Questions fréquemment posées : Relais

Chaque fois que tu fais une mesure de tension, il faut tenir compte de l’effet de création d’un diviseur de tension.  Quelle est la résistance de l’autre côté de l’interrupteur ?  Par exemple, si l’interrupteur mesure 1E¹⁰ ohms et qu’il est connecté à une résistance de 100 mégaohms (1E⁸) et que 10 000 volts sont appliqués à l’autre extrémité de l’interrupteur, côté opposé à la résistance, un circuit en série est alors établi de sorte qu’une partie de la tension chutera aux bornes de l’interrupteur et une autre partie chutera aux bornes de la résistance de 100 mégaohms.  On a donc un circuit en série constitué essentiellement de deux résistances en série. Une résistance est l’interrupteur à 1E¹⁰ ohms et l’autre est la résistance de charge à 1E⁸ ohms.   En appliquant 10 000 volts à ce circuit, environ 1 µA de courant circulera jusqu’à l’interrupteur ouvert et à travers la résistance de charge.  En utilisant simplement la loi d’Ohm, ce 1 µA générera 100 volts aux bornes de la résistance de charge.  Maintenant, si la résistance d’isolement à travers l’interrupteur est de 1E¹¹ ohms, la tension aux bornes de la résistance ne serait que de 10 volts.  Cependant, si la résistance d’isolement à travers l’interrupteur Reed est de 1E⁹ ohms, alors la tension aux bornes de la charge pourrait atteindre 1000 volts. J’espère que tout cela est clair pour toi.  Évidemment, la résistance d’isolement à travers l’interrupteur Reed est très importante, tout comme la résistance de charge.  J’espère que cela explique mieux ce que toi et le client observez.

En général, une compensation thermique est nécessaire dans un relais à faible thermique.  L’alumine et la béryllie sont couramment utilisées car elles ont une excellente conductivité thermique tout en conservant une isolation électrique.

Pour un relais Reed à faible thermique à 20°C, la jonction de l’interrupteur Reed connectée au cuivre générera 1 millivolt et une variation de 1°C de la jonction générera 60µV supplémentaires.

Plus la résistance de la bobine est élevée, moins le relais produit de puissance, et donc moins il y aura de tensions d’offset thermique générées.  En appliquant un blindage magnétique, les contacts voient un champ magnétique beaucoup plus fort.  Cela permet au concepteur de relais d’augmenter la résistance de la bobine, ce qui réduit à son tour la puissance du relais et la génération de chaleur.

Oui, la résistance de la bobine contrôle directement la quantité de chaleur générée dans le relais. Plus la chaleur générée est importante, plus il faut compenser les tensions d’offset thermiques.  Rendre la résistance de la bobine aussi élevée que possible est clairement un pas dans la bonne direction.

Un interrupteur Reed est composé de nickel/fer et, lorsqu’il est connecté au cuivre (une piste de PCB), tu obtiens un thermocouple produisant une tension d’offset élevée. Comme tu as ce thermocouple à chaque extrémité, tu dois compenser ces tensions d’offset élevées, sinon elles masqueront tout petit signal d’offset que le client essaie de commuter.  La clé pour fabriquer un relais à faible thermique est donc de développer une technique de compensation qui compensera ces tensions d’offset élevées.  Des pastilles thermiques placées avec soin font le travail.

En général, les relais à faible thermique commutent des signaux différentiels qui nécessitent deux relais unipolaires unidirectionnels.  Un relais unipolaire unidirectionnel est utilisé en entrée des multimètres haut de gamme.

Les relais Reed à faible thermique ou à faible offset sont utilisés dans des applications où des transducteurs produisent des signaux de très faible tension qui doivent être commutés et amplifiés. Ils sont également utilisés en entrée des multimètres haut de gamme et pour commuter des thermocouples dans les systèmes d’acquisition de données.

Un relais Reed à faible thermique est utilisé pour commuter de faibles tensions dans la plage des faibles microvolts (µV) et ne pas modifier le niveau du signal de quelque manière que ce soit après son passage dans le relais.

La série SIL peut être utilisée jusqu’à 800MHz et la série MS jusqu’à 1,5 GHz.

Oui, une astuce simple qui améliore les caractéristiques RF d’un relais consiste à mettre à la masse le fil de départ de la bobine.  Comme le fil de bobine est en cuivre, sa première couche peut représenter le blindage du signal.  Cela peut permettre au client, en utilisant cette technique, de commuter et de transporter des signaux RF jusqu’à 500 MHz.  Cela nous permet d’utiliser les séries de relais SIL et MS dans des circuits RF.

