Что реле даёт схеме
Реле позволяет одной электрической области управлять другой: малый ток коммутирует больший, низковольтная логическая линия управляет высоковольтной шиной, а сигнал постоянного тока может замыкать цепь переменного тока. То, что инженеров-разработчиков обычно интересует больше всего, — это гальванический барьер между управляющей и коммутируемой сторонами: без него неисправность на стороне нагрузки может напрямую распространиться на управляющую электронику. Именно сочетание преобразования уровней и изоляции объясняет, почему реле встречаются в автоматическом управлении, дистанционной коммутации, защите, контрольно-измерительных приборах и промышленной автоматизации, а не в какой-то одной нише.
Где заканчиваются возможности обычных электромеханических реле
Классическое электромагнитное реле притягивает якорь к сердечнику с помощью катушки. Принцип прост, а детали надёжны, но механика задаёт нижний предел размера и скорости, а шарнирно-контактный узел, движущийся при каждом цикле, изнашивается. По мере уменьшения плат и роста числа каналов этот предел становился всё более ощутимым. Герконовое реле стало ответом именно на этот набор ограничений, а не универсальным улучшением: для коммутации сильноточных сетей по-прежнему обычно выбирают ЭМР или контактор.
Герконовая капсула, герметизированная при производстве
Геркон восходит к Bell Laboratories 1940-х годов. Две ферромагнитные пластины (язычки) герметично запаяны в стеклянную капсулу в контролируемой атмосфере и замыкаются, когда внешнее поле — от катушки или магнита — притягивает их друг к другу. В голом виде он работает как датчик приближения; с обмоткой катушки он становится реле. Герметизация — определяющая особенность: контакты никогда не контактируют с окружающим воздухом, влагой или парами флюса, поэтому нет окисления контактов и нет механизма, открытого для загрязнения. По сравнению с полупроводниковыми ключами соотношение обратное: герметичный механический контакт выдерживает броски тока и пусковые токи, которые нагружали бы полупроводник, ценой наличия движущихся частей.
Изоляция и утечки на нижнем пределе шкалы
Сопротивление изоляции герметичного герконового контакта достигает 1015 Ω, что даёт утечку порядка 10-15 A. Эта цифра важнее всего там, где коммутируемый узел находится рядом с телом человека: внутрисердечные выводы, пути кардиостимуляторов и подключённые к пациенту зонды, где ток утечки, измеряемый единицами микроампер, уже достаточен, чтобы нарушить сердечную ткань. Она также важна на другом конце стенда, в электрометрических и ионизационных цепях, где сам сигнал составляет всего несколько фемтоампер.
Сигналы, которые не удержит контакт, открытый воздуху
Поскольку контакты замыкаются в инертной сухой атмосфере, герконовое реле коммутирует сигналы до фемтоампер (10-15 A) currents and nanovolt (10-9 V) без контактной плёнки и окисления, которые смещают ЭМР с открытым каркасом. Срок службы следует из той же конструкции. Реле с поворотным якорем обычно изнашивается примерно за миллион операций, поскольку его шарнир и контакты деградируют; герконовый контакт не имеет шарнира или скользящей поверхности, и при нагрузках сигнального уровня его номинал стремится к одному миллиарду операций. Оговорка в том, что “сигнальный уровень” делает работу в этом предложении — номинальный ресурс падает по мере роста коммутируемого тока и дуги, поэтому цифру в миллиард операций не следует переносить на режим коммутации мощности.
Диапазон характеристик релейных решений SHR AUTOSENSOR
- Механический ресурс — до 109 операций на уровне сигнала
- До 5 полюсов в многополюсных конструкциях
- Формы контактов: A (NO), B (NC), C (SPDT с размыканием перед замыканием), D (SPDT с замыканием перед размыканием) и E (бистабильная/фиксирующаяся)
- Сопротивление контактов — примерно до 50 mΩ
- Сопротивление изоляции до 1015 Ω
- Коммутация до 10 000 V, есть версии с высоким током нагрузки
- Сигналы до 10 nV и в фемтоамперном диапазоне
- Полоса пропускания сигнала до 6 GHz
- Время срабатывания в диапазоне 100–300 µs
- Рабочая температура -55 °C — +100 °C
- Герметичная работа в воздухе, воде, вакууме, масле, топливе и запылённых средах
- Удар до 200 G; вибрация до 30 G в диапазоне 50–200 Hz
- Компактный корпус со стандартным расположением выводов
- Выбор корпуса, капсулы, сопротивления катушки и опционального магнитного экрана
Где эти компоненты реально применяются
На практике компоненты попадают в две большие группы разработок. Одна нуждается в плотном, быстром, долговечном сигнальном ключе: внутрисхемные и полупроводниковые испытания, мультиплексированный сбор данных, телекоммуникации и контрольно-измерительные приборы. Другой нужен небольшой изолированный контакт, который выдерживает высокое напряжение или выживает во враждебной среде: высоковольтные источники питания, медицинское оборудование и связанные с безопасностью автомобильные цепи. Общее требование — ключ с изоляцией механического компонента и скоростью, размером и ресурсом, близкими к полупроводниковым; именно в этот момент разработчики обычно обращаются к герконовому реле, а не к ЭМР или полупроводниковому ключу.
О SHR AUTOSENSOR
SHR AUTOSENSOR TECH LIMITED (SHR AUTOSENSOR) производит высоковольтные герконовые реле, реле со ртутно-смачиваемыми контактами и высоковольтные контакторы постоянного тока. Контакт: [email protected] | +86 13761571029 | www.reed-relay.com