indikator 1 kOhm beträgt. Diese Daten ermöglichen es Technikern, das Umschalten zwischen bestehenden Stromkreisen erheblich zu beschleunigen. Alle Magnetschalter dieser Art werden für Starkstromnetze verwendet, da sie eine höhere Leistung aufweisen. Der magnetische Reed-Trennschalter wird in verschiedenen Stromkreisen, in der Computer- und Sicherheitsindustrie sowie in Kontaktsensoren aktiv eingesetzt.

Varianten von Modellen

Hochwertige Reedrelais werden meist in mehrere Kategorien eingeteilt, die sich im Gerät der Kontaktgruppe voneinander unterscheiden. Jede Sorte weist zahlreiche positive Eigenschaften auf, die sowohl von Profis als auch von Heimwerkern sehr geschätzt werden. Es gibt verschiedene Arten von Reedschaltern im Angebot:

• Mit Umschaltkontakten.
• Traditionelle Open-Loop-Installationen.
• Spezifische Elemente mit geschlossenen Kontakten.

Neben den Hauptfunktionsmerkmalen unterscheiden Spezialisten auch technologische Parameter, die die schaltenden versiegelten Einheiten in Trocken- und Quecksilbereinheiten unterteilen.

Designunterschiede

Der multifunktionale Reedschalter präsentiert sich in Form eines abgedichteten Glaszylinders, in dem sich empfindliche Kontakte befinden. Diese Elemente sind Magnetkerne, die von den Stirnseiten des Produkts geschweißt werden. Alle externen Teile werden an die vorhandene Stromversorgung angeschlossen.

Am beliebtesten sind heute Reed-Relais zum Schließen. Die Kontakte bestehen aus hochwertigem rechteckigem ferromagnetischem Draht. Die Kerne bestehen aus Permalloy, einem Material, bei dem Leistung und Reedschaltergröße eine große Rolle spielen. Bei Bedarf kann die Beschichtung durch Silber, Gold, Rhodium ersetzt werden.

Der fertige Kolben wird evakuiert oder es wird ein Inertgas eingeleitet, das die Korrosionsentwicklung im Schalter verhindert. Bei der Herstellung berücksichtigen Spezialisten auch, dass zwischen den Kernen ein Spalt mit einem bestimmten Durchmesser besteht.

Arbeitsprinzip

Der Reed-Wechsler mit Schließerkontakt ist mit zwei Kernen ausgestattet, die sich durch eine erhöhte magnetische Permeabilität auszeichnen. Diese beiden Elemente befinden sich in einem verschlossenen Glasbehälter, der mit einem Inertgas oder einem Gasgemisch gefüllt ist. Im Kolben selbst herrscht ein Druck von 50 kPa. Die spezielle inerte Umgebung verhindert eine Oxidation der Kontakte.

Der Reedschalterzylinder befindet sich im Innenfach der Steuerwicklung, die an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist. Im Moment des Einschaltens bildet sich am zuständigen Relais das erforderliche Magnetfeld, das durch die Kontaktkerne und dann entlang des Spalts verläuft und sich an der Steuerspule schließt. Der Arbeitsenergiefluss erzeugt eine Zugkraft, die die Kontakte miteinander verbindet.

Eine zusätzliche Beschichtung der Kontakte mit Silber, Gold, Palladium oder Radium hilft, den Kontaktwiderstand zu reduzieren. Nach dem Einschalten des Stroms in der Spule des Elektromagneten verschwindet die Kraft und die Federn selbst arbeiten nach dem Öffnungsprinzip. Es ist erwähnenswert, dass es im Reedschalter völlig keine Oberflächen gibt, an denen die Teile miteinander reiben würden. Die Kontakte selbst zeichnen sich durch eine Vielzahl von Funktionen aus, da sie die gesamte Arbeit eines Leiters, Magnetkreises und Federn übernehmen können.

Eine Erhöhung der Stromdichte hilft, die Größe der Magnetspule um ein Vielfaches zu reduzieren. Lackdraht wird aktiv zum Wickeln verwendet. Alle Reedschalterbaugruppen werden gestanzt und die Verbindungen werden durch Schweißen oder Löten hergestellt. Diese Einheiten verwenden aktiv magnetische Abschirmungen, die dazu beitragen, die Zonen des eingeschalteten Zustands zu reduzieren.

Die gut abgestimmte Funktion des Relais ist darauf zurückzuführen, dass alle Federn ohne zusätzliche Spannung eingebaut sind, wodurch das Gerät nach dem Start sofort betriebsbereit ist. Anstelle der üblichen Elektromagnete können auch Permanentmagnete verwendet werden, weshalb Reedschalter als polarisiert bezeichnet werden. Um die Relaiskontakte zu drücken, ist eine gewisse Kraft erforderlich, die auf das Vorhandensein einer Magnetspule zurückzuführen ist. Dieser Effekt ist bei herkömmlichen elektromagnetischen Einheiten nicht zu finden, bei denen die gesamte Kraft von der Feder abhängt.

Das Funktionsprinzip eines Reed-Relais zum Öffnen unterscheidet sich darin, dass das Relaissystem unter dem Einfluss eines Elektromagneten die Kerne magnetisiert, die sich allmählich abstoßen und den Stromkreis öffnen. Die zum geschlossenen Typ gehörenden Modelle sind mit drei Kontakten ausgestattet, von denen einer mit Metall bedeckt ist und der Rest ferromagnetisch ist.

