Überblick über Universalrelais

Relais sind derart geläufige Komponenten, es wäre nahezu unmöglich, sich einen Tag vorzustellen, an dem man nicht in irgendeiner Weise mit einem Relais in Berührung kommt. Bei Wohnanlagen mit Gegensprechanlage kommt sehr wahrscheinlich ein Relais zum Einsatz, um die Türe für den Besucher zu öffnen und zu schließen.

Ebenso verwendet werden Relais in Alarmanlagen, Sicherheitsschaltungen für private Haushalte, und so weiter. Letztlich sind Relais bereits seit mehr als 100 Jahren im Einsatz, wobei Telegraphensysteme zu ihren ersten Anwendungsbereichen zählten. Und obwohl sie im Laufe der Zeit stets weiterentwickelt wurden und immer höhere Frequenzen verarbeiten können, sind sie in vielerlei Hinsicht ihrem ursprünglichen Design nach wie vor sehr ähnlich.

Relais werden im Englischen auch manchmal als „Relay switch“ bezeichnet (dt.: Relaisschalter). Bekannt sind sie auch als Schütz, je nach Größe und Skalierung des jeweiligen Geräts. Verwendet werden Relais in allem, was zwischen den kleinsten Geräten für den Endverbraucher und den größten Anlagen der technologisch fortschrittlichsten Branchen der Welt liegt. Viele Elektronik-Geräte können einfach nicht ohne sie hergestellt werden, während die begeisternde Einfachheit ihrer Funktion eines der Dinge ist, die diese elektrischen Komponenten zu einzigartigen, leicht verständlichen und angenehmen Lösungen vieler verschiedener Probleme machen.

Auch wenn sie nach wie vor weit verbreitet sind, wurden Relais in manchen Anwendungen bereits ersetzt. Sie spielten eine wichtige Rolle für die Anfänge von Rechenanlagen, wurden mittlerweile jedoch größtenteils von technisch fortschrittlicheren Lösungen ersetzt. Auch Relais wurden im Laufe der Zeit weiterentwickelt, doch ihre Grundfunktion bleibt noch immer dieselbe. Wo immer die Stromversorgung eines Schaltkreises angelegt bzw. unterbrochen werden soll, ohne dass der Bediener einen Schalter betätigen muss, ist ein Relais allgemein die bestmögliche Lösung, die noch dazu viel Spielraum für individuelle Anpassungen bietet.

Was ist ein Relais?

Im Grunde genommen ist ein Relais ein elektrisch betätigter Schalter. Es gibt viele verschiedene Arten und Wege, den Schalter zu betätigen, ein Elektromagnet ist hierfür jedoch eine sehr weit verbreitete Lösung.

Relais können in vielen verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden und sind sehr geläufige elektrische Bauteile. Oftmals kommen sie in Situationen zum Einsatz, die eine gewisse Isolierung erfordern, oder aber wenn ein Schaltkreis von einem schwachen elektrischen Signal gesteuert werden soll. Zu den ersten Anwendungen von Relais zählen Telegraphensysteme. Dabei wurde das Relais verwendet, um ein Signal eines bestimmten Telegraphen zu wiederholen und diese Nachricht dann an einen anderen Telegraphen weiterzuleiten.

Ebenso gibt es sehr spezielle Arten von Relais, die bei Anwendungen mit sehr hohen Leistungen eingesetzt werden. Diese Relais werden allgemein als Schütz bezeichnet. Darüber hinaus gibt es Relais, die über keinerlei beweglicher Teile verfügen: Sogenannte Halbleiterrelais. Hierbei kommen Halbleiter anstelle von beweglichen Teilen zum Einsatz.

Relais werden oftmals als eine Art Sicherung verwendet, indem sie einen Schaltkreis bei einem Überstrom oder einer ähnlichen potenziell gefährlichen Situation unterbrechen. Es gibt bereits neuere Versionen dieser Relais, ganz ohne mechanischen Komponenten, die trotz allem ganz normal als Relais bezeichnet werden.

