Lo que un relé aporta a un circuito
Un relé permite que un dominio eléctrico controle a otro: una pequeña corriente conmuta una mayor, una línea lógica de baja tensión controla un riel de alta tensión, y una señal de CC puede cerrar un bucle de CA. La parte que más suele importar a los ingenieros de diseño es la barrera galvánica entre el lado de control y el lado conmutado; sin ella, un fallo en el lado de la carga puede propagarse directamente a la electrónica de control. Esa combinación de traslación de nivel y aislamiento es la razón por la que los relés aparecen en el control automático, la conmutación remota, la protección, la instrumentación y la automatización industrial, en lugar de en un solo nicho.
Donde se agotan los relés electromecánicos convencionales
Un relé electromagnético clásico atrae una armadura contra un núcleo con una bobina. El principio es tolerante y las piezas son robustas, pero la mecánica impone un límite mínimo de tamaño y velocidad, y un conjunto de pivote y contacto que se mueve en cada ciclo se desgasta. A medida que las placas se redujeron y aumentó el número de canales, ese límite se hizo más difícil de soportar. El relé reed fue una respuesta a ese conjunto específico de limitaciones, más que una mejora universal: para la conmutación de red de alta corriente, un relé electromecánico o un contactor sigue siendo la opción habitual.
La cápsula reed, sellada en fábrica
El interruptor reed data de los Laboratorios Bell en la década de 1940. Dos láminas ferromagnéticas (las reeds) están selladas dentro de una cápsula de vidrio en una atmósfera controlada y se cierran cuando un campo externo —de una bobina o un imán— las atrae. Usado desnudo funciona como sensor de proximidad; bobinado con una bobina se convierte en un relé. El sellado es la característica definitoria: los contactos nunca ven el aire ambiente, la humedad ni los humos de flux, por lo que no hay oxidación de contactos ni mecanismo abierto a la contaminación. Frente a los interruptores de estado sólido, el equilibrio se invierte: un contacto mecánico sellado tolera sobretensiones e irrupciones que estresarían a un semiconductor, a costa de tener partes móviles.
Aislamiento y fugas en el extremo inferior de la escala
La resistencia de aislamiento en un contacto reed sellado alcanza 1015 Ω, lo que sitúa las fugas en la región de 10-15 R. Esa cifra importa sobre todo donde un nodo conmutado se sitúa junto a un cuerpo humano: derivaciones intracardíacas, vías de marcapasos y sondas conectadas al paciente, donde una corriente de fuga medida en microamperios individuales ya basta para perturbar el tejido cardíaco. También importa en el otro extremo del banco, en circuitos de electrómetros e ionización donde la propia señal es de solo unos pocos femtoamperios.
Señales que un contacto expuesto al aire no puede mantener
Como los contactos cierran en una atmósfera inerte y seca, un relé reed conmuta señales de hasta femtoamperios (10-15 A) corrientes y nanovoltios (10-9 V) sin la película de contacto y la oxidación que desvían a un EMR de bastidor abierto. La vida útil se deriva de la misma construcción. Un relé de armadura pivotante suele desgastarse en torno al millón de operaciones a medida que su bisagra y sus contactos se degradan; un contacto reed no tiene bisagra ni superficie deslizante, y bajo cargas a nivel de señal está clasificado hacia los mil millones de operaciones. La salvedad es que “a nivel de señal” hace el trabajo en esa frase — la vida nominal cae a medida que aumentan la corriente conmutada y los arcos, por lo que la cifra de mil millones de operaciones no debe extrapolarse a una tarea de conmutación de potencia.
Rango de especificaciones de las soluciones de relés SHR AUTOSENSOR
- Vida mecánica cercana a 109 operaciones a nivel de señal
- Hasta 5 polos en construcciones multipolares
- Formas de contacto: A (NA), B (NC), C (SPDT de corte antes de conexión), D (SPDT de conexión antes de corte) y E (biestable/con retención)
- Resistencia de contacto de hasta aproximadamente 50 mΩ
- Resistencia de aislamiento hasta 1015 Ω
- Conmutación hasta 10.000 V, con versiones de alta corriente continua
- Señales de hasta 10 nV y en el rango de femtoamperios
- Ancho de banda de señal de hasta 6 GHz
- Tiempo de operación en el rango de 100–300 µs
- Temperatura de funcionamiento de -55 °C a +100 °C
- Funcionamiento sellado en aire, agua, vacío, aceite, combustible y entornos polvorientos
- Choque hasta 200 G; vibración hasta 30 G en 50–200 Hz
- Tamaño compacto con patillaje estándar
- Elección de encapsulado, cápsula, resistencia de bobina y blindaje magnético opcional
Dónde se especifican realmente estas piezas
En la práctica, las piezas se dividen en dos grandes grupos de diseños. Uno necesita un interruptor de señal denso, rápido y de larga vida útil: pruebas en circuito y de semiconductores, adquisición de datos multiplexada, telecomunicaciones e instrumentación. El otro necesita un pequeño contacto aislado que soporte alta tensión o sobreviva en un medio hostil: fuentes de alimentación de AT, equipos médicos y circuitos de automoción relacionados con la seguridad. El requisito común es un interruptor con el aislamiento de una pieza mecánica y más cercano a la velocidad, el tamaño y la vida útil del estado sólido, el punto en el que los diseñadores tienden a optar por un relé reed en lugar de un EMR o un interruptor de semiconductores.
Acerca de SHR AUTOSENSOR
SHR AUTOSENSOR TECH LIMITED (SHR AUTOSENSOR) fabrica relés reed de alta tensión, relés de contactos humedecidos con mercurio y contactores de CC de alta tensión. Contacto: [email protected] | +86 13761571029 | www.reed-relay.com