Technik
Informationen

Definitionen und Erklärungen zu unseren Produkten und Technik

RoHS und REACH Konformität

Unsere Produkte sind fast alle RoHS und REACH konform. Es gibt nur wenige Ausnahmen, wie z.B. Quecksilber-Relais oder einige Sonder-Sensoren.

Gehäuse Material

Die richtige Auswahl des Gehäusematerial ist entscheidend für die Langlebigkeit des Produktes. Das gewählte Material muß die Komponenten ( Reedschalter ) im Inneren des Sensors dauerhaft schützen, um die einwandfreie Funktion zu gewährleisten.

 

Auswahlkriterien :

  • Minimale und maximale Umgebungs-Temperatur
  • Medium in dem der Sensor verwendet wird
  • maximaler Druck im Medium
  • Mechanische Beanspruchung

 

Mögliche Gehäusematerialien:

  • Metall: Edelstahl, Messing
  • Kunststoff:  PA, PC, PP, POM, andere auf Nachfrage

 

Wir beraten Sie gerne bei der Auswahl Ihres optimalen Gehäusematerial für Ihre Anwendung.

Reedtechnik

Die Reedtechnik ermöglicht ein berührungsloses Schalten eines elektrischen Signals oder einer Spannung, mit Hilfe eines magnetischen Feldes. Hierbei wirkt ein definiertes äußeres Magnetfeld auf einem speziellen ferromagnetischen Schaltkontakt, auch Reedschalter oder Reedkontakt genannt. Diese Magnetfeld wird zumeist durch einen Permanentmagnet oder eine Spule erzeugt. Produkte die auf dieser Technik basieren nennt man auch Reed Sensoren.

 

Vorteile der Reedtechnik (Reed Sensoren):

  • berührungsloser, verschleißarmer Schaltvorgang
  • lange Lebensdauer
  • hohe Schaltfrequenz
  • kostengünstige Alternative zu elektronischem Schalter
  • wartungsfrei
Reedschalter: Aufbau und Funktion

Der Reedschalter ist ein magnetisch betätigter Schalter in einem kleinen Glaskörper. Er besteht aus 2 ferromagnetischen Zungen (mit einer Eisen-Nickellegierung), die in einem Glasrohr hermetisch dicht eingeschmolzen sind. Diese 2 Schaltzungen überlappen minimal und haben einen Abstand von nur wenigen Mikrometern. Nähert sich ein magnetisches Feld den Schaltzungen, so ziehen diese sich gegenseitig an und schließen dann den Kontakt. Wird das Magnetfeld wieder schwächer (durch Entfernen des Magnets), so öffnet der Kontakt wieder.

Reed-Kontakte sind in nahezu allen Umgebungsbedingungen einsetzbar aufgrund der verwendeten Materialien und der hermetisch geschlossenen Bauweise. So sind die beiden Schaltzungen im Kontaktbereich mit einem sehr harten Metall beschichtet, zumeist Rhodium oder Ruthenium ( bei speziellen Schaltern auch Wolfram und Iridium). Durch diesen Aufbau wird die lange Lebensdauer und zuverlässige Arbeitsweise erreicht.

Den Reed-Kontakt gibt es in vielen verschiedenen Ausführungen. Hierbei unterscheiden sich folgende Parameter:

Schaltleistung
diese liegt im Bereich von 0,1 bis 30 W. Eine auch nur kurzzeitige Überlastung führt bereits zum Ausfall. Hierbei ist zu beachten, dass keiner der spezifizierten Werte ( Spannung, Strom ) auch nur kurzzeitig überschritten wird. Achtung bei kapazitiven oder induktiven Lasten.

