Reedschalter

Was ist ein Reed-Schalter?

Reed-Schalter sind eine besondere Art von elektrischen Schaltern, die durch Magnetismus betätigt (ein- und ausgeschaltet oder umgeschaltet) werden. Der gebräuchlichste Typ besteht aus zwei dünnen, flexiblen, ferromagnetischen Metalldrähten oder -kontakten – den Reeds –, die geringfügig voneinander entfernt in einem hermetisch verschlossenen Glaskörper positioniert sind. Diese fungieren als Reed-Schalterkontakte. Zu beachten ist, dass der Umschalttyp über drei statt zwei Kontakte verfügt.

Bei den meisten anderen Schaltertypen werden Kontakte durch physische Manipulation eines Teils des Schalters geöffnet oder geschlossen, wodurch der Stromkreis geschlossen oder unterbrochen wird. Typische Beispiele sind Drucktasten-, Moment- oder Wippschalter – alles, was man als Halbleiterschalter bezeichnen könnte.

Allerdings funktionieren Reed-Schalter anders. Sie werden bei der Betätigung in der Regel überhaupt nicht berührt. Stattdessen verlassen sie sich auf magnetische Kräfte, um ihre Kontakte zusammen- oder auseinanderzubewegen. Je nachdem, welchen Reedschaltertyp Sie verwenden (Schließer, Öffner oder Umschalter), öffnet oder schließt die Nähe zu einem Magnetfeld einen kleinen Luftspalt zwischen den Metallkontakten. Bei den einfachsten Modellen wird dies häufig dadurch erreicht, dass ein Reed-Schaltermagnet näher an den Glaskörper, in der sich die Reeds befinden, oder weiter davon entfernt bewegt wird.

Der magnetische Reed-Schalter wurde 1936 von Walter B. Elwood von den Bell Laboratories erfunden. Moderne Versionen basieren weitgehend auf dem gleichen Grundprinzip wie diejenigen, die nach Elwoods erfolgreichem Patent von 1941 hergestellt wurden. Heutzutage sind Reed-Schalter in einer Vielzahl von Anwendungen und Geräten zu finden – von Laptops und Mobiltelefonen bis hin zu wichtigen Automobilsystemen, Industriemaschinen und Sicherheitssensoren.

Der Reed-Schalter, auch Reed-Kontakt genannt, ist die wirtschaftlichste Komponente für berührungsloses Schalten und bewältigt Lasten von Signallasten bis zu 250 W in einem breiten Anwendungsspektrum.

Wir bieten eine große Auswahl an Reedschaltern mit einer Glaskörperlänge zwischen 7 mm und 50 mm an.

Die Schaltleistung erreicht bis zu 120 W/VA, die Schaltspannungen liegen zwischen 0 V und 10 kV AC/DC und die Schaltströme liegen zwischen 0 A und 3 A AC/DC.

Alle Schalter sind in folgenden Ausführungen erhältlich:

• Öffner (NC)
• Schließer (NO)
• Bistabil

Wie funktioniert ein Reed-Schalter?

Ein Reed-Schalter besteht aus einem Paar ferromagnetischer Kontakten, die sich an ihren freien Enden (Kontaktfläche) in sehr geringem Abstand überlappen und hermetisch in einem Glaskörper eingeschlossen sind. Der Kontaktbereich ist mit Kontaktmaterial wie Ruthenium oder Rhodium beschichtet. Bei Vorhandensein eines Magnetfeldes werden die Zungen mit entgegengesetzter Polarität magnetisiert, wodurch sie sich gegenseitig anziehen und den Kontakt schließen.

Lebensdauer

Die Lebensdauer eines Reed-Schalters beträgt etwa 1x10⁵…1x10⁶ Schaltzyklen bei maximaler Leistung. Bei geringer Belastung kann die Lebenserwartung bis zu 5×10⁸ Schaltspiele betragen.

Die mechanische Lebensdauer kann mindestens 1x10⁹ Operationen erreichen.

Durch das Schalten von induktiven, kapazitiven und Lampenlasten verringert sich die Lebenserwartung aufgrund der Überschreitung des angegebenen Maximalstroms erheblich.

Kapazitive Lasten

Im Gegensatz zu induktiven Lasten sind kapazitive Lasten und Lampenlasten anfällig für hohe Einschaltströme, die zu Fehlfunktionen und sogar zum Verschweißen der Kontakte führen können.

Beim Schalten geladener Kondensatoren (inklusive Kabelkapazitäten) kann es zu einer plötzlichen Entladung kommen, deren Intensität von der Kapazität und der Länge der Anschlussleitungen zum Schalter abhängt.

Diese Einschaltstromspitze kann durch eine Reihe von Widerständen reduziert werden. Der Wert dieser Widerstände hängt von der jeweiligen Anwendung ab, sollte jedoch so hoch wie möglich sein, um sicherzustellen, dass der Einschaltstrom innerhalb der zulässigen Grenzen liegt.

