NOVI RELEJI Artur Predan 1. UVOD Za elektromehanske releje je bilo že večkrat napovedano, da bodo odmrli pa so le-ti svoj prostor med elektronskimi komponentami ne samo obdržali, ampak ga še kar naprej utrjujejo in bodo tudi v bodočnosti važen gradnik med krmilnimi in delovnimi tokokrogi. Za izpolnjevanje različnih nalog obstajajo tudi različne izvedbe relejev. Najosnovnejši veji sta stikalni releji in merilni releji. Stikalne releje uporabljajo za krmiljenje motorjev, magnetov, ventilov, luči, grelnih elementov, signalnih, navigacijskih, alarmnih in varnostnih naprav. V novejšem času releje vgrajujejo tudi v naprave informacijske tehnike, bi-rotehnike, telefonije, obdelave podatkov, obdelovalnih strojev, avtoelektrike, bele tehnike, zabavne tehnike, industrije igrač in v druge naprave za široko porabo. Merilni releji skrbijo za varnost obratovanja naprav, skrbijo za varnost oseb, varujejo višjo in visokonapetostno mrežo pred kratkostičnimi tokovi in preobremenitvami, ti releji spoznajo napačno delujoče in kratkostične povezave ter na ta način preprečujejo totalni izpad, električnim motorjem vzdržujejo delovno stanje in pri dosegu kritičnih temperatur izklopijo dovod toka, v medicinski uporabi pa izolacijsko nadzorne naprave ščitijo pred poškodbami pacientov. Releji se torej pojavljajo tudi tam, kjer danes nastajajo mikroelektronska vezja. Rezultate logičnih procesorjev je treba pretvoriti v dejanja in tu nastopa rele kot ojačevalec šibkih signalov elektronike. Porazdelitev proizvodnje nekaterih najpomembnejših relejev po namembnosti prikazuje slika 1, trend naraščanja proizvodnje stikalnih in merilnih relejev na zahodnem tržišču pa prikazuje slika 2. Časovni releji sfikalni releji merilni releji signalni releji miniaturni releji sl.1~ Proizvodnja relejev po namembnost: 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 sl.2- Trend proizvodnje stikalnih in merilnih relejev 2. PREDNOSTI ELEKTROMEHANSKIH RELEJEV Galvanska ločitev vhodnega in izhodnega tokokroga (ločitev potencialov), galvanska ločitev stikalnih kontaktov, galvanska ločitev od potrošnika. Veliko območje kontaktne obremenijivosti od 1 mA do 16 A in moči od 1 mW do 2000 VA. Velika izolacijska upornost (Tera Ohm področje) in majhna kontaktna upornost (Milli Ohm področje). Velika neobčutljivost na klimatske, električne in mehanske vplive. Bistabilni releji obdržijo določeno stanje releja brez porabe energije. Velika zanesljivost delovanja pri nihanju napetosti, temperature in drugih motilnih faktorjih. 3. ZAHTEVE UPORABNIKOV Kljub opisanim prednostim pa so bile v borbi za obstanek potrebne nadaljnje izboljšave, tako na razvojnem, kot na tehnološkem področju in sicer: - miniaturizacija releja - možnost direktnega spajkanja na tiskana vezja - možnost vtikanja v DIP podstavke - majhna vgradna višina - odpornost proti vplivom spajkanja - odpornost na pranje spajkalne tekočine - zmanjšanje porabe za vzbujanje releja - dalj.ša življenska doba z ustreznejšo izvedbo in ustreznejšimi materiali sestavnih delov - zmanjšanje priteznega, odpadnega časa in časa odbijanja kontaktov Običajni releji nabavna cena slro5ki lastne porabe sl.3 - Primeriava stroškov Moderni releji prostorski stroški stroSki reklamacij - kompatibilnost z .drugimi releji istega tipa - odpornost na udarce in vibracije - negorljivo ohišje - ustreznost raznim mednarodnim normam - majhna cena izdelave Vse te izboljšave so imele tudi velik ekonomski učinek, saj so se stroški pri uporabi relejev močno zmanjšali, kar prikazuje si. 3. 