A Jazýčkové relé funguje tak, že pomocí elektromagnetické cívky vytváří magnetické pole, které přitahuje dvě tenké feromagnetické jazýčkové čepele k sobě uvnitř uzavřené skleněné trubice a uzavírá elektrický obvod. Když proud protéká cívkou, magnetický tok zmagnetizuje překrývající se konce jazýčků s opačnou polaritou, což způsobí, že se přitahují a dotýkají se. Když je proud cívky odstraněn, přirozené napětí pružiny jazýčkových lopatek odtáhne kontakty od sebe a otevře obvod. Celý tento cyklus se obvykle odehrává v méně než 1 milisekundu , což je důvod, proč jsou jazýčková relé široce používána tam, kde je vyžadováno rychlé a přesné spínání.
Na rozdíl od tradičních elektromechanických relé, která se spoléhají na samostatnou sestavu kotvy a kontaktů, jazýčkové relé kombinuje magnetický pohon a spínací kontakt do jediné utěsněné součásti. Tato jednodušší mechanická struktura je hlavním důvodem, proč jazýčková relé poskytují delší životnost, nižší odskoky kontaktů a konzistentnější výkon v průběhu milionů spínacích cyklů.
Fyzická struktura za přepínací akcí
Chcete-li plně porozumět principu fungování, pomůže vám podívat se na to, co je vlastně uvnitř zařízení. Standardní jazýčkové relé se skládá ze tří hlavních funkčních částí, které spolupracují.
| Komponenta | Funkce |
| Skleněná obálka | Hermeticky uzavřená trubice naplněná inertním plynem (nebo vakuem) pro ochranu kontaktů před oxidací, prachem a vlhkostí |
| Rákosové čepele | Dva překrývající se feromagnetické proužky, pozlacené nebo rhodiované v místě kontaktu, které fungují jako pružina i spínací kontakt |
| Vinutí cívky | Měděný drát navinutý kolem skleněné kapsle; generuje magnetické pole, které pohání jazýčky |
| Paličkování a bydlení | Drží cívku a skleněnou kapsli v pevné poloze, zajišťuje izolaci a připojení svorek |
Protože kontakty jsou trvale utěsněny uvnitř inertního plynu, a Jazýčkové relé je do značné míry imunní vůči korozi kontaktů a problémům s kontaminací, které snižují životnost elektromechanických relé s otevřeným rámem.
Proces přepínání krok za krokem
Vlastní spínací sekvenci lze rozdělit do čtyř stupňů, od aktivace cívky až po uvolnění kontaktu.
- Cívka pod napětím: Na svorky cívky je přivedeno napětí, měděným vinutím začne protékat proud
- Generované magnetické pole: Proud vytváří magnetický tok, který prochází skleněnou trubicí a magnetizuje překrývající se jazýčkové hroty
- Uzavření kontaktu: Magnetizované jazýčkové hroty se vzájemně přitahují, ohýbají se k sobě, dokud se fyzicky nedotknou, čímž se obvod dokončí
- Uvolnění kontaktu: Když je proud cívky odstraněn, magnetická síla zmizí a napětí pružiny zabudované do jazýčkového materiálu odtáhne kontakty zpět od sebe
Protože jazýčky samy o sobě poskytují jak vratnou sílu pružiny, tak elektrický kontakt, neexistuje žádné samostatné mechanické spojení, které by se opotřebovalo, což vysvětluje mechanickou jednoduchost a odolnost tohoto designu.
Společné konfigurace kontaktů
Jazýčková relé se vyrábí v několika standardních uspořádáních kontaktů, z nichž každé vyhovuje jiným požadavkům na obvod.
| Konfigurace | Také známý jako | Chování |
| Formulář A | Normálně otevřený (NE) | Kontakty zůstávají otevřené, dokud není cívka pod napětím, pak se zavřou |
| Formulář B | Normálně zavřeno (NC) | Kontakty zůstávají sepnuté, dokud není cívka pod napětím, pak se otevřou |
| Formulář C | Změna (SPDT) | Používá tři jazýčkové čepele, takže obvod přepíná mezi dvěma cestami |
Vícekontaktní verze kombinující několik přepínačů Form A, Form B nebo Form C v jednom balení jsou také běžné v testovacích a měřicích zařízeních, kde je třeba ovládat mnoho nezávislých signálových cest z jedné řídicí desky.