La meilleure façon de corréler lors des tests RF est d’utiliser les mêmes montages de test.  Nous pouvons prêter nos montages RF à notre client pour obtenir les mêmes résultats.

Une fois que nos clients reçoivent nos relais RF CMS, ils doivent adapter l’impédance à l’entrée et à la sortie de nos relais à leur PCB.  Ils le font en ajoutant de petites quantités de capacité et/ou d’inductance de chaque côté du relais, à la jonction entre le relais et le PCB.

Une configuration de commutation en « T » est un moyen d’améliorer l’isolation dans les circuits RF.  Elle comprend trois relais Reed.  Les relais sont disposés de la manière suivante : l’un se trouve sur la partie supérieure gauche du T, le deuxième est sur le côté droit du T après la jonction, et le troisième relais est monté sur la branche verticale du T.  Pour une isolation maximale, le premier et le deuxième relais sont à l’état ouvert. Le troisième relais est fermé et l’extrémité inférieure du T est mise à la masse.  Avec le premier relais ouvert, tout signal qui fuit jusqu’à la jonction des trois relais sera dérivé vers la masse.  Tout signal restant à la jonction sera davantage isolé par les contacts ouverts du deuxième relais.  Lorsqu’un signal est conduit à travers le « T », le premier et le deuxième relais sont fermés, permettant le chemin du signal.  Le troisième relais est ouvert.  La configuration en « T » améliore l’isolation, mais il y aura une certaine perte de signal en raison du chemin de signal plus long.

Nos clients devraient monter nos relais Reed RF en environnement CMS, en supposant qu’ils aient choisi l’un de nos relais Reed CMS.  Pour de meilleures performances, ils devraient monter notre relais axialement sur leur PCB.  De plus, ils doivent régler l’impédance de leur PCB pour correspondre exactement à la nôtre à l’entrée et à la sortie de notre relais.

Pour obtenir les meilleures performances RF d’un relais Reed, ses broches doivent être montées axialement au PCB.  Cela signifie qu’un trou doit être découpé dans le PCB pour que presque la moitié du corps du relais puisse s’y loger.  Ainsi, les broches sortent du relais Reed en ligne droite sans virage, minimisant le trajet du signal.

Pour fabriquer le meilleur relais Reed RF possible, il faut réaliser un design géométrique simple, de préférence un design coaxial avec un minimum de modifications.  Le design doit être aussi court que possible.

Si ton client utilise plusieurs relais sous forme de matrice et fait passer des signaux RF à travers la matrice, il est logique de leur proposer une matrice multi-relais dans le même boîtier. C’est particulièrement vrai lorsque les relais sont en série, car cela réduit essentiellement la longueur du chemin du signal. Dans ce cas, la longueur de chemin à l’entrée et à la sortie des relais est éliminée : le signal sort simplement d’un relais et entre dans un autre avec une distance de chemin minimale.

Oui, vise toujours la longueur de chemin la plus courte que le signal verra en traversant le relais Reed.  De plus, minimise le nombre de virages que le signal doit prendre en traversant le relais Reed.

Oui, plus l’impédance caractéristique est cohérente et plus elle est proche de 50 Ω, meilleures sont les caractéristiques RF.  Dès qu’il y a la moindre variation d’impédance, une partie du signal sera réfléchie, ce qui réduit la perte d’insertion.

Tester un relais Reed pour ses caractéristiques RF n’est pas une tâche très simple.  Il te faut un analyseur de réseau, avec des montages de test RF spéciaux.  Voir la note d’ingénierie Standex Electronics : Testing of RF switching components.

L’isolation d’un relais Reed dans un circuit RF est essentiellement déterminée par la distance d’entrefer.  Ainsi, la seule façon de contrôler ou d’améliorer l’isolation dans la conception d’un relais Reed est d’utiliser un interrupteur Reed à entrefer plus large.  Cela signifie utiliser un interrupteur avec un ampère-tour plus élevé, ce qui se traduit par une bobine plus puissante.

Les paramètres S sont générés par notre analyseur de réseau lorsque nous effectuons des mesures RF.  Comme ils sont stockés électroniquement, ils peuvent facilement être transmis aux concepteurs RF et aux clients potentiels par e-mail.

Les paramètres S sont importants pour le concepteur d’un circuit RF car ils sont utilisés en les intégrant dans un logiciel RF.  Ce logiciel simule un circuit RF. Ainsi, le concepteur RF a une idée de la manière dont notre relais interagira avec d’autres composants RF dans son circuit.

