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Ein '''Reed-Relais''' (historisch auch '''Herkon-Relais'''<ref name="Scheidig_1959">{{cite journal |last=Scheidig |first=Rudolf |title=Herkon-Relais 80, eine Relaisreihe mit hermetisch abgeschlossenen Kontakten für gedruckte Schaltungen |journal=SEL-Nachrichten |volume=7 |issue=1 |date=1959 |pages=6–8}}</ref><ref name="Steinbuch_1962">{{cite book |title=Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung |first=Karl W. |last=Steinbuch  |date=1962 |edition=1 |publisher=Springer-Verlag OHG |location=Karlsruhe, Germany   |pages=307, 431, 435–436}}</ref><ref name="Schönemeyer_1964">{{cite journal |title=Quasi-Electronic Telephone Switching System HE-60 |first=Hilmar |last=Schönemeyer |location=Standard Elektrik Lorenz AG, Stuttgart, Germany |journal=Electrical Communication |volume=39 |issue=2 |date=1964 |publisher=International Telephone and Telegraph Corporation (ITT)  |pages=171, 244–259 [245–246, 251, 254–257] |url=https://worldradiohistory.com/Archive-ITT/60s/ITT-Vol-39-1964-02.pdf }}</ref><ref name="Oden_1964">{{cite journal |title=Actual Problems Of Telephone Switching - Quasi-Electronic Solutions For Switching Systems |first=Hoeckley |last=Oden |journal=The Telecommunication Journal of Australia |volume=14 |issue=5/6 |date=1964-10 |publisher=Telecommunication Society of Austria |pages=342–355 [350, 355] |url=http://www.coxhill.com/trlhistory/media/Telecommmunication%20Journal%20of%20Australia/The%20Telecommunication%20Journal%20of%20Australia%20Vol%2014.%20No%205%20and%206%20OCTOBER%201964.pdf  |quote=The dry reed switch manufactured by SEL is sold under the registered name "Herkon" (hermetically sealed contact).}}</ref>) ist ein [[Relais]], welches mit einem [[Reedschalter]] (auch Reedkontakt genannt) arbeitet.
[[Datei:Reedschalter in einer Magnetspule.jpg|mini|Prinzipaufbau des Reedrelais: ein Reedkontakt ist von einer Spule umgeben]]
[[Datei:Reed-Relais.jpg|mini|Reed-Relais im Gehäuse]]
Reed-Schaltkontakte sind unter [[Vakuum]] oder [[Schutzgas]] in einen Glaskolben eingeschmolzene Kontaktzungen, die zugleich die Kontaktfeder und den Magnetanker bilden. Der Name stammt vom [[Rohrblatt]] der [[Holzblasinstrument]]e, {{enS|reed}}, das den schwingenden Kontaktzungen ähnelt. Die Kontaktzungen werden aus edelmetallbeschichtetem ferromagnetischem Material (z. B. [[Weicheisen]]) hergestellt. Die Kontaktbetätigung erfolgt durch ein von außen einwirkendes [[Magnetismus|Magnetfeld]], das bei Sensoren oder Schaltkontakten von einem in die Nähe gebrachten [[Dauermagnet]]en oder bei Reedrelais in einer zugehörigen [[Elektromagnet|Magnetspule]] elektrisch erzeugt wird. Durch das Magnetfeld ziehen sich die beiden Kontaktzungen an und schließen somit. Sobald das Magnetfeld abfällt oder eine bestimmte Feldstärke im Relais unterschritten wird, öffnet sich der Kontakt aufgrund der Federwirkung wieder.

== Aufbau ==
Ein Reedrelais besteht aus einer Spule, die meist aus [[Kupferlackdraht]] gewickelt ist, und der Erzeugung eines Magnetfeldes dient. Der Reedkontakt liegt hermetisch isoliert in einer Glasampulle, die anstelle eines Kerns oder Ankers im Zentrum der Spule platziert ist.

Mit Spulen aus dickem Draht können Stromsensoren realisiert werden, zum Beispiel zur Überwachung der Funktion einer Warnlampe. Dabei fließt der Betriebsstrom des zu überwachenden Objekts durch die Spule, und der Reedkontakt bleibt solange geschlossen, bis der Strom durch die Spule abreißt (Hier z. B. Lampe durchgebrannt).

