Foto-Relais erklärt: Einsteiger-Leitfaden zu Funktion, Vorteilen und Bau

Relais sind kritische Bauteile in Designs, die hohe Ströme für Teilbereiche benötigen. Die Wahl zwischen mechanischen und kontaktlosen Relais ist oft ein Dilemma – nicht mehr mit Foto-Relais.

Erfahren Sie unten, was Foto-Relais sind, was sie einzigartig macht und warum sie mechanischen Relais vorzuziehen sind.

Was sind Foto-Relais?

Um Foto-Relais zu verstehen, muss man Relais allgemein kennen.

Einfach gesagt: Relais sind Schalter, die in elektrischen Schaltungen sowohl hohe als auch niedrige Leistung bereitstellen.

Relais lassen sich in zwei Gruppen einteilen:

• Halbleiterrelais (kontaktlose Relais)
• Elektromagnetische Relais (mechanische Relais)

Mechanisches Relais

Quelle: Wikipedia

Foto-Relais sind kontaktlose Relais, die Licht als Steuersignal nutzen. Im Gegensatz zu mechanischen Relais benötigen sie keinen physischen Kontakt, um Strom zur Last zu schalten.

Funktionsweise: Strom fließt durch die LED → Licht wird emittiert → fällt über die Isolationsbarriere auf den PDA-Chip (Lichtsensor) → steuert ein MOSFET-Paar an.

MOSFET

Quelle: Wikipedia

Sobald das MOSFET-Paar leitet, fließt AC/DC über seine Leistungsklemmen.

Foto-Relais vs. Mechanische Relais

Vergleich der Eigenschaften:

Foto-Relais	Mechanisches Relais
Nutzt Licht	Nutzt bewegliche Kontakte
Schnelles, leises Schalten	Langsames Schalten, lautes Klicken
Langlebig (keine Kontaktteile)	Kürzere Lebensdauer (Verschleiß durch bewegliche Kontakte)
Geringe Eingangsleistung	Hohe Eingangsleistung

Vorteile von Foto-Relais

• Längere Lebensdauer – keine mechanischen Teile, langsamere Degradation, höhere Zuverlässigkeit
• Geringerer Stromverbrauch: 3–5 mA Steuerstrom (Kontaktrelais: ~100 mW, Foto-Relais: ~0,5 mW)
• Kleineres Gehäuse
• Schnellere Schaltgeschwindigkeiten
• Kostengünstiger (kein mechanischer Austausch nötig)
• Verbesserte Gerätefunktionalität

Portables Foto-Relais bauen

Benötigte Bauteile

• Transformator
• NE-2 Neonlampe
• Kunststoffgehäuse (ca. 12 cm × 8 cm × 3 cm)
• Lichtabhängiger Widerstand (LDR)
• Steckdose (Receptacle)
• 7555 CMOS Timer
• Halbleiterrelais (Solid State Relay), 2 A
• Buchsenleiste (Tip Jack)
• Flaschenverschluss
• Silikon-Dichtmittel
• LED-Montagehülse

Vorgehensweise

SSR, LDR-Anschlüsse und Transformator im Kunststoffgehäuse platzieren und mit Silikondichtmittel fixieren.

Kleine Bauteile (Diode, Kondensator, IC) auf Platine löten.

Platine

Platine ins Gehäuse einbauen, zwischen SSR und Transformator neben LDR-Anschlüsse.

2-Pin-Header am LDR anschließen.

SSR und Transformator mit Platine verdrahten.

Transformator

Quelle: Wikipedia

Ausgangssteckdose am SSR montieren, Transformator-Verdrahtung und Netzanschluss verlegen.

Neonlampe und Erdanschluss am Transformator installieren. Fertig.

Schaltplan zur Orientierung:

Foto-Relais-Schaltung

Quelle: Maxim Carter

Es gibt drei Varianten:

• 240 VAC Einpol-Version
• Wetterfeste Version
• Hochstrom-Version

240 VAC Einpol-Version

Einfach: 230 V / 6 V × 2 Transformator statt 240 VAC, Neonlampe und 150 kΩ Widerstand weglassen.

Widerstände

Wetterfeste Version

Lichtsensor per Niedervoltleitung auslagern. Teil des Sensors in durchsichtigem, wasserdichtem Gehäuse unterbringen, restliche Schaltung geschützt platzieren.

Wetterfestes Foto-Relais Schaltbild

Quelle: Wikimedia Commons

Eingebautes Relais

Quelle: Wikipedia

Hochstrom-Foto-Relais

Originalwiderstände durch leistungsfähigere ersetzen für höheren Strom. Bevorzugt für verbesserte nächtliche Sicherheit.

Schaltplan für 240 V Relais-Ansteuerung:

Hochstrom-Foto-Relais

Quelle: Wikimedia Commons

Sicherheitsvorkehrungen beim Bau

Bei elektronischen Geräten Sicherheitsregeln beachten:

1. Auf trockener Oberfläche/Umgebung arbeiten (Schutz vor Stromschlag)
2. Alle Spannungsquellen abschalten und Verkabelung trennen vor Arbeiten
3. Polaritätsprüfung: Alle Leiter spannungsfrei prüfen – verhindert Kurzschlüsse, verbessert Funktion
4. Nur Spannung verwenden, die das System verträgt – höhere Spannung kann Explosion verursachen
5. Verdrahtung doppelt prüfen vor Inbetriebnahme

Verdrahtung doppelt prüfen

Quelle:

Zusammenfassung

Mit technischem Fortschritt suchen Designer nach qualitativen Relais-Systemen: leistungsfähig, langlebig, kosteneffizient. Der Trend geht weg von mechanischen Relais.

Angesichts der Beliebtheit und des hervorragenden Rufs von Foto-Relais: Sie sind die Zukunft.

Ende des Artikels – bei Fragen gerne kontaktieren!