A Relais Reed fonctionne en utilisant une bobine électromagnétique pour créer un champ magnétique qui rassemble deux fines lames de roseau ferromagnétiques à l'intérieur d'un tube de verre scellé, fermant ainsi un circuit électrique. Lorsque le courant traverse la bobine, le flux magnétique magnétise les extrémités superposées des roseaux de polarité opposée, les faisant s'attirer et se toucher. Lorsque le courant de la bobine est supprimé, la tension naturelle du ressort des lames du roseau sépare les contacts, ouvrant ainsi le circuit. Ce cycle entier se déroule généralement dans moins de 1 milliseconde , c'est pourquoi les relais Reed sont largement utilisés lorsqu'une commutation rapide et précise est requise.
Contrairement aux relais électromécaniques traditionnels qui reposent sur un ensemble d'armature et de contact séparé, le relais Reed combine l'actionneur magnétique et le contact de commutation en un seul composant scellé. Cette structure mécanique plus simple est la principale raison pour laquelle les relais Reed offrent une durée de vie plus longue, un rebond de contact plus faible et des performances plus constantes sur des millions de cycles de commutation.
La structure physique derrière l'action de commutation
Pour bien comprendre le principe de fonctionnement, il est utile d’examiner ce qui se trouve réellement à l’intérieur de l’appareil. Un relais Reed standard est construit à partir de trois parties fonctionnelles principales travaillant ensemble.
| Composant | Fonction |
| Enveloppe de verre | Tube hermétiquement fermé rempli de gaz inerte (ou sous vide) pour protéger les contacts de l'oxydation, de la poussière et de l'humidité |
| Lames de roseau | Deux bandes ferromagnétiques superposées, plaquées or ou rhodium au point de contact, qui font office à la fois de ressort et de contact de commutation. |
| Enroulement de bobine | Fil de cuivre enroulé autour de la capsule en verre ; génère le champ magnétique qui actionne les anches |
| Canette et boîtier | Maintient la bobine et la capsule en verre dans une position fixe, fournit l'isolation et les connexions aux bornes |
Étant donné que les contacts sont scellés en permanence à l'intérieur d'un gaz inerte, un Relais Reed est largement insensible aux problèmes de corrosion des contacts et de contamination qui réduisent la durée de vie des relais électromécaniques à cadre ouvert.
Processus de changement étape par étape
La séquence de commutation proprement dite peut être décomposée en quatre étapes, depuis l'excitation de la bobine jusqu'au déclenchement du contact.
- Bobine sous tension : la tension est appliquée aux bornes de la bobine, le courant commence à circuler à travers l'enroulement en cuivre.
- Champ magnétique généré : Le courant produit un flux magnétique qui traverse le tube de verre et magnétise les pointes des roseaux qui se chevauchent.
- Fermeture du contact : les pointes des roseaux magnétisées s'attirent les unes les autres, se penchant l'une vers l'autre jusqu'à ce qu'elles se touchent physiquement, complétant ainsi le circuit.
- Libération des contacts : lorsque le courant de la bobine est supprimé, la force magnétique disparaît et la tension du ressort intégrée dans le matériau de l'anche sépare les contacts.
Étant donné que les lames elles-mêmes fournissent à la fois la force de rappel du ressort et le contact électrique, il n'y a pas de liaison mécanique distincte susceptible de s'user, ce qui explique la simplicité mécanique et la durabilité de cette conception.
Configurations de contacts courantes
Les relais Reed sont fabriqués dans quelques dispositions de contacts standard, chacune adaptée à différentes exigences de circuit.
| Configuration | Également connu sous le nom | Comportement |
| Formulaire A | Normalement ouvert (NON) | Les contacts restent ouverts jusqu'à ce que la bobine soit alimentée, puis se ferment |
| Formulaire B | Normalement fermé (NC) | Les contacts restent fermés jusqu'à ce que la bobine soit alimentée, puis s'ouvrent |
| Formulaire C | Changement (SPDT) | Utilise trois lames de roseau pour que le circuit bascule entre deux chemins |
Les versions multicontacts combinant plusieurs commutateurs de forme A, de forme B ou de forme C dans un seul boîtier sont également courantes dans les équipements de test et de mesure où de nombreux chemins de signaux indépendants doivent être contrôlés à partir d'une seule carte de commande.
