Ⅰ. 繼電器的基本含義

開(kāi)關(guān)型電子控制裝置被稱(chēng)為繼電器經(jīng)常使用。根據不同的工作原理、結構和功能，它們可以分為電磁繼電器、固態(tài)繼電器、時(shí)間繼電器、溫度繼電器和光電繼電器。電磁繼電器是本文的主要研究課題。

線(xiàn)圈、電樞和觸點(diǎn)構成了電磁繼電器的大部分。線(xiàn)圈是繼電器的輸入元件，觸點(diǎn)是繼電器的輸出元件。根據電磁效應，當線(xiàn)圈有適當的電流流動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引銜鐵，引起觸點(diǎn)點(diǎn)擊動(dòng)作。為了用小電流管理大電流，電磁繼電器經(jīng)常被用在控制電路中。電磁繼電器的內部結構如圖1所示。

 

圖中。1繼電器的結構組成

 

二、繼電器的基本參數

選擇繼電器時(shí)，了解繼電器的基本特性是很重要的。這些特性包括線(xiàn)圈電壓、接觸容量、接觸電阻、釋放電壓等。

當繼電器正常工作時(shí)，線(xiàn)圈電壓是施加在線(xiàn)圈兩端的電壓。在購買(mǎi)繼電器時(shí)，“你想要多少伏的繼電器？”這個(gè)問(wèn)題經(jīng)常被提出。

術(shù)語(yǔ)“觸點(diǎn)容量”描述繼電器處理負載的能力，如2A/30VDC或20A/220VAC；

當線(xiàn)圈兩端的電壓降低時(shí)，觸點(diǎn)復位的電壓稱(chēng)為釋放電壓。

 

圖中。2中繼物理圖

常開(kāi)、常閉和常開(kāi)/常閉組合類(lèi)型的繼電器連接都是常見(jiàn)的。

 

三、繼電器的操作方法

繼電器本質(zhì)上是單片機開(kāi)發(fā)板上的標配，我學(xué)過(guò)單片機的朋友都知道。您可以學(xué)習如何通過(guò)控制繼電器來(lái)設置微控制器的IO端口作為輸出。晶體管可用于驅動(dòng)低功率繼電器。NPN 和 PNP管驅動(dòng)繼電器的電路圖如下所示。

NPN管驅動(dòng)繼電器當使用NPN晶體管操作繼電器時(shí)，必須將繼電器與晶體管的集電極和反向并聯(lián)連接到線(xiàn)圈上。圖3顯示了標準的示意圖。

 

圖中。3 NPN晶體管驅動(dòng)繼電器

在上面的圖中，將在基極和發(fā)射極之間和基極上的限流電阻工作以防止基極電流損壞三極管。當微控制器的IO端口初始化時(shí)，電平可能為零。下拉電阻通過(guò)將基極降低到低電平使晶體管在未知條件下失效，從而防止繼電器失效。

當基極信號為高電平時(shí)，三極管導通，繼電器線(xiàn)圈通電，繼電器觸點(diǎn)激活；

三極管關(guān)斷，繼電器線(xiàn)圈斷電，基極信號低時(shí)繼電器觸點(diǎn)復位；

晶體管驅動(dòng)繼電器

當使用 PNP 晶體管驅動(dòng)繼電器時(shí)，必須將繼電器連接到晶體管的集電極，并在線(xiàn)圈上并聯(lián)一個(gè)。典型原理圖如圖4所示。

 

圖中。4 晶體管驅動(dòng)繼電器

在上圖中，基極和發(fā)射極之間的下拉電阻和基極上的限流電阻起著(zhù)防止基極電流損壞三極管的作用。當微控制器的IO端口初始化時(shí)，電平可能為零。下拉電阻通過(guò)將基極降低到低電平使晶體管在未知條件下失效，從而防止繼電器失效。

