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• Schalten mehrerer Stromkreise gleichzeitig möglich
• Schalten großer Leistungen auf einfache Weise
• On-Widerstand sehr klein
• Off-Widerstand praktisch unendlich
• galvanische Trennung zwischen Steuer- und Lastkreis
• hohe Ströme und Spannungen im Lastkreis möglich
• geringe Kapazität der Schaltstrecke
• hohe Oberlastbarkeit der Ansteuerung
• störfest durch Hystereseverhalten der Spule
• Relais können geringste Signale bis hohe Hochfrequenz-Leistungen schalten und zeigen dabei wenig Neigung zum Übersprechen.

Von Nachteil sind

• die geringe mögliche Schaltfrequenz
• die Induktivität der Spule (hohe Induktionsspannung beim Abschalten)
• die begrenzte Schaltzykluszahl.

• der Verstärungsfaktor ist nahezu gigantisch
• es gibt eine "galvanische Trennung beider stromkreise
• wir können im Arbeits- und/oder Steuerstromkreisen mit verschiedenen Spannungswerten arbeiten
• bis zu einer unteren Grenzfrequenz in der Steuerseite ist Relais auch die Stromart (Gleich- oder Wechselstrom) völlig wurscht!

Negatorschaltung mittels Relais

Selbsthalteschaltung mit Überbrückung des EIN-Schalters

Logikschaltungen mit Relais - die hohe Schule

• Schalten mehrerer Stromkreise gleichzeitig möglich
• Schalten großer Leistungen auf einfache Weise
• On-Widerstand sehr klein
• Off-Widerstand praktisch unendlich
• galvanische Trennung zwischen Steuer- und Lastkreis
• hohe Ströme und Spannungen im Lastkreis möglich
• geringe Kapazität der Schaltstrecke
• hohe Oberlastbarkeit der Ansteuerung
• störfest durch Hystereseverhalten der Spule
• Relais können geringste Signale bis hohe Hochfrequenz-Leistungen schalten und zeigen dabei wenig Neigung zum Übersprechen.

Von Nachteil sind:

• die geringe mögliche Schaltfrequenz
• die Induktivität der Spule (hohe Induktionsspannung beim Abschalten)
• die begrenzte Schaltzykluszahl.

Der Begriff ist nicht weiter definiert, jedoch meint er meist Niederspannungstypen, oft zum Einbau auf Leiterplatten („Printrelais"). Weitere Beispiele sind DIL-Relais, kammgeführte Relais oder SMD-Miniaturrelais. Mittlerweile gibt es Subminiaturrelais mit einem Footprint von z.B. 7,2 mm x 5,3 mm.

Diese können im stromlosen Zustand zwei verschiedene stabile Schaltzustände einnehmen. Zu diesen Relais gehören Stromstoßrelais (Stromstoßschalter), Haftrelais, auch als Remanenzrelais bezeichnet, Stützrelais (zur Speicherung von Zuständen auch bei Stromausfällen oder zum Strom sparen bei lange unveränderten Schaltvorgängen) und Doppelspulenrelais (Modelleisenbahn).

Polt man die Spannung eines normalen Relais` um, ändert sich auch die Feldrichtung. Unmagnetisches Material wird jedoch in beiden Fällen immer nur angezogen. Gepolte Relais haben einen Dauermagneten, dessen Feld das der Erregerspule überlagert. Dadurch wird die Anzugsspannung reduziert bzw. die Anzugsempfindlichkeit erhöht. Auch bei ansonsten normalen Relais mit integrierter Freilaufdiode muss die Spannung richtig gepolt angelegt werden. Diese Variante findet man hauptsächlich bei Relais im DIL-Gehäuse.

Sie werden zum Schalten von Hochfrequenzsignalen verwendet und haben eine definierte Leitungsimpedanz (z.B. 50 SZ) zwischen Kontaktweg und Abschirmung. Bei kleinen Leistungen lassen sie sich oft durch wesentlich preisgünstigere Kleinrelais ersetzen.

Diese haben meist ein DIP- oder SIP (also zwei- oder einreihiges) Gehäuse, es gibt aber auch die SMT-Bauform. Sie besitzen einen in Schutzgas eingeschlossenen Kontakt, der zugleich Magnetanker ist.
Übrigens: Ein Signalrelais ist ein Relais, das den Anforderungen im Bereich der Zugsicherung genügen muss, die Benennung erfolgt hier also nach dem Einsatzgebiet. Für Bastelzwecke eignen sich diese Typen natürlich auch.

