Anziehungskraft

Pull-In (PI) wird als der Punkt beschrieben, an dem sich die Kontakte schließen. Bei einem Magneten wird er in der Regel als Abstand zwischen dem Reed-Schalter und dem Magneten in mm (Zoll) oder in der Feldstärke AT, mTesla oder Gauss gemessen. Bei einer Spule wird der Pull-In in Volt über der Spule, in mA, die in der Spule fließen, oder in Amperewindungen (AT) gemessen. Im Allgemeinen wird dieser Parameter als Höchstwert angegeben. Unabhängig davon, wie gut die Reed-Klingen geglüht sind, haben sie immer noch eine
ein geringes Maß an Remanenz (ein geringes Maß an Magnetismus, das in den Zungen verbleibt, nachdem das Magnetfeld aus dem Reed-Schalter entfernt oder beseitigt wurde). Um konsistente
Um konsistente Pull-In- und Drop-Out-Ergebnisse zu erhalten, sollte der Reed-Schalter zunächst mit einem starken Magnetfeld gesättigt werden, bevor die Pull-In-Messung durchgeführt wird.
Siehe Abbildung #5.

Bei der Messung in einer Spule oder speziell in einem Reed-Relais ändert sich der Pull-In-Wert bei verschiedenen Temperaturen und wird in der Regel bei 20° C angegeben (siehe Abbildung 6).

Da sich der Kupferdraht der Spule mit der Temperatur ausdehnt und zusammenzieht, variiert der Pull-In- oder Arbeitspunkt mit der Temperatur um 0,4 % ^oC. Gut konzipierte Relais berücksichtigen diese parametrische Änderung in der Regel bei der Konstruktion und Spezifikation.

Drop-Out

Drop-Out (DO) wird als der Punkt beschrieben, an dem sich die Kontakte öffnen, und hat ähnliche Eigenschaften wie der obige Pull-In. Er wird auch als Auslösestrom oder Rücksetzspannung oder AT bezeichnet.

Hysterese

Die Hysterese besteht zwischen dem Pull-In und dem Drop-Out und wird in der Regel durch das Verhältnis DO/PI, ausgedrückt in %, beschrieben. Die Hysterese kann je nach Konstruktion des Reed-Schalters variieren (Abbildung 7), wobei Variationen in der Beschichtungs- oder Sputterdicke, der Klingensteifigkeit, der Klingenüberlappung, der Klingenlänge, der Spaltgröße, der Dichtungslänge usw. alle diesen Parameter beeinflussen. Abbildung 7 zeigt ein Beispiel für die Hysterese bei der Verwendung eines Magneten zur Betätigung eines Reed-Schalters.

Kontaktwiderstand

DerKontaktwiderstand ist der von den Reed-Klingen erzeugte Gleichstromwiderstand (Volumenwiderstand) und der Widerstand über den Kontaktspalt. Der größte Teil des Kontaktwiderstands befindet sich in den Nickel/Eisen-Reedblättern. Ihr spezifischer Widerstand beträgt 7,8 x 10-8 Ohm/m bzw. 10,0 x 10-8 Ohm/m. Diese Werte sind relativ hoch, wenn man sie mit dem Widerstand von Kupfer vergleicht, der 1,7 x 10-8 Ohm/m beträgt. Der typische Kontaktwiderstand eines Reed-Schalters beträgt etwa 70 mOhm, wovon 10 bis 25 mOhm auf den tatsächlichen Widerstand über den Kontakten entfallen. In einem Reed-Relais bestehen die Relaisstifte oft aus Nickel/Eisen, was den gesamten magnetischen Wirkungsgrad verbessert, aber den Kontaktwiderstand erhöht. Diese Erhöhung kann in der Größenordnung von 25 mOhm bis 50 mOhm liegen. Siehe Abbildung #8.

Dynamischer Kontaktwiderstand

Derdynamische Kontaktwiderstand (DCR) ist ein echtes Maß für die Disposition der Kontakte. Wie bereits beschrieben, setzt sich der Kontaktwiderstand hauptsächlich aus dem Durchgangswiderstand oder dem Leitungswiderstand zusammen. Die Messung des Widerstands über dem Reed-Schalter gibt nur einen groben Hinweis darauf, dass die Kontakte funktionsfähig sind. Um einen besseren Hinweis auf die Funktionsfähigkeit der Kontakte zu erhalten, muss man die Kontakte unter dynamischen Bedingungen betrachten.