Die Funktion eines Relais, die für Elektronik-Entwickler und Ingenieure am wichtigsten ist, ist seine grundlegende Funktion als elektronisch gesteuerter Schalter. Hiermit sind sie besonders nützlich für Anwendungen, bei denen Komfort an erster Stelle steht. So vertrauen zum Beispiel Funkgerätebediener auf Relais für die grundlegende Funktion ihrer Geräte. Empfängt ein Funkgerät ein Signal, wird dieses durch eine Elektronik geleitet, die die Interpretation und die Ausgabe in Form von Tönen aus dem Lautsprecher ermöglicht. Zum Versenden von Signalen verwendet ein Funkgerät eine andere Schaltung mit wesentlich höherer Leistung als die Empfängerschaltung. Mit Hilfe eines Relais kann der elektrische Strom je nach Bedarf von der Sender- an die Empfängerschaltung verlagert werden, was letztlich die Funktion des Geräts überhaupt erst ermöglicht.

Was sind Universalrelais?

Universalrelais sind nicht fachbezogene Relais und können bei vielen verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden. Erhältlich sind sie in vielen verschiedenen Designs. Halbleiterrelais, mechanische Ausführungen und weitere Designs, alle gehören sie zu den zahlreichen verfügbaren Optionen.

Universalrelais sind derart grundlegende elektrische Komponenten, dass die meisten Entwickler und Ingenieure eine ganze Vielzahl davon in ihren Baukästen liegen haben werden.

Universalrelais können ganz allgemein eine von zwei möglichen Funktionen übernehmen. Diese sieht entweder so aus, dass der Zustand des Relais bei Anlegen eines Strom an den Schaltkreis vorübergehend geändert wird und in den ursprünglichen Zustand zurückkehrt, sobald der Stromfluss unterbrochen wird. Oder aber sie verändern ihre Position bei Anlegen eines Stroms, und verharren solange in dieser Position, bis erneut ein Strom angelegt wird. Diese Relais werden mono- bzw. bistabile Relais genannt.

Welche Arten von Universalrelais gibt es?

Universalrelais sind in vielen verschiedenen Ausführungen erhältlich. Sie alle verfügen über ihren eigenen Anwendungsbereich, sind jedoch vielseitig genug, um auf viele verschiedene Arten eingesetzt zu werden und somit nützliche Elektro-Geräte zu erschaffen.

Eines der wichtigsten Merkmale von Relais als elektrische Komponenten besteht darin, dass sie in vielen verschiedenen Größen erhältlich sind. Manche Relais sind ausgesprochen groß dimensioniert, wie die zuvor erwähnten Schütze. Andere Relais sind wiederum sehr klein; so klein, dass sie für ihre Funktion an der Oberfläche von Leiterplatten befestigt werden können.

HF- & RF-Relais

HF- und RF-Relais verwenden Funk-Signale für ihre Schaltfunktionen. Sie sind passive elektronische Komponenten und werden in Prüfgeräten und weiteren Anwendungen eingesetzt. Diese Relais sind auch als Halbleiterversion erhältlich.

RF-Relais werden speziell für Funk -Anwendungen verwendet. Diese Relais werden oftmals in Prüfgeräten und, wie der Name schon sagt, in Rundfunksendeanlagen eingesetzt. Radios verfügen über separate Schaltsysteme, die beim Versenden und Empfangen von Signalen aktiviert werden müssen; Radiofrequenz-Relais bieten exakt die hierfür benötigte Funktionalität.

Was sind Hochfrequenz-Relais?

Die in Elektro-Geräten verwendeten Frequenzen steigen kontinuierlich an. Hochfrequenz-Relais bieten die Möglichkeit, Schaltkreise in Hochfrequenzanlagen zu isolieren. Eingesetzt werden sie sehr häufig in Radio-Anwendungen und in weiteren elektronischen Bereichen.

Wie funktionieren Hochfrequenz-Relais?