Klíčové elektrické a mechanické vlastnosti
Podle datových listů typických jazýčkových relé a norem pro testování relé IEC 61810 spadají údaje o výkonu do poměrně konzistentních rozsahů napříč průmyslem, což je užitečné pro inženýry, kteří porovnávají komponenty.
| Parametr | Typická hodnota |
| Provozní doba | 0,3 ms až 1 ms |
| Čas uvolnění | 0,1 ms až 0,5 ms |
| Kontaktní odpor | Pod 150 miliohmů (mΩ), počáteční |
| Mechanická životnost | Až 1 miliarda operací v suchém okruhu a v podmínkách nízkého zatížení |
| Spínací napětí | Až 1000V pro vysokonapěťové varianty |
| Izolační odpor | Mezi otevřenými kontakty je větší než 10^9 ohmů |
Tyto údaje pocházejí ze standardní zkušební metodologie elektromechanického relé IEC 61810-1 v kombinaci s běžnými postupy pro podávání zpráv v průmyslovém datovém listu a skutečný výkon se liší podle napětí cívky, typu zátěže a frekvence spínání, takže zkontrolujte konkrétní Jazýčkové relé vždy se doporučuje datový list pro aplikaci.
Proč jazýčková relé spínají rychleji než standardní relé
Výhoda rychlosti vychází přímo z výše popsaného principu práce. Protože jazýčkové lopatky jsou lehké, mají velmi krátkou dráhu pohybu uvnitř skleněné trubice a fungují jako vlastní pružina, existuje mnohem méně hmoty k pohybu ve srovnání s armaturou a kontaktní sestavou používanou v konvenčním elektromechanickém relé. Menší hmotnost v kombinaci s kratší dojezdovou vzdáleností znamená rychlejší odezvu.
Odskoky kontaktů jsou také sníženy, protože utěsněné prostředí inertního plynu zabraňuje vedlejším produktům elektrického oblouku v interferenci s kontaktními povrchy a hladké těsnění sklo na kov udržuje jazýčky v pohybu po předvídatelné dráze v každém cyklu. Tato předvídatelnost je jedním z důvodů, proč jsou jazýčková relé preferovanou spínací komponentou v automatizovaných testovacích zařízeních (ATE), kde je nutné přepínat tisíce signálových cest s přesností časování na úrovni mikrosekund.
Typické aplikace
Díky kombinaci rychlosti, utěsněných kontaktů a malé velikosti jsou jazýčková relé vhodná pro několik průmyslových odvětví.
- Automatizované testovací zařízení a přístrojové vybavení pro směrování nízkoúrovňových signálů mezi měřicími kanály
- Telekomunikační zařízení, pro přepínání hlasových a datových linek
- Lékařská zařízení, kde utěsněné kontakty zabraňují kontaminaci a podporují dlouhé servisní intervaly
- Bezpečnostní a přístupové systémy využívající jako senzory magneticky ovládané jazýčkové spínače
- Průmyslové ovládací panely, pro izolování slaboproudých řídicích signálů od obvodů s vyšším výkonem
V každém z těchto případů je utěsněná, hermetická kontaktní struktura Jazýčkové relé snižuje požadavky na údržbu ve srovnání s typy relé s otevřeným kontaktem pracujícím v prašném nebo vlhkém prostředí.
Jazýčkové relé ve srovnání s jinými typy relé
Výběr správného typu relé závisí na rychlosti spínání, zátěžovém proudu a okolních podmínkách aplikace.
| Funkce | Jazýčkové relé | Elektromechanické relé | Polovodičové relé |
| Rychlost přepínání | Velmi rychlé (submilisekundy) | Pomalejší (několik milisekund) | Rychlé, žádné mechanické zpoždění |
| Kontaktní život | Vysoká, až miliardy cyklů | Střední, omezená mechanickým opotřebením | Žádné mechanické opotřebení, ale omezeno tepelným namáháním |
| Kontaktní odpor | Velmi nízké | Nízká | Vyšší, kvůli polovodičovému přechodu |
| Kapacita zátěžového proudu | Nízká to moderate | Střední až vysoká | Střední až vysoká |
| náklady | Mírný | Nízká | vyšší |
Pro aplikace zahrnující časté spínání nízkoproudových signálů, kde nejvíce záleží na rychlosti a spolehlivosti kontaktů, jazýčkové relé obecně nabízí nejlepší rovnováhu mezi výkonem a cenou.
Výběr správného jazýčkového relé pro aplikaci
Při specifikaci jazýčkového relé je třeba věnovat pozornost několika parametrům, které přesahují základní pracovní princip.
- Napětí a proud cívky, aby odpovídaly budícímu obvodu bez překročení limitů ztrátového výkonu
- Jmenovitý kontakt kontaktů, zajišťující maximální spínací napětí a proud v mezích datového listu, aby se zabránilo svařování kontaktů
- Doba provozu a uvolnění, zvláště důležitá pro vysokorychlostní testovací spínací aplikace
- Velikost balení a styl montáže, ať už je pro rozvržení desky plošných spojů nutný průchozí otvor, povrchová montáž nebo formát DIP
- Očekávaná životnost spínání, protože nízkoproudé použití suchého okruhu prodlužuje životnost daleko za jmenovité spínání odporové zátěže
Kontrola úplného datového listu pro konkrétního Jazýčkové relé model na základě těchto pěti parametrů je nejspolehlivějším způsobem, jak potvrdit, že bude správně fungovat po celou očekávanou provozní životnost konečného produktu.
