Applications des relais à verrouillage série JMW - Relais série JMW

Applications des relais à verrouillage série JMW : solutions économes en énergie pour les systèmes modernes

À une époque où l'efficacité énergétique, la fiabilité et l'intelligence du système sont primordiales, les relais à verrouillage de la série JMW de YM offrent un avantage essentiel. Ces relais militaires à scellement métallique utilisent un mécanisme de verrouillage magnétique bistable, offrant une consommation d'énergie nulle dans les deux états de commutation. Cette plongée technique approfondie explore les diverses applications de ces composants sophistiqués, démontrant comment ils résolvent les défis de conception du monde réel dans les domaines de l'aérospatiale, de la défense, de l'énergie et de l'automatisation industrielle pour les responsables des achats et les ingénieurs B2B exigeants.

Comprendre l'avantage du relais à verrouillage

Comment fonctionne un relais de verrouillage

Contrairement à un relais monostable standard qui revient à un état par défaut lorsqu'il est hors tension, un relais à verrouillage (ou relais bistable) est un relais polarisé qui utilise un aimant permanent ou un noyau rémanent. Il suffit d'une courte impulsion électrique spécifique à la polarité pour changer d'état (Set ou Reset), puis maintient cette position indéfiniment sans aucune alimentation . Ce principe fondamental débloque de nombreux avantages applicatifs.

Principaux avantages favorisant l'adoption

• Puissance de maintien nulle : élimine le courant continu de la bobine, réduisant considérablement la génération de chaleur du système et la consommation d'énergie.
• Mémoire d'état inhérente : conserve sa dernière position commandée en cas de coupure de courant, permettant ainsi une fonctionnalité de sécurité intégrée ou de conservation du dernier état.
• Charge d'alimentation réduite : permet des alimentations électriques et des batteries de secours plus petites et moins coûteuses.
• Fonctionnement du refroidisseur : une contrainte thermique plus faible améliore la fiabilité globale du système et la durée de vie des composants.

Domaines d'application principaux des relais à verrouillage de la série JMW

1. Systèmes aérospatiaux, satellites et drones

La conservation de l’énergie est essentielle dans les systèmes aéroportés et spatiaux. Les relais JMW sont idéaux pour :

• Distribution d'énergie par satellite et commutation de charge utile : conservation de la précieuse énergie de la batterie embarquée en consommant uniquement du courant pendant les événements de commutation.
• Commandes de moteur d'avion et de système d'avion : utilisées dans les circuits de commande non critiques où le maintien de la position de la vanne ou du volet pendant une interruption temporaire de l'alimentation est nécessaire.
• Gestion de l'alimentation des drones/UAV : gestion des rails d'alimentation de la batterie et de la charge utile pour prolonger le temps de vol, complétant ou fournissant souvent une redondance aux solutions de relais à semi-conducteurs pour drones .

Leur fermeture hermétique en tant que relais métalliques militaires garantit des performances dans le vide et les températures extrêmes de l'espace ou à haute altitude.

2. Gestion de l'énergie et nouveaux systèmes énergétiques

L'efficacité des relais à verrouillage les rend parfaits pour les applications économes en énergie :

• Smart Metering & AMI (Advanced Metering Infrastructure) : utilisés dans les commutateurs de déconnexion/reconnexion des compteurs intelligents. Ils restent en place lors des coupures de réseau sans vider la batterie du compteur.
• Combineurs et déconnexions solaires photovoltaïques : Commutation des chaînes de panneaux tout en minimisant les pertes parasites, une considération clé dans la conception de nouveaux relais énergétiques .
• Systèmes de gestion de batterie (BMS) : isolation des cellules ou des packs de batteries dans les véhicules électriques et les systèmes de stockage, où l'efficacité a un impact direct sur l'autonomie ou le temps de sauvegarde.

3. Systèmes d'automatisation et de sécurité industrielle

La fiabilité et le comportement déterministe sont cruciaux dans les environnements industriels :

• Verrouillages de sécurité et protections de machine : un relais de verrouillage peut maintenir un état de « verrouillage » sûr même en cas de perte de puissance de commande, améliorant ainsi la sécurité du personnel.
• Mémoire de contrôle de processus : mémorisation de l'état d'une étape de processus (par exemple, vanne ouverte/fermée) après un redémarrage du système de contrôle.
• Signalisation ferroviaire ( train ) : utilisée dans la logique de signalisation au sol où le maintien de l'aspect du signal après une impulsion de puissance est une exigence fondamentale.
• En tant que relais sur carte PCB ou relais de puissance industriel robuste, la série JMW résiste aux vibrations et aux variations de température des usines.

