A Jazýčkové relé funguje tak, že pomocou elektromagnetickej cievky vytvorí magnetické pole, ktoré pritiahne dve tenké feromagnetické jazýčkové čepele k sebe vo vnútri uzavretej sklenenej trubice a uzavrie elektrický obvod. Keď prúd preteká cievkou, magnetický tok magnetizuje prekrývajúce sa konce jazýčkov s opačnou polaritou, čo spôsobuje, že sa priťahujú a dotýkajú sa. Keď je prúd cievky odstránený, prirodzené napätie pružiny jazýčkových lopatiek odtiahne kontakty od seba a otvorí obvod. Celý tento cyklus sa zvyčajne odohráva v menej ako 1 milisekunda , a preto sú jazýčkové relé široko používané tam, kde sa vyžaduje rýchle a presné spínanie.
Na rozdiel od tradičných elektromechanických relé, ktoré sa spoliehajú na samostatnú zostavu kotvy a kontaktov, jazýčkové relé kombinuje magnetický pohon a spínací kontakt do jedného utesneného komponentu. Táto jednoduchšia mechanická štruktúra je hlavným dôvodom, prečo jazýčkové relé poskytujú dlhšiu životnosť, nižší odskok kontaktu a konzistentnejší výkon počas miliónov spínacích cyklov.
Fyzická štruktúra za prepínacou akciou
Aby ste úplne pochopili princíp fungovania, pomôže vám pozrieť sa na to, čo sa v skutočnosti nachádza vo vnútri zariadenia. Štandardné jazýčkové relé je zostavené z troch hlavných funkčných častí, ktoré spolupracujú.
| Komponent | Funkcia |
| Sklenená obálka | Hermeticky uzavretá trubica naplnená inertným plynom (alebo vákuom) na ochranu kontaktov pred oxidáciou, prachom a vlhkosťou |
| Jazýčkové čepele | Dva prekrývajúce sa feromagnetické pásy, pozlátené alebo rhodiované v kontaktnom bode, ktoré fungujú ako pružina aj ako spínací kontakt |
| Vinutie cievky | Medený drôt navinutý okolo sklenenej kapsuly; vytvára magnetické pole, ktoré poháňa jazýčky |
| Paličkovanie a bývanie | Drží cievku a sklenenú kapsulu v pevnej polohe, poskytuje izoláciu a pripojenie svoriek |
Pretože kontakty sú trvalo utesnené vo vnútri inertného plynu, a Jazýčkové relé je do značnej miery imúnny voči kontaktnej korózii a problémom s kontamináciou, ktoré znižujú životnosť elektromechanických relé s otvoreným rámom.
Proces prepínania krok za krokom
Skutočná postupnosť spínania môže byť rozdelená do štyroch stupňov, od aktivácie cievky až po uvoľnenie kontaktu.
- Cievka pod napätím: Na svorky cievky je privedené napätie, medeným vinutím začne pretekať prúd
- Generované magnetické pole: Prúd vytvára magnetický tok, ktorý prechádza sklenenou trubicou a magnetizuje prekrývajúce sa jazýčkové hroty
- Uzáver kontaktu: Magnetizované jazýčkové hroty sa navzájom priťahujú, ohýbajú sa k sebe, kým sa fyzicky nedotknú, čím sa obvod dokončí
- Uvoľnenie kontaktu: Keď je prúd cievky odstránený, magnetická sila zmizne a napätie pružiny zabudované do jazýčkového materiálu odtiahne kontakty späť od seba
Pretože samotné jazýčky poskytujú vratnú silu pružiny aj elektrický kontakt, neexistuje žiadne samostatné mechanické spojenie, ktoré by sa opotrebovalo, čo vysvetľuje mechanickú jednoduchosť a odolnosť tohto dizajnu.
Spoločné konfigurácie kontaktov
Jazýčkové relé sa vyrábajú v niekoľkých štandardných usporiadaniach kontaktov, z ktorých každé vyhovuje iným požiadavkám na obvod.
| Konfigurácia | Tiež známy ako | Správanie |
| Formulár A | Normálne otvorené (NIE) | Kontakty zostanú otvorené, kým nie je cievka pod napätím, potom sa zatvoria |
| Formulár B | Normálne zatvorené (NC) | Kontakty zostanú zatvorené, kým nie je cievka pod napätím, potom sa otvoria |
| Formulár C | Zmena (SPDT) | Používa tri jazýčkové čepele, takže obvod prepína medzi dvoma cestami |
Viackontaktné verzie kombinujúce niekoľko prepínačov Form A, Form B alebo Form C v jednom balení sú bežné aj v testovacích a meracích zariadeniach, kde je potrebné ovládať mnoho nezávislých signálových ciest z jednej riadiacej dosky.