Schaltstrom
Das ist der maximal zulässige Strom beim Schließens des Reed-Kontaktes. Je höher der Strom, umso größer ist der Schaltlichtbogen beim Schließen und Öffnen. Bei zu hohem Strom kann es zum Verkleben (Verschweißen) der Kontakte kommen, wodurch die Funktion nicht mehr gegeben ist. Auch Kapazitäten der angeschlossen Schaltung beeinflussen die Lebensdauer des Reed-Kontaktes negativ. Bei relativ hohen Schaltsignalen, sollte der Strom in den ersten 50 ns begrenzt werden. Ab 50 V und 50 pF kann bereits ein bleibender Einfluss auf den Reed-Kontakt entstehen.

Transportstrom
Dieser spezifiziert den maximal zulässigen Strom über die bereits geschlossenen Kontakte. Dieser ist höher als der Schaltsrom, da die Kontakte bereits geschlossen sind.

Schaltspannung
Dies ist die maximal zulässige Spannung (DC oder AC), die der Kontakt schalten darf. Schaltspannungen über der Lichtbogengrenze.

Isolationswiderstand
Der über dem geöffneten Reed-Kontakt gemessene Wert liegt typischerweise im Bereich vom 109 bis 1014 Ω. Diese gute Isolation verursacht nur kleinste Leckströme von Femto- bis Pikoampere. Prüfeinrichtungen, bei denen zwischen mehreren Eingängen hochohmig umgeschaltet werden muss, sind damit realisierbar.

Kontaktkapazität
Dies ist die Kapazität zwischen den Kontakten bei geöffnetem Schalter. Die Werte liegen ca. im Bereich von 0,1…0,3 pF. Die geringe Kontaktkapazität ist ein besonderes Merkmal von Reedkontakten. Hierdurch können hochohmige Wechselspannungssignale bei geringem Übersprechen übertragen werden.

Anzugsempfindlichkeit
Dieser Wert spezifiziert den Schließpunkt des Schalters. Er wird zumeist in Ampere-Windungen (AWan) angegeben. Zur Ermittlung dieses Wertes wird eine definierte Messspule verwendet. Dazu wird der Strom der Messspule, in dem sich der zu messende Reedkontakt befindet, bis zum Einschaltpunkt erhöht. Der ermittelte Stromwert wird dann mit der Windungszahl der Spuele multipliziert = Anzugsempfindlichkeit. Die Angabe gilt in der Regel für 20 °C.

Schalthysterese
ist das Verhältnis in % zwischen Ein- und Ausschaltpunkt

Schließzeit (inkl. Prellzeit)
Das ist die benötigte Zeit zum Schließen des Kontaktes (bis nach dem Ende des Prellens). Die meisten Reed-Kontakte haben eine Schließzeit von 100 – 500 µs.

Rückfallzeit
dies liegt je nach Reedkontakt im Bereich zwischen 0,05 und 2ms.

Schaltgeschwindigkeit
bis zu 300 Hz

Erschütterungsfestigkeit
Die mechanische Erschütterungsfestigkeit liegt im Bereich zwischen 10 bis max. 30 G.

Temperaturbereich
ca. -20°C … +150°C , Sondertypen auch mit erweitertem Temperaturbereich

Kontakt-Formen (Arten)

Schließer (Form A)   k_schliesser
In Ruhestellung ist der Reed-Kontakt geöffnet. Wenn ein Magnet in die Nähe des Schalters gebracht wird, bewegen sich die Paddel aufeinander zu – der Schalter schließt. Wird der Magnet entfernt, öffnet der Reed-Kontakt wieder.

Öffner (Form B)    
Ein in Ruhestellung geschlossener Reed-Kontakt öffnet, wenn ein Magnet in die Nähe gebracht wird, und schließt, wenn der Magnet wieder entfernt wird.

Wechsler (Form C)     k_wechsler
Ein sogenannter SPDT (single pole double throw) ist ein Umschaltkontakt, welcher vom Ruhe- auf den Arbeitskontakt wechselt, wenn ein Magnetfeld angelegt wird.