Un relais Reed conçu pour transporter des hautes fréquences utilisera généralement une approche de conception coaxiale.  Dans cette optique, la formule pour calculer l’impédance caractéristique  est la suivante : Z = 60/(√(€R) + ln(2h/d)) où Z est l’impédance caractéristique, √  est la racine carrée, (€R)  est la constante diélectrique entre le blindage et l’interrupteur Reed, ln – est le logarithme népérien, h est le diamètre du blindage, d est le diamètre de l’interrupteur Reed.

Un relais Reed conçu pour transporter des hautes fréquences utilisera généralement une approche de conception coaxiale.  Dans cette optique, la formule pour calculer l’impédance caractéristique est la suivante : Z = 60/(√(e)) ln((D)/A) où Z est l’impédance caractéristique, √(e) est la racine carrée de la constante diélectrique, ln – est le logarithme népérien, D est le diamètre du blindage, et A est la section transversale de la lame Reed.

L’inductance se calcule avec la formule suivante :  L = µo n d A1  où L est l’inductance, µo est la constante de perméabilité,  n est le nombre de spires,  d est la longueur de la ligne de signal, et A1  est la longueur du blindage de la ligne de signal

La capacité se calcule avec la formule suivante : C =( e A)/d où C est la capacité, e est la constante diélectrique, A correspond au blindage et aux lames de l’interrupteur Reed et d est la distance entre le blindage et les lames.

L’impédance caractéristique se calcule avec la formule :  Z  = √(R + (XL – Xc)2 ) où Z est l’impédance caractéristique, R est la résistance DC, XL est la réactance inductive, et  Xc est la réactance capacitive.

La réactance capacitive se calcule avec la formule suivante : XC = 1/(2∏fC), où XC est la réactance capacitive en ohms, f est la fréquence en Hz, et C est la capacité.

La réactance inductive se calcule avec la formule suivante : XL = 2∏f L, où XL est la réactance inductive en ohms, f est la fréquence en Hz, et L est l’inductance.

À tout point le long d’un chemin de signal, si la capacité, la résistance ou l’inductance change, l’impédance caractéristique changera ?

Lorsqu’une impulsion se propageant le long d’un chemin de signal donné rencontre une variation d’impédance caractéristique, une partie de sa puissance de signal sera réfléchie en arrière le long du chemin de signal d’origine.  Cela représente une perte de puissance de signal.

Le chemin du signal, le blindage et le matériau avec sa constante diélectrique correspondante sont les principaux constituants de l’impédance caractéristique.

Le chemin du signal et sa longueur sont critiques.  Plus c’est court, mieux c’est.  Il vaut mieux considérer le chemin du signal et le blindage comme une forme géométrique.  Il est crucial de maintenir ce chemin géométrique aussi constant que possible.  Toute variation changera l’impédance caractéristique et produira une perte de signal.

Si un relais donné a un temps de montée de 50 picosecondes, une impulsion numérique qui le traverse verra son temps de montée augmenter de 50 picosecondes.  Maintenant, si elle doit traverser une matrice de cinq relais, son temps de montée augmentera de 250 picosecondes.  La réponse en fréquence après un relais est alors de 20 GHz, mais après le cinquième relais elle tombe à 4 GHz.  Il est donc important que le concepteur système sache à travers combien de relais ou de composants ses signaux vont passer, afin de déterminer si les composants fonctionneront dans son circuit.

Pour assimiler une onde continue à une horloge numérique fonctionnant à 2 GHz, il faut considérer combien d’harmoniques de la fréquence de base sont nécessaires pour construire l’impulsion numérique.  Normalement, au moins 5 harmoniques de la fréquence d’origine doivent être prises en compte.  Ainsi, pour 2 GHz, cela représente une fréquence d’onde continue de 10 GHz.  Donc, pour faire passer des impulsions numériques à 2 GHz dans un circuit, celui-ci doit avoir une réponse en fréquence de 10 GHz.

La zone critique d’une impulsion numérique est son temps de montée. Si le temps de montée du front montant de l’impulsion est, par exemple, de 50 picosecondes, la fréquence correspondante est équivalente à 20 GHz.

Les paramètres S sont fournis pour une fréquence donnée et sont fournis avec une amplitude et une direction.  Ils sont très utiles pour fournir des informations sur les caractéristiques d’un composant au format numérique.   Ils peuvent aussi permettre au concepteur RF de savoir comment ce composant fonctionnera dans son circuit, avant même que le composant réel ne soit ajouté au circuit.