Das einfachste Beispiel für ein Hochfrequenz-Relais befindet sich in einem Radio. Dadurch, dass Sender und Empfänger stark unterschiedliche Mengen an Strom erfordern, müssen die jeweiligen Schaltkreise isoliert werden. Ein Hochfrequenz-Relais bietet die Möglichkeit, den Empfänger- von dem Sender-Schaltkreis zu isolieren. Somit werden Problemstellungen im Zusammenhang mit Beschädigungen der Elektronik ausgeräumt und in manchen Fällen Übersprechen reduziert.

Wofür werden Hochfrequenz-Relais eingesetzt?

Hochfrequenz-Relais können in jeder beliebigen Anwendung eingesetzt werden, bei der ein elektronisches Signal mit einer sehr hohen Frequenz erzeugt wird – was allgemein bei Radios der Fall ist. Bei Computern und anderen Geräten mit Hochfrequenzsignalen zur Bereitstellung von Informationen zum Schalten von Steuerkreisen können diese Relais ebenso eingesetzt werden.

Ein Hochfrequenz-Relais ist im Grunde ein Relais, das seinen Zustand mit einer sehr hohen Geschwindigkeit ändern kann. Diese Eigenschaft ist besonders wichtig, da Computer und andere Geräte immer schneller und effizienter werden, und andere elektronische Komponenten mit diesem Tempo mithalten müssen.

Was sind bistabile Relais?

Ein bistabiles Relais ist ein Relais, das in dem Zustand ausharrt, den es nach dem letzten Auslösen eingenommen hat. Wenn zum Beispiel ein Relais normalerweise in offener Position steht, aufgrund eines Überstroms jedoch geschlossen werden muss, damit der Strom zu einem anderen Schaltkreis geleitet werden kann, bleibt dieses Relais in geschlossener Position, bis es manuell in seine ursprüngliche Position zurückgestellt wurde.

Bistabile Relais sind, genauso wie alle anderen Relais, im Grunde genommen einfach nur Schalter. Und diese Schalter bleiben in der Position, die sie zuletzt eingenommen haben. Sie werden im Englischen auch „Keep“ und „State“ genannt.

Wie funktionieren bistabile Relais?

Ein bistabiles Relais enthält eine Spule. Diese Spule betätigt einen mechanischen Aufbau mit einer Sperre und einer Aufnahme, oder aber es kommt eine zentral gelegene Feder und ein Dauermagnet zum Einsatz. Darüber hinaus gibt es weitere Arten bistabiler Relais für fachbezogenere Anwendungen. Ein Schrittrelais, zum Beispiel, ist ein Relais, das jedes Mal, wenn sein Zustand geändert wird, verschiedene zuvor bestimmte Schritte durchläuft, und in dem jeweils letzten Schritt ausharrt, wenn der Stromfluss unterbrochen wird.

Bistabile Relais spielen eine sehr wichtige Rolle in der Geschichte von Rechensystemen. Zu Beginn der Entwicklungsarbeiten an Computern wurden bistabile Relais als Speichermedium eingesetzt. Der Zustand eines Relais kann dem Status eines Bit entsprechen, sodass Informationen mühelos auf einem Computer-System gespeichert werden können.

Wofür werden bistabile Relais eingesetzt?

Bistabile Relais kommen in vielen verschiedenen Anwendungen zum Einsatz. Ein wichtiger Vorteil dieser Art von Relais besteht darin, dass sie in ihrem zuletzt eingenommenen Zustand ausharren, auch wenn kein Strom mehr fließt. Deshalb eignen sie sich hervorragend für isolierende und sicherheitsrelevante Anwendungen.

Ein bistabiles Relais kann in jeder Anwendung eingesetzt werden, bei der sich der Zustand des Relais nicht ändern soll, solange kein Strom angelegt wird. Zusätzlich zu den zuvor erwähnten Sicherheitsanwendungen kann diese Funktion in vielen verschiedenen Designs verwendet werden, da die Position des Relais zu jederzeit eindeutig zu bestimmen ist.

