Il existe différents types de relais, disponibles en différentes tailles et puissances, conçus pour répondre aux différentes exigences électroniques, électriques et industrielles. Parmi les nombreuses options disponibles, on trouve le relais Reed. Bien que moins populaire que certains relais existants, il possède, comme tout autre relais, des caractéristiques uniques qui le distinguent des autres et le rendent particulièrement apprécié pour certaines applications spécifiques.
Choisir le bon composant pour votre circuit améliorera son efficacité globale, sa consommation d'énergie et sa durabilité. Cet article vous aidera à comprendre les différentes caractéristiques des relais Reed, leur principe de fonctionnement et le meilleur moment pour les utiliser dans la conception de circuits.
Qu'est-ce qu'un relais Reed ?
Un relais Reed est un interrupteur automatique, comme tout autre relais connu. Une bobine entoure un tube de verre contenant de fines lames magnétiques. La bobine crée un champ magnétique lorsqu'elle est traversée par un courant ; ce champ magnétique provoque le contact entre les lames, facilitant ainsi la commutation automatique du relais.
Un relais Reed fonctionne de manière similaire à un relais standard, bien que plus compact et commutant plus rapidement qu'un relais mécanique classique. Il convient aux applications basse consommation et est principalement apprécié pour son silence, sa réactivité et sa précision de commutation supérieures à celles d'un relais mécanique classique.
Les relais Reed étant très économes en énergie, ne nécessitant qu'une brève impulsion de courant pour changer d'état, ils sont parfaits pour les appareils fonctionnant sur batterie et à faible consommation. Cependant, ils sont généralement réservés aux applications à faible courant, car un courant excessif peut entraîner une surchauffe ou endommager les contacts Reed fragiles.
Cette limitation signifie que les relais Reed sont généralement choisis pour les circuits avec des exigences de courant et de tension modérées, ce qui leur permet de fournir des performances fiables sans avoir besoin de composants robustes.
Qu'est-ce qu'un commutateur Reed ?
Un interrupteur à lames est un dispositif composé de deux lames ferromagnétiques aplaties, soigneusement scellées dans un tube et commandées ou mises en contact par un aimant externe. Il est donc tout à fait logique de dire qu'un relais à lames est simplement un interrupteur à lames entouré d'une bobine externe commandée par un signal électrique.
Le fonctionnement d'un interrupteur à lames repose sur l'attraction magnétique entre les lames lorsqu'elles sont placées dans un champ magnétique. Dans la plupart des modèles d'interrupteurs à lames, le déclencheur (généralement un aimant) n'est pas toujours intégré à l'interrupteur, car la commutation dépend de sa proximité avec l'aimant.
Un bon exemple d'application d'un interrupteur à lames est un capteur de proximité, où l'interrupteur est séparé de l'aimant (déclencheur). Dès que l'interrupteur à lames se trouve dans le champ magnétique, il établit un contact et l'état de l'interrupteur passe à l'état HAUT.
Comment fonctionnent les relais Reed ?
Pour comprendre le fonctionnement d'un relais Reed, il est important de comprendre sa composition de base. Le relais Reed est composé d'une lame ferromagnétique, d'une bobine électromagnétique et d'un boîtier spécial assurant sa commutation. La lame ferromagnétique est enveloppée dans un tube de verre rempli de gaz inertes secs, ce qui prévient l'oxydation des contacts de l'interrupteur.
Lorsqu'une tension est appliquée à la bobine du relais, un courant circule dans celle-ci, générant ainsi un interrupteur magnétique suffisant pour que l'interrupteur Reed établisse le contact et ferme le circuit électrique. Lorsque l'alimentation de la bobine est coupée, le courant cesse de circuler dans la bobine et le champ magnétique créé s'effondre, provoquant un circuit ouvert de l'interrupteur Reed.
La commutation est beaucoup plus rapide que celle des autres relais mécaniques connus. Bien qu'il ne commute pas aussi vite qu'un dispositif à semi-conducteurs, il est suffisamment rapide pour générer un signal PWM (modulation de largeur d'impulsion) de plusieurs centaines de hertz. Bien qu'un relais Reed puisse générer des signaux PWM basse fréquence, il est particulièrement adapté aux applications nécessitant des vitesses de commutation plus faibles et où ses autres qualités, telles que l'isolation, la durabilité et la fiabilité dans les circuits basse consommation, sont primordiales.