Lorsque tu fais passer une impulsion numérique à travers un composant ou un circuit, elle entre dans le circuit avec un certain temps de montée.  Lorsqu’elle quitte le circuit ou le composant, elle aura un nouveau temps de montée.  Le slew rate est la différence entre les temps de montée : temps de montée à la sortie moins temps de montée à l’entrée.

Le temps de montée est généralement évoqué dans les circuits numériques.  Plus les impulsions sont courtes, plus le temps de montée devient important.  Il se mesure comme le temps entre le début d’une impulsion et le point à 90% de la hauteur de l’impulsion.  Les circuits doivent être capables d’avoir de bonnes caractéristiques RF pour faire passer ces impulsions rapides. Le temps de montée est un paramètre important à prendre en compte.  Les circuits incapables de gérer des impulsions à temps de montée rapide finiraient par masquer les impulsions numériques.

VSWR signifie voltage standing wave ratio (taux d’onde stationnaire en tension).  Lorsque des signaux se propageant dans un circuit sont réfléchis en arrière, ils peuvent atteindre un autre composant puis être à nouveau réfléchis vers l’avant.  Ces réflexions aller-retour peuvent produire des ondes stationnaires dans le circuit.  Ces ondes peuvent créer un circuit avec beaucoup de pertes.

Lorsqu’un signal entre dans un circuit ou un composant, une partie du signal peut être réfléchie en arrière dans la direction d’où il vient.  La perte de retour est une mesure de cette perte de signal.

La perte d’insertion est la perte de signal lors du passage à l’entrée et à la sortie d’un circuit donné ou lors de l’entrée dans un composant et de la sortie du composant.  Si ton signal est à 100% à l’entrée d’un composant, et qu’en sortie il y a une perte, on la décrit comme une perte d’insertion et elle se mesure en décibels (dB).  3 dB est décrit comme le point limite pour tout composant et équivaut à une réduction de la puissance du signal de 50%.

La RF peut et traverse effectivement des circuits ouverts.  La quantité de signal qui se propage de l’entrée vers la sortie d’un interrupteur représente cette mesure d’isolation, mesurée en décibels (dB) ; -65 dB est considéré comme le meilleur niveau d’isolation. En général, -20 dB est un niveau utilisable.

La RF aime se propager dans un circuit avec une impédance caractéristique constante.  Tout changement d’impédance caractéristique produira une perte de signal.  L’impédance caractéristique Z est essentiellement une mesure de résistance.  Elle comporte trois composantes qui s’additionnent vectoriellement. Les composantes sont : la résistance DC pure sur l’axe x, la réactance inductive sur l’axe y, et la réactance capacitive sur l’axe z.  La résistance caractéristique est calculatd tout au long d’un chemin de signal donné, et toute variation de l’une des 3 résistances ci-dessus, à n’importe quel point, modifiera la résistance.  50 ohms (Ω) est la résistance la plus généralement acceptée dans la plupart des circuits RF.

La RF se propage sur la partie externe du conducteur.  Plus les fréquences sont élevées, plus elle se déplace vers le bord extérieur du conducteur.  Beaucoup de caractéristiques RF sont assez différentes de la DC.  Elle a tout un nouvel ensemble de paramètres :

• impédance caractéristique
• perte d’insertion
• VSWR
• temps de montée
• isolation
• slew rate
• etc.

Les relais Reed ont une réponse en fréquence plate jusqu’à 20 GHz.  Leur coût est modéré et stable.  Leur taille devient de plus en plus petite.  Les problèmes de qualité ont été leur principal point faible.  Ils ne sont pas bons pour commuter des puissances plus élevées, mais des améliorations sont en cours dans ce domaine.

Les relais électromécaniques peuvent commuter jusqu’à 20 GHz.  Ils peuvent être très chers et sont très volumineux.  Comme le relais Reed, ils ont une bonne réponse en fréquence plate.  Leur grande taille occupe trop d’espace sur la carte et ils nécessitent beaucoup de puissance pour fonctionner. Ils ont une très bonne isolation et la capacité de commuter une RF de plus forte puissance.

Les semi-conducteurs peuvent être utilisés pour commuter jusqu’à 100 GHz.  Le coût devient très élevé au-delà de 10 GHz.  Les semi-conducteurs représentent la plus petite taille par rapport aux autres technologies.  Leur réponse en fréquence présente des discontinuités.  Ils ont de la distorsion d’intermodulation et nécessitent une électronique additionnelle pour la contrôler.  Ils nécessitent également une électronique additionnelle pour améliorer leur réponse en fréquence.