Das Öffnen und Schließen der Kontakte bei Frequenzen im Bereich von 50 Hz bis 200 Hz kann viel mehr Informationen liefern. Das Schalten von 0,5 Volt oder weniger mit ca. 50 mA bietet genügend Spannung und Strom, um mögliche Probleme zu erkennen. Diese Prüfung kann mit einem Oszilloskop durchgeführt werden oder kann für eine automatischere Prüfung leicht digitalisiert werden. Man sollte Prüfspannungen von mehr als 0,5 Volt vermeiden, um einen ‚Break-Over‘ (potenziell nicht leitende Filme) zu vermeiden. Dieser extrem dünne Film sieht wie ein offener Stromkreis aus, wenn man sehr niedrige Signale schaltet oder den Reed-Schalter stromlos schließt (Schließen der Kontakte, bevor eine Spannung oder ein Strom über die Kontakte angelegt wird). Die Verwendung einer Spannung von über 0,5 V könnte dieses potenzielle Qualitätsproblem verbergen. Siehe Abbildung 9.

Wenn die oben beschriebene Frequenz an eine Spule angelegt wird, werden die Kontakte in etwa ½ mA geöffnet und geschlossen. Die Kontakte können dann etwa 100 ms lang prellen und eine Periode des dynamischen Rauschens von bis zu ½ ms durchlaufen. Dieses dynamische Rauschen wird dadurch erzeugt, dass die Kontakte weiterhin prellen, sich aber nicht öffnen, wobei der Kontaktwiderstand stark variiert, während die Kraft oder der Druck auf die Kontakte harmonisch variiert und sich in etwa ½ ms oder weniger kritisch abschwächt. Siehe Abbildung 10. Sobald sich dieses dynamische Geräusch verflüchtigt hat, durchlaufen die Kontakte eine „Schwankungsperiode“. In diesem Fall haben sich die Kontakte geschlossen, schwanken aber im geschlossenen Zustand bis zu 1 ms oder länger. Dieses Schwanken der Kontakte im Magnetfeld der Spule erzeugt einen Strom durch die Kontakte. Sobald dieser Effekt nachlässt
gehen die Kontakte in ihren statischen Zustand über.

Die Beobachtung des durch diesen dynamischen Test erzeugten elektrischen Musters kann viel über die Qualität des Reed-Schalters aussagen. Im Allgemeinen sollte sich die dynamische Kontaktaktivität nach Anlegen der Spulenspannung innerhalb von 1 ½ ms beruhigen. Wenn die Kontakte länger als 250 ms nachfedern, ist die Schließkraft möglicherweise zu schwach, was
Dies kann zu einer verkürzten Lebensdauer führen, insbesondere wenn eine Last beliebiger Größe geschaltet wird. Siehe Abbildung #11.

Wenn das dynamische Geräusch oder die schwankenden Kontakte länger als angegeben andauern, kann dies bedeuten, dass die Dichtungen des Reed-Schalters schwach oder möglicherweise überlastet sind.
Dies könnte zu Rissen oder Brüchen in der Kapsel führen. Wenn die erzeugten Schwingungen eine übermäßige Amplitude aufweisen, könnte dies auch bedeuten, dass die Kapseln einer zusätzlichen
die zu undichten Dichtungen führen können. In diesem Fall können Außenluft und Feuchtigkeit in die Kapsel eindringen und unerwünschte Verunreinigungen an den Kontakten verursachen. Siehe Abbildung #12 und #13.

Wenn der Kontaktwiderstand bei aufeinanderfolgenden Schließvorgängen nur geringfügig schwankt, kann dies auf eine Verunreinigung, eine undichte Dichtung, Partikel, eine lose oder abblätternde Beschichtung hinweisen, was die zu erwartende Lebensdauer verkürzen kann (Abbildung 14). Die Variation der an die Spule angelegten Frequenz führt manchmal zu einer subtileren Wahrnehmung von Problemen im Zusammenhang mit Resonanz. Dies äußert sich auch durch eine höhere Amplitude oder längere Zeiten dynamischen Rauschens oder Kontaktschwingungen.

Immer wenn eine lange Lebensdauer, ein stabiler Kontaktwiderstand und ein fehlerfreier Betrieb Bedingungen für Ihre Anwendung sind, sind dynamische Tests der Kontakte und enge Testgrenzen ein Muss.

Gleichtaktspannung

Die Gleichtaktspannung ist ein weiterer Parameter, der einen erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer eines Reed-Schalters haben kann. Je nach Schaltung und Umgebung kann die Gleichtaktspannung
Je nach Schaltung und Umgebung können Gleichtaktspannungen Streukapazitäten im Schaltkreis aufladen und die Lebensdauer von Reed-Schaltern auf unerwartete Weise drastisch reduzieren. Auch hier kann ein schneller Strommessfühler eine verblüffende Spannung und einen Strom aufzeigen, die in den ersten 50 Nanosekunden geschaltet werden und keinen Einfluss auf die tatsächliche Last haben. Wenn in oder in der Nähe von empfindlichen Schaltkreisen Netzspannungen vorhanden sind, ist Vorsicht geboten. Diese Spannungen können in den Stromkreis eingekoppelt werden und Ihre Lebenserfordernisse beeinträchtigen. In der Regel wird ein defekter Reed-Schalter für diese verringerte Lebensdauer verantwortlich gemacht, obwohl es sich in Wirklichkeit um ein Produkt unvorhergesehener Bedingungen im Stromkreis handelt.