Principales caractéristiques électriques et mécaniques
Selon les fiches techniques typiques des relais Reed et les normes de test des relais CEI 61810, les chiffres de performances se situent dans des plages assez cohérentes dans l'ensemble de l'industrie, ce qui est utile pour les ingénieurs qui comparent les composants.
| Paramètre | Valeur typique |
| Temps de fonctionnement | 0,3 ms à 1 ms |
| Temps de sortie | 0,1 ms à 0,5 ms |
| Résistance de contact | En dessous de 150 milliohms (mΩ), initial |
| Durée de vie mécanique | Jusqu'à 1 milliard d'opérations en circuit sec et dans des conditions de faible charge |
| Tension de commutation | Jusqu'à 1 000 V pour les variantes haute tension |
| Résistance d'isolation | Supérieur à 10 ^ 9 ohms entre contacts ouverts |
Ces chiffres proviennent de la méthodologie de test de relais électromécanique standard CEI 61810-1 combinée aux pratiques courantes de reporting des fiches techniques de l'industrie, et les performances réelles varient en fonction de la tension de la bobine, du type de charge et de la fréquence de commutation, vérifiant ainsi les spécifications spécifiques. Relais Reed La fiche technique d'une application est toujours recommandée.
Pourquoi les relais Reed commutent plus rapidement que les relais standard
L’avantage de vitesse vient directement du principe de fonctionnement décrit ci-dessus. Étant donné que les lames Reed sont légères, ont une distance de déplacement très courte à l'intérieur du tube de verre et agissent comme leur propre ressort, il y a beaucoup moins de masse à déplacer par rapport à l'ensemble armature et contact utilisé dans un relais électromécanique conventionnel. Moins de masse combinée à une distance de déplacement plus courte signifie une réponse plus rapide.
Le rebond de contact est également réduit car l'environnement de gaz inerte scellé empêche les sous-produits d'arc d'interférer avec les surfaces de contact, et le joint verre-métal lisse maintient les anches en mouvement le long d'un chemin prévisible à chaque cycle. Cette prévisibilité est l'une des raisons pour lesquelles les relais Reed sont le composant de commutation préféré dans les équipements de test automatisés (ATE), où des milliers de chemins de signaux doivent être commutés avec une précision de synchronisation de l'ordre de la microseconde.
Applications typiques
La combinaison de vitesse, de contacts scellés et de petite taille rend les relais Reed adaptés à plusieurs secteurs.
- Équipements et instruments de test automatisés, pour acheminer les signaux de bas niveau entre les canaux de mesure
- Équipement de télécommunications, pour la commutation de lignes voix et données
- Dispositifs médicaux, où les contacts scellés empêchent la contamination et prennent en charge de longs intervalles de service
- Systèmes de sécurité et de contrôle d'accès, utilisant des interrupteurs à lames à actionnement magnétique comme capteurs
- Panneaux de commande industriels, pour isoler les signaux de commande à faible courant des circuits de puissance plus élevée
Dans chacun de ces cas, la structure de contact scellée et hermétique du Relais Reed réduit les besoins de maintenance par rapport aux types de relais à contact ouvert fonctionnant dans des environnements poussiéreux ou humides.
Relais Reed comparé à d'autres types de relais
Le choix du bon type de relais dépend de la vitesse de commutation, du courant de charge et des conditions environnementales de l'application.
| Caractéristique | Relais Reed | Relais électromécanique | Relais statique |
| Vitesse de commutation | Très rapide (sous la milliseconde) | Plus lent (plusieurs millisecondes) | Rapide, pas de retard mécanique |
| Contacter la vie | Élevé, jusqu'à des milliards de cycles | Modérée, limitée par l'usure mécanique | Pas d'usure mécanique, mais limitée par les contraintes thermiques |
| Résistance de contact | Très faible | Faible | Plus élevé, en raison de la jonction semi-conductrice |
| Capacité de courant de charge | Faible to moderate | Modéré à élevé | Modéré à élevé |
| Coût | Modéré | Faible | Plus haut |
Pour les applications impliquant une commutation fréquente de signaux à faible courant où la vitesse et la fiabilité des contacts sont les plus importantes, le relais Reed offre généralement le meilleur équilibre entre performances et coût.
Sélection du bon relais Reed pour une application
Lors de la spécification d'un relais Reed, quelques paramètres méritent une attention particulière au-delà du principe de fonctionnement de base.
- Tension et courant de bobine, pour correspondre au circuit de commande sans dépasser les limites de dissipation de puissance
- Valeur nominale des contacts, garantissant que la tension de commutation et le courant maximum restent dans les limites de la fiche technique pour éviter le soudage par contact
- Temps de fonctionnement et de relâchement, particulièrement important pour les applications de commutation de test à grande vitesse
- La taille du boîtier et le style de montage, qu'il s'agisse d'un montage traversant, d'un montage en surface ou d'un format DIP, sont nécessaires pour la configuration du circuit imprimé.
- Durée de vie de commutation attendue, puisque l'utilisation d'un circuit sec à faible courant prolonge la durée de vie bien au-delà de la commutation de charge résistive nominale
Examen de la fiche technique complète pour un Relais Reed Le modèle par rapport à ces cinq paramètres est le moyen le plus fiable de confirmer qu'il fonctionnera correctement tout au long de la durée de vie prévue du produit final.
