Odwieczny dylemat konstruktora, czyli co kupić?

Wybór przekaźnika, który najlepiej będzie pasować do wymagań aplikacyjnych, nie jest łatwy, gdyż wymaga zbalansowania minimum trzech obszarów: związanego z ceną, dostępnością, w tym z wielu źródeł oraz z parametrami technicznymi. W tej ostatniej grupie kryją się z kolei wymagania mechaniczne (trwałość, wielkość obudowy, sposób montażu) oraz elektryczne, a więc parametry cewki, styków, wytrzymałości napięciowej izolacji i podobne.

Szukając przekaźnika, trzeba sprawnie poruszać się w katalogach producentów i dystrybutorów, mając świadomość, że nie ma jednego wspólnego formularza wyboru zapewniającego filtrowanie setek dostępnych produktów, często system oznaczeń nie jest intuicyjny ani też podział na grupy u jednego producenta nie jest tożsamy z tym, co proponuje inny.

Zanim zaczniemy, warto zatem przygotować sobie listę wymagań, dzięki czemu potem poszukiwania będą przebiegały efektywniej. Podstawowe kryteria mogą być takie, jak podajemy poniżej:

• typ aplikacyjny przekaźnika, a więc przemysłowy, motoryzacyjny, solarny, stycznik
• montaż: na płytce (THT czy SMD), w podstawce, z końcówkami do konektorów, do lutowania
• styki: pojedynczy lub przełączający, ile par styków
• konstrukcja: bistabilny, monostabilny, kontaktronowy
• obudowa: szczelna, przezroczysta, na szynę DI
• wielkość: subminiaturowy (dla elektroniki), miniaturowy (automatyka), kształt, układ wyprowadzeń i położenie
• dodatki: kontrolka zadziałania, przycisk testujący, dioda tłumiąca przepięcia
• cechy aplikacyjne: z tolerancją dużego prądu rozruchowego, na małe prądy, z tłumieniem łuku
• zakres temperatur pracy
• funkcjonalność: cichy pobór mocy przez cewkę
• trwałość mechaniczna
• napięcie cewki (gwarantowanego załączenia i rozłączenia)
• dostępność zgodnego typu u innego producenta
• spełnianie wymagań prawnych i certyfikaty
• bciążalność styków (napięcie stałe/przemienne) oraz materiał wykonania Lista ta nie jest oczywiście pełna, ale wystarczy do zawężenia poszukiwań.

Miniaturyzacja i pobór mocy

Ważnym trendem w przekaźnikach jest dzisiaj miniaturyzacja i mały pobór mocy. Można też powiedzieć, że celem jest uzyskanie jak najmniejszego przekaźnika o jak największej obciążalności i pobierającego jak najmniejszą moc. Ponieważ wiele typów przekaźników wytwarzanych jest w standardowych obudowach o kształcie prostopadłościanu i ma ujednolicony układ wyprowadzeń, rozwój często polega na tym, że dla danej wielkości z każdą kolejną generacją zwiększa się obciążalność styków.

Warto też zauważyć, że najlepsze parametry obciążeniowe w stosunku do wielkości mają przekaźniki z jedną parą styków zwiernych. Wszystkie bardziej złożone (przełączające, dwie pary styków) mają z reguły mniejszą obciążalność. Pobór mocy przez cewkę przekaźnika zależy też od gabarytów tego elementu, a więc pośrednio także od obciążalności, ale też liczby styków. Im bardziej złożony układ mechaniczny, tym oczywiście moc elektromagnesu niezbędna do przełączania jest większa.

Dzisiaj rekordowe wykonania zadowalają się mocą ok. 100 mW, przy czym dotyczy to subminiaturowych wersji na prądy 0,5–1A. Typowe rozwiązania pobierają 300–400 mW i warto pamiętać, że moc tę można obniżyć, dobierając prawidłowo cewkę.

Dla każdego przekaźnika producent definiuje napięcie załączenia, a więc wartość, przy której gwarantuje załączenie styków i wartość rozłączenia informującą, do jakiej wartości trzeba obniżyć napięcie zasilające cewkę, aby styki wróciły do położenia spoczynkowego. To drugie napięcie jest znacznie mniejsze, co pozwala oszczędzać energię pobieraną przez przekaźnik nawet kilkukrotnie za pomocą obniżenia napięcia w stanie aktywnym za pomocą PWM. Dla wielu przekaźników 12-woltowych napięcia rozłączenia wynoszą ok. 2 V. Oszczędność energii elektrycznej, istotna w układach zasilanych akumulatorowo, będzie ogromna.