當基極信號為高電平時(shí)，三極管導通，繼電器線(xiàn)圈通電，繼電器觸點(diǎn)激活；

三極管關(guān)斷，繼電器線(xiàn)圈斷電，基極信號低時(shí)繼電器觸點(diǎn)復位；

續流二極管的作用

一個(gè)續流二極管，這是在上述前兩個(gè)驅動(dòng)技術(shù)的線(xiàn)圈上方并聯(lián)連接，被放置在那里。由于繼電器線(xiàn)圈的電感特性，當電源關(guān)閉時(shí)，會(huì )產(chǎn)生反向電動(dòng)勢，流過(guò)線(xiàn)圈的電流不會(huì )突然變化。如果反向電壓超過(guò)其額定耐受電壓，則三極管可能會(huì )受到損害。應該遠離這種情況。為了在斷電時(shí)保護三極管，增加了一個(gè)反向續流二極管，為反向電動(dòng)勢提供放電通道。

 

Ⅳ. 繼電器是如何節能的

現在的用戶(hù)關(guān)心的是耗電量，希望在不犧牲性能的前提下，耗電量盡可能低。對于繼電器來(lái)說(shuō)，這是非常明顯的。一些繼電器由于線(xiàn)圈電阻極低，需要大量的電流來(lái)啟動(dòng)和運行。繼電器啟動(dòng)時(shí)需要較大的電流，但啟動(dòng)后維持動(dòng)作狀態(tài)所需的維持電流很小。因此，為了實(shí)現繼電器驅動(dòng)的節能，通過(guò)線(xiàn)圈的電流

 

圖5繼電器節能

節約能源的技術(shù)有兩種：

通過(guò)下降節約能源

當繼電器接通時(shí)，額定電壓施加到線(xiàn)圈的兩端。一旦繼電器動(dòng)作在100和500 ms之間保持穩定，線(xiàn)圈兩端的電壓就會(huì )降低到釋放電壓以上。這將導致施加到線(xiàn)圈兩端的小電壓和流過(guò)線(xiàn)圈的適度電流。圖5的左側說(shuō)明了這一點(diǎn)。

PWM節能技術(shù)

最流行的節能技術(shù)通過(guò)使用PWM來(lái)驅動(dòng)三極管或MOS管的控制端子，從而降低線(xiàn)圈兩端的平均電壓，從而節省線(xiàn)圈能量。

圖圖6示出了上述兩種模式的粗略波形。

 

圖中。6繼電器節能

 

五、固態(tài)繼電器的基本知識

電磁繼電器的觸點(diǎn)是機械的。很大的電流可以很容易地斷開(kāi)，產(chǎn)生電弧。觸頭在電弧環(huán)境中長(cháng)時(shí)間工作后，會(huì )腐蝕失效。因此，電磁繼電器的觸點(diǎn)具有使用壽命。固態(tài)繼電器是一種完全電子化的繼電器，其觸點(diǎn)采用MOS管或晶閘管實(shí)現。電子連接不會(huì )遇到電弧問(wèn)題，因此固態(tài)繼電器的觸點(diǎn)具有無(wú)限的使用壽命和快速的反應時(shí)間。有更少的噪音和沒(méi)有抖動(dòng)的問(wèn)題。

固態(tài)繼電器的基本元件

交流固態(tài)繼電器和直流固態(tài)繼電器是固態(tài)繼電器的兩大類(lèi)。光耦合器和是交流固態(tài)繼電器的主要元件，而直流固態(tài)繼電器則是光電耦合器件和 MOSFET 的重要元件。

固態(tài)繼電器過(guò)零點(diǎn)的檢測

有兩種類(lèi)型的固態(tài)繼電器：一種檢測過(guò)零，另一種不檢測過(guò)零。對于沒(méi)有過(guò)零檢測的交流負載，如果輸入端有觸發(fā)信號，接點(diǎn)將立即動(dòng)作。如果負載端有過(guò)零檢測的觸發(fā)信號，觸點(diǎn)將等待，直到負載端有過(guò)零唯一移動(dòng)。

 

圖7固態(tài)繼電器

固態(tài)繼電器有電子觸點(diǎn)，當電流過(guò)大時(shí)，就需要一個(gè)大面積的散熱片。與電磁繼電器相比，價(jià)格更高。

固態(tài)繼電器和電磁繼電器都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。