Signalreläer - Förstå grunderna

Reläer är en välanvänd och värdefull elektronisk enhet som har funnits sedan 1835. Trots sin ålder fortsätter de att spela en viktig roll inom olika branscher. De gör det möjligt att fjärrstyra en krets på avstånd, vilket gör dem användbara i många tillämpningar. Till och med de tidiga datorerna byggdes med ett stort antal reläer för booleska logiska funktioner. En viktig underkategori av reläer är signalreläer, som har särskilda användningsområden och ofta spelar en viktig roll i kommunikationen. Artikeln ger en introduktion till signalreläer, inklusive vad de är, deras skillnader jämfört med andra reläer, viktiga urvalskriterier med mera.

Grunderna för signalreläer

Signalreläer är i huvudsak elektriskt manövrerade elektromekaniska omkopplare som styr strömflödet i en krets. De fungerar genom att använda en magnetisk kraft, som produceras av en styrström som löper genom en spole i närheten av kontakterna, för att flytta interna rörliga delar eller kontakter mellan brutna och slutna lägen. På så sätt kan en liten signal styra en större signal. De liknar effektreläer, men är utformade för att hantera låg spänning och ström, vanligtvis under 2 A, och växlar signaler med låg effekt med märkspänningar på vanligtvis mellan 5 V_DC och 30 V_DC. Tack vare detta kallas de även för "reläer för låg signal".

Som nämnts ovan är signalreläer en elektromekanisk relätyp som lämpar sig bäst för tillämpningar med låg spänning och låg strömstyrka, med kontakter som är särskilt utformade för låg effekt. Effektreläer, som kan hantera högre ström och spänning, kan vara mer ekonomiska för vissa tillämpningar, men de kan också förstöra signaler med låg effekt i ljud- eller videokretsar, vilket gör signalreläer till ett betydligt lämpligare val. Signalreläer levereras i små kapslingar. som är perfekta för montering på kretskort och ger snabbare omkopplingstider. De är vanligtvis billigare än solid state-reläer och påverkas inte av spännings- eller strömtransienter och är inte känsliga för EMI/RFI. På grund av deras låga effekthantering genererar de även mindre värme än solid state-reläer och kräver därför vanligtvis inte några lösningar för värmehantering i kretsen.

Figur 1: En grundläggande jämförelse mellan reläer för låg och hög nivå. (Bildkälla: Same Sky)

Fördelar med signalreläer

Signalreläer, liksom andra elektromekaniska reläer, har en rad olika fördelar i projekt, inklusive:

• Enkelhet i konstruktionen
• Elektrisk isolering
• Robust drift
• Kostnadsbesparingar vid långa ledningsavstånd
• Flera kapslings- och funktionsalternativ
• Immunitet mot EMI/RFI

När de är korrekt anpassade till kretsens effektbehov ger signalreläer även ytterligare fördelar, som t.ex:

• Enkel användning
• Liten storlek
• Rimligt pris
• Motståndskraft mot mekaniska stötar
• Hög isolering mellan den inre spolen och kontakterna

Viktiga specifikationer och val av signalreläer

När du väljer en signalrelämodell för en konstruktion finns det flera faktorer att ta hänsyn till, bland annat:

• Märkspänning: den högsta spänning som reläet kan koppla, vanligtvis mätt i V_DC eller V_AC.
• Strömstyrka: den maximala ström som reläet kan koppla, mätt i ampere.
• Kontaktresistans: den resistans, mätt i ohm, som läggs till i belastningskretsen.
• Spolens spänning: den nominella styrspänningen för reläspolen.
• Spolens ström: den nominella ström som spolen tål med den nominella spänningen för spolen.
• Kontaktform: Reläets omkopplingskonfiguration (antal poler och normalt bruten eller sluten konfiguration). Som exempelvis SPDT (1 form C) och DPDT (2 form C).
• Kontaktklassificering: ström- och spänningsvärden för garanterad reläprestanda. Som exempel uttrycks detta vanligtvis som 1 A vid 30 V_DC.
• Omkopplingstid: reläets driftshastighet från det att styrströmmen tillförs till dess att kontakterna stängs, eller vice versa.
• Typ av montering: Monteringsmetod för tillämpningen. Detta är vanligtvis antingen genomgående hål eller ytmontering på kretskortet.
• Dielektrisk styrka: den maximala spänning som ett relä kan tolerera utan att skadas under en viss tid.
• Driftstemperatur: det angivna temperaturområde som ett relä kan arbeta säkert och framgångsrikt i utan att försämras.

Med ovanstående lista i åtanke kan en ingenjör påbörja processen med att välja ett signalrelä för projektet. Till att börja med bestämmer du de nödvändiga märkspänningarna och märkströmmarna baserat på kretsens maximala växlingsbelastning. Det är viktigt att komma ihåg att signalreläer vanligtvis växlar 2 A eller mindre.

Identifiera sedan den nödvändiga styrspänningen och typen, antingen växelström eller likström, och ange antalet poler/kretsar som ska växlas. Behöver kretsen/omkopplingen vara normalt bruten (NO) eller normalt sluten (NC)?

Slutligen bör du överväga hur enheten ska monteras i kretsen, som t.ex. panelmontering, DIN-skena, ytmontering eller genomgående hål. Genom att fastställa de specifika parametrar som krävs är det möjligt att identifiera ett relä som uppfyller systemets behov utan att det blir överspecificerat.

Figur 2: Allmänna steg för att välja ett signalrelä. (Bildkälla: Same Sky)

Tillämpningar för signalreläer

Signalreläer har på grund av sin omkopplingskapacitet med låg strömförbrukning använts i ett stort antal tillämpningar, både inom konsument- och affärsvärlden. De är en effektiv lösning för nätverksenheter som kräver signaler över långa avstånd med högre spänning och ström än vad de flesta elektronikprodukter kan hantera. Signalreläer är även användbara i tillämpningar med snabbt gensvar som inte kräver lika mycket ström som ett effektrelä. I vardagsmiljöer som t.ex. hem och kontor arbetar en termostat med låg spänning och ström men behöver skicka en signal till värmepannan eller luftkonditioneringsenheten. Ett signalrelä kan ta emot den lilla styrsignalen med låg effekt och använda den för att överföra meddelandet till värmepannan eller AC-enheten så att de kan vidta lämpliga åtgärder.

Sammanfattning

I takt med att elektroniska system blir allt mer avancerade uppstår ofta behovet av fullständig elektrisk isolering mellan en omkopplingssignal och den signal som kopplas om. Signalreläer är en lösning för säker styrning av ström och spänning på avstånd.

Enheterna används ofta i en mängd olika konsument- och industriprodukter och system för att koppla om strömmen i olika typer av kretsar. Efter att ha identifierat kraven för en konstruktion, erbjuder Same Sky ett antal signalreläer för att tillgodose ingenjörens behov av omkoppling med låg ström.