|
|
| Regel 18: |
Regel 18: |
| | * | | * |
| | -------------------------------------------------></noinclude> | | -------------------------------------------------></noinclude> |
| − | [[Bestand:relay2.jpg|right]]Een '''relais''' is een door een elektromagneet bediende schakelaar. Het is een eenvoudige doch zeer veelgebruikte component in digitale schakelingen. De laatste decennia hebben elektronische alternatieven zoals de transistor, de thyristor en de triac een grote opmars beleefd. Elektronische relaisschakelingen met deze componenten worden halfgeleiderrelais genoemd. Relais die gebruikt worden om verbruikers zoals elektromotoren te schakelen worden ook magneetschakelaars of contactoren genoemd. In deze gevallen worden er drie fasen geschakeld en wordt er met één stuursignaal drie contacten voor de drie fasen van de motor tegelijk bediend. | + | [[Bestand:Reedrelay.jpg|thumb|right|258px|Reed-relais en reed-contacten]] |
| | + | [[Bestand:Reed switch (aka).jpg|thumb|271px|Een reed-contact.]] |
| | + | Een '''reed-contact''' of '''magneetschakelaar''' is een elektrisch schakelcontact in een glazen buisje dat bediend wordt door een magnetisch veld, afkomstig van een permanente magneet of van een spoel waardoor een stroom loopt. |
| | | | |
| − | == Constructie ==
| + | Het glazen buisje is gevuld met een edelgas, zodat het schakelen van stromen de schakelcontacten niet aantast; er kunnen immers geen of nauwelijks vonken ontstaan. |
| − | [[Bestand:Relay-IEC.svg.png|thumb|100px|Relais-symbool]]
| + | Reed-contacten worden meestal gebruikt voor het schakelen van stuurstromen, dus niet voor grote vermogens. |
| − | Een relais bestaat uit een elektromagneet, de spoel met hierin een (U-vormige) kern, het anker, een plaatje "weekijzer" dat aangetrokken wordt door de elektromagneet met hieraan bevestigd één of meerdere contacten, één of meerdere vaste contacten en een veermechanisme. Door een passende spanning op de spoel te zetten gaat er een stroom lopen door de elektromagneet en wordt een magnetisch veld opgewekt, waardoor het ijzeren anker aangetrokken wordt en de contacten bediend worden. Valt de spanning weg, dan verdwijnt het magnetisch veld en zorgt het veermechanisme ervoor dat het ijzeren anker met de contacten terugkeert in de oorspronkelijke stand (de onbekrachtigde of ruststand).
| + | |
| | | | |
| − | Voor het aantrekken van het anker is aanzienlijk meer elektrische energie nodig dan voor het naderhand vasthouden van het anker tegen de kern. Dit wordt veroorzaakt door het overwinnen van de magnetische weerstand van de luchtspleet. Sommige elektronische besturingen verlagen de spanning na bekrachtiging om energie te besparen.
| + | Een reed-contact kent een hoge toelaatbare schakelfrequentie, tot 300 Hz, iets wat de meeste mechanische schakelaars niet kunnen bereiken. Reed-contacten zijn beschikbaar voor kleine (30 V DC - 0,01 A) tot grote (7500 V DC - 0,2 A) spanningen. |
| | | | |
| − | Voor hoge spanningen worden vacuümrelais gebruikt, een spanning van 50 kV heeft dan aan een contactspleet van 1 mm genoeg.
| + | Een reed-contact heeft last van hysterese. Dat betekent dat er een iets groter magnetisch veld nodig is om de schakelaar te bedienen, dan nodig is om dat in stand te houden. |
| | | | |
| − | Een relais wordt toegepast om met behulp van een relatief klein elektrisch vermogen een hoge spanning of een grote stroom te kunnen schakelen. Hierbij kunnen de spoel en de contacten deel van twee verschillende elektrische, onderling gescheiden circuits zijn. Dit wordt galvanische scheiding of ''potentiaalvrij schakelen'' genoemd en is in toenemende mate van belang omdat de voor het relais toegepaste besturingselektronica gevoelig kan zijn voor geïntroduceerde "vreemde" spanningen en inductie.
