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1, 2, 4, 8, 16 Kanal Relais

Was ist ein Relais ? Ein Relais ist ein elektromagnetisches Gerät, das im Prinzip wie ein Schalter funktioniert. Relais werden mit Hilfe eines elektrischen Schaltkreises angesteuert um... mehr erfahren »
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1, 2, 4, 8, 16 Kanal Relais

Was ist ein Relais ?

Ein Relais ist ein elektromagnetisches Gerät, das im Prinzip wie ein Schalter funktioniert. Relais werden mit Hilfe eines elektrischen Schaltkreises angesteuert um einen anderen, unabhängigen Arbeitsstromkreis zu steuern. Relais haben dabei in der Regel zwei Schaltstellungen. Unabhängig von der Bauform einzelner Relais ist allen Relais die Unterscheidung zwischen Schaltspannung und Steuerspannung gemeinsam. Häufig werden Relais eingesetzt, wenn man einen starken Arbeitsstrom mit Hilfe eines schwachen Stromes steuern möchte.

Erfunden wurde das Relais 1835 zur Weiterentwicklung der elektromagnetischen Telegraphie. Das Relais war dabei in seiner ursprünglichen Form die Lösung um ankommende schwache Signale der Leitungen wieder zu regenerieren. Dadurch war es möglich die Impulse über weitere Strecken zu übertragen. Seit dem sind Relais ein wichtiger Bestandteil unzähliger elektrischer und elektronischer Steuerungen.

Das Relais wurde außerdem bei der Entwicklung des ersten Computers durch Konrad Zuse im Jahr 1941 verwendet. Aus 2.000 Relais wurde das Rechenwerk sowie der Speicher des “Z3“ gebaut. Seit Mitte der 40er Jahre wurden Relais in Computern allerdings weitestgehend durch Elektronenröhren ausgetauscht und später durch Transistoren mit integrierten Schaltkreisen ersetzt.

 

Wie funktioniert ein Relais?

Ein Relais besteht aus einer Spule mit einem Eisenkern, einem Joch, einem beweglichen Anker mit Trennstift und Kontaktfedern, auf denen sich elektrische Kontakte befinden. Fließt Strom durch die Spule, wird ein elektromagnetisches Feld aufgebaut und der ferromagnetische Anker am Ende der Spule wird angezogen. An einem Spalt kommt es dabei zur Krafteinwirkung auf den Anker, wodurch das Relais dann einen oder mehrere Kontakte schaltet. Sobald die Spule nicht mehr erregt ist, wird der Anker durch Federkraft wieder in die Ausgangslage versetzt. Allen Relais gemeinsam ist die Unterscheidung in Steuer- und Schaltspannung. Die Steuerspannung definiert das Auslösen des Schaltvorgangs anhand eines minimalen und maximalen Wertes. Welche Spannungen im Schaltkreis anliegen dürfen, bestimmt die Schaltspannung, die ebenfalls nach minimalen und maximalen Werten unterteilt wird. Da Relais in der Lage sind, einen Ausgangskreis mit größerer Leistung als im Eingangskreis zu steuern, lassen sie sich im weitesten Sinn als elektrische Verstärker betrachten. Als solche wurden sie damals auch in der Telegraphie als eine Art Repeater eingesetzt, der aus einem schwachen Eingangssignal mit Hilfe eines externen Stroms ein neues und stärkeres Signal erzeugte.

 

Wofür werden Relais verwendet?

Relais können unterschiedliche Aufgaben erfüllen:

  • Ein Relais kann mit geringer Leistung eine große Leistung schalten. Das auch über größere Entfernungen hinweg.

So kann man mit Hilfe eines Relais zum Beispiel eine große Endstufe im Kofferraum mit einem ganz kleinen Schalter am Armaturenbrett einschalten.

  • Ein Relais kann Stromkreise galvanisch trennen.

Zum Beispiel um die gefährlich hohe Spannung eines Laststromkreises vom empfindlichen Steuerstromkreis fernzuhalten

  • Ein Relais kann ein Signal umkehren.

So kann ein Relais beispielsweise zum Abschalten der Nebelscheinwerfer verwendet werden, sobald das Fernlicht eingeschaltet wird.

  • Ein Relais kann mehrere Kontakte haben, und so mit nur einem Steuerbefehl mehrere voneinander unabhängige Verbraucher einschalten.

  

Vorteile von Relais

  • Geringer Kontaktübergangswiderstand im Milliohmbereich bei gleichzeitig geringer Kapazität der Schaltstrecke
  • Hohe Einschaltleistung bzw. hohe Überlastbarkeit
  • Schaltstrecke muss seltener durch eine Schutzbeschaltung vor Induktionsströmen der geschalteten Last geschützt werden.
  • Hoher Isolationswiderstand und hohe Sperrspannung der Schaltstrecke (sichere Galvanische Trennung)
  • Relais benötigen keine Kühlung, wie die Halbleiterrelais bei hohen Lasten
  • Relais können geringste Signale bis hohe Hochfrequenz-Leistungen schalten und zeigen dabei wenig Neigung zum Übersprechen
  • Relais können je nach Kontaktwerkstoff und Kurzschlussstrom auch Kurzschlüsse schalten, ohne ihre Funktion zu verlieren
  • Schaltzustand ist oft mit bloßem Auge erkennbar
  • Störfestigkeit durch ausgeprägtes Hystereseverhalten und Robustheit der Spule, sie nimmt Überspannung einige Male unbeschadet hin (EMV und ESD

 

Nachteile von Relais

  • Abhängigkeit des Isolationsvermögens vom Luftdruck beziehungsweise von der Höhe über dem Meeresspiegel (außer bei hermetisch dichtem Relaisgehäuse)
  • Erschütterungs- und Stoßempfindlichkeit
  • Geräuschentwicklung beim Schalten
  • Hohe Ansprech- und Abfallzeit (Millisekunden gegenüber Mikro- und Nanosekunden bei Halbleitern, das heißt drei bis sechs Zehnerpotenzen)
  • Je nach Kontaktwerkstoff kann sich der Kontaktübergangswiderstand mit der Lebensdauer abhängig von der geschalteten Last ändern
  • Prinzipieller Verschleiß (elektrisch und mechanisch), das heißt, es muss immer die maximal erreichbare Schaltanzahl der Lebensdauer der Baugruppe gegenübergestellt werden
  • Entstehung von Schaltlichtbögen beim Ein- und Ausschalten
  • Entstehung von Selbstinduktionsspannungen beim Abschalten der Spule - wird meist abgefangen durch eine Schutzbeschaltung

  

Typen und Bauarten von Relais

 Von Relais gibt es viele verschiedene Arten, abhängig beispielsweise vom Konstruktionsprinzip, von der Anzahl der Kontakte, ihrem zulässigen Strom, der Art des Betriebsstroms oder der Aktivierungs- und Deaktivierungszeit. Wenn Relais große Leistungen steuern, nennt man sie außerdem auch “Schütze“ statt Relais.

Nachfolgend die wichtigsten Relaistypen:

  • Ankerrelais
  • Wechselstrom Relais
  • Verzögerungsrelais
  • Reed-Relais
  • Relais mit beweglichem Kern
  • Relais mit Positionserhaltung
  • Halbleiter Relais

 

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