A Relé de palheta funciona usando uma bobina eletromagnética para criar um campo magnético que une duas finas lâminas de palheta ferromagnéticas dentro de um tubo de vidro selado, fechando um circuito elétrico. Quando a corrente flui através da bobina, o fluxo magnético magnetiza as extremidades sobrepostas das palhetas com polaridade oposta, fazendo com que elas se atraiam e se toquem. Quando a corrente da bobina é removida, a tensão natural da mola das lâminas da palheta separa os contatos, abrindo o circuito. Todo esse ciclo normalmente acontece em menos de 1 milissegundo , e é por isso que os relés reed são amplamente utilizados onde é necessária uma comutação rápida e precisa.
Ao contrário dos relés eletromecânicos tradicionais que dependem de um conjunto separado de armadura e contato, o relé reed combina o atuador magnético e o contato de comutação em um único componente selado. Essa estrutura mecânica mais simples é a principal razão pela qual os relés reed oferecem vida útil mais longa, menor oscilação de contato e desempenho mais consistente em milhões de ciclos de comutação.
A estrutura física por trás da ação de troca
Para compreender totalmente o princípio de funcionamento, é útil observar o que realmente está dentro do dispositivo. Um relé reed padrão é construído a partir de três partes funcionais principais trabalhando juntas.
| Componente | Função |
| Envelope de vidro | Tubo hermeticamente selado preenchido com gás inerte (ou vácuo) para proteger os contatos contra oxidação, poeira e umidade |
| Lâminas de junco | Duas tiras ferromagnéticas sobrepostas, banhadas a ouro ou ródio no ponto de contato, que atuam como mola e contato da chave |
| Enrolamento da bobina | Fio de cobre enrolado em volta da cápsula de vidro; gera o campo magnético que aciona as palhetas |
| Bobina e alojamento | Mantém a bobina e a cápsula de vidro em uma posição fixa, fornece isolamento e conexões de terminal |
Como os contatos estão permanentemente selados dentro do gás inerte, um Relé de palheta é amplamente imune aos problemas de corrosão e contaminação dos contatos que reduzem a vida útil dos relés eletromecânicos de estrutura aberta.
Processo de mudança passo a passo
A sequência de comutação real pode ser dividida em quatro estágios, desde a energização da bobina até a liberação do contato.
- Bobina energizada: A tensão é aplicada aos terminais da bobina, a corrente começa a fluir através do enrolamento de cobre
- Campo magnético gerado: A corrente produz um fluxo magnético que passa através do tubo de vidro e magnetiza as pontas das palhetas sobrepostas
- Fechamento de contato: As pontas das palhetas magnetizadas atraem-se, dobrando-se uma em direção à outra até se tocarem fisicamente, completando o circuito
- Liberação de contato: Quando a corrente da bobina é removida, a força magnética desaparece e a tensão da mola embutida no material da palheta separa os contatos novamente
Como as próprias palhetas fornecem a força de retorno da mola e o contato elétrico, não há ligação mecânica separada para desgaste, o que explica a simplicidade mecânica e a durabilidade deste projeto.
Configurações de contato comuns
Os relés Reed são fabricados em alguns arranjos de contato padrão, cada um adequado para diferentes requisitos de circuito.
| Configuração | Também conhecido como | Comportamento |
| Formulário A | Normalmente aberto (NÃO) | Os contatos permanecem abertos até que a bobina seja energizada e depois fecham |
| Formulário B | Normalmente Fechado (NC) | Os contatos permanecem fechados até que a bobina seja energizada e depois abrem |
| Formulário C | Mudança (SPDT) | Usa três lâminas de palheta para que o circuito alterne entre dois caminhos |
Versões multicontato que combinam várias chaves Forma A, Forma B ou Forma C em um único pacote também são comuns em equipamentos de teste e medição onde muitos caminhos de sinal independentes precisam ser controlados a partir de uma única placa de controle.