| + | == Uitvoering == |
| − | Een relais bestaat uit een elektromagneet, de spoel met hierin een (U-vormige) kern, het anker, een plaatje "weekijzer" dat aangetrokken wordt door de elektromagneet met hieraan bevestigd één of meerdere contacten, één of meerdere vaste contacten en een veermechanisme. Door een passende spanning op de spoel te zetten gaat er een stroom lopen door de elektromagneet en wordt een magnetisch veld opgewekt, waardoor het ijzeren anker aangetrokken wordt en de contacten bediend worden. Valt de spanning weg, dan verdwijnt het magnetisch veld en zorgt het veermechanisme ervoor dat het ijzeren anker met de contacten terugkeert in de oorspronkelijke stand (de onbekrachtigde of ruststand).
| + | === Schakelaar === |
| − | Voor het aantrekken van het anker is aanzienlijk meer elektrische energie nodig dan voor het naderhand vasthouden van het anker tegen de kern. Dit wordt veroorzaakt door het overwinnen van de magnetische weerstand van de luchtspleet. Sommige elektronische besturingen verlagen de spanning na bekrachtiging om energie te besparen.
| + | De schakelaar kan zijn uitgevoerd met maak-, verbreek- of wisselcontact. |
| − | Voor hoge spanningen worden vacuümrelais gebruikt, een spanning van 50 kV heeft dan aan een contactspleet van 1 mm genoeg.
| + | Of een reed-contact een maak- of verbreekcontact heeft wordt aangeduid met NO of NC. "NC" betekent ''normally closed'' en duidt erop dat het contact in de normale toestand gesloten is, en "NO" betekent ''normally open''. Bij een alarminstallatie worden meestal "NC" typen gebruikt, omdat in de toestand "geen-alarm" het contact door de bijbehorende magneet gesloten is en het alarm dus ook afgaat indien de aansluitdraad wordt doorgesneden. Het type "NC" betekent dus '''gesloten''' als het contact niet bediend wordt door een magneet. |
| − | Een relais wordt toegepast om met behulp van een relatief klein elektrisch vermogen een hoge spanning of een grote stroom te kunnen schakelen. Hierbij kunnen de spoel en de contacten deel van twee verschillende elektrische, onderling gescheiden circuits zijn. Dit wordt galvanische scheiding of potentiaalvrij schakelen genoemd en is in toenemende mate van belang omdat de voor het relais toegepaste besturingselektronica gevoelig kan zijn voor geïntroduceerde "vreemde" spanningen en inductie.
| + | |
| | | | |
| − | == Schematisch == | + | === Relais === |
| − | [[Bestand:relais.gif|150px|left]]
| + | Wanneer het reed-contact wordt geschakeld door middel van een spoel, dan spreekt men van een relais of reed-relais. Het reed-contact is hierbij omgeven door een kleine spoel, waarmee de schakelaar kan worden bediend. Met een kleine stroom kan een grotere stroom geschakeld worden. |
| − | Door een elektrische spanning op de aansluitingen S1 en S2 van de spoel te zetten, zal er door de spoel een stroom gaan lopen, waardoor de U-vormige kern (lichtblauw) gemagnetiseerd wordt. Nu wordt het anker (donkerblauw) naar de kern toe getrokken. Het anker probeert de magnetische kring te optimaliseren. Het magnetisme loopt liever door weekijzer dan door lucht. Aan het anker is een moedercontact C (van ''Common'', gemeenschappelijk) bevestigd wat in rust het bovenste verbreekcontact NC (van ''Normally Closed'', in rust gesloten) raakt en in bekrachtigde toestand het onderste maakcontact NO (van ''Normally Open'', in rust geopend), zo wordt de elektrische verbinding tussen C en NC omgeschakeld naar die tussen C en NO. Als de spanning van de spoel wordt afgehaald, valt het anker af, en blijft in zijn oorspronkelijke positie, tot de spoel opnieuw wordt bekrachtigd. Het eenvoudigste relais heeft alleen een moedercontact (C) en een maak- (NO) of een verbreek- (NC) contact. De meeste relais hebben tenminste één set van drie contacten (moedercontact, maakcontact en verbreekcontact) en er bestaan relais met wel 12 sets contacten.
