Les relais sont des dispositifs conceptuellement très simples. Mettez un relais sous tension et deux morceaux de métal s'assemblent pour terminer un circuit. Lorsque les deux pièces de métal se rejoignent, cependant, l’environnement est loin d’être simple. Les détails de cette interface métal à métal et le niveau de charge peuvent déterminer si le relais fonctionnera comme prévu ou non. Il est intuitif que la commutation de courants supérieurs aux courants nominaux endommage les contacts de relais. Il n'est pas si évident que la commutation d'un courant très faible puisse avoir un effet néfaste. Cet article traite des effets de la commutation à faible courant et de leur incidence sur les performances des relais.
Le courant de charge et la tension sont des paramètres importants pour déterminer quel relais utiliser dans une application particulière. La plupart des fournisseurs de relais publient les niveaux de courant et de tension minimum requis pour des performances de commutation optimales. Cependant, ce n'est toujours pas une garantie de succès. La commutation de très faibles courants et tensions peut encore, avec le temps, provoquer une résistance de contact accrue. Cela peut devenir un gros problème pour un système de test qui utilise des relais pour maintenir leurs valeurs de résistance normalement basses.
À l’intérieur des boîtiers de relais étanches, il existe des gaz émis par les plastiques, les adhésifs, etc. qui entrent dans la fabrication du relais. Ce matériau est organique et est adsorbé sur les contacts où il peut ensuite polymériser dans ces conditions de commutation de basse tension et de courant. Les charges de contact de bas niveau ne fournissent pas assez d'énergie pour former un arc suffisant pour nettoyer les contacts. Au lieu de cela, la polymérisation se produit qui laisse derrière elle une substance pulvérulente sur les contacts provoquant l'élévation de la résistance. La commutation tension/courant et matériau de contact contribue également à la gravité de ce problème. Des tensions et des courants plus élevés garantissent que les arcs de commutation ont une énergie suffisante pour nettoyer les dépôts des surfaces de contact. De plus, certains matériaux de contact empêchent la formation de dépôts organiques et certains matériaux la favorisent.
Ce n'est pas toujours évident lorsque les spécifications minimales de tension ou de courant sont violées. C’est le cas pour les mesures de résistance à 2 fils. Différents DMM utilisent différentes valeurs de source de courant pour effectuer cette mesure. Les résistances plus élevées sont moins un problème même si le courant de mesure sera plus faible. En effet, la résistance de contact accrue est encore beaucoup plus faible en pourcentage de la résistance à mesurer.
1. Choisissez le bon relais ou module
Le meilleur moyen d’éviter de créer des contacts à haute résistance est de lire attentivement les spécifications du module de relais. La plupart des relais (tous les relais à armature) doivent avoir des spécifications minimales de tension et de courant. Assurez-vous que votre application sera au-dessus de ces valeurs.
Utilisez des relais Reed si possible pour les applications à faible courant et tension. En raison de l’atmosphère inerte entourant les contacts, ils n’ont généralement pas ce type de comportement de résistance de contact accru.
2. Utiliser un autre type de périphérique de mesure
Pour augmenter le courant utilisé lors des mesures de résistance à 2 fils, une alimentation de précision comme le PXI-4110 peut être utilisée. Il est possible de générer un courant plus élevé (par exemple 10 mA) puis de lire la tension de sortie de l’alimentation. La combinaison de ces deux valeurs produira la résistance. Cette méthode aidera à garantir que la tension ou le courant minimal est atteint ou dépassé. En cas de résistance de contact élevée, le courant peut être augmenté jusqu'à ce que les contacts du relais soient de nouveau propres. Ce courant ne doit pas dépasser 100 mA.
3. Utiliser une mesure de résistance à 4 fils
Effectuer des mesures de résistance à 4 fils élimine les effets de la résistance de contact. C'est la méthode préférée pour effectuer des mesures de faible résistance.
Si la commutation de très faibles courants avec des relais à armature est inévitable, il y a encore des choses à faire.
1. Augmenter le courant de commutation
Comme indiqué ci-dessus, l’augmentation du courant de commutation peut nettoyer le matériau adsorbé/polymérisé des contacts. La quantité de courant varie en fonction de la taille du relais. Pour les petits relais de signaux, cela peut être aussi peu que 10 mA. Il n'y a pas de réponse correcte pour cette valeur. La valeur la plus basse qui peut nettoyer les contacts doit être utilisée. Un courant trop élevé peut causer d'autres problèmes qui dégradent également la résistance de contact.
2. "Buzz" le relais
Une autre technique pour nettoyer les contacts consiste à les « bourdonner ». Cette méthode active le relais problématique aussi vite que possible pendant environ une seconde. Le fait de cycler rapidement le relais fait tomber les dépôts des contacts du relais. Cette méthode a l'avantage de ne nécessiter aucun appareil de mesure.
Aucune de ces deux méthodes n'est une solution permanente et peut nécessiter une exécution périodique. Chaque application est différente et il n'est pas possible de dire à l'avance combien de cycles de commutation peuvent être effectués avant que la maintenance ne soit requise. Lorsque cela est déterminé, la fonction de compteur des opérations de relais présente sur la plupart des produits de commutation National Instruments peut être utilisée pour prédire les cycles de nettoyage futurs.
L’augmentation de la résistance de contact des relais à armature est un phénomène bien connu. En choisissant le bon relais pour l'application, il est possible d'éliminer ou de minimiser ces effets. Même si le problème ne peut pas être totalement évité, il existe des moyens de le contourner.