Elektrische Grenzwerte

Die Reedschalter (somit auch alle Produkte die diesen enthalten, wie Reed-Sensoren) dürfen nur innerhalb der im Datenblatt spezifizierten elektrischen Grenzwerte ( Schaltstrom, Schaltspannung, Schaltleistung ) betrieben werden. Eine auch nur kurzzeitige Überschreitung einer dieser Grenzwerte, kann zu einer reduzierten Lebensdauer oder sogar zu einem Ausfall führen.

Die in den Datenblättern spezifizierten Werte gelten für rein ohmsche Lasten ! Meist sind die Lasten jedoch mit induktiven oder kapazitiven Komponenten behaftet oder es werden Lampenlasten geschaltet. Hier kann es zu Einschaltströmen kommen, die mehr als das 10-fache des Arbeitsstromes sind. In all diesen Fällen müssen die Reedkontakte gegen das Auftreten von Spannungs– und Stromspitzen geschützt werden, um einen schnellen Verschleiß oder einen vorzeitigen Ausfall zu vermeiden. Siehe hierzu den Punkt Schutzbeschaltung.

Schaltleistung

Die max. Schaltleistung ist das Produkt aus Schaltstrom und Schaltspannung. Bei Wechselstromgrößen müssen der Strom und die Spannung außerdem noch mit dem Leistungsfaktor cos φ multipliziert werden.
Die einzelnen Grenzwerte des Sensors dürfen unter keinen Umständen überschritten werden, auch nicht kurzzeitig.
Dies ist insbesondere zu berücksichtigen bei induktiven oder kapazitiven Lasten.
Hier kann im Einschalt oder Ausschaltmoment ein Strom fließen der mehr als das 10-fache des Nennstromes (Arbeitsstromes) ist.
Auch diese max. Peaks dürfen die Grenzwerte nicht überschreiten. Nutzen Sie hierbei eine Schutzschaltung für den Reedsensor um eine Zerstörung oder Fehlfunktion zu verhindern. Wir helfen Ihnen gerne weiter.

Schutzbeschaltung

Induktive Lasten ( z.B. Motoren )

Beim Schalten von Wechselstrom muss ein ein RC-Glied parallel zum Reed-Schalter und damit in Reihe mit der Last geschaltet werden.

Beim Schalten von Gleichstrom muss eine Freilaufdiode parallel zur Last geschaltet werden. Die Polung muss so durchgeführt werden, dass die Diode bei der normal anliegenden Betriebsspannung sperrt und die immer beim Öffnen des Reed-Schalters entgegengesetzt auftretende Spannungsspitze kurzschließt.

Kapazitive Lasten
Bei kapazitiven Lasten- und Lampenlasten treten erhöhte Einschaltströme auf, die zu Störungen bis zum Verschweißen der Kontakte führen können. Beim Schalten von aufgeladenen Kondensatoren (z.B. auch Kabelkapazitäten) tritt eine plötzliche Entladung ein, deren Intensität von der Kapazität und der Länge der als Reihenwiderstand zu betrachtenden Zuleitung zum Schalter abhängt. Die Entladestromspitze wird weitgehend durch einen Reihenwiderstand zum Kondensator herabgesetzt. Er sollte so groß wie möglich sein, um den Entladestrom auf einen zulässigen Wert zu begrenzen.

Glühlampenfäden haben im kalten, d.h. im nicht eingeschalteten Zustand einen Widerstand, der etwa zehnmal kleiner ist als im glühenden Zustand. Das bedeutet, dass beim Einschalten, wenn auch nur kurzzeitig ein zehnmal höherer Strom fließt als im glühenden, statischen Zustand der Lampe. Dieser 10-fache Einschaltstromstoß kann durch einen in Reihe geschalteten Strombegrenzungswiderstand auf ein zulässiges Maß herabgesetzt werden. Eine Möglichkeit ist die ParalleIschaltung eines Widerstandes zum Reed-Schalter, der den Lampenfaden im ausgeschalteten Zustand dauernd so weit vorheizt, dass er gerade noch nicht glüht.

