Relais

Ein Relais ist ein durch elektrischen Strom betriebener, fern betätigter Schalter. Dieser hat in der Regel zwei Schaltstellungen. Das Relais wird über einen Steuerstromkreis aktiviert und kann mittels Schaltkontakte weitere Stromkreise schalten.
Ein mechanisches Relais arbeitet nach dem Prinzip des Elektromagneten. Ein Strom durchfließt eine Spule (Erregerspule) und erzeugt einen magnetischen Fluss durch den ferromagnetischen Kern, der auch durch den daran befindlichen, beweglich gelagerten, ebenfalls ferromagnetischen Anker fließt. An einem Luftspalt kommt es zur Krafteinwirkung auf den Anker. Dieser kann dann einen oder mehrere Kontakte schalten. Durch eine Feder wird der Anker wieder in seine Ausgangsposition gebracht, sobald die Spule nicht mehr erregt ist.
Elektromechanische Relais sind wegen ihrer Nachteile in vielen Anwendungen von elektronischen Schaltern abgelöst worden, die mit Transistoren arbeiten. Relais besitzen gegenüber Halbleiterschaltern jedoch auch Vorteile, weshalb sie nicht überall ersetzt werden können.

Relais
Relais mit verschiedene Kontakte

Relais- Typen:
Kleinrelais
Bistabile Relais
Schütz
Gepolte Relais
Haftrelais
Halbleiterrelais
Stromstoßrelais
Doppelspulenrelais
Wechselstromrelais
Drehspulenrelais
usw.

Bistabile Relais
Wie auch andere Relais oder SSR ist ein bistabiles Relais ein Typ eines elektromechanischen oder elektromagnetischen Schalters. Dieser kann Strom je nach Bedarf schalten, abschalten oder auch verstärken kann.

Das Besondere an einem bistabilen Relais:
Die spezielle Bauweise erlaubt das Schalten mit einem viel kleineren Strommengen. Es ist außerdem „bistabil“, weil es keine kontinuierliche Stromzufuhr benötigt, um die aktuelle Schaltposition zu halten, wenn es einmal betätigt wurde. Erst bei erneutem Stromimpuls schaltet das Relais wieder in die entgegengesetzte Position zurück.
Die Bezeichnung „bistabiles Relais“ bezieht sich dabei allgemein auf die verschiedenen Arten von Relaisschaltern, die in der Lage sind, ihre letzte Position beizubehalten. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um ein magnetisches oder ein mechanisches System handelt. Es kann sich sowohl um Magnetschaltern mit einfacher oder doppelt gewickelter Spule handeln. Auf die genauen Unterschiede zwischen diesen Bauformen gehen wir später etwas genauer ein.

Wie funktioniert ein bistabiles Relais?

Die Hauptkomponenten in einem magnetischen oder mechanischen bistabilen Relais sind:

Anschlüsse oder Magnetspulen aus einer oder mehreren Drahtspulen. Häufig ist dies ein Kupferdraht, der einen geringen Widerstand aufweist und eine effiziente Stromübertragung ermöglicht.

Ein kleiner Metallstreifen oder Anker, der einen Übergang zwischen diesen beiden Spulen bildet und dazu dient, den Stromkreis zwischen Ein- und Ausgängen zu schließen.

Unter Strom erzeugen die Spulen in einem bistabilen Relaisschalter ein Magnetfeld, das den Anker (in elektromagnetischen Relais oft als „Reedschalter“ bezeichnet) bewegt. Der Streifen wechselt entsprechend seine Position von der einen zur anderen Klemme. Der Schaltvorgang kann entweder zur Schließung oder Unterbrechung eines einzelnen Stromkreises oder als Methode zur Stromumschaltung zwischen zwei getrennten Stromkreisen eingerichtet werden.
Bei einem bistabilen Relais bleibt dieser Anker in der Position, in die er bewegt wurde. Sie ändert sich erst, wenn er durch einen weiteren Stromimpulses dazu gebracht wird, sich wieder in die entgegengesetzte Richtung zurückzubewegen.
Der Vorteil solcher Relais ist, dass der Eingangsstrom nur für kurze Spannungsimpulse benötigt wird, nämlich zum Umschalten von einem Zustand. Bei korrekter Anwendung verbrauchen bistabile Relais also langfristig weitaus weniger Strom als andere Typen.

Arten von bistabilen Relais:

Neben den bisher erwähnten Ausführungen, die nach magnetischem oder mechanischem Prinzip funktionieren, gibt es auch eine dritte Art: die impulsgeschalteten Relais. In diesem Abschnitt betrachten wir diese drei Haupttypen näher und die genauen Vor- und Nachteile. Grundsätzlich teilt man bistabilen Relais in zwei Hauptarten ein: Varianten mit einer und mit zwei Spulen:

Magnetische bistabile Relais mit einer Spule erfordern ein Umschalten der Polarität, wenn der Stromimpuls an die Spule gesendet wird, um den Metallstreifen zwischen zwei Anschlüssen von der einen in die andere Position zu bewegen. Anders ausgedrück: eine Spule übernimmt sowohl Set- als auch Reset-Funktion (Setzen/Rücksetzen), abhängig von der Eingangsflussrichtung.

Im Gegensatz dazu verfügen Doppelspulenrelais sowohl über eine individuelle Set-Spule als auch Reset-Spule, und ein Spannungsimpuls kann an jede Spule angelegt werden, wenn der Schalter betätigt wird, um sie zu bewegen und die erforderliche Aktion auszuführen.