4. POGOJI IZDELAVE Opisane zahteve postavljajo proizvajalcem nove pogoje izdelave, ki, jih ni lahko izpolnjevati. Na primer: daljša življenska doba releja zahteva posebne zlitine za kontaktne materiale, miniaturizacija zahteva ožje tolerance izdelave vseh sestavnih delov, vse več garantira-nih karakteristik zahteva točne izdelovalne, justirne in kontrolne naprave, nizka cena zahteva velikoserijs-ko proizvodnjo, nove kompleksnejše zahteve funkcionalnosti releja zahtevajo račur.rlniško podprto snovanje, konstruiranje in kontrolo releja. Vse večje zahteve po zanesljivosti pa terjajo izredno kakovostno izdelane sestavne dele z uvedbo novih tehnologij npr . lasersko varjenje, ultrazvočno spajanje, razplinjevanje plastičnih delov, brezprašno montažo, polnjenje notranjosti releja z Inertnim plinom, 100 % medfazno in končno kontrolo dimenzij ter drugih fizikalnih karakteristik. Večja zanesljivost zahteva predvsem uvedbo polavtomatskih in avtomatskih delovnih postopkov s čim manj ročnega dela, kar pa je pogojeno z velikimi finančnimi vlaganji. 5. RAZVOJ RELEJEV V ISKRI AVTOMATIKI V tej delovni organizaciji smo se od leta 1984 dalje lotili posodabljanja obstoječili relejev in osvajanja novih relejev, ki naj bi izpolnjevali zgoraj opisane zahteve. Tako smo se s področja miniaturnih relejev odločili osvajati rele TRK 22 s področja srednje močnih relejev TRM 29, TRM 30 in TRK 36/37 ter s področja industrijskih relg ev TRP 68/69. Na osnovi zahtev iz tržne analize so bili v letu 19 84 izdelani prvi osnutki konstrukcijskih risb. Ker je v svetu že več proizvajalcev takih relejev, je bilo treba izbrati takšne konstrukcije, ki bi bile konkurenčne tujim, z vsemi zahtevanimi karakteristikami in takšne, ki bi jo naša proizvodnja ob sedanji tehnološki ,S])0S0bn0Sti tudi bila zmožna izdelati ter zago_ t^vljati stalno kvaliteto. Predvsem pa je morala že konstrukcija omogočiti velikoserijsko, avtomatizirano proizvodnjo, saj edina ta zagotavlja nizko ceno izdelka. Prve prototipne serije so bile izdelane v začetku leta 1985. Ker so bili prototipi izdelani iz pravih materialov so bile že na njih izvedene naslednje meritve: funkcionalnost, električne in mehanske karakteristike vzbujalnega in kontaktnega sistema, trdnost in spajkljivost priključkov, odpornost proti toploti spajkanja, tesnost zalivke, dielektrična trdnost ter izolacijska upornost. Te meritve so bile izvedene v našem laboratoriju. Na inštitutu za kakovost in metrologijo pa so bile izvedene še naslednje meritve: udarci, vibracije, odpornost na suho in vlažno vročino ter od))ornost na slano meglo. Vse ineritve so t)ile izvedene v skladu z lEC predpisi in so sestavni del tipskega preskusa, ki se je pozneje na serijskih relejih spet ponovil. /a izvedbo serijske proizvodnje je najtežje delo odpadlo na tehnologijo, saj je bilo potrebno za dane okoliščine pripraviti najoptimalnejšo tehnologijo izdelave . Formirani so bili teami ter določeni nosilci in so- / delavci za posamezne naloge. Postavljeni so bili tudi ter minski plani za posamezne faze, od razvoja pa vse do prve poäcusne serije. Ker v začetni fazi ni bilo mogoče računati na popolne avtomatske linije, je bilo treba izdelati več variant delnih linij. Izdelati je bilo treba orodja za razrez, krivljenje, varjenje, orodja za brizganje plastike, orodja za montažo, zalivanje ter kontrolo in justiranje in sicer takšna, ki omogočajo vključevanje v avtomatske linije. Na novo je bilo treba urediti vsa delovna mesta, od prifjrave materiala, dotoka materiala, delovnih operacij do odlaganja in kontrole po končanih operacijah. Zagotoviti je bilo treba delovne prostore, ki bodo ustrezno čisti in klimatsko urejeni, ker so releji zelo občutljivi na prisotnost tujih delcev. 