Oft sind Reedrelais nach außen hin magnetisch abgeschirmt, sodass sie dicht beieinander betrieben werden können, ohne sich gegenseitig zu stören. Hin zum Schaltkontakt kann sich eine elektrische Abschirmung befinden, die für Hochfrequenz-Anwendungen zugleich den Außenleiter eines Koaxialkabels bildet.

== Eigenschaften ==
Reedrelais sind aufgrund der hermetisch abgeschlossenen Kontakte sehr zuverlässig und bei geringen Schaltleistungen äußerst langlebig.
Reed-Relais benötigen in der Regel eine relativ geringe Steuerleistung und können außer durch Transistoren oft direkt mit [[Transistor-Transistor-Logik|TTL-]] oder [[Complementary metal-oxide-semiconductor|CMOS]]-Ausgängen angesteuert werden. Aufgrund der hermetisch dichten Schaltkontakte und der korrosionsgeschützten Kontaktschicht eignen sich Reed-Relais ganz besonders zum Schalten von Kleinstsignalen bis zu Femto[[ampere]] und Nano[[volt]].

Für das Schalten kleiner Spannungen sind geringe Thermospannungen der Werkstoffe wichtig: Reedrelais können mit Thermospannungen von <1 µV/K spezifiziert sein.<ref>Firmenangaben Meder Electronic</ref>

Reedrelais können zum Schalten von Frequenzen über 6 GHz gefertigt werden, indem sie als Bestandteil einer angepassten Koaxialleitung mit definierter Impedanz (z. B. 50 Ohm) gefertigt werden. Die Einfügungsdämpfung kann <0,2 dB betragen. Das [[Stehwellenverhältnis]] (VSWR) ist <1,2.

Prellfreies Schalten und höhere Kontaktlebensdauern bei größerer Belastung sind mit quecksilberbenetzten Kontakten (heute in der [[Europäische Union|EU]] ohne Sondergenehmigung [[RoHS-Richtlinien|nicht mehr zulässig]]) erreichbar.

Eigenschaften (siehe auch unter [[Reedschalter]]):
* besonders zum Schalten von Kleinstsignalen bis zu Femtoampere und Nanovolt durch Kontaktwerkstoffe wie Gold, Iridium oder Palladium
* hermetisch dichte Schaltkontakte, deshalb sehr robust gegen Wasser, Luft, Vakuum, Öl, Benzin, Staub etc.; ex-geschützte und -zertifizierte Bauformen
* kein mechanischer Verschleiß an den Bewegungspunkten, mechanische Lebensdauer bis zu mehreren Milliarden (10<sup>9</sup>) Schaltspielen
* niedriger Kontaktwiderstand (typ. 50 mOhm), geringe Kapazität und hohe Isolation
* geringe Steuerleistung bei geringer Baugröße
* kurze Schalt- und Prellzeiten
* auch für Spannungen bis zu 10.000 Volt
* vergleichsweise geringe Schaltleistungen
* empfindlich gegenüber kapazitiven Lasten und der [[Selbstinduktion]] induktiver Lasten

Reedrelais sind als Schließer, Öffner, Wechsler sowie bistabil verfügbar.

== Geschichte ==
Patentiert wurde der Reed-Kontakt 1936 von W. B. Elwood, der zu dieser Zeit in dem [[Bell Laboratories]] arbeitete. Allerdings war es damals noch nicht möglich, Reed-Kontakte in größerem Umfang herzustellen, da die Werkstofftechnik noch keine geeigneten Werkstoffe für die Kontaktzungen bereitstellen konnte. Die ersten im größeren Umfang verfügbaren Reed-Kontakte wurden erst ab Ende der 1950er Jahre hergestellt. Haupteinsatzgebiet war vor allem in 1960er bis 1980er Jahren die [[Fernmeldetechnik]] in den Vermittlungsstellen.

== Bauarten ==
[[Datei:reedrelais.jpg|mini|Verschiedene Reed-Relais, teilweise mit mehreren Reedkontakten bestückt]]
Die Kontakte von Reed-Relais sind durch ihre Bauart vor [[Korrosion]] und Sauerstoff geschützt. Sie sind daher äußerst zuverlässig und sind besonders für kleine Schaltleistungen bei häufiger und ganz seltener (z. B. einmal in 10 Jahren) Betätigung geeignet. Reed-Relais können im Vergleich zu ähnlich dimensionierten normalen elektromagnetischen Relais auch für sehr hohe Schaltspannungen (bis etwa 10 kV) ausgelegt werden, indem man den Innendruck des Füllgases erhöht.

