A 리드 릴레이 전자기 코일을 사용하여 두 개의 얇은 강자성 리드 블레이드를 밀봉된 유리관 내부로 끌어당겨 전기 회로를 닫는 자기장을 생성함으로써 작동합니다. 코일에 전류가 흐르면 자속이 리드의 겹쳐진 끝 부분을 반대 극성으로 자화시켜 서로 끌어당겨 닿게 합니다. 코일 전류가 제거되면 리드 블레이드의 자연스러운 스프링 장력으로 인해 접점이 분리되어 회로가 열립니다. 이 전체 주기는 일반적으로 다음과 같이 발생합니다. 1밀리초 미만 , 빠르고 정확한 스위칭이 필요한 곳에 리드 릴레이가 널리 사용되는 이유입니다.
별도의 전기자 및 접점 어셈블리에 의존하는 기존 전기 기계 릴레이와 달리 리드 릴레이는 자기 액추에이터와 스위칭 접점을 단일 밀봉 구성 요소로 결합합니다. 이 단순한 기계적 구조는 리드 릴레이가 수백만 번의 스위칭 주기에 걸쳐 더 긴 수명, 더 낮은 접점 바운스, 더 일관된 성능을 제공하는 핵심 이유입니다.
스위칭 동작의 물리적 구조
작동 원리를 완전히 이해하려면 실제로 장치 내부에 무엇이 있는지 살펴보는 것이 도움이 됩니다. 표준 리드 릴레이는 함께 작동하는 세 가지 주요 기능 부품으로 구성됩니다.
| 구성 요소 | 기능 |
| 유리 봉투 | 산화, 먼지 및 습기로부터 접점을 보호하기 위해 불활성 가스(또는 진공)로 채워진 밀봉된 튜브 |
| 리드 블레이드 | 스프링과 스위치 접점 역할을 하는 접점에 금 또는 로듐 도금된 두 개의 겹쳐진 강자성 스트립 |
| 코일 권선 | 유리 캡슐 주위에 구리선이 감겨 있습니다. 리드를 작동시키는 자기장을 생성합니다. |
| 보빈 및 하우징 | 코일과 유리 캡슐을 고정 위치에 고정하고 절연 및 단자 연결을 제공합니다. |
접점이 불활성 가스 내부에 영구적으로 밀봉되어 있기 때문에 리드 릴레이 오픈 프레임 전기 기계 계전기의 수명을 단축시키는 접촉 부식 및 오염 문제에 크게 영향을 받지 않습니다.
단계별 전환 프로세스
실제 스위칭 시퀀스는 코일 전원 공급부터 접점 해제까지 4단계로 나눌 수 있습니다.
- 코일에 전원이 공급됨: 코일 단자에 전압이 적용되고 전류가 구리 권선을 통해 흐르기 시작합니다.
- 생성된 자기장: 전류는 유리관을 통과하는 자속을 생성하고 겹쳐진 리드 팁을 자화시킵니다.
- 접점 폐쇄: 자화된 리드 팁이 서로 끌어당겨 물리적으로 닿을 때까지 서로를 향해 구부러져 회로를 완성합니다.
- 접점 해제: 코일 전류가 제거되면 자력이 사라지고 리드 재질에 내장된 스프링 장력이 접점을 다시 분리시킵니다.
리드 자체가 스프링 복귀력과 전기 접점을 모두 제공하기 때문에 마모될 별도의 기계적 연결이 없으며, 이는 이 설계의 기계적 단순성과 내구성을 설명합니다.
일반적인 접점 구성
리드 릴레이는 각각 다른 회로 요구 사항에 적합한 몇 가지 표준 접점 배열로 제조됩니다.
| 구성 | 다음으로도 알려져 있음 | 행동 |
| A형 | 상시 열림(NO) | 코일에 전원이 공급될 때까지 접점은 열려 있다가 닫힙니다. |
| 양식 B | 상시 닫힘(NC) | 코일에 전원이 공급될 때까지 접점은 닫힌 상태를 유지한 다음 열립니다. |
| 양식 C | 전환(SPDT) | 3개의 리드 블레이드를 사용하여 회로가 두 경로 사이를 전환합니다. |
하나의 패키지에 여러 개의 Form A, Form B 또는 Form C 스위치를 결합한 다중 접점 버전은 단일 제어 보드에서 많은 독립적인 신호 경로를 제어해야 하는 테스트 및 측정 장비에서도 일반적입니다.