4. Télécommunications et systèmes d'alimentation de secours

Dans les armoires télécom et les datacenters avec batterie de secours (UPS) :

• Commutation de dérivation : transfert de charges entre les sources d'alimentation principale et de secours. La fonction de verrouillage empêche une consommation inutile d'énergie du système de sauvegarde.
• Gestion des sites distants : contrôle des équipements dans les tours de téléphonie cellulaire où l'alimentation secteur peut être peu fiable, maximisant ainsi la durée de vie de la batterie de secours.

Considérations sur la conception du système pour la mise en œuvre de relais à verrouillage

Exigences du circuit de commande : le pont en H

La mise en œuvre d'un relais à verrouillage nécessite un circuit de commande capable de délivrer des impulsions de courant bidirectionnelles. La solution la plus courante est un pilote de pont en H.

1. Sélection des composants : choisissez des MOSFET ou un circuit intégré à pont en H dédié, adapté à la tension de la bobine du relais et au courant de crête (qui peut être supérieur à l'état stable en raison de la faible inductance de la bobine).
2. Contrôle des impulsions : le microcontrôleur doit générer des impulsions de réglage et de réinitialisation correctement chronométrées (généralement 5 à 50 ms), garantissant un temps mort entre les impulsions pour permettre à l'armature du relais de se stabiliser.
3. Protection contre-EMF : intégrez des diodes flyback sur les sorties du pont pour limiter les pics de tension générés lorsque le courant de la bobine est interrompu.

Commentaires sur l'état et intégration du système

Étant donné que le relais n'indique pas son état par la présence de puissance de la bobine, les systèmes ont souvent besoin d'un retour d'information :

• Contacts auxiliaires : certains modèles JMW incluent des contacts auxiliaires séparés de faible puissance spécifiquement pour l'indication d'état.
• Détection du courant de charge : déduire indirectement l'état en surveillant le flux de courant dans le circuit de charge.
• Suivi de l'état du logiciel : le logiciel de contrôle conserve une copie « fantôme » du dernier état commandé, bien que celle-ci soit vulnérable aux erreurs de synchronisation après des événements imprévus.

Les tendances du secteur amplifient l’adoption des relais à verrouillage

Plusieurs macro-tendances accroissent la pertinence de la série JMW :

• Explosion des appareils alimentés par batterie et IoT : la volonté d'allonger la durée de vie de la batterie des capteurs à distance, des appareils portables et des passerelles IoT rend l'attribut de puissance de maintien nulle inestimable.
• Focus sur les réglementations en matière d'efficacité énergétique : des normes plus strictes en matière de consommation d'énergie en veille dans les appareils électroménagers et les équipements industriels favorisent les solutions de verrouillage.
• Demande de résilience et croissance des UPS : concentration accrue sur l'alimentation de secours et les systèmes qui maintiennent l'état pendant les pannes, des centres de données à la domotique.
• Améliorations de la science des matériaux : les progrès dans les matériaux à aimants permanents et les alliages de noyau, souvent motivés par des recherches parallèles sur les moteurs et autres dispositifs magnétiques, permettent d'obtenir des relais de verrouillage plus petits et plus sensibles.

Focus sur les achats : 5 questions clés pour les acheteurs russes et de la CEI

Lors de l'achat de relais à verrouillage de la série JMW pour ce marché, l'évaluation technique doit inclure :

1. Garantie de verrouillage/déverrouillage à froid : Quelle est la tension de bobine minimale garantie pour un réglage et une réinitialisation fiables à -55 °C ou moins ? Ceci est essentiel pour les équipements arctiques et hivernisés.
2. Données de stabilité magnétique à long terme : Preuve que l'aimant permanent ou le noyau rémanent ne se dégradera pas sur 10 à 15 ans de fonctionnement, empêchant ainsi le « collage » ou l'échec de la commutation.
3. Recommandations sur les circuits d'entraînement complets : conceptions de référence fournies par le fournisseur et listes de composants pour les circuits en pont en H optimisés pour leurs modèles de relais spécifiques, en tenant compte de la disponibilité locale des composants.
4. Résistance aux interférences magnétiques externes : spécifications ou données de test sur l'immunité du relais aux champs magnétiques externes, qui pourraient poser problème dans certains environnements industriels ou navals.
5. Compatibilité avec la qualité de l'énergie locale : assurance que les relais fonctionnent de manière fiable avec les fluctuations de tension et le contenu harmonique typique du réseau électrique régional dans les environnements industriels.

Excellence technique de YM dans la technologie de verrouillage magnétique

La production d'un relais à verrouillage fiable nécessite une précision dans la conception et l'assemblage des circuits magnétiques. L'échelle et les installations de l'usine YM comprennent des équipements spécialisés pour magnétiser et stabiliser les aimants permanents, le soudage au laser pour les joints hermétiques sur nos variantes de relais de scellement métallique militaire et des testeurs automatisés qui vérifient les performances électriques et magnétiques de chaque unité JMW.

