Was Relais für das smarte Heim leisten müssen

| Autor / Redakteur: Jürgen Schönauer * / Kristin Rinortner

Smart Home: Neue Lasten wie LED-Beleuchtung mit hohen Einschaltströmen oder Motrolasten (Lüfter) sind nicht immer einfach zu schalten.
Smart Home: Neue Lasten wie LED-Beleuchtung mit hohen Einschaltströmen oder Motrolasten (Lüfter) sind nicht immer einfach zu schalten. (Bilder: Omron)

Lasten in der Gebäudetechnik wie LED-Beleuchtung oder Lüfter benötigen angepasste Relaisausführungen, die unterschiedliche Kontaktlasten schalten. Eine neue Plattform vereinfacht das.

Regler, Sensoren, Schaltaktoren, Zeitschaltuhren, Licht- und andere Steuergeräte, Motoren, Pumpen, Warnanlagen, Zutrittskontrolle helfen dabei, die Gebäudetechnik zu automatisieren und somit komfortabler und sicherer zu machen.

Zur Kommunikation zwischen den unterschiedlichen Geräten haben sich Bus-Systeme wie KNX und LON etabliert. Ebenso kommen für Nachrüstungen auch Funksysteme zum Einsatz. Letztendlich sollen alle genannten Komponenten die verschiedenen Aufgaben erfüllen. Komfortanwendungen wie Jalousien-Steuerung und Beleuchtung, Zutrittskontrolle und Steuerung gehören ebenfalls dazu.

Warum Relais prädestiniert für die Gebäudeautomation sind

Die Gebäudeautomatisierung erfordert eine genaue Temperaturerfassung und entsprechende Regelung. Heizung und Klimageräte mit entsprechenden Aktoren wie Pumpen, Motoren, Ventile werden letztendlich meist von Relais angesteuert.

Die Sicherheit von Gebäuden wie Einbruch- und Feuerschutz wird immer wichtiger. Alarmanlagen schalten Beleuchtung oder Signalhupen ein, auch hier werden Relais eingesetzt.

Letztendlich wird bei fast allen aufgezählten Anwendungen in der Gebäudeautomatisierung am Ausgang der Geräte ein elektromechanisches Leiterplattenrelais eingesetzt.

Die Gründe sind kurz erklärt:

  • Relais haben ein- oder mehrere Kontaktausgänge,
  • Kontakte können mit einem Wechsler geliefert werden, der für Verriegelungen oder zur Kontrollabfrage genutzt wird;
  • Relais können individuell AC- oder DC-Spannungen schalten;
  • Isolations- und Glühdrahtanforderungen werden gleichzeitig mit erfüllt.

Kurzum: Relais sind nach wie vor eine gute Lösung, mit der multifunktionale Bauteile relativ preiswert und einfach in jede Schaltung eingefügt werden können.

Das Relais ist ein Bauelement, das die Logikschaltung (Niederspannung, Nennströme im Bereich von mA) mit jeder beliebigen Last verbindet, die in der Regel mit hoher Netzspannung und mehreren Stromstärken von mehreren Ampère gesteuert wird.

Logik (Elektronik) mit der Last unkompliziert verbinden

Da die Lasten sehr unterschiedlich sind und durch neue Technologien andere Anforderungen an die Relais stellen, hat Omron die Relais-Plattform G5Q entwickelt, die bei gleichem Leiterplattenanschluss unterschiedliche Schaltansprüche erfüllt.

Mittlerweile müssen Relais auch immer kleiner werden, um auf der Leiterplatte Platz für weitere Komponenten zu machen. So sind die üblichen Bauformen mit einer Baulänge von fast 30 mm nicht mehr zeitgemäß. Das Industrie-Relais G5Q beispielsweise kommt mit den Abmaßen 20 mm x 15 mm x 10,3 mm.

Bestimmte Anwendungen haben spezielle Anforderungen. So erzeugen beispielsweise neuartige LED-Beleuchtungen, hocheffiziente Wasserpumpen, kapazitive Eingangsfilter zur Wirkungsgradkorrektur (Power Factor Correction, PFC) hohe Einschaltströme. Die Relaiskontakte werden dadurch extrem belastet. Ein Verschweißen der Kontakte muss in jedem Fall verhindert werden, da dies zum Funktionsausfall des Relais und damit des Gerätes führen würde.

Die Relais-Plattform G5Q

Das G5Q-1A-EL2 (Bild 1) wurde für kapazitive Einschaltströme im Mikrosekunden-Bereich entwickelt. Einschaltlasten von 40 A/100 µs und Nennabschaltströme von 1 A/250 V AC können bis zu 100 000 Mal geschaltet werden.

Dieselbe Bauform gibt es für induktive Motorlasten (z.B. Lüfter) mit Einschaltströmen im Millisekunden-Bereich. Das G5Q-1A-EL3 kann etwa 300 000 Schaltspiele lang Einschaltströme von 250 V AC/30 A für 500 ms (induktive Last) bei einem Abschaltstrom von 3 A ausführen.

Die Variante 5Q-1A-EL ist für Schaltaufgaben in Standardanwendungen mit resistiven, hohen Kontaktlasten (10 A/250 V AC) ausgelegt, bei denen eine hohe Erwärmung am Relais zu erwarten ist. Das Relais ist für eine Lebensdauer von 100 000 Lastspielen konzipiert.

Stromsparende bistabile Relais wie die Typen G5RL-U (Bild 2), G5RL-K und G5RL-HR schalten bis zu 16 A und bewältigen Einschaltströme bis 150 A.

Diese drei typischen Lastfälle kommen in der Gebäudeautomatisierung, aber auch anderen Anwendungen sehr häufig vor. Entsprechend kann auf Basis der Plattform G5Q das wirtschaftlichste und kompakteste Relais gewählt werden, ohne das Leiterplatten-Layout zu ändern.

* Jürgen Schönauer ist Leiter Relaistechnik Europa bei Omron Electronic Components EU B.V. in Hoofddorp / Niederlande.

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