Les relais Reed sont très linéaires sur une large plage de fréquences, allant généralement de la DC jusqu’à 20 GHz.  Les semi-conducteurs nécessitent des filtres et souffrent de distorsion d’intermodulation.  Cela signifie qu’il faut utiliser des composants supplémentaires.  Le relais Reed, à lui seul, fait le travail et est idéal pour commuter des charges RF à faible niveau de signal.  La taille du relais Reed est bien plus petite que celle du relais électromécanique et comparable à celle des semi-conducteurs.

En général, on utilise des semi-conducteurs, des relais Reed et des relais électromécaniques pour commuter la RF.  Chaque technologie a ses points forts et ses points faibles.

La RF correspond à des ondes d’impulsions électriques qui oscillent à des fréquences très élevées.  Ces ondes ne sont pas différentes de nos tensions et courants secteur à 50 ou 60 cycles.  Au lieu d’avoir 50 ou 60 cycles se produisant chaque seconde, tu peux en avoir des milliards chaque seconde.  Une fréquence de 1 GHz est une fréquence qui oscille à 1 milliard de fois par seconde.  Dans le monde numérique, des impulsions électriques transmettent de l’information.  Plus les impulsions sont courtes, plus on peut transmettre davantage d’informations chaque seconde.  Un ordinateur fonctionnant à 2 GHz est capable de traiter 2 milliards d’impulsions par seconde.  Pour qu’un circuit électronique traite une impulsion, il doit avoir la capacité de transporter 5 fois sa fréquence de base.  Cela signifie que les circuits transportant des impulsions à 2 GHz doivent être capables de transporter 5 fois cela, soit 10 GHz sur une base RF.  C’est parce que les ondes carrées sont constituées de 5 harmoniques de la fréquence d’origine.

L’énergie RF (une combinaison de tensions et de courants) lorsqu’elle se propage dans un conducteur a tendance à circuler sur la partie externe du conducteur.  Plus la fréquence est élevée, plus l’énergie RF circule sur le diamètre extérieur du fil, ou sur la « peau » du conducteur.  Cela réduit effectivement la section transversale dans laquelle l’énergie peut circuler.  S’il ne s’agit que d’un niveau de signal, l’énergie RF traversera le conducteur avec une atténuation minimale attribuée aux pertes résistives.  Cependant, si l’énergie RF est importante, c’est-à-dire qu’une quantité notable de puissance est conduite dans le conducteur, de sévères pertes résistives peuvent se produire.  Une perte dramatique de signal peut se produire.  En outre, un échauffement important peut se produire, ce qui pourrait faire monter la température des contacts au-dessus de la température de Curie.  Dans ce cas, les lames Reed perdront leur magnétisme, entraînant l’ouverture des contacts.  Cela peut alors provoquer la destruction complète des contacts de l’interrupteur Reed.  Cela est provoqué par le refermage des contacts une fois que la température redescend en dessous de la température de Curie et que les propriétés magnétiques sont retrouvées.  Les contacts fermeront alors la charge complète et l’échauffement recommencera jusqu’à ce que la température de Curie soit à nouveau atteinte.  Ici, le contact s’ouvrira et se fermera jusqu’à ce que les contacts soient en court-circuit ou détruits.  Dans ce cas, ajouter du cuivre sur la surface extérieure des contacts et de leurs broches réduira et/ou éliminera les effets potentiellement désastreux.

Inspecte l’interrupteur Reed pour voir si tu peux détecter des fissures, même minimes.  Si ce n’est pas le cas, tu devrais renvoyer l’interrupteur à Standex Electronics pour déterminer pourquoi l’interrupteur a perdu son vide.

Dans les relais qui ont deux interrupteurs en série :  si l’un des interrupteurs perd son vide, il aura une faible tension de claquage.  Deux interrupteurs en série sont utilisés pour obtenir l’effet additif de deux claquages à 10 000 volts, s’additionnant pour donner plus de 20 kV.  Donc, ce qui a probablement mal tourné, c’est que l’un des interrupteurs a perdu son vide, peut-être à cause d’une petite fissure ou d’une mauvaise étanchéité.  Essaie d’enlever un peu d’époxy à l’extrémité où les lames sont soudées ensemble, puis teste-les individuellement pour voir lequel peut être défectueux.