Bistabile Relais werden auch in Industrieanlagen eingesetzt. Dabei werden sie oftmals zum Schutz von Geräten vor Schäden durch elektrischen Strom verwendet. Ebenso können sie als eine Art Schutzschalter eingesetzt werden, in Form des sogenannten Fehlerstromschutzschalters. Diese Schutzschalter sind in der Lage, Spannungen in Anlagen rundum elektrische Geräte zu überwachen. Sobald sie einen Fehlerstrom registrieren, wird das Relais ausgelöst; da es sich um ein Sicherheitsrelais handelt, wird dies in der Regel ein bistabiles Relais sein, das solange ausgeschaltet bleibt, bis es von dem Bediener zurückgesetzt wurde.

Diese Relais werden auch oftmals in Haushalten angetroffen. Viele Steckdosen, insbesondere solche in Labors, verfügen über diese Art von Relais, da sie mit der Lebensgefahr durch einen Stromschlag ausräumen, indem ein Schaltkreis im Fall eines Überstroms unmittelbar unterbrochen wird. Um den Schaltkreis wieder betriebsbereit zu schalten, muss das Relais von Hand zurückgesetzt werden.

Was sind monostabile Relais?

Monostabile Relais kehren nach der Auslösung in ihren ursprünglichen Zustand zurück. Sie sind sehr simple Apparate. Dank der mechanischen Simplizität sind monostabile Relais in der Regel preiswerter als bistabile Relais.

Wie funktionieren monostabile Relais?

Wird ein Strom an einem monostabilen Relais angelegt, fließt dieser durch eine Spule, die daraufhin ein magnetisches Feld erzeugt. Dieses magnetische Feld löst eine Vorrichtung aus, die den elektrischen Schaltkreis, mit der sie verbunden ist, öffnet bzw. schließt. Sobald der Strom nicht mehr an dem Relais anliegt, wird das magnetische Feld aufgelöst und die zuvor benannte Vorrichtung nimmt ihre ursprüngliche Position ein.

Monostabile Relais, sofern als Schrittrelais realisiert, durchlaufen eine Reihe bestimmter Position, sobald ein Strom angelegt wird. Hiermit wurden sie zu sehr weit verbreiteten Lösungen für Anwendungen im Bereich Telekommunikation, wurden in dieser Anwendung jedoch größtenteils von digitaler Technologie ersetzt.

Wofür werden monostabile Relais eingesetzt?

Monostabile Relais werden oftmals in Situationen eingesetzt, bei denen die Kosten wichtiger sind als die Funktion. Dadurch, dass monostabile Relais wesentlich preiswerter sind als ihre bistabilen Pendants, werden sie oftmals als Mittel verwendet, um Kosten zu sparen.

Ein monostabiles Relais wird ebenso eingesetzt, wenn das Relais in seine ursprüngliche Position zurückkehren soll, sobald der Strom von dem Schaltkreis entfernt wird. Dies kann sowohl Vorteile, als auch Nachteile einbringen.

In sicherheitsrelevanten Situationen kann eine ungeplante Unterbrechung der Stromversorgung dazu führen, dass das Relais in den ungünstigeren Zustand umschaltet. Aus diesem Grund werden in sicherheitsrelevanten Anwendungen sehr häufig bistabile Relais eingesetzt.

Ist diese Unterbrechung jedoch beabsichtigt, können monostabile Relais sehr preiswerte Lösungen für Anwendungen im Bereich Isolierung, Sicherheit und vieles mehr darstellen.

Monostabile Relais können jedoch ebenso in sicherheitsrelevanten Anwendungen eingesetzt werden. Bei einem elektrischen Türschloss, zum Beispiel, kann das Relais bzw. die Tür geöffnet werden, sobald ein Strom durch den Schaltkreis fließt, und wieder geschlossen werden, sobald der Strom entfernt wird. Somit können Situation verhindert werden, in denen die Sicherheit durch einen Bediener beeinträchtigt werden kann, der das Relais – bzw. die Tür – nicht geschlossen hat, nachdem die gewünschte Person passieren konnte.