Was ist ein Relais und warum sind sie so wichtig?

Ein kleines elektrisches Eingangssignal in ein Hochstromausgangssignal umzuwandeln, ist kein leichtes Unterfangen, aber diese Aufgabe ist notwendig, um eine breite Palette von Standardgeräten und Fahrzeugen effizient zu betreiben. Viele Schaltungen erreichen diese Umwandlungen durch den Einsatz von Relais, die in allen Arten von elektronischen Geräten unverzichtbar sind.

Was ist ein Relais?

Relais sind elektrische Schalter, die den Elektromagnetismus nutzen, um kleine elektrische Reize in größere Ströme umzuwandeln.

Diese Umwandlungen erfolgen, wenn elektrische Eingänge Elektromagnete aktivieren, um bestehende Stromkreise entweder zu bilden oder zu unterbrechen.

Indem sie schwache Eingänge nutzen, um stärkere Ströme zu erzeugen, wirken Relais je nach gewünschter Anwendung entweder als Schalter oder als Verstärker für den Stromkreis.

Warum ein Relais?

Relais sind sehr vielseitige Komponenten, die in komplexen Schaltungen ebenso wirksam sind wie in einfachen.

Sie können anstelle anderer Schalter verwendet werden, oder sie können auf der Grundlage von Faktoren wie der erforderlichen Stromstärke speziell entworfen werden.

Schalten der Stromstärke

Eine der häufigsten Situationen, die den Einsatz eines Relais erfordern, tritt auf, wenn eine Anwendung innerhalb desselben Stromkreises von einem hohen auf einen niedrigen Strom umschalten muss (oder umgekehrt).

Zum Beispiel benötigen die Temperatursensoren, die HLK-Geräte versorgen, Stromstärken, die die Kapazität ihrer Verkabelung bei weitem übersteigen.

Relais bieten die notwendige Verstärkung, um einen kleinen Strom in einen größeren umzuwandeln.

Komplexe Anwendungen

Relais sind nicht darauf beschränkt, einzelne Eingänge in einzelne Ausgänge an einzelnen Punkten des Stromkreises umzuwandeln. In anderen Anwendungen kann ein einzelnes Relais mehrere Schaltkreise aktivieren, so dass ein Eingang viele andere Effekte auslösen kann.

Auch können Relais in Kombination miteinander verwendet werden, um boolesche Logikfunktionen auszuführen, die zwar auch mit anderen Bauteilen möglich sind, aber bei der Verwendung von Relais kosteneffizienter sein können.

Außerdem können bestimmte Relais weitergehende Funktionen als andere elektronische Bauteile ausführen. Zeitverzögerungsrelais, um nur eine Kategorie zu nennen, ermöglichen es Systemen, nur für eine bestimmte Zeit zu laufen oder erst nach einer bestimmten Zeit zu starten.

Dadurch ergeben sich anspruchsvollere Möglichkeiten für die Konstruktion elektronischer Systeme.

Vorteile

Selbst wenn eine Anwendung nicht ausdrücklich ein Relais erfordert, kann sich der Einsatz eines Relais als vorteilhaft erweisen.

Relais können den Bedarf an Hochstromverdrahtung und Schaltern verringern, die teuer sind und viel Platz benötigen.

Daher kann der Einsatz von Relais in Ihren elektronischen Systemen beispielsweise die Größe oder das Gewicht eines Gehäuses verringern oder es den Herstellern ermöglichen, mehr Funktionen auf gleichem Raum unterzubringen.

Wie funktioniert ein Relais?

Relais unterscheiden sich in ihrer Größe, Kapazität und den entsprechenden Einsatzmöglichkeiten. Obwohl sie sich in diesen Punkten unterscheiden, funktionieren alle Relais im Wesentlichen auf die gleiche Weise: ein Stromkreis wird verwendet, um einen anderen zu versorgen.

Die spezifische Art und Weise, in der dies geschieht, hängt davon ab, ob das Relais normalerweise offen (NO) oder normalerweise geschlossen (NC) ist.

Normalerweise offene Relais

Die meisten Relais sind normalerweise offen; das heißt, der zweite, größere Stromkreis ist standardmäßig in der Aus-Position.

Bei einem normalerweise offenen Relais fließt Strom durch einen Eingangsstromkreis und aktiviert einen Elektromagneten. Dadurch wird ein Magnetfeld erzeugt, das einen Kontakt anzieht, der sich mit dem zweiten, größeren Stromkreis verbindet, so dass Strom fließen kann. Wenn die Stromquelle entfernt wird, zieht eine Feder den Kontakt vom zweiten Stromkreis weg, unterbricht den Stromfluss und schaltet das Endgerät aus.

Normal geschlossene Relais

Die Grundlagen eines NC-Relais sind die gleichen wie die eines NO-Relais: Es gibt zwei Stromkreise, wobei der zweite größer ist, und ein Elektromagnet bewegt einen physischen Kontakt zwischen zwei Positionen.

Bei einem Öffnerrelais sind die Standardzustände jedoch umgekehrt. Wenn der erste Stromkreis aktiviert wird, zieht der Elektromagnet den Kontakt vom zweiten Stromkreis weg. Daher halten Öffnerrelais den größeren Stromkreis standardmäßig in der eingeschalteten Position.

Wie man ein fehlerhaftes Relais identifiziert

Auch wenn Relais im Allgemeinen zuverlässig sind, können sie wie jedes mechanische Bauteil versagen. Glücklicherweise ist es relativ einfach, ein defektes Relais mit einem Multimeter zu identifizieren.