| + | Het glazen buisje met daaromheen een spoel gewikkeld, kunnen samen ondergebracht zijn in een DIL-behuizing. Er zijn DIL's met meerdere reed-contacten en een spoel in één behuizing. Eventueel kan nog een magnetische afscherming zijn aangebracht zodat de reed-contacten niet door magnetische velden van buitenaf te schakelen zijn. |
| | | | |
| − | Voor gelijkspanningsspoelen maakt het niet uit welke polariteit de aangelegde spanning heeft. In sommige relais is echter een ''vrijloopdiode'' over de spoel geïntegreerd, waardoor de polariteit wel vastligt. Voor wisselspanningsspoelen maakt de polariteit nooit uit.
| + | == Betrouwbaarheid == |
| | + | Doordat de contacten in een glazen behuizing zitten, kunnen ze niet oxideren of vuil worden. Een reed-contact is daardoor voor lange tijd heel betrouwbaar en kan gebruikt worden in een omgeving met agressieve stoffen. Omdat eventuele vonkjes van de contacten binnen de behuizing blijven, kunnen reedcontacten gebruikt worden in een omgeving waar er een gevaar is met brandbare gassen. Een microschakelaar of optocoupler is minder betrouwbaar, doordat die vuil kan worden. |
| | + | |
| | + | Een nadeel is dat de glazen behuizing kan breken. Ook kunnen de contacten binnenin doorbranden als er een te grote stroom doorheen gaat. |
| | | | |
| | == Toepassing == | | == Toepassing == |
| − | Relais worden bijvoorbeeld toegepast om met een microschakelaar een groot elektrisch apparaat in werking te stellen. De microschakelaar hoeft namelijk alleen de stroom en spanning naar de spoel te dragen, niet de grote stroom voor het geschakelde apparaat. De 'klik' in de elektronische thermostaat (van een centrale verwarming) die te horen is als de verwarming aanslaat of uitschakelt, is het (bistabiele) relais.
| + | De kleine uitvoering kan bij modeltreinen tussen de rails gemonteerd worden. Door een magneetje onder een locomotief of wagon te plaatsen kunnen zodoende wissels, spoorbomen enzovoorts bediend worden. De sensor van fietscomputers en elektronische stappentellers werkt meestal met behulp van een reed-contact. |
| − | | + | |
| − | Het startcircuit van een auto is uitgerust met een relais. De stroom door de startmotor is te groot om enkel met het startslot te schakelen. Ook andere lasten in auto's worden meestal via relais geschakeld, hierbij geldt dat spoel en belasting op dezelfde spanning werken, 12 Vdc voor de personenauto en 24 Vdc voor de vrachtauto.
| + | |
| − | | + | |
| − | In bijvoorbeeld buitenlampen met een bewegingsmelder wordt een relais gebruikt dat met een gelijkspanning van 24 V wordt bediend en de netspanning van 230 Vac ten behoeve van de (halogeen) lamp schakelt.
| + | |
| − | | + | |
| − | In de vroege computertechniek, elektromechanische telefooncentrales en besturingstechniek werd ook veel gebruikgemaakt van relais. Deze zijn inmiddels veelal vervangen door transistorschakelaars, meestal in de vorm van geïntegreerde schakelingen. Sommige signalen worden echter nog altijd bij voorkeur met relais geschakeld, zoals in kwaliteits audioapparatuur.
| + | |
| − | | + | |
| − | Relais zijn ook een belangrijk onderdeel in de spoorstroomloop en de signalering van treinen op baanvakken.
| + | |
| − | | + | |
| − | == Soorten relais ==
| + | |
| − | De normale uitvoering is een ''monostabiel relais'', een relais dat tijdens de bekrachtiging in één stand wordt gehouden, maar zonder bekrachtiging in de ruststand terugspringt. Er bestaan ook bistabiele relais, die in beide standen blijven staan, ook na het wegvallen van de stuurspanning en tristabiele relais, met een extra middenstand waarin alle contacten open zijn. | + | |
| − | | + | |
| − | Relais worden vaak voorzien van elektronische schakelingen om er speciale functies aan te geven. Zo bestaan er relais met een inschakelvertraging en met een afvalvertraging. Relais waar beide mogelijkheden instelbaar zijn worden wel ''tijdrelais'' genoemd. Vroeger waren deze voorzien van draairegelaars, tegenwoordig worden ze vaak van digitale (drukknop) instellingen voorzien en zijn daarmee veel nauwkeuriger in het gebruik.
