¿Por qué las computadoras de relés electromecánicos tienden a usar voltajes más altos?

Históricamente, el mayor uso de relés ha estado asociado con la industria telefónica. Antes de que se introdujeran las centrales telefónicas electrónicas en la década de 1960, prácticamente todas las conmutaciones se realizaban mediante una combinación de relés convencionales y configuraciones especializadas como conmutadores de barra cruzada y paso a paso. Los relés proporcionaron un medio para conectar dos partes directamente a través de un conmutador telefónico con un circuito directo.

En la industria telefónica, estos relés usaban 48 V CC, que era el voltaje estándar en todo el intercambio. Inicialmente, se trataba de construcciones de marco abierto, como esta:

lo que tenía la ventaja de que los contactos podían limpiarse y ajustarse según fuera necesario, pero también estaban sujetos al polvo. Entonces, para uso industrial, los relés estaban equipados con cubiertas antipolvo, como esta:

y estuvo disponible en voltajes de bobina de 6, 12, 24, 48 (CA o CC) y 120/240 CA. Tenga en cuenta que actualmente no hay relés convencionales disponibles en Digi-Key con voltajes de bobina de 3,3 V o 5 V. Supongo que, en particular, 3.3V no es suficiente para poder desarrollar un campo magnético suficiente para operar un relé tan grande.

El relé que se muestra arriba tiene una configuración 4PDT (o cuatro contactos "Forma C"). Esta disposición de contactos es del mismo tipo que se usa en la computadora de relés de Harry Porter (los 415 relés de su computadora son del mismo tipo). También hay una versión 6PDT disponible.

Otro tipo de relé es el relé de lengüeta, utilizado por primera vez en la década de 1930. Una vez más, inicialmente fue utilizado principalmente por la industria telefónica. Por ejemplo, el primer interruptor electrónico de General Telephone, #1 EAX, introducido a principios de la década de 1970, usaba relés de láminas para conectar a los suscriptores, controlados por una computadora y otra lógica construida usando algunos de los primeros circuitos integrados TTL.

También hay pequeños relés de uso general que están sellados, pero no son relés de lengüeta. Pueden ser rectangulares o más de un cubo en algunos casos como este:

Todos los relés disponibles en los voltajes de bobina de 3,3 V y 5 V en Digi-Key parecen ser relés de lengüeta o relés sellados de uso general. Sin embargo, la configuración de contacto más compleja que puede obtener es DPDT. Por lo tanto, no sería posible replicar directamente la máquina de Harry Porter usando estos relés más pequeños (en muchos casos, tendría que usar dos relés en paralelo).

Además de los voltajes de bobina de 3,3 V y 5 V, también están disponibles en varios otros voltajes por debajo de 5 V y también en versiones de 12 V y 24 V.

Hay tres ventajas que tienen los relés de láminas y los pequeños relés GP sellados sobre los convencionales: son más pequeños, cuestan mucho menos y son más rápidos; por ejemplo, un relé de láminas a menudo puede cambiar en unos pocos cientos de microsegundos, y un relé convencional puede ser diez veces más lento (unos pocos milisegundos).

Podría construir una computadora de relés utilizando relés de láminas o los pequeños relés GP sellados, y sin duda sería más pequeño que el de Harry Porter, pero no tendría la satisfacción de poder ver funcionar los relés y, lo que es más importante, escucharlos funcionar . como se puede en su video. (Si decide usar relés convencionales con una cubierta antipolvo como la foto de arriba, es posible que desee consultar el mercado de excedentes, ya que esos relés cuestan alrededor de $ 12 cada uno nuevo).

Estoy un poco confundido sobre el problema del fanout: todos estos relés, tanto convencionales como de lengüeta, tienen contactos que normalmente pueden manejar 1A o 2A, por lo que manejar otros veinte relés no sería un problema. Estoy seguro de que eso es suficiente.

Tal vez se utilicen relés de 24 voltios debido a la Tradición. Incluso antes de los transistores, los 24 voltios se usaban en los sistemas de control industrial, por lo que los relés de 24 voltios estaban fácilmente disponibles.

Sospecho que los relés de 5 voltios no estuvieron disponibles hasta algún tiempo después de que la lógica digital de 5 voltios se generalizara. Pero incluso entonces, puede manejar fácilmente relés de 24 voltios desde una lógica de 5 voltios.

Algunas razones que impulsan el diseño de un voltaje de accionamiento relativamente alto en los relés:

-Para aumentar la velocidad de giro del flujo magnético (comportamiento dinámico)

-Para compensar el aumento de la temperatura ambiente

-Para minimizar la operación accidental o el estado de liberación del relé (brecha de tensión más amplia, riesgo de fluctuación de la tensión de accionamiento o ondulación excesiva, sin resorte de retorno...).

-Para aumentar la sensibilidad del relé (aumentando la resistencia de la bobina del relé)

-Disminuir la temperatura de autocalentamiento bajando la corriente (necesario cuando muchos relés funcionan continuamente en un espacio limitado)

Desde mi punto de vista, es la mitad de la compensación de algunas variables y la mitad de los materiales modernos utilizados.