주요 전기적 및 기계적 특성
일반적인 리드 릴레이 데이터시트와 IEC 61810 릴레이 테스트 표준에 따르면 성능 수치는 업계 전반에 걸쳐 상당히 일관된 범위에 속하므로 엔지니어가 구성 요소를 비교하는 데 유용합니다.
| 매개변수 | 일반적인 값 |
| 운영시간 | 0.3ms ~ 1ms |
| 출시 시간 | 0.1ms ~ 0.5ms |
| 접촉저항 | 150밀리옴(mΩ) 미만, 초기 |
| 기계적 수명 | 건식 회로, 저부하 조건에서 최대 10억 회 작동 |
| 스위칭 전압 | 고전압 변형의 경우 최대 1000V |
| 절연저항 | 개방 접점 간 10^9옴 초과 |
이 수치는 일반적인 산업 데이터시트 보고 관행과 결합된 표준 IEC 61810-1 전기 기계 릴레이 테스트 방법에서 나온 것이며 실제 성능은 코일 전압, 부하 유형 및 스위칭 주파수에 따라 다르므로 특정 사항을 확인하십시오. 리드 릴레이 애플리케이션에 대한 데이터시트는 항상 권장됩니다.
리드 릴레이가 표준 릴레이보다 빠르게 전환되는 이유
속도 이점은 위에서 설명한 작동 원리에서 직접적으로 나타납니다. 리드 블레이드는 가볍고 유리관 내부에서 이동 거리가 매우 짧으며 자체 스프링 역할을 하기 때문에 기존 전기 기계 계전기에 사용되는 전기자 및 접점 어셈블리에 비해 이동할 질량이 훨씬 적습니다. 더 적은 질량과 더 짧은 이동 거리가 결합되어 더 빠른 응답을 의미합니다.
밀봉된 불활성 가스 환경은 아킹 부산물이 접촉 표면을 방해하는 것을 방지하고 매끄러운 유리-금속 밀봉으로 리드가 매 사이클마다 예측 가능한 경로를 따라 이동하도록 유지하므로 접촉 바운스도 감소합니다. 이러한 예측 가능성은 수천 개의 신호 경로가 마이크로초 수준의 타이밍 정확도로 전환되어야 하는 자동 테스트 장비(ATE)에서 리드 릴레이가 선호되는 스위칭 구성 요소인 이유 중 하나입니다.
일반적인 응용 분야
속도, 밀폐형 접점 및 작은 크기의 조합으로 인해 리드 계전기는 여러 산업 분야에 적합합니다.
- 측정 채널 간 낮은 레벨 신호 라우팅을 위한 자동화된 테스트 장비 및 계측
- 음성 및 데이터 회선 전환용 통신 장비
- 밀봉된 접점이 오염을 방지하고 긴 서비스 간격을 지원하는 의료 기기
- 자기 작동식 리드 스위치를 센서로 사용하는 보안 및 출입 통제 시스템
- 산업용 제어 패널, 고전력 회로에서 저전류 제어 신호를 분리하기 위한 것
이들 각각의 경우에, 밀봉된 밀폐형 접촉 구조는 리드 릴레이 먼지가 많거나 습한 환경에서 작동하는 개방형 접점 릴레이 유형에 비해 유지 관리 요구 사항이 줄어듭니다.
다른 릴레이 유형과 비교한 리드 릴레이
올바른 릴레이 유형을 선택하는 것은 스위칭 속도, 부하 전류 및 애플리케이션의 환경 조건에 따라 달라집니다.
| 특징 | 리드 릴레이 | 전자기계 릴레이 | 솔리드 스테이트 릴레이 |
| 스위칭 속도 | 매우 빠름(밀리초 미만) | 더 느림(수 밀리초) | 빠르고 기계적 지연 없음 |
| 접촉생활 | 높음, 최대 수십억 주기 | 보통, 기계적 마모로 인해 제한됨 | 기계적 마모는 없지만 열 응력에 의해 제한됨 |
| 접촉저항 | 매우 낮음 | 낮음 | 반도체 접합으로 인해 더 높아짐 |
| 부하 전류 용량 | 낮음 to moderate | 보통에서 높음 | 보통에서 높음 |
| 비용 | 보통 | 낮음 | 더 높음 |
속도와 접촉 신뢰성이 가장 중요한 저전류 신호의 빈번한 스위칭과 관련된 애플리케이션의 경우 리드 릴레이는 일반적으로 성능과 비용 사이에서 최상의 균형을 제공합니다.
애플리케이션에 적합한 리드 릴레이 선택
리드 릴레이를 지정할 때 기본 작동 원리 외에 몇 가지 매개변수에 세심한 주의를 기울여야 합니다.
- 전력 소모 한계를 초과하지 않고 구동 회로와 일치하는 코일 전압 및 전류
- 접점 정격은 최대 스위칭 전압 및 전류가 데이터시트 제한 내에서 유지되도록 보장하여 접점 용접을 방지합니다.
- 작동 및 해제 시간, 특히 고속 테스트 스위칭 애플리케이션에 중요
- PCB 레이아웃에 필요한 스루홀, 표면 실장 또는 DIP 형식 등 패키지 크기 및 실장 스타일
- 건식 회로 저전류 사용으로 인해 정격 저항 부하 스위칭보다 수명이 훨씬 연장되므로 예상 스위칭 수명
특정 제품에 대한 전체 데이터시트 검토 리드 릴레이 이러한 5가지 매개변수에 대한 모델은 최종 제품의 예상 작동 수명 전반에 걸쳐 올바르게 작동하는지 확인하는 가장 신뢰할 수 있는 방법입니다.