Zu diesem Zweck müssen Sie zunächst die Stelle ausfindig machen, an der die Stromkreise in das Relais ein- und aus ihm austreten, ein Bereich, der normalerweise durch Stifte gekennzeichnet ist. Nachdem Sie diese Stelle identifiziert haben, können Sie mit dem Multimeter die Spannung an jedem Punkt messen.

Führen Sie die folgenden Schritte zur Fehlersuche durch:

1. Überprüfen Sie die Spannung an der Stelle, an der das Relais eingesteckt ist. Wenn keine vorhanden ist, prüfen Sie die Sicherung oder den Schalter auf Defekte.
2. Liegt an der Anschlussstelle Spannung an, verwenden Sie die Durchgangsfunktion des Multimeters, um eine gute Masseverbindung auf der gegenüberliegenden Seite des Relais sicherzustellen.
3. Wenn die Schritte 1 und 2 die Ursache des Problems nicht aufdecken, prüfen Sie die Spannung an dem Punkt, an dem das Relais mit der Batterie oder einer anderen Stromquelle verbunden ist. Wenn hier keine Spannung anliegt, liegt möglicherweise ein Problem mit einer Sicherung oder einem Schutzschalter vor.
4. Stellen Sie schließlich sicher, dass eine ordnungsgemäße Verbindung zwischen dem Relais und dem Bauteil besteht, indem Sie die Durchgangsfunktion des Multimeters verwenden. Wenn die Verbindung besteht und die vorangegangenen Schritte nicht auf eine andere Fehlfunktion schließen lassen, ist es möglicherweise an der Zeit, das Relais auszutauschen.

Relaisarten

Es gibt viele Arten von Relais, die jeweils einzigartige Funktionen für eine Vielzahl von Anwendungen bieten. Einige der umfassenderen Kategorien sind:

Zeitverzögerungsrelais

Zeitverzögerungsrelais sind überall dort nützlich, wo Komponenten für eine bestimmte Zeit mit Strom versorgt werden müssen, oder wenn die Komponente nach einer bestimmten Verzögerung ein- oder ausgeschaltet werden muss. Diese Relais haben eine eingebaute Zeitverzögerungsfunktion, die sie für eine Reihe von zeitbasierten Anwendungen interessant macht.

Diese Kategorie umfasst mehrere Arten von Verzögerungsrelais, von denen jedes seine spezifischen Verwendungszwecke hat.

Die meisten Verzögerungsrelais können in eine von zwei großen Kategorien eingeordnet werden:

• Einschaltverzögerungsrelais beginnen mit der Zeitmessung, wenn der Eingang angelegt wird, und schalten den zweiten Schaltkreis nach einer festgelegten Wartezeit ein. Dies kann verwendet werden, um die Stromversorgung mehrerer Komponenten zu staffeln, um Stromstöße zu verhindern oder für Anwendungen wie Alarm- und Warnsysteme.
• Ausschaltverzögerungen warten auf einen Trigger, nachdem der Eingang aktiviert wurde. Sobald der Auslöser entfernt wird, wird der Ausgang erregt und nach der Zeitverzögerung wieder abgeschaltet. Durch erneutes Anlegen des Triggers wird die Verzögerung zurückgesetzt. Diese Relais können verwendet werden, um Geräte für bestimmte Intervalle mit Strom zu versorgen, wie z. B. bei Waschmaschinen- und Trocknerzyklen oder Fahrgeschäften in Vergnügungsparks.

Andere Start- und Verzögerungsmuster sind mit Blinkern, One-Shot-Timern oder Wiederholungszyklen möglich, und jedes davon erlaubt es, das Bauteil in unterschiedlichen, sich wiederholenden Intervallen zu versorgen. Dies ermöglicht blinkende Anzeige- oder Warnleuchten und ermöglicht auch bestimmte Arten von zeitgesteuerten Zyklen.

Sequenzielle Relais

Sequenzielle Relais können verwendet werden, um mehrere Komponenten nacheinander zu versorgen, typischerweise in einer bestimmten Reihenfolge. Eine häufige Anwendung für diesen Relaistyp ist die Versorgung mehrerer Systeme oder Beleuchtungsgruppen nacheinander, z. B. bei der Beleuchtung von Start- und Landebahnen oder bei der Sequenzierung der Stromversorgung.

Automobilrelais

Relais haben fast unbegrenzte Einsatzmöglichkeiten in Automobilanwendungen, und diese Anwendungen umfassen viele der besprochenen Relaistypen. Viele Automobilrelais ermöglichen es den Herstellern, fortschrittliche Sicherheitsfunktionen und moderne elektrische Annehmlichkeiten zu implementieren.

Um nur einige Beispiele zu nennen: Relais für die Stromversorgung der folgenden Systeme in Standard-Pkw oder Lkw:

• Gasventile
• Scheinwerfer
• Scheibenwischer
• Innenbeleuchtung
• Alarmsysteme
• Warnsysteme wie z.B. für Gewichtsbegrenzungen, Sicherheitsgurtnutzung, oder Gefahrenerkennung

Wo Sie Ihr nächstes Relais finden

Da Relais ein wesentlicher Bestandteil der Schaltungsentwicklung sind, ist es wichtig, qualitativ hochwertige Relais des für Ihre Anwendung erforderlichen Typs und der erforderlichen Größe zu beschaffen.

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