gesponsertKundenspezifisches Reed-Relais Design Wenn Standard-Reed-Relais nicht für die Anwendung geeignet sind

Ein Standard-Reed-Relais erfüllt zwar nahezu alle Anforderungen, kann jedoch bei einem entscheidenden Parameter unzureichend sein. Was ist zu tun, wenn Schaltzeit, Kapazität, Thermospannung oder Platzbeschränkungen zum limitierenden Faktor werden?

Ein Reed-Relais kann in fast jeder Hinsicht elektrisch geeignet sein und sich dennoch als unpassend für das System erweisen. Es passt möglicherweise auf die Leiterplatte und erfüllt die Anforderungen an die Schaltspannung, schaltet aber zu langsam. Es bietet vielleicht die erforderliche Isolation, bringt jedoch eine zu hohe Kapazität in einen empfindlichen Signalpfad ein. Bei Präzisionsmessungen können bereits wenige Mikrovolt Thermospannung von Bedeutung sein. Andererseits können Spulenleistung, Bauhöhe oder Pin-Anordnung limitierender Faktor sein.

Solche Probleme lassen sich wesentlich leichter in einem frühen Stadium des Entwicklungsprozesses angehen – also bevor das Leiterplattenlayout, die Steuerelektronik und die mechanische Konstruktion endgültig festgelegt sind. Zu klären, ob ein Standard-Reed-Relais alle Anforderungen erfüllt oder ob eine spezifische Eigenschaft angepasst werden muss, kann helfen, späteres Überarbeiten im Projektverlauf zu vermeiden.

Für die meisten Anwendungen eignet sich ein Standard-Reed-Relais, und dieses sollte auch bevorzugt eingesetzt werden. Wenn jedoch eine einzelne Eigenschaft den Einsatz eines ansonsten passenden Bauteils verhindert, kann eine gezielte Modifikation zweckmäßiger sein, als das gesamte System um eine andere Komponente herum neu zu konstruieren.

Ein einziger Parameter kann das Design maßgeblich bestimmen

Reed-Relais vereinen einen Reed-Kontakt, eine Spule  und ein Gehäuse. Die Änderung eines dieser Elemente kann sich gleichzeitig auf mehrere elektrische und mechanische Eigenschaften auswirken. Bei kundenspezifischen Anpassungen geht es daher meist um das Abwägen von Kompromissen, anstatt lediglich einen einzelnen Kennwert im Datenblatt zu optimieren.

So kann beispielsweise eine Spule mit höherem Widerstand den Spulenstrom und die Eigenerwärmung verringern. Dies ist besonders bei tragbaren Geräten sowie in Anwendungen von Vorteil, bei denen Thermospannungen am Kontakt eine Rolle spielen. Eine veränderte Empfindlichkeit des Reed-Kontakts oder ein anderes Spulendesign können die Ansprechzeit verbessern, während Änderungen am Innenaufbau parasitäre Kapazitäten in empfindlichen oder hochfrequenten Signalpfaden reduzieren können.

Andere Anwendungen erfordern möglicherweise eine nicht standardmäßige Pin-Belegung, engere Betriebsgrenzen, eine ungewöhnliche Kontaktkonfiguration, eine höhere Spannungsfestigkeit oder den Betrieb außerhalb des für Standardrelais üblichen Temperaturbereichs.

Welchen Umfang können kundenspezifische Anpassungen haben?

Pickering bietet mehr als 1.000 Reed-Relais-Konfigurationen an und stellt bereits damit eine breite Ausgangsbasis zur Verfügung, bevor die Entwicklung einer neuen Komponente erforderlich wird.

Die hauseigene Spulenfertigung ermöglicht die Steuerung über Spulenwiderstand, Ansprechempfindlichkeit, Leistungsaufnahme und weitere magnetische Eigenschaften. Es stehen Hunderte von Gehäusevarianten sowie eine große Auswahl an Vergussmaterialien zur Verfügung, um spezifische elektrische, thermische und physikalische Anforderungen zu erfüllen.

Auch mechanische Details lassen sich anpassen. Es sind kundenspezifische Anschlusslängen und Produktbeschriftungen möglich, wodurch sich das Relais optimal in eine bestehende Baugruppe oder einen kundenspezifischen Fertigungsprozess integrieren lässt.