| + | |
| − | | + | |
| − | == Industriestandaard ==
| + | |
| − | De aansluitingen van industriële relais hebben meestal een standaard codering. De spoelaansluitingen worden met A1 en A2 aangeduid. Bij bistabiele typen kan de tweede spoel met A3 (en eventueel A4) zijn aangeduid. Een stuuringang kan met B1 of B2 worden aangegeven. Het eerste wisselcontact met 11, het bijbehorende rustcontact met 12 en het maakcontact met 14. Alle volgende sets hebben nummers die steeds 4 of 10 hoger liggen, dus 15, 16 resp. 18 en 21, 22 resp. 24 enzovoort. Andere coderingen komen echter ook voor: spoelaansluitingen 13 en 14, wisselcontact 9, 10, 11 resp. 12, rustcontact 1, 2, 3 resp. 4 en maakcontact 5, 6, 7 resp. 8, dit geldt voor relais met maximaal 4 contactsets.
| + | |
| − | | + | |
| − | Het aantal contacten wordt wel met vier tekens aangegeven, '''S''' voor ''single'', '''D''' voor ''dual'', '''P''' voor ''pole'' en '''T''' voor ''throw''. Het eenvoudigste relais is SPST (soms ook: 1P1T): één moedercontact en een maak- of verbreekcontact. DPDT duidt op twee omschakelcontacten en 4PST op vier maak- of verbreekcontacten. Een andere codering maakt gebruik van dezelfde twee eerste letters, aangevuld met NO, NC of CO (van ''Change Over'', wisselcontact). Zo ontstaan bijvoorbeeld SPNO (één maakcontact), DPNC (twee verbreekcontacten) en 4PCO (vier wisselcontacten).
| + | |
| − | | + | |
| − | De bekrachtigingsspanning is vaak 24 Vdc of 230 Vac. Andere veel voorkomende spanningen zijn: 3, 5, 6, 12, 48 Vdc en 24, 48 en 115 Vac. Aangezien het plotseling onderbreken van de stroom door een spoel hoge spanningspieken en daarmee storende velden kan genereren, moet de spoel voorzien worden van een vrijloopdiode (voor gelijkspanning) of een RC-filter of varistor (voor wisselspanning). Indien deze stroom door een transistor geschakeld wordt, is de vrijloop-diode letterlijk van levensbelang voor die transistor.
| + | |
| − | | + | |
| − | == Etymologie ==
| + | |
| − | Het woord ''relais'' houdt verband met het Franse ''relayer'', dat aflossen betekent. Een relais was vanouds een plaats waar de postkoets van nieuwe paarden werd voorzien.
| + | |
| − | | + | |
| − | In 1837 werd de telegraaf van Samuel Morse, naar het ontwerp van Joseph Henry uit 1824, aan het publiek gepresenteerd. De daarvoor benodigde infrastructuur bestond uit een draadverbinding met op regelmatige afstanden een toestel om het signaal te versterken. Dit toestel werd ook ''relais'' genoemd, en het verschilde niet van het relais dat in dit artikel wordt beschreven.
| + | |
| − | | + | |
| − | Een tankstation wordt in Frankrijk door sommige merken ook ''relais'' genoemd. Het verband met de oorspronkelijke betekenis is duidelijk. Een weg[[restaurant]] heet ook wel ''relais''.
| + | |
| − | | + | |
| − | Wordt een radiosignaal ontvangen en opnieuw uitgezonden (om een grotere afstand te overbruggen of bereik in een dal mogelijk te maken) dan spreekt men van ''relayeren'' (zie [[relaiszender]]).
| + | |
| − | | + | |
| − | == Zie ook ==
| + | |
| − | * Reed-contact
| + | |
| − | * Bistabiel relais
| + | |
| | | | |
| − | == Externe link ==
| + | Een veel gebruikte toepassing is voor alarmsystemen: het reed-contact zit bijvoorbeeld in de deurpost verborgen en in de deur zit een kleine magneet. Zodra de deur dicht is, zal de magneet ervoor zorgen dat het reedcontact gesloten is. Zodra de deur wordt geopend zal de afstand tussen de magneet en het reed-contact te groot worden en zal het magnetische veld uiteindelijk te klein worden om het reedcontact gesloten te houden: het reed-contact opent zich. Het reed-contact in de deurpost wordt soms afgeschermd met een plaatje. Ook bij liften wordt veel gebruikgemaakt van reed-contacten: voor het postioneren van de liftkooi en het tellen van de etages; de bistabiele uitvoering wordt hier veel gezien, deze wordt door de zuidpool van een magneet ingeschakeld en door de noordpool uitgeschakeld. |
| − | * [http://automationcontrol.bravehost.com/relay/relay_intro.htm Introduction to Relay from Automation and Control.]
| + | |
Het glazen buisje is gevuld met een edelgas, zodat het schakelen van stromen de schakelcontacten niet aantast; er kunnen immers geen of nauwelijks vonken ontstaan.