Externe Magnetfelder

Externe Magnetfelder können zur Fehlfunktion oder bleibenden Veränderungen führen. Eine magnetische Abschirmung in Reed-Relais kann den Reedschalter von diesen Feldern abschirmen.

Die Reedtechnik basiert auf einem Reedschalter, der durch magnetischen Einfluss schaltet. Unsere Produkte sind auf diese Wechselwirkung genau aufeinander abgestimmt. Ein zusätzlich externes Magnetfeld kann dies beeinflussen und zu Fehlfunktionen führen. Deshalb halten Sie genügend Abstand zu Magnetfelder, z.B Transformatoren, Motoren, …

Erschütterungsfestigkeit / Äußere Schockeinwirkung

Die mechanische Erschütterungsfestigkeit liegt im Bereich zwischen 10 bis max. 30 G. Bei Magnetschaltern mit eingebautem Reedschalter ist die Erschütterungsfestigkeit geringer.  Magnetsensoren mit Hallelement sind gegenüber mechanischen Erschütterungen weitgehend unempfindlich.

Durch Herunterfallen oder ähnliche Schockeinwirkungen kann die Funktion der Reed-Sensoren und Reed-Relais stark beeinträchtigt werden, oder zu einem Ausfall führen.

Vergleich Hall-Sensor mit Reed-Sensor
Vergleich Reed-Relais mit mechanischem Relais
Magnetwerkstoff
IP Schutzart

Die IP Schutzart definiert die Eignung von elektrischen Betriebsmitteln für verschiedene Umgebungsbedingungen. Mit Hilfe von 2 Kennziffern ( IP-Codes ) wird die genaue Schutzart bestimmt. Details finden Sie in der nachstehenden Tabelle.

 

1. Ziffer definiert den Schutz gegen Fremdkörper und Berührung

2. Ziffer definiert den Schutz gegen Wasser

Schaltabstand

Der Schaltabstand ist der Abstand, bei welchem der Reed-Schalter (Näherungsschalter) durch Annäherung des Magneten betätigt wird. Die Länge des Schaltabstandes ist abhängig von der Feldstärke des Magneten und der Empfindlichkeit des Reedkontaktes.

Der Schaltabstand liegt zumeist zwischen 1 und 30 mm, je nach Auslegung des Systemes.

Schalthysterese

Die Schalthysterese ist die Differenzstrecke zwischen Ein- und Ausschaltpunkt. Sie ist hauptsächlich von der Art des Reedkontaktes abhängig und beträgt ca. 1 bis 4 mm. Eine Hystere ist notwendig damit der Reedschalter sicher umschaltet, sonst würde dieser im Schaltmoment „flattern“.

Beispiel:
Der Reedkontakt schaltet bei Annäherung des Magneten bei 10 mm ein.
Der Reedkontakt schaltet bei Entfernung des Magneten bei 12mm aus.

Schaltpunktgenauigkeit

Magnetschalter (Näherungsschalter) haben eine sehr hohe Wiederholgenauigkeit des Schaltpunktes.
Sie liegt bei konstanten Umgebungsbedingungen im Bereich von ca. 0,02 mm.
Hierdurch ist gewährleistet, das der Sensor immer an der gleichen Position schaltet.

Ansprech- und Rückfallzeit / Schaltgeschwindigkeit

Beim Einschalten:
Die Ansprechzeit ( inklusive Prellzeit) liegt je nach Reedkontaktgröße im Bereich zwischen 0,6 und 3 ms.

Beim Auschalten:
Die Rückfallzeit liegt je nach Reedkontaktgröße im Bereich zwischen 0,05 und 2ms.


Schaltgeschwindigkeit:

Bei Magnet-Schaltern mit Reedkontakten bis zu 300 Hz, je nach Art und Größe des Reedkontaktes.
Bei Schaltern mit Hallelement bis zu 100 kHz, je nach Ausführung.