6. TEHNIČNE KARAKTERISTIKE Miniaturni rele TRK 22 TRK 22 je nevtralni monostabilni, elektromagnetni rele miniaturne izvedbe z dvema preklopnima kontaktnima sistemoma. Rele ima majhno porabo ter zanesljivo delovanje tudi pri minimalnih obremenitvah kontaktnega sistema. Ostale karakteristike so: - enosmerno vzbujanje - direktna vgradnja na tiskana vezja - vgradnja prek DIP podstavkov: raster 2,54 mm - obratovalna napetost: max 150 V enosm., 125 V izm. - minimalni preklopni tok: 50 mikro A - minimalna stikalna napetost: 100 m V - minimalna stikalna moč: 20 mikro W - vzbujalna napetost: 4,5 V do 48 V - poraba navit ja: 0,2 W do 0,5 W - preklopni tok: max 1,25 A - zmogljivost kontaktov: 30 X/50 V A - kontaktno gradivo :AgPd 30 + Au - podvojeni kontaktni profili - križni dotik kontaktnih profilov - kontaktna upornost: 60 mOhm - preizkusna napetost: 500 V eff 50 Hz med navitjem in kontakti - temperatura okolice: - 30 stop. C~ do + 75 stop. C - dopustne vibracije: 100 m/s; 10 do 55 Hz - dopustni udarci: 300 m/s; sigurno delovanje; 1000 m/s, vzdržljivost - pralno tesna izvedba: IP 67 po lEC 529 - negorljivo plastično ohišje: V-O po UI. 94 - odzračevanje med delovanjem - električna življenska doba: 5 x 100.000 delovanj - mehanska življenska doba: 10.000.000 delovanj - poljubna lega vgradnje - masa releja: 4,7 g a.2max. SI.4 Dimenzije in veznina shema TRK 22 Miniaturni jakotočni rele TRM 29 TRM 29 je nevtralni, monostabilni, elektromagnetni rele z visoko stikalno obremenljivostjo in enim preklopnim kontaktnim sistemom. 29 max ro E -i 1 Pogled s slram prik'.juckov^ Ostale kara; ' ^ : ! 1 LJ-> i -t « i ■ 0 1 i_r)' - LT) « 1 i ■i • ' i' 1 1 i ti 6 ? 1 ii" TRM 2901 TRM 2902 TRM 2903 ....., I 1 ; I I ©-, L .-J o \ 'J TRM 290/, TRM 2906 TRM 2905 TRM 2919 TRM 2917 TRM 29» !1 SI. 5 Dimenzije in vezalne sheme TRM, 29 Ostale karakteristike so: - stikalna obremeni ji vost: do 2500 VA izm. - nazivna moč navitja: 0,5 do 0,7 W - prebojna trdnost: 4 kV izm. - nazivna napetost navitja: 5 V do 110 V enosm. - preklopni tok kontakta: maks. 10 A - kontaktno gradivo : AgNi 10 - obratovalna napetost: 250 V izm. - mehanska življenska doba: 10.000.000 delovanj - električna življenska doba: 100.000 delovanj - pralnotesna izvedba: IP 67 po lEC 529 - direktna vgradnja na tiskana vezja, ali prek podstavkov TLK 16 : raster 2,5 mm - dopustne vibracije: 100 m/s, 10 do 50 Hz - dopustni udarci: 200 m/s, sigurno delovanje; 1000 m/s vzdržljivost - negorljivo plastično ohišje: V - O po UL94 29 max JZ,6ma: - poljubna lega vgradnje - odzračevanje med obratovanjem - masa releja: 18 g Miniaturni stikalni rele TRK 31/36 TRK 31/36 je nevtralni, monostabilni, elektromagnetni rele z enosme rnim vzbujanjem in enim preklopnim sis temom. Ostale karakteristike so: - vzbujalna napetost: 5 V do 60 V enosm. - nazivna moč navitja: 0,5 W - preklopni tok kontakta: 8 A - stikalna obremenijivost: 2200 VA/250 W - kontaktno gradivo: AgCu 3, Ag CdO - obratovalna napetost: max 250 V izm. - električna življenska doba: 100.000 delovanj - mehanska življenska doba: 10,000.000 delovanj - pralnotesna izvedba: IP 67 po lEC 529 - dopustne vibracije: 50 m/s; 10 do 55 Hz - dopustni udarci: 100 m/s sigurno delovanje; 1000 m/s V7,držlJivoHt - prebojna trdnost: 4 kV izm. - vgradnja: na tiskano vezje, raster 2,5 mm položaj poljuben - odzračevanje med obratovanjem - masa releja: 14 g Pogled s strani priključkov a TRM 3003 TRM 3013 TRM 30C1 TRM 3011 ^ J?) IRM 3002 TRM 3012 L-4^ o J Si.6 Dimenzije in vezalne sheme TRM 30 TRK 31 € 3, j5 'l 2' S