Reed-contacten worden meestal gebruikt voor het schakelen van stuurstromen, dus niet voor grote vermogens.
Een reed-contact kent een hoge toelaatbare schakelfrequentie, tot 300 Hz, iets wat de meeste mechanische schakelaars niet kunnen bereiken. Reed-contacten zijn beschikbaar voor kleine (30 V DC - 0,01 A) tot grote (7500 V DC - 0,2 A) spanningen.
Een reed-contact heeft last van hysterese. Dat betekent dat er een iets groter magnetisch veld nodig is om de schakelaar te bedienen, dan nodig is om dat in stand te houden.
De schakelaar kan zijn uitgevoerd met maak-, verbreek- of wisselcontact.
Of een reed-contact een maak- of verbreekcontact heeft wordt aangeduid met NO of NC. "NC" betekent normally closed en duidt erop dat het contact in de normale toestand gesloten is, en "NO" betekent normally open. Bij een alarminstallatie worden meestal "NC" typen gebruikt, omdat in de toestand "geen-alarm" het contact door de bijbehorende magneet gesloten is en het alarm dus ook afgaat indien de aansluitdraad wordt doorgesneden. Het type "NC" betekent dus gesloten als het contact niet bediend wordt door een magneet.
Wanneer het reed-contact wordt geschakeld door middel van een spoel, dan spreekt men van een relais of reed-relais. Het reed-contact is hierbij omgeven door een kleine spoel, waarmee de schakelaar kan worden bediend. Met een kleine stroom kan een grotere stroom geschakeld worden.
Het glazen buisje met daaromheen een spoel gewikkeld, kunnen samen ondergebracht zijn in een DIL-behuizing. Er zijn DIL's met meerdere reed-contacten en een spoel in één behuizing. Eventueel kan nog een magnetische afscherming zijn aangebracht zodat de reed-contacten niet door magnetische velden van buitenaf te schakelen zijn.
Doordat de contacten in een glazen behuizing zitten, kunnen ze niet oxideren of vuil worden. Een reed-contact is daardoor voor lange tijd heel betrouwbaar en kan gebruikt worden in een omgeving met agressieve stoffen. Omdat eventuele vonkjes van de contacten binnen de behuizing blijven, kunnen reedcontacten gebruikt worden in een omgeving waar er een gevaar is met brandbare gassen. Een microschakelaar of optocoupler is minder betrouwbaar, doordat die vuil kan worden.
Een nadeel is dat de glazen behuizing kan breken. Ook kunnen de contacten binnenin doorbranden als er een te grote stroom doorheen gaat.
De kleine uitvoering kan bij modeltreinen tussen de rails gemonteerd worden. Door een magneetje onder een locomotief of wagon te plaatsen kunnen zodoende wissels, spoorbomen enzovoorts bediend worden. De sensor van fietscomputers en elektronische stappentellers werkt meestal met behulp van een reed-contact.
Een veel gebruikte toepassing is voor alarmsystemen: het reed-contact zit bijvoorbeeld in de deurpost verborgen en in de deur zit een kleine magneet. Zodra de deur dicht is, zal de magneet ervoor zorgen dat het reedcontact gesloten is. Zodra de deur wordt geopend zal de afstand tussen de magneet en het reed-contact te groot worden en zal het magnetische veld uiteindelijk te klein worden om het reedcontact gesloten te houden: het reed-contact opent zich. Het reed-contact in de deurpost wordt soms afgeschermd met een plaatje. Ook bij liften wordt veel gebruikgemaakt van reed-contacten: voor het postioneren van de liftkooi en het tellen van de etages; de bistabiele uitvoering wordt hier veel gezien, deze wordt door de zuidpool van een magneet ingeschakeld en door de noordpool uitgeschakeld.
.jpg)
