Magnetische Wechselwirkungen und Temperatureffekte

Pickering Electronics

Pickering Electronics hat einige Familien von Single-In-Line-Reedrelais im Programm, die im Raster von 3,81 mm (0,15 in) platziert werden können. Die mit diesen sehr kleinen Relais erreichbare, hohe Packungsdichte ist besonders wertvoll bei Applikationen wie automatischen Testsystemen oder Datenerfassungssystemen, wo größere Mengen benötigt werden. Alle sind sie mit magnetischer MU-Metall-Abschirmung ausgestattet, um Probleme durch wechselseitige magnetische Beeinflussung zu vermeiden.

Das Beeinflussungsproblem und seine Lösung

Die Single-In-Line-Reedrelais können im Raster von 3,81 mm (0,15 in) platziert werden.Pickering Electronics

Ein Reedrelais besteht in seiner elementarsten Form aus einem Paar ferromagnetischer Schaltkontaktzungen, die von einem versiegelnden Glaszylinder umschlossen sind. Um diesen Glaszylinder wird eine Drahtspule gewickelt, die, wenn eine elektrische Spannung angelegt wird, als Elektromagnet wirkt, und die ferromagnetischen Schaltkontakte schließt. Das magnetische Feld umgibt das Bauteil vollständig und beeinflusst so andere Relais, die sich in unmittelbarer Nähe befinden.

Ein externes Magnetfeld wird, entsprechend seiner Polarität, das eigene Feld des Relais verstärken oder abschwächen, so dass sich die zum Schalten des Bauteils benötigte Spulenspannung verändert.  Wenn sehr viele Relais sehr dicht gepackt sind (etwa bei einer ATE-Schaltmatrix), kann diese magnetische Beeinflussung dazu führen, dass Relais nicht mehr ordnungsgemäß arbeiten. Die Effekte lassen sich am besten an einem kleinen Beispiel veranschaulichen.

Magnetische Abschirmung ist essenziell wichtig für Relais, die mit kleinem Rasterabstand montiert werden.Pickering Electronics

Die Standardspezifikation, ab welcher Spulenspannung ein Relais schalten muss, beträgt 75 Prozent des Nennwerts; bei einem 5 -Volt-Bauteil entspricht das 3,75 V (bei 25 ^oC).  Im Beispiel werden nun drei Relais betrachtet, die direkt nebeneinander angeordnet sind. Die beiden äußeren sind bestromt.  Nun soll das mittlere auch eingeschaltet werden. Es wird davon ausgegangen, dass das Relais bei 25 Grad eine Schaltspannung von 3,5 V aufweist. Damit liegt es noch immer 0,25 V entfernt von seinem zulässigen Grenzwert.

Magnetische Spannung elementar wichtig

Die Temperatur innerhalb des Gerätes ist nun etwas höher,  für das Beispiel werden 50 ^oC angenommen. Der Temperaturkoeffizient des Widerstands der Kupferspule beträgt 0,4 Prozent je Grad Celsius. Die Spannung, die das magnetische Feld zum Schalten des Kontakts erzeugt, muss also im gleichen Maß erhöht werden, damit der erforderliche Spulenstrom aufrecht erhalten bleibt. Also liegt die Schaltspannung jetzt bereits bei 3,85 V. Die Magnetfelder der beiden äußeren Relais wirken (abschwächend) auf das mittlere Relais, so dass die zum Aktivieren des Relais erforderliche Schaltspannung noch weiter ansteigt. Ein Anstieg um 30 bis 40 Prozent mag überraschen, ist aber realistisch für nicht-abgeschirmte Relais im Rastermaß von 3,81 mm. Unter der Annahme einer 30-prozentigen Erhöhung errechnet sich die erforderliche Spulenspannung zu etwas über 5 V und der Spannungsabfall über die Treiberschaltung ist auch noch nicht berücksichtigt: Das Relais wird nicht einschalten. Soweit die trockene Theorie. Um diese überhöhte Schaltspannung zu vermeiden, ist die magnetische Abschirmung so elementar wichtig.

Pickering ist davon überzeugt, dass die einzig richtige Lösung für dieses Problem in einer magnetischen Abschirmung durch Mu-Metall liegt. Mu-Metall deshalb, weil die Permeabilität sehr hoch, die magnetische Remanenz jedoch sehr niedrig ist. Alle Single-In-Line Relais von Pickering weisen diese magnetische Abschirmung auf.

(ah)