Diese Vielfalt an Optionen bedeutet, dass die Anpassungen von vergleichsweise geringfügigen Änderungen an einem bewährten Produkt bis hin zur Entwicklung eines hochspezialisierten Relais für eine ganz bestimmte Anwendung reichen können.

Kundenspezifisch heißt nicht, bei Null anzufangen

Oftmals bildet eine bewährte Relaisplattform die Basis, die bereits den Großteil der Anwendungsanforderungen erfüllt.

Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das Relais mit einer vorhandenen Leiterplatte kompatibel bleiben muss. Gehäuseform und Pinbelegung können beibehalten werden, während gezielt die Eigenschaft optimiert wird, die zuvor Probleme bereitete.

So benötigte beispielsweise ein Hersteller von automatischen Testsystemen ein schnelleres, Pin-kompatibles Relais, durfte jedoch den Spulenstrom seiner hoch integrierten Schaltmatrix nicht erhöhen. 

Pickering entschied sich für einen Reed-Kontakt mit engeren Fertigungstoleranzen (Messtechnik-Qualität), behielt aber die ursprüngliche Spule bei. Das resultierende kundenspezifische Relais verkürzte die typische Ansprechzeit von 195 µs auf 152 µs (eine Reduzierung um ca. 22 %), ohne den Spulenstrom zu erhöhen.

Dieser Ansatz lässt sich auch auf Anforderungen wie geringere Thermospannung, reduzierte Kapazität, höheren Spulenwiderstand, engere Schaltgrenzen sowie anwendungsspezifische Hochspannungseigenschaften übertragen.

Anpassungen und der Produktionstest

Ein erfolgreicher Prototyp ist nur dann von Nutzen, wenn die geforderte Leistungsfähigkeit in der Serienfertigung zuverlässig reproduziert werden kann.

Wenn ein Kunde beispielsweise strengere Zeitvorgaben, eine spezifische Ansprechempfindlichkeit oder andere anwendungsspezifische Eigenschaften benötigt, kann Pickering hierfür eine eigene Artikelnummer sowie eine entsprechende Produktionstest-Anforderungen festlegen.

Auf diese Weise wird das Merkmal, das den Anlass für die kundenspezifische Entwicklung gab, zu einem kontrollierten Fertigungsparameter – anstatt lediglich eine Eigenschaft zu bleiben, die nur an Prototypen nachgewiesen wurde.

Jedes Reed-Relais von Pickering wird vor Verlassen des Werks zu 100 % geprüft. Bei kundenspezifischen Bauteilen können bei Bedarf zusätzliche, kundenspezifische Prüfanforderungen integriert werden.

Wann lohnt sich eine kundenspezifische Anpassung?

Eine kundenspezifische Anpassung kann sinnvoll sein, wenn ein Standardrelais die meisten Anforderungen erfüllt, aber in ein oder zwei wichtigen Punkten nicht ausreicht. Sie bietet sich auch an, wenn ein vorhandenes Leiterplatten-Layout (Footprint) beibehalten werden muss oder wenn Faktoren wie Kapazität, Thermospannung, Leckstrom, Spulenleistung, Schaltzeiten, Isolationswerte oder Umgebungsbedingungen das Design einschränken.

Dank mehr als 55 Jahre Erfahrung in der Entwicklung und Fertigung von Reed-Relais verfügt Pickering über Kenntnisse – von der Schalterauswahl und Spulenwicklung bis hin zu Gehäusebau und Prüfung –, um diese Anforderungen direkt auf Relais-Ebene zu analysieren.

Deshalb ist es oft vorteilhaft, schon in einer frühen Projektphase einen Relais-Spezialisten hinzuzuziehen. Die Ingenieure von Pickering können die Anwendung schnell beurteilen und feststellen, ob ein Standardprodukt die Anforderungen bereits erfüllt – oder welche spezifische Eigenschaft angepasst werden muss, falls dies nicht der Fall ist.

Diese Klärung noch vor der endgültigen Festlegung des Designs kann erheblich Entwicklungszeit sparen, das Risiko einer nachträglichen Überarbeitung der Leiterplatte oder des Systems verringern und schneller eine geeignete Schaltlösung zu realisieren.

Besprechen Sie Ihre Anwendung mit dem technischen Team von Pickering: techsales@pickeringrelay.com