Ratgeber
Reedschalter bestehen aus zwei überlappenden ferromagnetischen Kontaktzungen, üblicherweise Nickel/Eisen, die unter Schutzatmosphäre in einem Glasröhrchen eingeschmolzen sind. Im Ruhezustand sind die Reed-Kontakte offen. Mehr zum Thema Reed-Kontakte erfahren Sie in unserem Ratgeber.
Reedschalter bestehen aus zwei überlappenden ferromagnetischen Kontaktzungen, üblicherweise Nickel/Eisen, die unter Schutzatmosphäre in einem Glasröhrchen eingeschmolzen sind. Im Ruhezustand sind die Reed-Kontakte offen. Wirkt auf die Zungen ein Magnetfeld ausreichender Stärke ein und laufen die Feldlinien durch sie, werden diese mit entgegengesetzter Polarität magnetisch, ziehen sich deshalb an und schliessen den Kontakt. Das Magnetfeld kann von einem Permanentmagneten oder einer konzentrisch angeordneten Magnetspule erzeugt werden. Bei der Kombination von Reedkontakt und Magnetspule handelt es sich um ein Reed-Relais. Die Kontaktzungen sind an den Flächen, an denen sie sich berühren, mit einem speziellen Kontaktmaterial wie Rhodium, Ruthenium oder ähnlich überzogen, um einen geringen Übergangswiderstand über lange Zeit und viele Schaltspiele einhalten zu können.
1 Glasrohr mit Schutzatmosphäre
2 Ferromagnetische Kontaktzungen
3 Feldlinien
4 Permanentmagnet
Prinzip des Reed-Schalters bzw. Magnetkontaktes: Die Feldlinien des Magneten laufen durch die ferromagnetischen Kontaktzungen. Diese ziehen sich an und schliessen den Kontakt.
1 Glasrohr mit Schutzatmosphäre
2 Reedkontakt
3 Feldlinien
4 Magnetspule
Reedkontakte sind berührungslose Schaltelemente. Weil die Kontaktzungen hermetisch in einem Glasrohr eingeschlossen sind, haben Umwelteinflüsse wie Schmutz, Feuchtigkeit, aggressive Medien usw. keinen Einfluss auf die elektrischen Eigenschaften der Kontakte. Aus gleichem Grund sind Reedkontakte auch in explosionsgefährdeten Umgebungen oder Produktionsbereichen verwendbar, denn ein beim Schaltvorgang an der Kontaktstelle auftretender Funke kann nicht nach aussen dringen. Wenn Reedkontakte mit einem Permanentmagneten betätigt werden, erfolgt der Schaltvorgang ohne zusätzliche Stromversorgung. Nur die mit Elektromagneten betätigten Reedkontakte benötigen wie herkömmliche elektromagnetische Relais eine Betriebsspannung. Reedkontakte sind sehr zuverlässige Schalter mit kleinem Übergangswiderstand und langer Lebensdauer.
Die für die sichere Betätigung von Reedkontakten erforderliche magnetische Feldstärke wird mit dem AW-Wert angegeben. „AW“ steht für „Ampere-Windungen“, international „AT“ für „Ampere Turns“ und ergibt sich aus der Multiplikation der Windungszahl einer Magnetspule um den Reedkontakt mit dem Strom, der durch diese Spule fliesst. Es gibt bei einer vorgegebenen Windungszahl zwei AW-Werte: Der „Anzugswert“ AW-An (PI) für den Strom, bei dem die Reedkontakte sicher geschlossen sind, und der „Abfallwert“ AW-Ab (DO) für den Strom, bei dem sich die Kontakte wieder öffnen. Die beiden Werte unterscheiden sich, das Verhältnis zwischen AW-An sowie AW-Ab wird als „Hysterese“ bezeichnet und wird in Prozent angegeben.
In der Praxis heisst das: Hoher AW-Wert – zum Betätigen der Kontakte ist ein starkes Magnetfeld oder ein Magnet in kleinem Abstand erforderlich; der Reedschalter ist wenig empfindlich. Niedriger AW-Wert – zum Betätigen der Kontakte reicht ein schwächeres Magnetfeld aus oder ein Magnet in grösserem Abstand; der Reedschalter ist empfindlich.