Vorteile und Nachteile

Jede Einheit hat sowohl positive als auch negative Eigenschaften. Wenn der Benutzer alle Stärken und Schwächen des gekauften Produkts kennt, kann er die für ihn am besten geeignete Anwendung auswählen. Deshalb vor dem Kauf eines Reedschalters Sie müssen seine Vorteile studieren:

1. Hohe Schaltsicherheit. Dieser Parameter ist fast doppelt so hoch wie der für offene Kontaktgruppen typische. Dieser Effekt wird durch den hohen Widerstand zwischen offenen Kontakten erreicht (kann bis zu mehreren zehn MOhm betragen).
2. Benutzerfreundlichkeit. Dieser Parameter ist darauf zurückzuführen, dass alle Kontakte von der Außenumgebung isoliert sind, sodass sich der Benutzer keine Sorgen um deren Sauberkeit machen muss. Außerdem gibt es keine mechanische Befestigung am Permanentmagneten.
3. Lange Lebensdauer. Die Zahl der Relaisschaltungen geht in die Milliarden, keine Kontaktgruppe kann mit dieser Zahl mithalten.
4. High-Speed-Leistung. Viele Modelle haben eine Schaltfrequenz nahe 1 kHz.
5. Die Geräte können ohne Hilfe von Strom gesteuert werden.
6. Diese Art von Schalter ist bei der Wahl der Last völlig anspruchslos.

Wenn alle positiven Aspekte untersucht wurden, können Sie sich mit den Nachteilen vertraut machen. Wenn der Meister über die erforderliche Berufserfahrung verfügt, kann er kleinere Mängel beseitigen. Zu den Hauptnachteilen eines Reed-Schalters können unterschieden werden folgende Eigenschaften:

• Relativ wenige Kontakte.
• Große Abmessungen, die nicht gut zu einem modernen Funksockel passen.
• Ziemlich niedrige Schaltleistung.
• Vibration beim Auslösen (dieser Parameter gilt nicht für Modelle, bei denen Quecksilbertropfen in die Kapsel gefüllt sind).
• Überempfindlichkeit gegenüber externen Magnetfeldern.
• Der Glaskolben kann durch unsachgemäße Handhabung leicht beschädigt werden.

Trotz der deutlichen Dominanz positiver Eigenschaften wird das Reed-Relais nach und nach durch andere Analoga vom Halbleitertyp (z. B. einen Hall-Sensor) ersetzt. Dabei spielten die höhere Strukturfestigkeit, das völlige Fehlen von Rasseln und auch die geringen Abmessungen eine entscheidende Rolle.

Anwendungen

Hochwertige und multifunktionale Reedschalter gelten als gefragt in Sicherheitssystemen, wo sie als Relais eingesetzt werden. Solche Geräte werden auch in spezielle Sensoren eingebaut. Vergessen Sie auch andere Anwendungsgebiete nicht:

• Leistungsstarke Schnorchelausrüstung.
• Synthesizer und Keyboards.
• Spezialisierte Ausrüstung für Automatisierung und Sicherheit.
• Geräte mit schmalem Profil in medizinischen Einrichtungen.
• Schaltgeräte.
• Mess- und Prüfgeräte.

Regeln für die Reedschaltersteuerung

Da solche Geräte nicht nur im Alltag, sondern auch in vielen anderen Branchen zum Einsatz kommen, sollte jeder Anwender damit umzugehen wissen. Nur in diesem Fall können Sie sich auf den hochwertigen Betrieb des Relais verlassen. Darüber hinaus können Sie einen versiegelten Schalter steuern auf zwei Arten:

1. Mit einem Permanentmagneten.
2. Durch Einwirken auf eine Spule, die an eine Konstantstromquelle angeschlossen ist.

Bei der ersten Variante kann der Benutzer die Winkel- oder Linearbewegung des Permanentmagneten nutzen. Außerdem gibt es oft eine Möglichkeit, wenn ein spezieller Vorhang den Arbeitsbereich abdeckt. Diese Option findet sich bei universellen Füllstands- und Positionssensoren sowie bei Einbruchmeldern.

Die zweite Methode ermöglicht es Spezialisten, ein leistungsstarkes Relais basierend auf einem Reed-Schalter zu bauen. Im Gegensatz zu bekannten traditionellen Designs ist eine solche Einheit zuverlässiger, hochwertiger und langlebiger, da sich in ihrem Kreislauf keine beweglichen Elemente befinden. Bei einer kleinen Anzahl von Kontaktgruppen kann dieser kleine Nachteil jedoch leicht beseitigt werden, indem mehrere Reedschalter gleichzeitig verwendet werden.

Ein Beispiel für die Anwendung dieser Steuermethode ist ein Stromrelais. Diese Einheit wird in Form einer leistungsstarken Spule präsentiert, die mit einem starken Draht mit großem Querschnitt umwickelt ist. Im Innenfach befindet sich immer ein versiegelter Schalter.

Die Vielseitigkeit dieses Gerätes kann als zuverlässiges Überlastschutzsystem in Gleichstromkreisen eingesetzt werden. Darüber hinaus kann der Master die Empfindlichkeit des Geräts anpassen, indem er den Schalter in der Spule linear bewegt.