Gebäudeautomatisierung: Warum Relais multifunktional einsetzbar sind

Regler, Sensoren, Schaltaktoren, Zeitschaltuhren, Licht- und andere Steuergeräte, Motoren, Pumpen, Warnanlagen und Zutrittskontrolle dienen dazu, die Gebäudetechnik zu automatisieren und somit komfortabler und sicherer zu machen.

Herausforderung Systemsteuerung

Bild1: Das G5Q-1A-EL2 ist für kapazitive Einschaltströme im Mikrosekundenbereich ausgelegt. Omron

Bild 2: Stromsparende bistabile Designs schalten bis zu 16 A und bewältigen Einschaltströme bis zu 150 A. Omron

Zur Kommunikation untereinander haben sich mittlerweile die unterschiedlichen Bus-Systeme wie KNX und Lon im Markt etabliert. Ebenso kommen für Nachrüstungen auch Funksysteme zum Einsatz. Letztendlich sollen alle genannten Komponenten die verschiedenen Aufgaben erfüllen. Komfortanwendungen wie Jalousiensteuerung und Beleuchtung, Zutrittskontrolle und Steuerung gehören ebenfalls dazu.

Die Gebäude- und Raumtemperatur erfordert genaue Temperaturerfassung und entsprechende Regelung. Heizung und Klimageräte mit entsprechenden Aktoren wie Pumpen, Motoren oder Ventilen werden meist von Relais angesteuert.

Die Sicherheit von Gebäuden wie Einbruch- und Feuerschutz wird immer wichtiger. Alarmanlagen schalten Beleuchtung oder Signalhupen ein.

Warum ein Relais?

Letztendlich wird bei fast allen aufgezählten Anwendungen in der Gebäudeautomatisierung am Ausgang der Geräte ein elektromechanisches Leiterplattenrelais eingesetzt.

„Warum?“, fragen sich viele und das ist kurz erklärt:

• Relais haben nur einen- oder mehrere Kontaktausgänge.
• Kontakte können mit einem Wechslerausgang geliefert werden, der für Verriegelungen oder zur Kontrollabfrage genutzt wird.
• Relais können individuell AC- oder DC-Spannungen schalten.
• Isolations- und Glühdrahtanforderungen werden gleichzeitig mit erfüllt.

Kurzum: Relais sind nach wie vor eine großartige Lösung; multifunktionale Bauteile, die relativ preiswert sind und einfach in jede Schaltung eingefügt werden können.

Logik mit Last verbinden

Das Relais ist das Bauelement, das den mühsamen Teil übernimmt: die heikle, schwierige Logikschaltung (Niederspannung, Nennströme im Milliampere-Bereich) mit jeglicher Last zu verbinden, die typischerweise mit hoher Netzspannung und mehreren Ampere Strom gesteuert wird.

Da die Lasten sehr unterschiedlich sind und entsprechend den aktuellen Technologien neue Anforderungen an die Relais stellen, hat Omron die Plattform-Relaisserie G5Q entwickelt, die bei gleichem Leiterplattenanschluss unterschiedliche Schaltansprüche erfüllt.

Mittlerweile müssen Relais auch immer kleiner sein, um auf der Leiterplatte Platz für weitere Komponenten zu machen. So sind die üblichen Bauformen mit fast 30 mm Baulänge nicht mehr zeitgemäß. Das hochwertige Industrierelais G5Q beispielsweise misst nur noch 20 × 15 × 10,3 mm³ (Länge/Höhe/Tiefe).

Bestimmte Anwendungen haben eigene spezielle Herausforderungen. Neuartige LED– Beleuchtungen beispielsweise, hocheffiziente Wasserpumpen, kapazitive Eingangsfilter zur Wirkungsgradkorrektur (Power Factor Correction, PFC) erzeugen hohe Einschaltströme. Die Relaiskontakte sind dadurch extrem belastet. Kontaktverschweißen wäre der Tod des Relais und damit des Gerätes.

Für kapazitive Einschaltströme

Das G5Q-1A-EL2 (Bild 1) ist für kapazitive Einschaltströme im Mikrosekunden-Bereich ausgelegt. Einschaltlasten von 40 A/100 µs und Nennabschaltströme von 1 A/250 V_AC können bis zu 100.000 mal geschaltet werden.

Dieselbe Bauform gibt es für induktive Motorlasten (zum Beispiel Lüfter) mit Einschaltströmen im Millisekunden-Bereich. Omrons G5Q-1A-EL3 ist entsprechend ausgelegt und kann etwa 300.000 Schaltspiele lang Einschaltströme von 250 V_AC/30 A 500 ms (Induktive Last) bei 3 A Abschaltstrom ausführen.

Auch die Schaltaufgaben von Standardanwendungen mit resistiven, hohen Kontaktlasten (10 A/250 V_AC), wobei eine hohe Erwärmung am Relais zu erwarten ist, kann das 5Q-1A-EL mit seiner langen Lebensdauer erfüllen.

Stromsparende bistabile Designs

Stromsparende bistabile Designs wie Omrons G5RL-U (Bild 2), G5RL-K und das G5RL-HR schalten bis zu 16 A und bewältigen Einschaltströme bis zu 150 A. Diese drei typischen Lastfälle kommen in der Gebäudeautomatisierung, aber auch in anderen Anwendungen sehr häufig vor. Entsprechend kann das wirtschaftlichste und kompakteste Relais gewählt werden, ohne das PCB-Layout ändern zu müssen.

(neu)