Weitere wichtige technische Daten sind wie bei anderen Kontakt-Bauelementen und Schaltern der maximal zulässige Schaltstrom, der maximal zulässige Dauerstrom, die maximal zulässige Schaltspannung sowie die maximal zulässig Schaltleistung.
Schliesser im Glasrohr
- Die meisten Typen sind Schliesskontakte bzw. Schliesser. Diese werden mit „Form A“ oder international als „SPST-NO“ (Single Pole Single Throw – Normally Open) bezeichnet.
- Es gibt auch Öffnerkontakte. Diese werden mit „Form B“ oder international als „SPST-NC“ (Single Pole Single Throw – Normally Closed) bezeichnet.
- Darüber hinaus werden Umschaltkontakte bzw. Wechsler angeboten. Diese werden mit „Form C“ oder international als „SPDT“ (Single Pole Double Throw) bezeichnet.
Öffner und Umschalter sind so konstruiert, dass im Ruhezustand die eine ferromagnetische Kontaktzunge mit mechanische Federkraft auf einer nicht-ferromagnetischen Kontaktzunge aufliegt. Beim Einwirken eines Magnetfeldes bewegt sich die ferromagnetische Zunge und öffnet den Kontakt bzw. schaltet auf den anderen Kontakt um.
1 Glasrohr mit Schutzatmosphäre
2 bewegliche ferromagnetische Kontaktzunge
3 ferromagnetische Kontaktzunge
4 nichtmagnetische Kontaktzunge
Die einfachste Ausführung eines Reedkontaktes ist die Version im Glasrohr. Der Anschluss erfolgt über Löt- oder Kabelschuhverbindungen. Die jeweiligen Abmessungen hängen von den elektrischen Daten ab, d. h.maximale Strom- und Spannungswerte. Diese Bauelemente lassen sich in jeder Lage in technische Geräte einbauen. Wichtig ist die richtige Lage in Bezug auf den Betätigungsmagneten. Besonders kleine Ausführungen sind oberflächenmontierbar.
Weil die Glasröhrchen leicht zerbrechen können, gibt es für manche Anwendung Reedkontakte, die in einem Kunststoffgehäuse eingebaut sind. Diese Typen haben Befestigungsvorrichtungen und lassen sich damit leicht montieren.
Reed-Sensor in Kunststoffgehäuse mit passendem Betätigungsmagnet
Reedschalter im Kunststoffgehäuse zur Montage auf Leiterplatten mittels Lötpads
Reedkontakte lassen sich für viele Zwecke, z. B. als Reedsensor in industriellen Anwendungen, in Maschinensteuerungen sowie in der Sicherheitstechnik, verwenden. In Verbindung mit passenden Betätigungsmagneten werden sie als Magnetkonakt an Fenstern und Türken für Hausalarmanlagen eingebaut. Auch als Reed-Sensoren zur Überwachung von Schutzgittern und -türen an Maschinen lassen sich Reedkontakte verwenden. In ähnlicher Weise können viele Aufgaben von Schaltkontakten in elektromechanischen Systemen gelöst werden, z. B. Endabschaltung, Wegebegrenzung und Positionierung.
Betätigt mit einer Magnetspule, also als Reed-Relais, stellen Reedkontakte empfindliche Schaltelemente mit geringen Kontaktverlusten und hoher Zuverlässigkeit dar. Sie eignen sich deshalb insbesondere zum Schalten sehr geringer Spannungen und Ströme.
Die in den technischen Spezifikationen angegebenen Maximalwerte für Ströme, Spannungen und Schaltleistung sollten im Betrieb auch kurzfristig nicht überschritten werden, sonst verschlechtern sich die elektrischen Eigenschaften der Kontakte, oder sie können sogar zerstört werden. Gegen Überspannungen, die beispielsweise beim Schalten induktiver Lasten auftreten, müssen die Kontakte in der Schaltung wirksam geschützt werden (Freilaufdioden, Varistoren, RC-Glieder). Wie andere mechanische Schalter, können auch Reedkontakte prellen. Wenn diese als Sensoren in digitalen Systemen Verwendung finden, müssen schaltungstechnische Vorkehrungen zur Entprellung getroffen werden.
Die Glasröhrchen müssen frei von mechanischen Spannungen montiert werden, damit sie kurz- und langfristig nicht zerspringen oder undicht werden.