Relais

Was ist ein Relais?

Ein Relais ist ein elektrisch betätigter Schalter zur Trennung oder Verbindung von Stromkreisen. Vereinfacht gesagt: Ein kleiner Steuerimpuls „bedient“ einen Schalter, der einen anderen (oft deutlich leistungsstärkeren) Stromkreis ein- oder ausschaltet.

Im Vergleich zu einem einfachen Taster auf einer Leiterplatte übernimmt das Relais zwei zentrale Aufgaben: Es kann höhere Ströme bzw. Spannungen schalten und es kann Steuer- und Lastkreis galvanisch voneinander trennen. Diese Trennung ist häufig ein wichtiger Baustein für Sicherheit und Zuverlässigkeit.

Wofür werden Relais eingesetzt?

Relais werden eingesetzt, wenn elektrische Lasten gezielt geschaltet oder getrennt werden müssen – insbesondere dann, wenn die Steuerung elektronisch erfolgt, die Last aber „robuster“ ist als die Steuerelektronik.

• Lastschalten in Geräten und Anlagen (z. B. Motoren, Ventile, Heizungen, Magnetspulen)
• Netztrennung und sicherheitsrelevantes Abschalten (z. B. Not-Aus-Ketten, Freigaben)
• Umschalten zwischen zwei Signalen oder Versorgungen (z. B. Redundanz, Messpfade)
• Potentialtrennung zwischen Steuerlogik (Niederspannung) und Lastseite (höhere Spannung)
• Prüf- und Testtechnik, wenn Messpfade automatisch umgeschaltet werden

Wie funktioniert ein Relais in der Praxis?

Ein klassisches elektromechanisches Relais besteht aus einer Spule und einem Schaltkontakt. Wird die Spule bestromt, entsteht ein Magnetfeld, das einen Anker bewegt. Dadurch schließen oder öffnen sich Kontakte – ähnlich wie bei einem mechanischen Schalter, nur eben elektrisch angesteuert.

In der Praxis wird ein Relais meist nicht direkt vom Mikrocontroller-Pin geschaltet, sondern über eine Treiberstufe (z. B. Transistor/MOSFET) und Schutzbeschaltungen. Hintergrund: Beim Abschalten der Spule entstehen Spannungsspitzen, die die Elektronik beschädigen können, wenn sie nicht abgefangen werden.

Wichtig ist außerdem die Betrachtung der Last: Induktive Verbraucher (Motoren, Magnetventile) oder hohe Einschaltströme können Kontakte stärker belasten. Das wirkt sich direkt auf Lebensdauer, Kontaktzuverlässigkeit und damit auf die Feldzuverlässigkeit des Endgeräts aus.

Neben elektromechanischen Relais gibt es auch Halbleiterrelais (Solid State Relais). Diese schalten ohne bewegliche Teile, haben andere Vor- und Nachteile (z. B. anderes Fehlerbild, Verlustleistung/Erwärmung, Leckstrom) und werden je nach Anwendung gewählt.

Warum sind Relais für Unternehmen relevant?

Relais sind oft unscheinbare, aber kritische Bauteile: Ein falsches Relais oder eine ungünstige Auslegung kann zu Kontaktverschleiß, sporadischen Ausfällen oder thermischen Problemen führen. Das betrifft direkt Qualität, Serviceaufwand und die Zuverlässigkeit eines Produkts im Feld.

• Qualität & Zuverlässigkeit: Kontaktmaterial, Schaltleistung und Lastprofil bestimmen, wie stabil ein Gerät über die Zeit arbeitet.
• Kosten: Das Bauteil selbst ist nur ein Teil der Kosten – hinzu kommen Treiberbeschaltung, Platzbedarf, Montage (häufig THT) und ggf. Prüfaufwand.
• Time-to-Market: Frühzeitige Auswahl und klare Spezifikation (Spulenspannung, Kontaktkonfiguration, Zulassungen, Lebensdauer) vermeiden spätere Redesigns.
• Fertigung & Automatisierung: Viele Relais sind THT-Komponenten und beeinflussen den Bestückprozess (z. B. Wellen- oder Selektivlöten) sowie die Prüfbarkeit in der Serie.
• Digitalisierung/Traceability: Saubere Stücklisten- und Variantenführung hilft, freigegebene Relais-Typen, Revisionen und Lieferquellen nachvollziehbar zu halten.

Im Zusammenspiel von Entwicklung und Elektronikfertigung lohnt sich daher ein genauer Blick auf Anforderungen, Lastfälle und Einbaubedingungen – das Relais ist häufig eine kleine Entscheidung mit großer Wirkung.

Weitere Einblicke in die praktische Umsetzung solcher Bauteilentscheidungen und deren Auswirkungen auf Prozesse und Prüfbarkeit bietet der Überblick zur Elektronikfertigung.