Reed-Relais werden auch in [[Dual in-line package|DIL]]- und [[Surface-mounted device|SMD]]-Bauweise ausgeführt, d. h. in Form von in der Mikroelektronik üblichen Gehäusebauformen zur Leiterplattenmontage.

Bei Reed-Kontakten zur Lageerkennung wird der Reed-Kontakt durch einen [[Dauermagnet]]en betätigt; sobald sich der Magnet nähert, werden die Schaltkontakte zueinander gezogen und schließen einen Stromkreis. Solche Kontakte sind oft robust gekapselt in quaderförmigen oder zylindrischen Gehäusen untergebracht und besitzen angegossene Anschlussleitungen. Die Betätigungsmagnete sind oft dazu passend ausgeführt oder sie werden in Maschinenteile eingelassen.

=== Ruhekontakte und weitere Funktionen ===

Bei der Grundfunktion eines Reed-Kontaktes wird dessen Kontakt durch ein axiales Magnetfeld geschlossen. Es gibt jedoch auch sogenannte umschaltende (Wechselschalter) oder öffnende Reed-Kontakte, die ein umgekehrtes Schaltverhalten haben. Bei diesen besteht die öffnende Kontaktzunge aus nicht-ferromagnetischem Material. Mit solchen Kontakten lassen sich auch umschaltende Reedrelais bauen.
Die Herstellungskosten dieser Reed-Umschaltkontakte sind relativ hoch. Zudem sind diese Kontakte nicht zum Schalten größerer Ströme geeignet, da die Kontaktkraft nicht durch das Magnetfeld unterstützt ist. Die Schließ- und [[Prellen|Prellzeit]] ist höher.

Alternativ lässt sich die Funktionsweise eines Reed-Relais auch mit einer zusätzlichen [[Transistor]]-Beschaltung invertieren. Der Schaltungsaufwand und die Stromaufnahme werden dadurch jedoch erhöht, da ein permanenter [[Ruhestrom]] durch die Transistorschaltung fließt.

Eine weitere Möglichkeit, die Schaltfunktion zu invertieren, besteht darin, an den Glaskörper des Reedschalters einen kleineren Permanentmagneten anzubringen. Die Polung des externen Feldes muss zu diesem umgekehrt sein. So kompensieren sich die Magnetfelder beider Magnete und der Kontakt öffnet sich. Ohne externes Feld wird der Reed-Kontakt durch den integrierten Magneten geschlossen.<ref>''[[Elektronik (Zeitschrift)|Elektronik]]'' Nr. 3, 2008, S. 16. {{ISSN|0013-5658}}</ref><ref>Bruno Gruber: {{Webarchiv|url=http://www.brunogruber.de/pmwiki/pmwiki.php?n=Main.Reedschalter-Ruhekontakt |wayback=20080929114620 |text=Reedschalter mit Ruhekontakt}}.</ref> Auf diese Weise lassen sich auch weitere Funktionen realisieren:
* Reedrelais mit Selbsthaltefunktion: das Feld des integrierten Dauermagneten reicht nicht, den Reedkontakt zu schließen, es kann ihn jedoch geschlossen halten. Auf diese Weise führt ein feldverstärkender Stromimpuls durch die Relaisspule zum (dauerhaften) Anzug und ein feldkompensierender Stromimpuls zum Abfallen.
* Reedrelais mit erhöhter Anzugempfindlichkeit: das Feld des integrierten Dauermagneten verstärkt das externe Feld, jedoch nur so weit, dass das Abfallen ohne Feld gewährleistet ist. Diese Relais benötigen eine vorgeschriebene Polarität der Steuerspannung.

== Anwendungen ==
Reed-Relais werden häufig dort zum Schalten kleiner Spannungen und Ströme eingesetzt, wo es auf Zuverlässigkeit und geringsten Kontakt-[[Übergangswiderstand]] ankommt (z. B. zur Signalumschaltung in Messgeräten). Eine weitere Anwendung sind Hochfrequenz-Relais – hier können die Kontakte als Innenleiter einer koaxialen Leitungsanordnung betrieben werden.