Bei Lampenlastanwendungen ist zu beachten, dass kalte Lampenfäden einen um den Faktor 10 kleineren Widerstand haben als bereits leuchtende Glühfäden. Dies bedeutet, dass der Lampenfaden beim Einschalten einen 10-mal größeren Stromfluss erfährt, als wenn er bereits glüht. Dieser hohe Einschaltstrom kann durch den Einsatz einer Reihe strombegrenzender Widerstände auf ein akzeptables Maß reduziert werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen Widerstand parallel zum Schalter zu schalten. Dadurch kann gerade genug Strom zum Glühfaden fließen, um ihn warm zu halten, aber nicht genug, um ihn zum Leuchten zu bringen.

Different Forms of Reed Switches

Form A (Schließer)

Als Schließer, schließen die Kontakte des Reed-Schalters in der Gegenwart eines Magnetfeldes.

Form B (Öffner)

Eine Öffnerfunktion erhält man entweder dadurch, dass von einem Form C Schalter der Anschluß des Arbeitskontaktes abgetrennt wird (Nutzung von Umschalt- und Ruhekontakt), oder durch Anbringung eines Vorspannmagneten (erfordert pol-orientierte Betätigung).

Form C (Umschalter)

Bei einem Umschalter wechselt der Umschaltkontakt bei Anwesenheit eines Magnetfeldes vom Ruhekontakt zum Arbeitskontakt

Form E (Bistabil)

Beim bistabilen Schalter bleibt der Schaltzustand auch nach Verschwinden des Magnetfeldes erhalten, bis ein Magnetfeld mit entgegengesetzter Polarität auftritt.

Werkstoffe

Die für Reed-Schaltermagnete verwendeten Materialien sind im Allgemeinen AlNiCo (eine Aluminium-Nickel-Kobalt-Legierung), eine Keramik (Bariumferrit oder ein anderes Metalloxid) oder Magnete aus seltenen Erden. Aufgrund ihrer spezifischen magnetischen Eigenschaften unterscheiden sich die Magnettypen in ihrer Form: AlNiCo-Magnete sind Stabmagnete mit einem Längen-/Durchmesserverhältnis von 3/1 bis 5/1; Oxidmagnete sind im Allgemeinen Scheiben- oder Formmagnete.

Wichtig zu beachten ist auch der Unterschied im Temperaturkoeffizienten: AlNiCo: 0,02 %/K, Oxid: 0,2 %/K.

Betätigung von Reed-Schaltern mit einem Permanentmagneten

Nachfolgend finden Sie einige Beispiele für das Schalten mithilfe eines beweglichen Magneten:

• Direkte Betätigung:
  Ein Magnet, der senkrecht auf einen Reed-Schalter zu und von ihm weg bewegt wird, schaltet ihn einmal aus und wieder ein. Ein parallel zu einem Reed-Schalter bewegter Magnet betätigt diesen ein- bis dreimal. Ein Ringmagnet, der parallel zur Achse des Reed-Schalters bewegt wird, betätigt ihn ein- bis dreimal. Ein Magnet, der zur Achse des Reed-Schalters hin und von dieser weg geschwenkt wird, betätigt ihn einmal.
• Rotation:
  Beispiele für das Schalten durch eine Drehbewegung:
• Indirekte Betätigung mit Abschirmung:
  Bei der stationären Anordnung von Reed-Schalter und Magnet sind die Kontakte geschlossen. Sollte das Magnetfeld durch eine zwischen Schalter und Magnet angebrachte Abschirmung aus ferromagnetischem Material vom Reed-Schalter weggelenkt werden, öffnen sich die Kontakte. Beim Entfernen der Abschirmung werden die Kontakte magnetisch betätigt und schließen.

Vorteile des Reed-Schalters

• Keine Stromversorgung erforderlich
• Kontakte hermetisch eingeschlossen
• Wirtschaftlichste berührungslose Schaltlösung
• Nicht ESD-empfindlich
• Verschiedene Betätigungsarten möglich
• Magnetischer und elektrischer Pol unabhängig
• Berührungslose Betätigung ermöglicht glatte Oberflächen und modernes Design
• Verschiedene Empfindlichkeitsbereiche verfügbar

Bestellbeispiel

2203.1523.090 ist ein 1523 Reed-Schalter, mit einer Anzugsempfindlichkeit von 90-105AW (90+3*5AW)

2201.1917.065 ist ein 1917 Reed-Schalter, mit einer Anzugsempfindlichkeit von 65-70AW (65+1*5AW)

Kundenspezifische Reed-Schalter Lösungen

Kontaktieren Sie uns, wenn Ihre Anwendung eine maßgeschneiderte Reed-Schalter-Lösung erfordert, da alle Varianten individuell angepasst werden können, um den Kundenanforderungen gerecht zu werden.