Warum verwenden elektromechanische Relaiscomputer tendenziell höhere Spannungen?

Historisch wurde die größte Verwendung von Relais mit der Telefonindustrie in Verbindung gebracht. Bevor in den 1960er Jahren elektronische Telefonvermittlungen eingeführt wurden, erfolgte praktisch das gesamte Schalten unter Verwendung einer Kombination aus herkömmlichen Relais und spezialisierten Konfigurationen wie Kreuzschienen- und Schritt-für-Schritt-Schaltern. Relais stellten ein Mittel dar, um zwei Parteien direkt über eine Telefonvermittlung mit einer direkten Schaltung zu verbinden.

In der Telefonindustrie verwendeten diese Relais 48 VDC, was die Standardspannung in der gesamten Vermittlungsstelle war. Anfangs waren dies offene Rahmenkonstruktionen, wie diese:

was den Vorteil hatte, dass die Kontakte bei Bedarf gereinigt und eingestellt werden konnten, aber auch Staub ausgesetzt waren. Für den industriellen Einsatz wurden Relais daher mit Staubschutzkappen wie dieser ausgestattet:

und wurde in Spulenspannungen von 6, 12, 24, 48 (AC oder DC) und 120/240 AC erhältlich. Beachten Sie, dass derzeit bei Digi-Key keine konventionellen Relais mit Spulenspannungen von 3,3 V oder 5 V erhältlich sind. Ich vermute, dass insbesondere 3,3 V nicht ausreichen, um ein ausreichendes Magnetfeld entwickeln zu können, um ein so großes Relais zu betreiben.

Das oben gezeigte Relais hat eine 4PDT-Konfiguration (oder vier "Form C"-Kontakte). Diese Kontaktanordnung ist derselbe Typ, der in Harry Porters Relaiscomputer verwendet wird (alle 415 Relais in seinem Computer sind vom selben Typ). Es ist auch eine 6PDT-Version verfügbar.

Ein weiterer Relaistyp ist das Reed-Relais, das erstmals in den 1930er Jahren verwendet wurde. Wieder einmal wurde es zunächst hauptsächlich von der Telefonindustrie verwendet. Zum Beispiel verwendete der erste elektronische Schalter von General Telephone, Nr. 1 EAX, der in den frühen 1970er Jahren eingeführt wurde, Reed-Relais, um die Teilnehmer zu verbinden, die von einem Computer und anderer Logik gesteuert wurden, die unter Verwendung einiger der ersten integrierten TTL-Schaltkreise gebaut wurde.

Es gibt auch kleine Allzweckrelais, die abgedichtet sind, aber keine Reed-Relais sind. Sie können entweder rechteckig oder in einigen Fällen wie diesem eher ein Würfel sein:

Alle Relais, die bei Digi-Key mit Spulenspannungen von 3,3 V und 5 V erhältlich sind, scheinen entweder Reed-Relais oder versiegelte Mehrzweckrelais zu sein. Die komplexeste Kontaktkonfiguration, die Sie erhalten können, ist jedoch DPDT. Es wäre also nicht möglich, die Maschine von Harry Porter mit diesen kleineren Relais direkt zu replizieren (in vielen Fällen müssten Sie zwei Relais parallel verwenden).

Neben Spulenspannungen von 3,3 V und 5 V sind diese auch in mehreren anderen Spannungen unter 5 V sowie in 12 V- und 24 V-Versionen erhältlich.

Es gibt drei Vorteile, die Reed-Relais und die kleinen abgedichteten GP-Relais gegenüber herkömmlichen Relais haben: Sie sind kleiner, sie kosten viel weniger und sie sind schneller – zum Beispiel kann ein Reed-Relais oft in wenigen hundert Mikrosekunden schalten und ein herkömmliches Relais kann zehnmal langsamer sein (einige Millisekunden).

Sie könnten einen Relaiscomputer mit Reed-Relais oder den kleinen versiegelten GP-Relais bauen, und er wäre sicherlich kleiner als der von Harry Porter, aber Sie hätten nicht die Befriedigung, die Relais arbeiten sehen und, was noch wichtiger ist, sie arbeiten hören zu können wie Sie es in seinem Video können. (Wenn Sie sich entschieden haben, herkömmliche Relais mit einer Staubabdeckung wie auf dem Foto oben zu verwenden, sollten Sie sich den Überschussmarkt ansehen, da diese Relais neu etwa 12 US-Dollar pro Stück kosten.)

Ich bin etwas verwirrt über das Problem mit dem Fanout - alle diese Relais, sowohl konventionell als auch Reed, haben Kontakte, die normalerweise entweder 1A oder 2A verarbeiten können, sodass das Ansteuern von zwanzig anderen Relais kein Problem wäre. Ich bin sicher, das ist viel.

Vielleicht werden aus Tradition 24-Volt-Relais verwendet. Schon vor Transistoren wurden 24 Volt in industriellen Steuerungssystemen verwendet, sodass 24-Volt-Relais leicht verfügbar waren.

Ich vermute, dass 5-Volt-Relais nicht ohne Weiteres verfügbar waren, bis einige Zeit nachdem die digitale 5-Volt-Logik weit verbreitet war. Aber selbst dann können Sie problemlos 24-Volt-Relais aus einer 5-Volt-Logik ansteuern.

Einige Gründe, die das Design für eine relativ hohe Ansteuerspannung in Relais vorantreiben:

-Zur Erhöhung der Anstiegsgeschwindigkeit des magnetischen Flusses (dynamisches Verhalten)

-Um den Anstieg der Umgebungstemperatur zu kompensieren

- Um die versehentliche Betätigung oder den Freigabezustand des Relais zu minimieren (größerer Spannungsabstand, Risiko von Antriebsspannungsschwankungen oder übermäßiger Welligkeit, keine Rückstellfeder ...).

-Um die Empfindlichkeit des Relais zu erhöhen (Erhöhung des Widerstands der Relaisspule)

-Verringern Sie die Eigenerwärmungstemperatur, indem Sie den Strom verringern (notwendig, wenn viele Relais auf engstem Raum kontinuierlich betrieben werden)

Aus meiner Sicht ist es die Hälfte des Kompromisses zwischen einigen Variablen und die Hälfte der verwendeten modernen Materialien.