リレーは概念的には非常にシンプルなデバイスです。リレーに電源を投入すると、2つの金属片が組み合わさって回路が構成されます。しかし、2つの金属片が組み合わさると、環境は決して単純ではありません。リレーが意図したとおりに動作するかどうかは、この金属間のインタフェースと負荷レベルによって決まります。定格電流より高い電流に切り替えると、リレー接点が破損するのは直感的です。非常に低い電流を切り替えると悪影響が生じることは、それほど明らかではありません。このホワイトペーパーでは、低電流スイッチングの影響とリレー性能への影響について説明します。
負荷電流と電圧は、特定のアプリケーションで使用するリレーを検討する際に重要なパラメータです。 ほとんどのリレーベンダは、最適なスイッチング性能に必要な最小電流および電圧レベルを公開しています。 しかし、これは成功の保証ではありません。非常に低い電流と電圧を切り替えると、時間の経過とともに接点抵抗が増加する可能性があります。 これは、リレーを使用して通常低い抵抗値を維持するテストシステムにとって大きな問題になる可能性があります。
密封されたリレーハウジングの内部には、リレーを構成するプラスチック、接着剤などから放出されるガスがあります。この材料は有機材料で、接点に吸着され、これらの低電圧および電流スイッチ条件下で重合します。 低レベルの接点負荷では、接点を掃除するのに十分なアークを形成するのに十分なエネルギーを供給できません。 その代わりに重合が起こり、接点に粉状の物質が残り、抵抗が上昇します。 電圧/電流、および接点材料を切り替えることも、この問題の深刻さの原因になります。 より高い電圧と電流により、スイッチングアークは接触面の沈殿物を浄化するのに十分なエネルギーを確保します。 また、接触部には有機沈殿物の生成を阻害するものと促進するものがあります。
最小電圧または電流仕様が違反されている場合は、必ずしも明らかではありません。 これは2線式抵抗測定の場合です。この測定には、DMMごとに異なる電流ソース値が使用されます。測定電流は低くなりますが、抵抗値が高くても問題はありません。これは、接触抵抗の増加が測定する抵抗の割合として依然として低いためです。
1.適切なリレーまたはモジュールを選択する
高抵抗接点の作成を避ける最善の方法は、リレーモジュールの仕様をよく読むことです。 ほとんどのリレー（すべてのアーマチュアリレー）は、最小電圧および電流仕様である必要があります。 アプリケーションがこれらの値を上回ることを確認してください。
低電流および低電圧アプリケーションには、可能であればリードリレーを使用してください。 接点の周囲は不活性な雰囲気であるため、通常このような接触抵抗動作の増加はありません。
2.異なるタイプの測定デバイスを使用する
2線式抵抗測定に使用する電流を増やすには、PXI-4110のような高精度電源を使用します。 より高い電流（例: 10 mA）を供給し、電源出力電圧を読み取ることができます。 これら2つの値を組み合わせると抵抗が得られます。 この方法は、最小電圧または電流が満たされているか、または超過しているかを確認するのに役立ちます。 接点抵抗が大きい場合、リレー接点がきれいになるまで電流を増やすことができます。 この電流は100 mA以下である必要があります。
3. 4線式抵抗測定を使用する
4線式抵抗測定を行うと、接触抵抗の影響が除去されます。 これは、低抵抗測定を行う場合に推奨される方法です。
アーマチュアリレーで非常に低い電流を切り替えることが避けられない場合でも、できることはあります。
1. スイッチング電流を増やす
上述のように、スイッチング電流を増加させると、接点から吸着/重合された材料を浄化することができます。 電流量はリレーサイズによって異なります。 小さな信号リレーでは、これは10 mA程度です。 この値に正解はありません。 接点を掃除できる最小値を使用する必要があります。 電流が高すぎると、接点抵抗を低下させる他の問題の原因にもなります。
2. リレーを「バズ」させる
接点を掃除するもう1つの方法は、接点を「ブツブツ」掃除することです。 この方法では、問題のあるリレーを約1秒間できるだけ速く作動させます。 リレーを素早く循環させることにより、リレー接点からの堆積物をノックします。 この方法には、フィクスチャやその他の測定装置を必要としない利点があります。
これら2つの方法はいずれも永続的な解決策ではなく、定期的に実行する必要がある場合があります。 アプリケーションはそれぞれ異なり、メンテナンスが必要になる前に何回スイッチサイクルを実行できるかを事前に言うことはできません。 これを決定すると、ナショナルインスツルメンツのほとんどのスイッチ製品に搭載されているリレー操作カウンタ機能を使用して、将来のクリーニングサイクルを予測できます。
アーマチュアリレーの接触抵抗の増加はよく知られている現象です。 アプリケーションに適したリレーを選択することで、これらの影響を最小限に抑えることができます。 問題を完全に回避できない場合でも、問題を回避する方法があります。