Schaltlast

DieSchaltlast ist die Kombination aus Spannung und Strom, die zum Zeitpunkt des Schließens geschaltet wird. Manchmal wird dieser Parameter verwechselt. Bei einem bestimmten Schalter mit einer Schaltleistung von 200 Volt, 0,5 Ampere und 10 Watt kann die geschaltete Spannung oder der geschaltete Strom zusammengenommen 10 Watt nicht überschreiten. Wenn Sie 200 Volt schalten, können Sie nur 50 MilliAmpere schalten. Wenn Sie 0,5 Ampere schalten, können Sie nur 20 Volt schalten.

Durchschlagsspannung (Dielektrische Spannung)

DieDurchschlagsspannung (Dielektrische Spannung) ist im Allgemeinen höher als die Schaltspannung. Bei größeren evakuierten Reed-Schaltern sind Nennwerte von bis zu 15.000 Volt DC keine Seltenheit. Einige kleinere evakuierte Reedschalter können bis zu 4000 Volt Gleichspannung aushalten. Kleine Reedschalter mit Druckbeaufschlagung halten im Allgemeinen 250 bis 600 Volt Gleichspannung aus.

Isolationswiderstand

DerIsolationswiderstand ist das Maß für die Isolation zwischen den Kontakten und ist wahrscheinlich einer der wichtigsten Parameter, der Reed-Schalter von allen anderen Schaltgeräten unterscheidet. Normalerweise haben Reed-Schalter einen Isolationswiderstand von durchschnittlich 1 x ¹⁰¹⁴ Ohm. Diese Isolierung ermöglicht den Einsatz unter extremen Messbedingungen, bei denen Leckströme im PicoAmpere- oder FemtoAmpere-Bereich die Messungen stören würden. Bei der Prüfung von Halbleitern kann es vorkommen, dass mehrere Gates parallel geschaltet sind und die Schaltvorrichtungen kombinierte Leckströme aufweisen, die in der Prüfmessschaltung signifikant werden.

Dielektrische Absorption

Die dielektrische Absorption beschreibt die Wirkung verschiedener Dielektrika auf sehr kleine Ströme. Ströme unter Nanoampere werden von der Tendenz des Dielektrikums beeinflusst, diese Ströme zu verlangsamen oder zu verzögern. Je nachdem, wie niedrig der zu messende Strom ist, können diese Verzögerungen in der Größenordnung von mehreren Sekunden liegen. Die Ingenieure von Standex Detect haben Reed-Relais und Schaltungen entwickelt, um die dielektrische Absorption zu minimieren.

Schaltspannung

Die Schaltspannung, die in der Regel als Höchstwert in Volt DC oder Volt peak angegeben wird, ist die maximal zulässige Spannung, die über die Kontakte geschaltet werden kann.
Schaltspannungen, die über dem Lichtbogenpotential liegen, können eine gewisse Metallübertragung verursachen. Das Lichtbogenpotenzial liegt im Allgemeinen über 5 Volt. Lichtbogenbildung ist die Hauptursache für Kurzschlüsse an den Kontakten. Im Bereich von 5 V bis 12 V sind die meisten Kontakte in der Lage, je nach der Höhe des geschalteten Stroms mehrere zehn Millionen Schaltvorgänge auszuführen.

Die meisten Reed-Druckschalter können nicht mehr als 500 Volt schalten, weil sie den Lichtbogen nicht unterbrechen können, der beim Versuch, die Kontakte zu öffnen, entsteht. Für das Schalten von mehr als 500 Volt sind in der Regel evakuierte Reed-Schalter erforderlich, bei denen bis zu 10.000 Volt möglich sind. Bei Schaltvorgängen unter 5 Volt kommt es zu keiner Lichtbogenbildung und daher auch nicht zum Verschleiß der Lamellen, wodurch sich die Lebensdauer von Reed-Schaltern auf mehrere Milliarden Schaltvorgänge verlängert. Richtig konstruierte Reed-Relais können Spannungen von bis zu 10 nanoVolt schalten und erkennen.

Schaltstrom

DerSchaltstrom bezieht sich auf den Strom, der in Ampere DC (Spitzenwechselstrom) gemessen wird und beim Schließen der Kontakte fließt. Je höher der Strom ist, desto nachhaltiger ist die Lichtbogenbildung beim Öffnen und Schließen und desto kürzer ist die Lebensdauer des Schalters.