Si la haute tension est toujours bonne au test, il me semble qu’ils ont peut-être commuté trop de puissance et/ou transporté trop de courant.  Ouvre délicatement la capsule de l’interrupteur Reed et regarde les contacts pour voir s’il y a des signes de piqûres ou de marques de brûlure juste à l’extrémité des contacts, là où ils se rejoignent lorsque les contacts se ferment.  Si tu vois cela, il faudra déterminer exactement ce que le client applique aux contacts et/ou ce qu’il fait passer à travers les contacts. Il y a quelques choses que le client peut faire :

1. Ajouter une résistance en série dans la ligne directe de l’interrupteur Reed pour réduire le courant de commutation max.
2. Vérifier tout câble ou fil ajouté qui augmente la capacité parasite.
3. S’assurer qu’il n’y a pas de tensions en mode commun présentes.
4. Aussi, dans son application, est-il possible de commuter les contacts à sec (sans tension ni courant) pour une durée de vie maximale.  Cela peut ne pas être possible.
5. Si le client commute une certaine capacité, peut-il ajouter de l’inductance en série ?

La RF correspond à des ondes d’impulsions électriques qui oscillent à des fréquences très élevées.  Ces ondes ne sont pas différentes de nos tensions et courants secteur à 50 ou 60 cycles.  Au lieu d’avoir 50 ou 60 cycles se produisant chaque seconde, tu peux en avoir des milliards chaque seconde.  Une fréquence de 1 GHz est une fréquence qui oscille à 1 milliard de fois par seconde.  Dans le monde numérique, des impulsions électriques transmettent de l’information.  Plus les impulsions sont courtes, plus on peut transmettre davantage d’informations chaque seconde.  Un ordinateur fonctionnant à 2 GHz est capable de traiter 2 milliards d’impulsions par seconde.  Pour qu’un circuit électronique traite une impulsion, il doit avoir la capacité de transporter 5 fois sa fréquence de base.  Cela signifie que les circuits transportant des impulsions à 2 GHz doivent être capables de transporter 5 fois cela, soit 10 GHz sur une base RF.  C’est parce que les ondes carrées sont constituées de 5 harmoniques de la fréquence d’origine.

Un relais Reed RF est spécifiquement conçu pour transporter des hautes fréquences jusqu’à 20 GHz et transporter des impulsions numériques avec des largeurs d’impulsion inférieures à la nanoseconde.  Le blindage est critique, et la géométrie du chemin du signal par rapport au blindage est d’une importance capitale.  Plus les fréquences sont élevées, plus cela devient critique.

Les relais RF sont généralement utilisés sur le marché des équipements de test pour les tests fonctionnels de PCB et les tests de circuits intégrés.  Ils peuvent aussi être utilisés dans l’électronique médicale ou tout marché où la RF ou des impulsions numériques rapides sont impliquées.

• Jusqu’à 500 MHz – utiliser les séries SIL 6 broches et LP
• Jusqu’à 1 GHz – MS (micro SIL) avec le fil de départ mis à la masse
• Jusqu’à 17 GHz – la CRF jusqu’à 7 GHz et la SRF

Utiliser le petit interrupteur hermétique plaqué cuivre dans le boîtier de relais LI ou BE.

Utiliser l’interrupteur ORD2210V dans les boîtiers de relais SIL HV ou LI.

Utiliser la série HE et/ou la série HM avec des contacts Reed plaqués cuivre haute tension, capables de courants de maintien élevés.

Selon la vitesse des impulsions numériques, utiliser soit la série de relais Reed haute fréquence CRF, soit la SRF.

Selon les exigences de taille/coût, considérer les séries de relais SIL, MS, CRR dans cet ordre, du point de vue du coût et de la taille.

Utiliser un relais spécial série BT conçu pour une tenue diélectrique haute tension et capable de commuter des tensions inférieures à 1µV.

Utiliser un relais spécial série BE bipolaire.

Utiliser les relais Reed séries HE et HM.

Utiliser la série BT ou des relais Reed BT spéciaux à faible thermique.

Utiliser le relais Reed série SRF.

Utiliser le relais Reed série CRF.

Utiliser la série CRF ou la série SRF.

Utiliser la série SIL 6 broches ou le relais série MS avec le fil de départ de bobine mis à la masse.

Utiliser les relais séries CRF ou SRF.

Si la taille n’est pas un facteur critique, utiliser la série SIL (six broches) ou la série MS (fil de départ de bobine mis à la masse).