Przekaźniki popularne

Oprócz kwestii technicznych, wybór konstruktora determinuje dostępność i popularność poszczególnych wersji. Elementy wykorzystywane przez wiele firm łatwiej kupić, bo zwykle są dostępne w lokalnych magazynach, nie wymagają zamawiania z wyprzedzeniem ani też kupowania w ilościach hurtowych. Bardzo często takie produkty mają standardowe obudowy i taki sam rozkład końcówek, dzięki czemu można wymieniać produkty różnych firm bez konieczności modyfi kacji PCB. Takie dane nie są prezentowane w katalogach i największą wiedzę w tym ważnym obszarze mają dostawcy. Z tego powodu poniżej prezentujemy kilka typów i wersji, które można przypisać do kategorii "warto po nie sięgnąć".

Przekaźniki Hongfa

Hongfa to renomowany chiński producent przekaźników wytwarzajacy wersje sygnałowe, samochodowe, mocy, przemysłowe i mniaturowe. Fima ma szeroką ofertę produktów o jakości certyfi kowanej przez UL/CUL, VDE, TÜV i CQC, które sprzedaje na cały świat. Popularne rozwiązania to np. HF3FF – do montażu na PCB i dostępny z jednym stykiem zwiernym (1A) lub przełącznym (1C) o wysokiej zdolności obciążeniowej 15 A/277 V oraz w izolacji pomiędzy cewką a stykami 1,5 kV. Moc pobierana przez cewkę wynosi jedynie 360 mW. Przekaźnik dostępny jest dla napięć 5–48 V i ma małe wymiary 19×15×15 mm, masę 10 g i może pracować w zakresie temperatur od –40 do +70°C. Trwałość styków, dzięki pokryciu stopem AgSnO2, sięga aż 10 mln przełączeń. Z kolei HF115F charakteryzuje się specjalną konstrukcją styku na bazie stopu srebra z wolframem, dzięki czemu można za jego pomocą załączać obwody zasilania lamp żarowych o mocy do 3 kW przy napięciu 230V_AC. Przekaźnik ma izolację między cewką a stykami na poziomie 5 kV_AC i odstęp izolacyjny 10 mm, dzięki czemu charakteryzuje się dużym bezpieczeństwem i odpornością na przepięcia. Jego wymiary wynoszą 29×12,7×15,7 mm (wysokość) i jest dostępny z jednym stykiem zwiernym lub przełącznym oraz dwoma takimi zestykami (8 A/250 V_AC). Cewka pobiera tylko 400 mW, jest zasilana napięciem 5–110 V, a trwałość mechaniczna elementu wynosi 10 mln cykli.

Przekaźnik Hongfa HF118F jest przeznaczony do obwodów wykonawczych dużej mocy. Ma jeden styk zwierny, rozwierny lub przełączający, którego obciążalność wynosi 10 A/250 V_AC. Przy tej obciążalności moc pobierana przez cewkę jest bardzo mała – tylko 220– 290 mW w zależność od napięcia cewki. Pracuje on w zakresie temperatur od –40 do +85°C, waży 8 g przy wymiarach 28,5×10×12,5 mm. Uwagę zwraca ponadto wytrzymałość elektryczna 5 kV między stykami i cewką oraz 8-milimetrowa przerwa izolacyjna (creepage).

HF46F – to przekaźnik uniwersalny miniaturowy do PCB o obciążalności 5 AC i z jednym stykiem przełączającym. Ma wymiary 20,5×7×15 mm i jest wykonywany z cewką o napięciu znamionowym 3–24 V, pobierającą tylko 200 mW. Trwałość mechaniczna to 5 mln cykli. Inne wersje uniwersalne o podobnej obciążalności to HF32F (5 A, 1 styk) i HFD4 (2 A, 2 styki, 140 mW).

Przekaźniki Relpol

Przekaźników Relpolu nie trzeba zbytnio reklamować, zatem wystarczy informacja, że wersje miniaturowe takie jak RM84, RM85 i RM96 (8 A/250 V do PCB) oraz RM699 (w obudowie o grubości 5 mm przy obciążalności 6 A) to "pewniaki", które sprawdziły się w milionach urządzeń.

Micros sp. j. W. Kędra i J. Lic
30-198 Kraków, ul. E. Godlewskiego 38
tel. 12 636 95 66, bok@micros.com.pl
http://micros.com.pl