Diese beiden Bauteile tragen entscheidend dazu bei, dass elektronische und elektrische Systeme energieeffizienter zu machen und damit den Gesamtenergieverbrauch umfassend zu senken. Schalter- und Relaishersteller gehen diese Aufgaben kreativ und auf verschiedenen Wegen an. Weiterentwickelte bistabile Relais ermöglichen Beleuchtungssteuerungen bei sparsameren Lichtsystemen. Fernsteuerbare Schalter erlauben die automatische Trennung von Systemen von der Versorgungsspannung. Aber auch andere elektromechanische Neudesigns wie Schalter zur Manipulationserkennung und moderne DC-Leistungsrelais unterstützen den Trend hin zu umweltfreundlichen Systemen mit sparsamem Energieverbrauch. Damit „aus“ auch wirklich „aus“ ist.
Bistabile Relais
Auch effiziente Beleuchtungstechnologien wie Kompaktleuchtstofflampen und LED-Leuchtmittel vergeuden Energie, wenn sie auch dann, wenn sie unnötigerweise brennen, nicht ausgeschaltet werden. Da der Nutzer hierfür nicht verlässlich in die Pflicht genommen werden kann, bieten sich automatische Steuerungssysteme an – und sind mitunter sogar zwingend vorgeschrieben. Solche Systeme basieren auf Schaltern oder Relais, die den tatsächlichen Schaltvorgang auslösen. Sie müssen jedoch die hohen Eingangsströme der Leuchtstofflampenkondensatoren und LED-Treiberschaltungen bewältigen.
Die bei Weitem beste und effizienteste Herangehensweise ist der Einsatz bistabiler Relais, die nur während des Schaltvorgangs selbst Energie benötigen und in den meisten Anwendungen weniger Strom verbrauchen als monostabile Relais. Die zwei energiesparenden bistabilen Relais von Omron, G5RL-U und G5RL-K, sind für die typischen hohen Einschaltströme von Beleuchtungssteuerungen ausgelegt.
Bistabile Relais sind auch für die Entwicklung intelligenter Zähler von grundlegender Bedeutung. In erster Linie geht es hierbei um die notwendige Ferntrennfunktion für das Lastenmanagement für die Time-of-Day(ToD)-Tarifumschaltung und die Abschlagszahlung. Um den Gesamtstromverbrauch des Zählers selbst möglichst gering zu halten, ist ein bistabiles Relais mit höchster elektrischer Leistung wünschenswert. Weitere Anforderungen dieser speziellen Anwendung sind kleine Relais für kompakte Zähler sowie deren Sicherheit vor Sabotage durch externe Magneten.
Bistabile Relais eignen sich neben Smart Metern und Sub-Metern zur Unterzählerauslesung auch optimal für Bewegungsmelder und Powerline-Bussysteme.
Schalter mit Fernrücksetz-Funktion
Eine Zielsetzung der Ökodesign-Richtline ErP der Europäischen Kommission ist es, Standby-Verluste zu begrenzen beziehungsweise ganz zu beseitigen. Elektromechanische Schalter vermögen ein System vollständig abzuschalten. Nachteil: Sie müssen dafür manuell betätigt werden.
Schalter mit Fernrücksetz-Funktion hingegen sind besser, denn sie verbrauchen keinen Strom, bis sie aktiviert werden. Produkte wie etwa Omrons A8GS können ihre Vorteile bei Systemdesigns ausspielen, die den Standby-Verbrauch eliminieren und die Anforderungen der Ökodesign-Richtlinie ErP erfüllen oder übertreffen wollen.
Schaltungsdesigns mit separatem Relais sind möglich, doch mit einem fernrücksetzbaren Schalter wie dem Omron A8GS einfacher. In beiden Schaltkreisen besteht die Gefahr von Datenverlust bei Unterbrechung der Stromzufuhr zur Festplatte während eines Datenverarbeitungsvorgangs. In Abbildung 1 wird dies durch den Einsatz eines separaten Relais verhindert. Der Prozessor registriert, dass die Stromzufuhr manuell unterbrochen wurde, aber auch, dass die Festplatte noch arbeitet. Die Arbeitsleistung wird dadurch aufrechterhalten, dass das Relais ein Unterbrechungssignal erst aussendet, wenn der Vorgang beendet ist. Die Schaltung in Abbildung 2 ist viel simpler, da weder separate Relais noch Relaisplatine mehr nötig sind, weil deren gesamte Funktion im Leistungsschalter integriert ist. Unterbricht der Betätiger die Stromzufuhr, wird nur der Signalschaltkreis unterbrochen. Die CPU erkennt dies, checkt den Status der Festplatte und gibt das Signal zur völligen Strom-
abschaltung an den Schalter erst dann weiter, wenn der Vorgang sicher ist. In beiden Fällen zieht die Schaltung bis zur erneuten Aktivierung null Standby-Strom.
Varianten des Bauteils A8GS berücksichtigen, dass manche Geräte bei Fernabschaltungen eine bestimmte Abschaltsequenz einzuhalten haben, um Datenverlusten oder Schäden an der Schaltung vorzubeugen. Beispielsweise müssen Kondensatoren erst entladen werden, ehe ein System als sicher heruntergefahren gilt. Für diesen Fall steht eine Version mit Ausschaltverzögerungsfunktion zur sicheren Abschaltung von Elektrogeräten zur Verfügung. Mit diesem Schalter bleibt das System am Netzstromkreis angeschlossen, wenn dieser schon in die Aus-Position schaltet. Nach einer vom Entwickler festgelegten Zeitspanne wird das System dann durch ein externes Signal heruntergefahren. Diese fernrücksetzbaren Schalter eignen sich für breitgefächerte Anwendungen im Industrie- und Konsumgüterbereich und vertragen sogar die hohen Einschaltströme nach TV-8-Standard.
Schalter zur Manipulationserkennung
Eine weitere neue Aufgabe, denen Schalter-Designs gerecht werden müssen, ist die Detektion von Manipulationsversuchen an intelligenten Zählern, Sicherheitssystemen oder Schutzausrüstungen dar. Gewöhnlich wird hier ein Schalter eingesetzt, der erkennt, dass die Abdeckung eines solchen Geräts geöffnet wurde. Schalter zur Manipulationserkennung sollen jedoch auch nach langen Perioden der Nichtnutzung zuverlässig auslösen, wenn der Zähler nach langer Zeit schließlich doch manipuliert wird. Bei Smart Metern können das mitunter Jahre sein.
Spezifische Designs für diese Anwendungen, wie beispielsweise der Omron D2FS, sind für hohe Zuverlässigkeit bei langen Lebensdauern und sehr niedrigen Schaltfrequenzen ausgelegt. Durch eine ausgeklügelte Konstruktionsweise mit nur einer einzigen beweglichen Einblattfeder ist dieser Ultra-Subminiatur-Schnappschalter kostengünstig. Die Kontaktzuverlässigkeit wird durch einen eckigen Festkontakt noch verbessert, da der Kontaktdruck pro Quadratzentimeter erhöht wird, und Wippbewegungen beim Betätigen die Kontaktoberfläche sauber halten.