Mitnahmestrom

DerMitnahmestrom, der ebenfalls in Ampere DC (Peak AC) gemessen wird, wird als der maximal zulässige Strom angegeben, wenn die Kontakte bereits geschlossen sind. Da die Kontakte geschlossen sind, sind höhere Ströme zulässig. Die Kontakte können nicht beschädigt werden, da Lichtbögen nur während der Öffnungs- und Schließvorgänge entstehen. Ein Reed-Schalter ist auch in der Lage, höhere Ströme zu transportieren, wenn die Impulsdauer sehr kurz ist, da die Erwärmung hier minimal ist. Umgekehrt kann das Reed-Relais im Gegensatz zu elektromechanischen Ankerrelais Ströme bis zu femptoAmperes (10-15 Ampere) schalten oder übertragen.

Streukapazität

Streukapazitäten, gemessen in microFarad oder PicoFarad, sind immer vorhanden, z. B. aufgrund von Leiterbahnen und Kabeln. Beim Schalten von Spannung und Strom sind die ersten 50 Nanosekunden am wichtigsten. Hier kommt es zur Lichtbogenbildung. Wenn sich im Schaltkreis (je nach Höhe der geschalteten Spannung) eine beträchtliche Menge an Streukapazität befindet, kann ein viel größerer Lichtbogen entstehen, was die Lebensdauer verringert. Beim Schalten größerer Spannungen ist es immer ratsam, eine schnelle Stromsonde in den Stromkreis einzuführen, um genau zu sehen, was in den ersten 50 Nanosekunden geschaltet wird. Im Allgemeinen können beim Schalten von Spannungen über 50 Volt 50 picoFarads oder mehr für die erwartete Lebensdauer des Schalters sehr wichtig sein.

Betriebszeit

Die Betätigungszeit ist die Zeit, die benötigt wird, um die Kontakte zu schließen und das Prellen zu beenden. Außer bei quecksilberbenetzten Kontakten schließen sich die Reed-Kontakte beim Schließen mit genügend Kraft
um sie in eine harmonische Bewegung zu versetzen. Diese kritisch gedämpfte Bewegung löst sich aufgrund der relativ starken Federkraft der Zungenblätter schnell auf. In der Regel kommt es in einem Zeitraum von 50 ms bis 100 ms zu einem oder zwei Prellvorgängen. Die meisten kleinen Reed-Schalter arbeiten, einschließlich des Prellens, im Bereich von 100 ms bis 500 ms. Siehe Abbildung #15.

Auslösezeit

Die Abfallzeit ist die Zeit, die die Kontakte zum Öffnen benötigen, nachdem das Magnetfeld entfernt wurde. Wenn sich die Spule eines Relais ausschaltet, entsteht ein großer negativer induktiver Impuls („Kick“), der die Reed-Kontakte sehr schnell öffnet. Diese Auslösezeit kann in der Größenordnung von 20 ms bis 50 ms liegen. Wenn eine Diode über die Spule gelegt wird, um diese induktive
Spannungsspitzen (die 100 bis 200 Volt betragen können) zu beseitigen, verlangsamt sich die Kontaktöffnungszeit auf etwa 300 ms. Manche Konstrukteure benötigen eine schnelle Auslösezeit, können aber nicht zulassen, dass die hohen negativen Impulse in empfindliche digitale Schaltungen eingekoppelt werden. Daher fügen sie eine 12- bis 24-Volt-Zenerdiode in Reihe mit einer Diode hinzu, die alle parallel zur Spule geschaltet sind. Wenn die Spule ausgeschaltet wird, kann die Spannung um den Wert der Zenerspannung sinken, was ausreicht, um die Kontakte in der Regel in weniger als 100 ms zu öffnen. Siehe Abbildung #16.

Resonanzfrequenz

Die Resonanzfrequenz eines Reed-Schalters ist die physikalische Eigenschaft, bei der alle Reed-Parameter genau am Resonanzpunkt des Reed-Schalters beeinflusst werden können. Reed
Kapseln mit einer Länge von 20 mm schwingen typischerweise im Bereich von 1500 bis 2000 Hz, Kapseln mit einer Länge von 10 mm schwingen im Bereich von 7000 bis 8000 Hz. Durch die Vermeidung dieser spezifischen Resonanzbereiche wird eine fehlerfreie Umgebung für den Reed-Schalter gewährleistet. Die typischerweise betroffenen Parameter sind die Schaltspannung und die Durchbruchspannung. Siehe Abbildung #17.

Kapazität

Die Kapazität an den Kontakten wird in Pico-Farad gemessen und liegt zwischen 0,1 pF und 0,3 pF. Diese sehr niedrige Kapazität ermöglicht Schaltanwendungen, bei denen Halbleiter
mit 100 picoFarad nicht in Frage kommen. Bei Halbleitertestern ist diese niedrige Kapazität absolut entscheidend. Siehe Abbildung #18.