Innovations R&D dans la série JMW

Notre équipe R&D et nos résultats d'innovation se concentrent sur l'optimisation de l'efficacité magnétique et la réduction de la taille des mécanismes de verrouillage. Un brevet récent implique une nouvelle géométrie de circuit magnétique qui réduit l'énergie d'impulsion de réglage/réinitialisation requise de 20 %, permettant une utilisation avec des microcontrôleurs de moindre puissance. De plus, les connaissances interdisciplinaires issues du développement de modules Flash Relay à grande vitesse et de solutions de relais automobiles efficaces pour les véhicules électriques contribuent à améliorer la réponse dynamique et la durée de vie des contacts de nos relais à verrouillage.

Normes pertinentes et critères de qualité

Les relais de la série JMW sont conçus pour répondre aux normes internationales strictes, garantissant performances et sécurité :

• MIL-PRF-6106 : Pour les applications militaires nécessitant une fiabilité éprouvée sous des contraintes environnementales.
• CEI 61810-1 & -2 : Exigences générales et de fiabilité pour les relais électromécaniques, y compris les types à verrouillage.
• UL 508 : norme sur les équipements de contrôle industriel, pertinente pour de nombreuses applications d'automatisation industrielle.
• EN 50155 : Norme d'applications ferroviaires, couvrant les besoins spécifiques des systèmes de contrôle des trains .
• RoHS/REACH : Conformité aux réglementations environnementales pour les matériaux utilisés.

Liste de contrôle de mise en œuvre pour les ingénieurs de conception

Avant de finaliser une conception avec un relais à verrouillage JMW, vérifiez ces points :

1. Suffisance d'impulsion de bobine : votre pilote peut-il fournir ≥ 150 % de la tension nominale de la bobine pendant la durée d'impulsion minimale, en particulier à basse température ?
2. Fonctionnement sécurisé du pont en H : votre conception empêche-t-elle le passage (les interrupteurs côté haut et côté bas sont activés simultanément) dans le pont en H ?
3. Stratégie d'indication d'état : avez-vous mis en œuvre une méthode fiable (contact auxiliaire, détection de courant) pour confirmer l'état du relais ?
4. Compatibilité des charges : utilisez-vous une suppression appropriée pour les charges inductives ou capacitives afin de protéger les contacts ?
5. Montage physique : pour les styles de relais de signal PCB ou de relais de carte PCB , votre disposition est-elle optimisée pour éviter les dommages causés par la chaleur de soudure et les contraintes mécaniques ?

Foire aux questions (FAQ)

Q : Que se passe-t-il si l'alimentation est coupée lors de l'application d'une impulsion de réglage ou de réinitialisation à un relais à verrouillage JMW ?
R : Le relais restera dans son état précédent . Une impulsion complète, correctement polarisée et d'une durée suffisante est nécessaire pour changer l'état magnétique. Une impulsion partielle ou interrompue ne provoquera pas de changement, offrant une immunité inhérente au bruit et une tolérance aux pannes partielles.

Q : Un relais de verrouillage JMW peut-il être annulé ou réinitialisé manuellement ?
R : Les modèles standard ne peuvent pas être actionnés manuellement. Leur état est contrôlé uniquement par des impulsions magnétiques. Pour les applications nécessitant une commande manuelle, des versions spéciales avec fonctionnalités de commande mécanique peuvent être disponibles sur demande.

Q : Les relais à verrouillage sont-ils plus chers que les relais standard ?
R : Généralement, oui, en raison de l'assemblage magnétique interne plus complexe et des matériaux magnétiques permanents requis. Cependant, le coût total de possession (TCO) est souvent inférieur si l'on prend en compte les économies réalisées grâce à la réduction de la capacité d'alimentation électrique, à la diminution des besoins de refroidissement et à la durée de vie prolongée de la batterie dans le système final.

Q : Comment la série JMW se compare-t-elle à un relais statique (SSR) pour une commutation économe en énergie ?
R : Les deux offrent une faible puissance de maintien. Un relais statique pour drone ou autre SSR a une puissance de commutation proche de zéro et une durée de vie infinie, mais a une résistance à l'état passant (chaleur) plus élevée, un courant de fuite potentiel et est généralement plus sensible aux transitoires de tension. Le relais de verrouillage électromécanique JMW offre une isolation galvanique, une résistance de contact plus faible et peut gérer des courants d'appel plus élevés, mais a une durée de vie mécanique limitée. Le choix dépend des priorités spécifiques de l'application.