Trop souvent, les clients constatent que leurs relais tombent en panne tôt dans leur durée de vie, ce qui est souvent causé par l’existence de tensions en mode commun.  Les tensions en mode commun proviennent généralement des tensions secteur dans la zone ou à proximité d’un circuit donné.  S’il y a une capacité parasite dans la ligne, elle peut se charger au pic de la tension secteur.  Si la tension secteur est de 240 VRMS, cela se traduit par des pics potentiels pouvant atteindre 400 volts.  Commuter cette tension, même si la capacité parasite n’est que, par exemple, de l’ordre de 50 picofarads, provoquera un transfert de métal sur les contacts.  Cela finira par entraîner des défaillances précoces.  Une meilleure mise à la terre peut éliminer les tensions en mode commun.  Réduire la capacité parasite aidera.  De plus, ajouter une résistance en série avec les contacts réduira le courant d’appel.  Garde à l’esprit que tous les dommages se produisent dans les premières 50 nanosecondes lors de la fermeture des contacts.

Les relais Reed peuvent être construits avec plus d’un interrupteur.  Standex Electronics fabrique généralement jusqu’à quatre interrupteurs Reed dans un même relais.  Cela peut représenter jusqu’à 4 interrupteurs unipolaires normalement ouverts, jusqu’à 4 interrupteurs unipolaires normalement fermés, ou jusqu’à 4 interrupteurs unipolaires à deux directions (double throw).

Un relais bistable est bi-état.  Il peut être à l’état fermé sans alimentation de la bobine, ou à l’état ouvert sans alimentation de la bobine.  Il suffit d’une impulsion de 1,5 milliseconde pour passer de l’état ouvert à l’état fermé ; ou une impulsion de 1,5 milliseconde fera passer de l’état fermé à l’état ouvert.  Un aimant polarise partiellement l’interrupteur Reed pour créer les états de verrouillage.  En général, deux bobines sont utilisées : l’une sert à fermer les contacts et l’autre à ouvrir les contacts.

Avec un relais Form B, les contacts sont polarisés en position fermée avec un aimant.  Ainsi, sans alimentation sur la bobine, les contacts restent fermés.  Lorsque l’alimentation est appliquée à la bobine, son champ magnétique est opposé au champ de l’aimant, l’annule et ouvre les contacts.

C’est généralement une condition qui peut se développer lors de l’utilisation d’un relais Reed Form B ou normalement fermé.  Les contacts sont polarisés fermés avec un aimant. Ainsi, sans alimentation sur la bobine, les contacts restent fermés.  Lorsque l’alimentation est appliquée à la bobine, son champ magnétique est opposé au champ de l’aimant, l’annule et ouvre les contacts.  Si la bobine est trop forte, les contacts peuvent se refermer.  Ainsi, une tension de reclosure est ajoutée à un relais Form B, généralement 25% à 50% au-dessus de la tension nominale.  Pour un relais 5 volts avec un facteur de sécurité de 50%, la reclosure serait de 7,5 Volts.  Cela garantit au client qu’en appliquant jusqu’à 7,5 Volts, les contacts ne se refermeront pas.

Cette description est utilisée dans les émetteurs radio et les applications RF.  Les anciens designs radio utilisaient la modulation d’amplitude.  L’onde varie essentiellement en amplitude avec le contenu audio, mais est transmise en utilisant une enveloppe à 30 MHz.  Donc, la PEP n’est qu’une expression qui résume cela en termes très abrégés.  L’audio est superposée à la RF.  C’est ce qu’est/était la musique AM  – la modulation audio avant la modulation numérique.

Nous suggérons de vérifier les éléments suivants :

1. Utilises-tu un capot métallique ?  Si oui, s’agit-il d’acier laminé à froid ?  Est-ce un matériau ferromagnétique ?
2. Utilises-tu une bobine sans bobineau ?  Si oui, y a-t-il suffisamment de place pour réduire un peu le diamètre de l’alésage (I.D.) ?
3. Quelle est la plage réelle de la tension d’enclenchement ?
4. Y a-t-il suffisamment de place pour augmenter d’une taille 1/2″ le diamètre du fil de bobine ?
5. L’interrupteur Reed est-il plié et formé ? Ou est-il coupé et soudé sur un plot ?  S’il est soudé sur un plot, passer à une broche en nickel-fer et souder l’interrupteur Reed par points.
6. Si tout cela échoue, envisager d’utiliser un blindage magnétique interne en plus du capot blindé magnétiquement.