Reed-Kontakte werden in Verbindung mit [[Dauermagnet]]en häufig für Türkontakte oder zur Endlagenerkennung (z. B. an [[Pneumatikzylinder]]n und allgemein in der Automatisierungstechnik) eingesetzt. Reed-Kontakte können auch durch Wandungen hindurch geschaltet werden, wie etwa bei [[Taucherlampe]]n oder in Füllstandswächtern.

Durch die gekapselte Bauweise sind Reed-Kontakte auch in explosionsgefährdeten Bereichen zugelassen, wie sie in Bergwerken oder in der Chemischen Industrie zu finden sind. Aus dem gleichen Grund sind sie für den Einsatz in großen Höhen geeignet, wo ansonsten der Kontaktabstand aufgrund der höheren Schlagweite in der dünneren Atmosphäre nicht ausreichen würde.

Ein spezielles Anwendungsgebiet ist der Einsatz in medizinischen Implantaten. Ein Reed-Kontakt stellt eine einfach zu implementierende Methode zur Informationsübertragung dar.<ref>Meder Electronic: {{Webarchiv|url=http://www.meder.com/de_herzschrittmacher.html |wayback=20111206170432 |text=Implantierbare Herzschrittmacher verwenden Reedsensoren für Übertragungszwecke}}.</ref> Bei Herzschrittmachern kann damit beispielsweise in einen Programmiermodus umgeschaltet werden, das Implantat arbeitet währenddessen mit einem festen Takt. An dieser Stelle muss erwähnt werden, dass eine medizinische Untersuchung mittels [[Magnetresonanztomographie]] dazu führen kann, dass dieser Kontakt geschlossen wird, was in diesem Fall unerwünscht ist.<ref>{{Toter Link|url=http://www.nt.tuwien.ac.at/fileadmin/users/wehrlich/EMF2011_3-7-1-HSM_Defis-Version-1.pdf |date=2019-05 |text=G. Neubauer: ''Elektromagnetische Felder und der Mensch''}} (PDF; 552 kB) Technische Universität Wien.</ref>

In [[Gleichstrommaschine|Gleichstrommotoren]] (Reed-Kontakt-Motoren) können sie an Stelle von [[Kommutator (Elektrotechnik)|Kommutatoren]] verwendet werden. Manche [[Fahrradcomputer]] ermitteln die Geschwindigkeit und die [[Trittfrequenz]] mittels Reed-Kontakten am Vorderrad beziehungsweise der Tretkurbel – in diesem Anwendungsbereich zur Drehzahlmessung werden aber auch sehr häufig kontaktlose [[Hall-Sensor]]en verwendet.

Mit einer im Außenbereich angebrachten dicken Wicklung versehene Reed-Relais werden als Stromsensor verwendet und können z. B. zur Ausfallüberwachung von Glühlampen oder zur Bremslichtkontrolle an Kraftfahrzeugen verwendet werden.

Oft können heute Reed-Relais und Reed-Kontakte durch ebenfalls magnetisch arbeitende [[Hall-Sensor]]en ersetzt werden – in Kombination mit elektronischen Schaltern wie [[Feldeffekttransistor]]en lassen sich damit funktionell ähnliche Schaltereigenschaften erzielen, welche aber ohne mechanische Kontakte auskommen und daher mechanisch weniger empfindlich sind (keine Bruch- und Schlagempfindlichkeit, keine spezielle Gasfüllung). Des Weiteren können Hall-Sensoren für deutlich höhere [[Schaltfrequenz]]en ausgelegt werden als die mechanisch bewegten Reed-Kontaktzungen, um damit beispielsweise höhere Drehzahlen direkt erfassen zu können. Der Nachteil von Hallsensoren besteht darin, dass sie eine Hilfsenergie (Betriebsspannung) benötigen. Daher werden auch heute noch häufig Reed-Kontakte eingesetzt.

Reedrelais haben geringe Anzugszeiten. Die Zeitdauer vom Anzugsbefehl bis zum Schließen des Kontaktes kann bei manchen Bauformen unter 0,5 Millisekunden liegen.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Reed switches|Reed-Relais}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4335545-6}}

[[Kategorie:Relais]]

[[fr:Interrupteur#Magnétique]]

Reed-Relais - Versionsgeschichte

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