Relais à lames (Reed Relays) : guide complet des bases aux applications

Dans un circuit électrique, les relais sont des interrupteurs chargés d'ouvrir et fermer un contact de circuit. Ils le font soit électromécaniquement, soit électroniquement. Les relais se divisent en deux groupes : relais mécaniques et relais à semi-conducteurs. Ici, nous examinons le type de relais mécanique appelé relais à lames (reed relay).

Prêts, commençons.

Qu'est-ce qu'un relais à lames ?

Comme dit, les relais à lames sont un type de relais mécanique. Mécanique car leurs contacts s'ouvrent et se ferment mécaniquement.

Les relais à lames utilisent une bobine électromagnétique pour gérer un ou jusqu'à huit interrupteurs à lames (reed switches).

Les interrupteurs à lames (ou l'interrupteur) se trouvent dans la bobine du relais, constituée de fil de cuivre auto-contenu ou de cuivre enroulé sur une bobine.

Un interrupteur à lames

Comparaison structurelle : Relais vs Relais à lames

Cette section aide à comprendre comment un relais classique compare et diffère d'un relais à lames.

Les relais à lames sont mécaniques mais dissemblables aux relais électromagnétiques traditionnels.

Relais électromagnétique

Par exemple, les relais électromagnétiques utilisent la force d'aspiration du circuit d'entrée pour fonctionner. Le circuit d'entrée se trouve entre l'armature et le noyau électromagnétique.

Ce type de relais est volumineux, lent, durée de vie courte mais fiable.

Les relais à lames sont plus compacts, rapides, plus efficaces énergétiquement, et durent plus longtemps.

De plus, ils peuvent supporter une tension plus élevée, que ce soit en entrée, sortie ou côté charge.

Coupe transversale d'un relais à lames

Source : Wikimedia Commons

Comment fonctionne un relais à lames

Fonctionnement relativement simple. Quand une tension est appliquée, la bobine électromagnétique produit un courant.

Ce courant génère un champ magnétique qui ferme les contacts de l'interrupteur à lames du relais.

À l'inverse, la bobine ouvre les contacts quand on retire la tension.

Fonctionnement du relais à lames

Source : Wikimedia Commons.

Caractéristiques des relais à lames

• Taille compacte
• Vitesse de fonctionnement rapide
• Longue durée de vie
• Fiable
• Hautement flexible
• Performance électrique de haut niveau
• Très sécurisé

Applications des relais à lames

Grâce à leur flexibilité et longévité, les experts ont trouvé de nombreuses utilisations :

• Sécurité intrinsèque en géothermie, mines, pétrole, production gaz
• Isolation tension appareils médicaux
• Isolation tension énergies renouvelables
• Équipements de test, circuits intégrés, matrices haute densité multiplexeurs
• Conditionnement et gestion systèmes batterie voiture

Batterie de voiture

Comment choisir le bon relais ?

Pour choisir, connaissez les types de relais et leurs applications :

• Interrupteurs FET – applications basse tension, configurations multiplexeurs rapides
• Relais à état solide (SSR) – multiplexeurs et matrices
• Relais électromécaniques – usage général, multiplexeurs, matrices

Pour sélectionner :

• Considérez le courant requis (charges différentes = exigences différentes).
• Tension de commande de charge ; tension nominale du relais ≥ tension de commande.
• Vérifiez les vitesses de commutation du relais.

Exemples de circuits d'application

Circuits utilisant la commutation par relais à lames.

Circuit de surveillance de courant

Utilise une résistance, une LED et un interrupteur à lames pour indiquer la présence de courant.

Résistances

Un interrupteur à lames nécessite généralement entre 10 et 110 ampère-tours (AT). AT = nombre de tours × courant dans la bobine. Plus les AT sont bas, plus la sensibilité est haute.

Exemple : phare voiture avec deux ampoules nécessite 8 A à 12 V. Pour un interrupteur à lames 50 AT, il faut 8 tours de bobine.

Si une ampoule grille, le courant diminue, l'interrupteur ouvre son contact, éteignant l'ampoule.

Principe de fonctionnement

Surveillance courant 1

Surveillance courant 1

La LED s'allume seulement quand l'interrupteur à lames est fermé (courant présent).

Surveillance courant 2

Surveillance courant 2

Ici, l'inverse : LED allumée quand interrupteur ouvert (courant absent).

Interrupteur lumière d'armoire

Lumière d'armoire = lampe LED automatisée avec minuterie. Éclaire l'armoire 1 à 3 minutes à l'ouverture. S'éteint à la fermeture.

Schéma interrupteur lumière d'armoire

Principe de fonctionnement

C2 et R2 gèrent le temps (1-2 min) d'allumage. Le timer NE555 (IC1) fournit le délai.

Batterie 9 V alimente le circuit. L'interrupteur à lames permet l'automatisation.

L'aimant approche l'interrupteur à la fermeture de la porte, les contacts (ferromagnétiques) s'ouvrent, LED s'éteint.

À l'ouverture, les contacts se ferment, alimentent le circuit. Le timer (pin 2) se déclenche à la masse, active sa sortie, allume l'ampoule.

Conseil : gardez circuit et aimant proches pour un écart minimal, essentiel pour praticité.

Alarme de sécurité Arduino

Produit un son fort quand le capteur frontal détecte une tentative d'effraction. Inclut écran LCD.

Circuit alarme sécurité Arduino

Source : Electroschematics

Principe de fonctionnement

À la mise sous tension, circuit en veille, LCD affiche « ALARME ». Système utilise aimant barre et interrupteur à lames NO pour détecter défauts. En veille, vérifiez que l'interrupteur est « fermé » (contacts liés).

Quand l'interrupteur s'ouvre, la broche Arduino passe à l'état haut (via R2), le buzzer piézo émet l'alarme.

LCD affiche « ALARME ACTIVÉE » jusqu'à réinitialisation via bouton reset Arduino.

Le système compte le nombre de déclenchements.

R2 gère le courant de rétroéclairage LCD, P1 gère la différenciation d'affichage.

Alarme porte entrouverte

Circuit bippeur utilisant interrupteur à lames et aimant barre comme capteurs.

Principe de fonctionnement

Porte fermée : aimant près de l'interrupteur, contacts (magnétiques) restent fermés. Logique basse aux entrées désactive le bippeur.

Porte ouverte : aimant s'éloigne, interrupteur s'ouvre. Logique haute -> haut-parleurs bipent 0,8 s ON / 0,8 s OFF.

Après assemblage, placez circuit dans boîtier plastique pour protection. Montez aimant en face alignée avec l'interrupteur.

Circuit alarme porte entrouverte

Avantages des relais à lames

• Résistance de contact < 50 mΩ
• Commutation fréquence jusqu'à 7 GHz / commutation RF
• Peut commuter jusqu'à 10 000 V
• Gère 1 à 8 relais à lames dans un seul relais
• Plage de commutation nanovolt (basse)
• Testé norme automobile AEC-Q200 série KT
• Protégé contre corrosion et débris hermétiquement
• Fiable en zones dangereuses
• Milliards de commutations selon charge
• Conforme normes ATEX, VDA, CSA
• Faible consommation d'énergie

Résumé

Les relais à lames ont automatisé de nombreuses fonctions, améliorant la sécurité et réduisant les accidents.

Nous espérons que cet article vous a donné une compréhension approfondie. Contactez-nous pour plus d'informations.