Principais características elétricas e mecânicas
De acordo com as planilhas de dados típicas dos relés de palheta e os padrões de teste de relés IEC 61810, os números de desempenho estão dentro de faixas bastante consistentes em toda a indústria, o que é útil para engenheiros que comparam componentes.
| Parâmetro | Valor típico |
| Tempo de operação | 0,3ms a 1ms |
| Hora de lançamento | 0,1ms a 0,5ms |
| Resistência de contato | Abaixo de 150 miliohms (mΩ), inicial |
| Vida mecânica | Até 1 bilhão de operações em circuito seco e condições de baixa carga |
| Tensão de comutação | Até 1000 V para variantes de alta tensão |
| Resistência de isolamento | Maior que 10 ^ 9 ohms entre contatos abertos |
Esses números vêm da metodologia de teste de relé eletromecânico padrão IEC 61810-1 combinada com práticas comuns de relatórios de folhas de dados da indústria, e o desempenho real varia de acordo com a tensão da bobina, tipo de carga e frequência de comutação, verificando assim as especificações específicas Relé de palheta folha de dados de uma aplicação é sempre recomendada.
Por que os relés Reed mudam mais rápido que os relés padrão
A vantagem da velocidade vem diretamente do princípio de funcionamento descrito acima. Como as lâminas de palheta são leves, têm uma distância de deslocamento muito curta dentro do tubo de vidro e atuam como sua própria mola, há muito menos massa para mover em comparação com o conjunto de armadura e contato usado em um relé eletromecânico convencional. Menos massa combinada com menor distância de deslocamento significa resposta mais rápida.
O ressalto do contato também é reduzido porque o ambiente de gás inerte selado evita que os subprodutos do arco interfiram nas superfícies de contato, e a vedação suave entre vidro e metal mantém as palhetas se movendo ao longo de um caminho previsível a cada ciclo. Essa previsibilidade é um dos motivos pelos quais os relés reed são o componente de comutação preferido em equipamentos de teste automatizados (ATE), onde milhares de caminhos de sinal devem ser comutados com precisão de temporização de microssegundos.
Aplicações Típicas
A combinação de velocidade, contatos selados e tamanho pequeno torna os relés reed adequados para diversos setores.
- Equipamentos e instrumentação de teste automatizados, para rotear sinais de baixo nível entre canais de medição
- Equipamento de telecomunicações, para comutação de linhas de voz e dados
- Dispositivos médicos, onde os contatos selados evitam a contaminação e suportam longos intervalos de manutenção
- Sistemas de segurança e controle de acesso, usando interruptores reed acionados magneticamente como sensores
- Painéis de controle industriais, para isolar sinais de controle de baixa corrente de circuitos de maior potência
Em cada um destes casos, a estrutura de contato hermética e selada do Relé de palheta reduz os requisitos de manutenção em comparação com tipos de relés de contato aberto operando em ambientes empoeirados ou úmidos.
Reed Reed comparado com outros tipos de relé
A escolha do tipo de relé correto depende da velocidade de comutação, da corrente de carga e das condições ambientais da aplicação.
| Recurso | Relé de palheta | Relé Eletromecânico | Relé de estado sólido |
| Velocidade de comutação | Muito rápido (menos de um milissegundo) | Mais lento (vários milissegundos) | Rápido, sem atraso mecânico |
| Vida de contato | Alto, até bilhões de ciclos | Moderado, limitado pelo desgaste mecânico | Sem desgaste mecânico, mas limitado pelo estresse térmico |
| Resistência de contato | Muito baixo | Baixo | Maior, devido à junção semicondutora |
| Capacidade atual de carga | Baixo to moderate | Moderado a alto | Moderado a alto |
| Custo | Moderado | Baixo | Superior |
Para aplicações que envolvem comutação frequente de sinais de baixa corrente, onde a velocidade e a confiabilidade do contato são mais importantes, o relé reed geralmente oferece o melhor equilíbrio entre desempenho e custo.
Selecionando o relé Reed correto para uma aplicação
Ao especificar um relé reed, alguns parâmetros merecem muita atenção além do princípio básico de funcionamento.
- Tensão e corrente da bobina, para corresponder ao circuito de acionamento sem exceder os limites de dissipação de energia
- Classificação de contato, garantindo que a tensão de comutação máxima e a corrente permaneçam dentro dos limites da folha de dados para evitar soldagem de contato
- Tempo de operação e liberação, particularmente importante para aplicações de comutação de teste de alta velocidade
- O tamanho do pacote e o estilo de montagem, seja através de furo, montagem em superfície ou formato DIP, são necessários para o layout da PCB
- Vida útil de comutação esperada, uma vez que o uso de baixa corrente em circuito seco prolonga a vida útil muito além da comutação de carga resistiva nominal
Revendo a folha de dados completa para um específico Relé de palheta modelo em relação a esses cinco parâmetros é a maneira mais confiável de confirmar que ele funcionará corretamente durante a vida operacional esperada do produto final.