Quels sont les avantages des relais Reed ?
Les relais électromécaniques sont bien plus courants sur le marché et dans les circuits que les relais Reed. Néanmoins, ces derniers présentent des caractéristiques uniques qui en font une option privilégiée dans certains cas d'utilisation. Parmi les avantages d'un relais Reed par rapport à un relais mécanique, on peut citer :
· Les relais Reed sont faciles à utiliser, bon marché et économiques pour une application de production de masse.
· Ils occupent généralement moins d'espace sur un PCB et sont plus légers qu'un relais mécanique.
· Les relais Reed sont fiables pour les applications à commutation rapide ; leur temps de réponse moyen est généralement compris entre 0.2 et 2 millisecondes.
· La consommation électrique d'une bobine de relais Reed typique est faible et peut convenir à la plupart des applications à faible consommation ou sensibles à l'énergie.
· La plupart des relais Reed comportent un minimum de pièces mobiles et une faible usure des contacts, ce qui garantit une longue durée de vie des commutations.
· La résistance à l'état passant d'un relais Reed est relativement faible et la résistance à l'état bloqué est extrêmement supérieure à celle de nombreux transistors connus, ce qui en fait un remplacement parfait dans certaines applications.
· Dans de nombreux équipements médicaux où le silence est primordial, les relais Reed sont parfaits pour la commutation. Ils fonctionnent silencieusement, éliminant le cliquetis généralement associé aux relais stabilisateurs de tension classiques.
· Les interférences électromagnétiques (EMI) sont minimes dans les relais Reed, ce qui peut constituer un problème majeur dans les circuits électroniques sensibles.
· Il est livré dans un emballage qui le protège des contaminants environnementaux tels que l’humidité et la poussière qui peuvent réduire sa durée de vie et son efficacité.
Applications courantes des relais Reed
Grâce aux différents avantages des relais Reed mentionnés ci-dessus, nous avons maintenant une bonne idée des cas où leur utilisation est recommandée. Parmi les facteurs qui peuvent justifier l'utilisation d'un relais Reed, on peut citer la rapidité de commutation, la faible consommation d'énergie, la précision du temps de réponse, la compacité, etc. Voici des exemples courants d'applications des relais Reed.
· Systèmes embarqués
Ø Circuits de contrôle basés sur un microcontrôleur pour l'activation de relais, le contrôle de commutateur ou le contrôle d'appareil.
Ø Routage des signaux
· Électronique de puissance
Ø Circuit de protection contre les surintensités : les commutateurs à relais Reed sont plus rapides que certains autres relais, ce qui les rend adaptés à l'isolement d'un circuit entier ou d'une partie du circuit lorsqu'un courant dangereux est détecté.
Ø Convertisseurs DC-DC pour déconnecter les circuits pendant les états de faible puissance
· Conception du capteur
Ø Capteurs de proximité
Ø Détecteur de niveau de liquide
Ø Capteur de vitesse angulaire
· Application automobile
Ø Systèmes antivol :
Ø Capteur de niveau de carburant
· L'automatisation industrielle
Ø Capteurs de bande transporteuse
Ø Système de contrôle des machines
Ø Bras robotiques
Conclusion
Bien que la plupart des relais mécaniques puissent gérer des commutations à courant élevé, ils ne sont pas adaptés à certaines opérations de commutation extrêmement rapides, comme la commutation entre plusieurs capteurs dans un système d'acquisition de données. Dans ce cas, un relais Reed est un choix idéal, notamment lorsqu'il faut éviter l'état passant inhérent à l'utilisation d'un transistor.
Une bonne compréhension de cet article vous fournira les connaissances adéquates nécessaires pour vous aider à décider quel type de relais convient à votre prochain projet électronique, et augmentera également les options dont vous disposez pour décider du commutateur parfait pour votre circuit.