Kľúčové elektrické a mechanické vlastnosti
Podľa typických údajových listov jazýčkových relé a štandardov na testovanie relé IEC 61810 spadajú výkonové údaje do pomerne konzistentných rozsahov v celom odvetví, čo je užitočné pre inžinierov porovnávajúcich komponenty.
| Parameter | Typická hodnota |
| Prevádzkový čas | 0,3 ms až 1 ms |
| Čas uvoľnenia | 0,1 ms až 0,5 ms |
| Kontaktný odpor | Pod 150 miliohmov (mΩ), počiatočná hodnota |
| Mechanická životnosť | Až 1 miliarda operácií v suchom okruhu, v podmienkach nízkeho zaťaženia |
| Spínacie napätie | Až 1000V pre vysokonapäťové varianty |
| Izolačný odpor | Viac ako 10^9 ohmov medzi otvorenými kontaktmi |
Tieto údaje pochádzajú zo štandardnej metodiky testovania elektromechanických relé IEC 61810-1 kombinovanej s bežnými postupmi podávania správ v technických listoch a skutočný výkon sa líši v závislosti od napätia cievky, typu záťaže a frekvencie spínania, takže skontrolujte konkrétnu Jazýčkové relé vždy sa odporúča údajový list pre aplikáciu.
Prečo jazýčkové relé spínajú rýchlejšie ako štandardné relé
Výhoda rýchlosti vychádza priamo z vyššie opísaného pracovného princípu. Pretože jazýčkové lopatky sú ľahké, majú veľmi krátku dráhu pohybu vo vnútri sklenenej trubice a pôsobia ako ich vlastná pružina, existuje oveľa menej hmoty na pohyb v porovnaní s armatúrou a kontaktnou zostavou používanou v bežnom elektromechanickom relé. Menšia hmotnosť v kombinácii s kratšou dojazdovou vzdialenosťou znamená rýchlejšiu odozvu.
Odskok kontaktu je tiež znížený, pretože utesnené prostredie inertného plynu bráni vedľajším produktom oblúka zasahovať do kontaktných povrchov a hladké tesnenie sklo na kov udržuje jazýčky v pohybe po predvídateľnej dráhe pri každom cykle. Táto predvídateľnosť je jedným z dôvodov, prečo sú jazýčkové relé preferovaným spínacím komponentom v automatizovanom testovacom zariadení (ATE), kde sa musia prepínať tisíce signálových ciest s presnosťou časovania na úrovni mikrosekúnd.
Typické aplikácie
Kombinácia rýchlosti, utesnených kontaktov a malých rozmerov robí jazýčkové relé vhodné pre niekoľko priemyselných odvetví.
- Automatizované testovacie zariadenie a prístrojové vybavenie na smerovanie nízkoúrovňových signálov medzi meracími kanálmi
- Telekomunikačné zariadenia na prepínanie hlasových a dátových liniek
- Zdravotnícke zariadenia, kde utesnené kontakty zabraňujú kontaminácii a podporujú dlhé servisné intervaly
- Bezpečnostné a prístupové systémy využívajúce ako senzory magneticky ovládané jazýčkové spínače
- Priemyselné ovládacie panely, na izoláciu slaboprúdových riadiacich signálov od obvodov s vyšším výkonom
V každom z týchto prípadov je utesnená hermetická kontaktná štruktúra Jazýčkové relé znižuje nároky na údržbu v porovnaní s typmi relé s otvoreným kontaktom, ktoré pracujú v prašnom alebo vlhkom prostredí.
Jazýčkové relé v porovnaní s inými typmi relé
Výber správneho typu relé závisí od rýchlosti spínania, záťažového prúdu a podmienok prostredia aplikácie.
| Funkcia | Jazýčková štafeta | Elektromechanické relé | Polovodičové relé |
| Rýchlosť prepínania | Veľmi rýchle (submilisekundy) | Pomalšie (niekoľko milisekúnd) | Rýchle, bez mechanického oneskorenia |
| Kontaktný život | Vysoká, až miliardy cyklov | Mierne, obmedzené mechanickým opotrebovaním | Bez mechanického opotrebovania, ale obmedzené tepelným namáhaním |
| Kontaktný odpor | Veľmi nízka | Nízka | Vyššie kvôli polovodičovému prechodu |
| Kapacita zaťažovacieho prúdu | Nízka to moderate | Stredná až vysoká | Stredná až vysoká |
| náklady | Mierne | Nízka | Vyššie |
Pre aplikácie zahŕňajúce časté spínanie nízkoprúdových signálov, kde najviac záleží na rýchlosti a spoľahlivosti kontaktov, jazýčkové relé vo všeobecnosti ponúka najlepšiu rovnováhu medzi výkonom a cenou.
Výber správneho jazýčkového relé pre aplikáciu
Pri špecifikácii jazýčkového relé je potrebné venovať pozornosť niekoľkým parametrom nad rámec základného princípu činnosti.
- Napätie a prúd cievky, aby sa zhodovali s budiacim obvodom bez prekročenia limitov straty energie
- Hodnotenie kontaktov, ktoré zaisťuje maximálne spínacie napätie a prúd v medziach údajového listu, aby sa zabránilo zváraniu kontaktov
- Čas prevádzky a uvoľnenia, obzvlášť dôležitý pre aplikácie s vysokorýchlostným testovaním
- Pre rozloženie PCB je potrebná veľkosť balenia a štýl montáže, či už cez otvor, povrchovú montáž alebo formát DIP
- Očakávaná životnosť spínania, pretože nízkoprúdové použitie suchého okruhu predlžuje životnosť ďaleko za menovité spínanie odporového zaťaženia
Kontrola úplného údajového listu pre konkrétnu osobu Jazýčkové relé model v porovnaní s týmito piatimi parametrami je najspoľahlivejší spôsob, ako potvrdiť, že bude správne fungovať počas očakávanej životnosti konečného produktu.
