Der Reed-Schalter, der dank moderner Produktionstechnologie relativ kostengünstig herzustellen ist, besteht aus zwei geformten Metallblättern aus ferromagnetischem Material (meist im Verhältnis 50:50 von Nickel und Eisen) und einer Glasumhüllung, die die Metallzungen richtig positioniert und durch eine hermetische Abdichtung die Kontaktflächen vor externen  Kontaminationen schützt.

Reed-Relais bestehen aus einem Reed-Schalter, einer Spule, einer optionalen Diode, einem Gehäuse sowie den Kontakt- und Spulenanschlüssen.

Reed-Relais bestehen aus einem Reed-Schalter, einer Spule, einer optionalen Diode, einem Gehäuse sowie den Kontakt- und Spulenanschlüssen. Pickering

Die meisten – wenn auch nicht alle – Reed-Schalter haben im Ruhezustand offene Kontakte. Wird nun ein Magnetfeld entlang der Achse der Zungen angelegt, dann verstärkt sich dieses durch das ferromagnetische Material und die Metallzungen ziehen sich gegenseitig an, der offene Kontakt beginnt, sich zu schließen. Bei einem ausreichend starken Feld berühren sich die Zungen und stellen den elektrischen Kontakt her.

Das einzige bewegliche Teil im Reed-Schalter ist die Kontaktfeder. Es gibt keine Gelenke oder Materialien, die aneinander reiben. Ein Reed-Schalter hat somit praktisch gesehen keine beweglichen Teile, sodass auch keine mechanische Abnutzung stattfinden kann.

Auf einen Blick

Ein Reed-Relais arbeitet mit einem Reed-Schalter; dieser zeigt sich zuverlässig und langlebig bedingt durch die hermetische Abdichtung, die die mit Edelmetall beschichteten Kontakte schützt. Es gibt verschiedene Typen an Relais, mit offenen und geschlossenen Kontakten, speziellen Ausführungen für Hochspannungsanwendungen, besonderen Beschichtungsmaterialien oder als zweipolige Variante.

Ein hermetisch versiegelter, gasgefüllter Glaskolben oder ein Vakuum im Fall von Hochspannungsschaltern umschließt den Kontakt. Damit ist die Kontaktfläche gegen Verschmutzung von außen geschützt. Daher erreicht ein Reed-Schalter ein außergewöhnlich langes, mechanisches Leben.

Ganz schön edel

Das ferromagnetische Material ist kein besonders guter Leiter und bildet auch keinen guten Schaltkontakt. Deshalb erhalten die Kontaktblättchen im Berührungsbereich eine Edelmetallbeschichtung. Da das Edelmetall aber nicht gut auf den Blättchen haftet, muss man darunter eine weitere Metallschicht aufbringen. Es gibt auch Reed-Relais mit Quecksilber benetzten Kontakten. Die Reed-Relais mit beschichteten Kontakten sind auch als trockene Reed-Relais (dry) bekannt. Die Metalle lassen sich durch eine selektive Beschichtung oder durch die sogenannten Sputterprozesse aufbringen. An den Stellen, an denen der Reed-Schalter die Glashülle durchdringt, muss man sicherstellen, dass die Beschichtung – in vielen Fällen fehlt diese hier – nicht die hermetische Versiegelung stört. Außerhalb der Glasumhüllung müssen die Kontaktblättchen dann so beschichtet sein, dass ein Löten oder Verschmelzen bei der Gehäusemontage möglich ist.

Bei den hermetisch dichten Reed-Schalter erfolgt die Betätigung über ein Magnetfeld.

Bei den hermetisch dichten Reed-Schalter erfolgt die Betätigung über ein Magnetfeld. Pickering

Die für die Edelmetall-Kontaktflächen innerhalb der Glasumhüllung verwendeten Materialien haben einen entscheidenden Einfluss auf die Charakteristik des Reed-Relais. Einige Materialien besitzen eine ausgezeichnete Stabilität des Kontaktwiderstands, andere haben eine hohe Beständigkeit gegen mechanische Erosion, die bei heißem Schalten auftritt. Häufig verwendete Materialien sind da Ruthenium, Rhodium und Iridium; sie gehören alle in die relativ seltenen Platin-Edelmetall-Gruppe. Wolfram verwendet man wegen seines hohen Schmelzpunkts häufig bei Reed-Schaltern für hohe Leistungen oder Hochspannung. Die Kontaktmaterialauswahl erfolgt immer in Hinblick auf die vorgesehene Anwendung – dabei ist zu beachten, dass das gewählte Material auch einen großen Einfluss auf die Produktionskosten haben kann.

Die magnetische Abschirmung der Reed-Relaisgehäuse eröffnet dem Anwender eine höhere Flexibilität beim Layout.

Die magnetische Abschirmung der Reed-Relaisgehäuse eröffnet dem Anwender eine höhere Flexibilität beim Layout. Pickering

Ein weiterer Designaspekt bei einem Reed-Schalter ist die Größe, die bei den meisten Bauteilen eine Rolle spielt. Bei längeren Kontaktblättchen muss man um eine vorgegebene Lücke zu schließen weniger auslenken als bei kurzen Blättchen. Für kurze Reed-Herstellung eignet sich typischerweise dünneres Kontaktmaterial, damit sie sich leichter ablenken lassen. Das beeinflußt allerdings den Nennwert und die Kontaktfläche. Es gilt: Kleinere Reeds erlauben kleinere Relais – eine wichtige Überlegung, wenn der Platzbedarf kritisch ist. Größere Schalter hingegen können mechanisch robuster sein und über größere Kontaktflächen verfügen, was wiederum die Signalübertragung verbessert.

Durch diese Designkompromisse bei Reed-Schaltern gibt es inzwischen ein unüberschaubares Angebot an Reed-Relais, die aber oft nur kleine Unterschiede hinsichtlich ihrer Leistung aufweisen.

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