Dazu ein Blick auf Bild 1. Im Einschaltmoment erhält das Relais über den Elko volle Spannung/vollen Strom. Ist R halb so groß wie der Spulenwiderstand, so reduziert sich der Strom nach Ladung des Eikos um 33 %. Es ist keine schlechte Idee, mit R noch eine LED zur Einschaltkontrolle in Reihe zu schalten, falls sinnvoll und möglich. Dann wird der Haltestrom noch besser ausgenutzt. Wesentlich ausgebuffter ist die in Bild 2 gezeigte Lösung. Hier bekommt z.B. ein 24-V-Relais lediglich zum Einschalten z.B. an einer 12-V-Quelle fast seine volle Nennspannung und läuft dann an etwa 11 V. Für die Spannungsüberhöhung sorgt die im Elko gespeicherte Ladung, beim Betätigen des Schalters entsteht ein Stromkreis aus Betriebsspannungsquelle, Schalter, D2, C (= Spannungsquelle), Relais und C-E-Strecke.
Interessant ist auch die Schaltung nach Bild 3. Benötigt wird ein Relais mit zwei Umschaltkontakten. Über einen oder beliebig viele parallele Taster (an verschiedenen Orten) kann es betätigt werden. Dabei dient eines der Kontaktpaare zu einer Art Rückkopplung. Im gezeichneten nicht aktiven Zustand ist C auf etwa 3,7 V geladen. Es genügt also eine Spannungsbelastung von 6,3 V für diesen Kondensator, er ist somit recht klein. Nach Drücken des Tasters fließt etwa 1 mA in die Basis des Transistors.
Das Relais zieht an, durch das Umschalten fließt nun Basisstrom direkt über R1 und R3 zu. Das Relais bleibt daher auch nach Loslassen des Tasters angezogen. C entlädt sich nun schnell über R2. Wird danach der Taster erneut gedrückt, muss der Strom durch R1 zunächst vollständig durch C fließen, sodass die Basis stromlos wird. Das Relais fällt ab.
Die Schaltung bietet drei Vorteile: sehr wenig Aufwand, definierter Zustand nach Anlegen der Betriebsspannung (Relais nicht aktiv) und Prellfreiheit.
Bistabile Relais sind natürlich in Sachen Ansteuerleistung unschlagbar, denn es genügt ein Impuls von 5...10 ms Länge. Allerdings muss dieser zum Rückschalten entgegengesetzt gepolt sein. Das erfordert meist eine recht aufwändige Ansteuerschaltung, es sei denn, man hat eine Wechselspannung zur Verfügung (Bild 4). Mit einer 50-Hz-Wechselspannung und somit 10 ms breiten Halbwellen könnte das Schalten auch ohne Glättungskondensator gelingen, Versuch macht klug! Der Kondensator ist ja etwas kritisch, weil er infolge der Beaufschlagung mit negativer und positiver Spannung ungepolt sein sollte. Wegen des „Polaritätsproblems" gibt es auch bistabile Ausführungen mit zwei Spulen, was die Sache erheblich vereinfacht (Bild 5).
Last not least: Die Freilaufdiode
Schaltet man eine Induktivität, durch die ein Gleichstrom geflossen ist, ab, entsteht schlagartig durch die Speicherwirkung eine im Vergleich zur zuvor angelegten Gleichspannung sehr hohe Abschaltspannung in umgekehrter Richtung. Diese wird an einem als Schalter eingesetzten Halbleiter wirksam und würde diesen höchstwahrscheinlich zerstören. Dies verhindert die bekannte Freilaufdiode direkt am Relais. Bewährt hat sich hier eine I N4006, aber auch Exemplare mit etwas kleinerer Endziffer (und somit kleinerer maximaler Sperrspannung) sollten den Job gut machen.
Bedeutung von Kurzbezeichnungen:

S = Single (einfach)
D = Double (zweifach)
P = Pole (Pol, polig)
T = Throw (wechselnd, umschaltend)
N = Normally (Ruhezustand)
C = Closed (geschlossen)
0 = Open (geöffnet)
B = Break (unterbrechen)
M= Make (anschalten)
 

... dieser Text wurde nach den Regeln irgendeiner Rechtschreibreform verfasst - ich hab' irgendwann einmal beschlossen, an diesem Zirkus nicht mehr teilzunehmen ;-)

„Dieses Land braucht eine Steuerreform, dieses Land braucht eine Rentenreform - wir schreiben Schiffahrt mit drei „f“!“

Diddi Hallervorden, dt. Komiker und Kabarettist

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