릴레이는 개념적으로 매우 간단한 장치입니다. 릴레이에 전원을 공급하면 두 개의 금속 조각이 결합되어 회로를 완성합니다. 그러나 이 두 금속 조각이 결합되면 환경은 결코 간단하지 않습니다. 이 금속 대 금속 인터페이스와 부하 수준의 세부 사항에 따라 릴레이가 의도한 대로 작동할지 여부가 결정될 수 있습니다. 정격 전류보다 높은 전류를 스위칭하면 릴레이 접점이 손상될 수 있다는 것은 직관적입니다. 매우 낮은 전류를 스위칭하면 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 것은 분명하지 않습니다. 이 문서에서는 저전류 스위칭의 영향과 이것이 릴레이 성능에 미치는 영향에 대해 설명합니다.
부하 전류와 전압은 특정 어플리케이션에서 사용할 릴레이를 고려할 때 중요한 파라미터입니다. 대부분의 릴레이 공급업체는 최적의 스위칭 성능에 필요한 최소 전류 및 전압 레벨을 공개합니다. 그러나 이는 여전히 성공을 보장하지는 않습니다. 매우 낮은 전류와 전압을 스위칭하면 시간이 지남에 따라 접촉 저항이 증가할 수 있습니다. 이는 일반적으로 낮은 저항값을 유지하기 위해 릴레이에 의존하는 테스트 시스템에 큰 문제가 될 수 있습니다.
밀폐된 릴레이 하우징 내부에는 릴레이를 만드는 데 사용되는 플라스틱, 접착제 등에서 방출되는 가스가 존재합니다. 이 물질은 유기적이며 접점에 흡착되어 이러한 낮은 전압 및 전류 스위칭 조건에서 중합될 수 있습니다. 낮은 수준의 접촉 부하는 접점을 청소할 만큼 충분한 호를 형성할 에너지를 제공하지 않습니다. 대신 중합이 발생하여 접점에 분말성 물질이 남아 저항이 증가합니다. 전압/전류 스위칭 및 접점 재질 또한 이 문제의 심각성에 기여합니다. 전압과 전류가 높을수록 스위칭 호가 충분한 에너지를 가져 접점 표면의 침전물을 제거할 수 있습니다. 또한, 일부 접점 재질은 유기 침전물의 형성을 억제하고, 일부 재질은 이를 촉진합니다.
최소 전압 또는 전류 사양이 위반되는 경우는 항상 명확하지 않습니다. 이는 2-와이어 저항 측정의 경우입니다. 서로 다른 DMM은 서로 다른 전류 소스 값을 사용하여 이 측정을 수행합니다. 저항이 높을수록 측정 전류가 더 낮아지더라도 문제가 덜 발생합니다. 이는 증가된 접촉 저항이 측정할 저항에 비해 비율상 훨씬 낮기 때문입니다.
1. 적합한 릴레이 또는 모듈 선택
높은 접촉 저항이 발생하는 것을 방지하는 가장 좋은 방법은 릴레이 모듈 스펙을 주의 깊게 읽는 것입니다. 대부분의 릴레이 (모든 아마추어 릴레이)에는 최소 전압과 전류 스펙이 있어야 합니다. 어플리케이션이 이 값보다 높은지 확인합니다.
저전류 및 저전압 어플리케이션에서는 가능하면 리드 릴레이를 사용합니다. 접점을 둘러싼 불활성 대기 덕분에, 일반적으로 이러한 접촉 저항 증가 현상이 나타나지 않습니다.
2. 다른 종류의 측정 디바이스 사용
PXI-4110과 같은 정밀 전원 공급 장치를 사용하여 2-와이어 저항 측정 시 사용되는 전류를 증가시킬 수 있습니다. 더 높은 전류 (예: 10 mA)를 공급한 후 전원 공급 장치의 출력 전압을 읽을 수 있습니다. 이 두 값을 결합하면 저항을 구할 수 있습니다. 이 방법은 최소 전압 또는 전류가 충족되거나 초과되도록 도와줍니다. 접촉 저항이 높을 경우 릴레이 접점이 다시 깨끗해질 때까지 전류를 증가시킬 수 있습니다. 이 전류는 100 mA를 초과해서는 안 됩니다.
3. 4-와이어 저항 측정 사용
4-와이어 저항 측정을 수행하면 접촉 저항의 영향을 제거할 수 있습니다. 이것은 낮은 저항을 측정하는 데 가장 선호되는 방법입니다.
매우 낮은 전류를 아마추어 릴레이로 스위칭하는 것이 불가피한 경우에도 할 수 있는 방법이 있습니다.
1. 스위칭 전류 증가
위에서 설명한 것처럼, 스위칭 전류를 증가시키면 접점에 흡착되거나 중합된 물질을 제거할 수 있습니다. 전류의 양은 릴레이 크기에 따라 다릅니다. 소형 신호 릴레이의 경우, 이는 10mA까지도 될 수 있습니다. 이 값에 대한 정답은 없습니다. 접점을 청소할 수 있는 가장 낮은 값을 사용해야 합니다. 너무 높은 전류는 접촉 저항을 저하시킬 수 있는 다른 문제를 일으킬 수 있습니다.
2. "Buzz” 릴레이
접점을 청소하는 또 다른 방법은 접점을 "버징(buzzing)"하는 것입니다. 이 방법은 문제 릴레이를 가능한 한 빠르게 약 1초 동안 작동시킵니다. 릴레이를 빠르게 반복 동작시키면 릴레이 접점에서 침전물이 떨어집니다. 이 방법은 고정구나 다른 측정 디바이스가 필요하지 않다는 장점이 있습니다.
이 두 방법 모두 영구적인 해결책이 아니며 주기적으로 수행해야 할 수도 있습니다. 이것이 결정되면 대부분의 NI 스위치 제품에 있는 릴레이 동작 카운터 기능을 사용하여 향후 청소 주기를 예측할 수 있습니다. 이것이 결정되면 대부분의 NI 스위치 제품에 있는 릴레이 동작 카운터 기능을 사용하여 향후 청소 주기를 예측할 수 있습니다.
아마추어 릴레이의 접촉 저항 증가 현상은 잘 알려진 현상입니다. 애플리케이션에 적합한 릴레이를 선택하면 이러한 영향을 제거하거나 최소화할 수 있습니다. 이 문제를 완전히 피할 수 없더라도 우회할 수 있는 방법이 있습니다.