Il est préférable d’utiliser un petit interrupteur Reed plaqué cuivre dans une application où le courant de maintien est d’environ 3 amps RF.  Au-delà de 3 amps, il faut utiliser un grand interrupteur Reed plaqué cuivre.  La RF circulera sur la « peau » externe de l’interrupteur.

Utiliser la série d’interrupteurs Reed KSK-1A85 de Standex Electronics.

Utiliser ORD228, l’iridium ORD211 ou l’ORD311.

Pour un capteur, utiliser l’ORD228 avec iridium, ou l’ORD2210 pour un relais.

Les petits relais électromécaniques ne sont pas adaptés à la commutation de faibles niveaux de tensions et de courants.  Les relais électromécaniques nécessitent une tension et/ou un courant importants pour rompre tout dépôt de film.  C’est ce dépôt de film qui ne permet pas à de très faibles tensions et courants de passer à travers les contacts.   Les interrupteurs Reed sont clairement les meilleurs.  L’utilisation de contacts en ruthénium pulvérisé (sputtered) ou de contacts en iridium est le meilleur choix de matériaux pour ces charges à faible niveau.

La commutation et la coupure de tensions de 250 volts et au-delà se font idéalement avec un interrupteur Reed sous vide.  Jusqu’à 4000 volts peuvent être réalisés efficacement avec l’ORD2210V tant que les niveaux de courant ne sont pas trop élevés.  Au-delà de 4000 volts, utiliser les interrupteurs Reed Hermetic.

Les interrupteurs Reed miniatures de moins de 20 mm (0,80 pouces) de longueur de verre peuvent couper efficacement jusqu’à 250 Volts.  Cela dépend des AT (mT) d’enclenchement utilisés.  Plus c’est élevé, mieux c’est.  Les interrupteurs Reed de moins de 10 mm réduiront cette valeur à environ 150 volts.  Minimiser le courant au moment de l’ouverture améliorera cette valeur.

Les interrupteurs Reed, qu’ils soient utilisés dans des capteurs ou des relais, seront tous amenés à commuter une charge.  En général, il y a deux aspects à cette charge.

1. Sa charge en régime permanent
2. La commutation réelle qui se produit pendant les 50 premières nanosecondes.  On appelle aussi cela la signature de la charge.

Cette signature prend en compte non seulement la charge en régime permanent, mais aussi toute tension ou courant transitoire qui peut être présent pendant les 50 premières nanosecondes.  Ces transitoires peuvent provenir de la capacité parasite, de l’inductance dans la ligne et/ou de tensions en mode commun.  Du point de vue du concepteur d’interrupteurs Reed, la signature, c’est tout ce qui compte.  Le moment le plus important lors de la commutation d’une charge est ces 50 premières nanosecondes.  C’est à ce moment-là que tous les dommages aux contacts se produiront si tu commutes les contacts « sous tension ».  Si un client a un problème de défaillances précoces, c’est le premier endroit à examiner.  Tout aussi important, et à ne pas négliger, est la tension et le courant réellement coupés lorsque les contacts s’ouvrent.  Toute tension et/ou courant significatif présent rongera rapidement les contacts, menant à des contacts Reed qui collent.

Il y a plusieurs facteurs clés :

1. Tu dois avoir une idée de la charge requise.  Quelle tension et quel courant sont commutés au moment de la fermeture pendant les 50 premières nanosecondes ?
2. Combien d’opérations seront nécessaires pendant la durée de vie du produit ?
3. Quelles sont les exigences de taille ?  Combien de place est nécessaire ?
4. Comment le produit sera-t-il monté ? CMS, traversant, etc.
5. Pour une longue durée de vie et des faibles niveaux, utiliser un interrupteur pulvérisé/plaqué (sputtered/plated) au ruthénium ou à l’iridium.
6. Pour des applications de commutation de 50 Volts à 200 volts, nous pouvons proposer des solutions personnalisées.
7. Pour des courants de commutation de 25 ma à 1 amp, le rhodium KOFU fortement plaqué est bon, ainsi que notre KSK-1A35.
8. Pour des tensions plus élevées au-dessus de 200 volts  jusqu’à 4000 volts à courant relativement faible, utiliser l’ ORD2210V.
9. Pour des tensions au-dessus de 1000 volts jusqu’à 10 000 volts avec des courants plus élevés, utiliser les interrupteurs Hermetic sous vide.  C’est un point de départ.  On pourrait écrire un livre sur ce sujet.  Le mieux est de connaître la charge exacte du client et d’effectuer un essai de durée de vie avec quelques ou plusieurs interrupteurs Reed pour prendre la décision finale.