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Ⅰ. 繼電器的基本含義

開關(guān)型電子控制裝置被稱為繼電器經(jīng)常使用。根據(jù)不同的工作原理、結(jié)構(gòu)和功能，它們可以分為電磁繼電器、固態(tài)繼電器、時間繼電器、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。

線圈、電樞和觸點構(gòu)成了電磁繼電器的大部分。線圈是繼電器的輸入元件，觸點是繼電器的輸出元件。根據(jù)電磁效應(yīng)，當線圈有適當?shù)碾娏髁鲃訒r，將產(chǎn)生磁場，吸引銜鐵，引起觸點點擊動作。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(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

 

圖中。1繼電器的結(jié)構(gòu)組成

 

二、繼電器的基本參數(shù)

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

當繼電器正常工作時，線圈電壓是施加在線圈兩端的電壓。在購買繼電器時，“你想要多少伏的繼電器？”這個問題經(jīng)常被提出。

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

當線圈兩端的電壓降低時，觸點復(fù)位的電壓稱為釋放電壓。

 

圖中。2中繼物理圖

常開、常閉和常開/常閉組合類型的繼電器連接都是常見的。

 

三、繼電器的操作方法

繼電器本質(zhì)上是單片機開發(fā)板上的標配，我學(xué)過單片機的朋友都知道。您可以學(xué)習(xí)如何通過控制繼電器來設(shè)置微控制器的IO端口作為輸出。晶體管可用于驅(qū)動低功率繼電器。NPN 和 PNP管驅(qū)動繼電器的電路圖如下所示。

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

 

圖中。3 NPN晶體管驅(qū)動繼電器

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，電平可能為零。下拉電阻通過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，三極管導(dǎo)通，繼電器線圈通電，繼電器觸點激活；

三極管關(guān)斷，繼電器線圈斷電，基極信號低時繼電器觸點復(fù)位；

晶體管驅(qū)動繼電器

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

 

圖中。4 晶體管驅(qū)動繼電器

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，電平可能為零。下拉電阻通過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，三極管導(dǎo)通，繼電器線圈通電，繼電器觸點激活；

三極管關(guān)斷，繼電器線圈斷電，基極信號低時繼電器觸點復(fù)位；

續(xù)流二極管的作用

一個續(xù)流二極管，這是在上述前兩個驅(qū)動技術(shù)的線圈上方并聯(lián)連接，被放置在那里。由于繼電器線圈的電感特性，當電源關(guān)閉時，會產(chǎn)生反向電動勢，流過線圈的電流不會突然變化。如果反向電壓超過其額定耐受電壓，則三極管可能會受到損害。應(yīng)該遠離這種情況。為了在斷電時保護三極管，增加了一個反向續(xù)流二極管，為反向電動勢提供放電通道。

 

Ⅳ. 繼電器是如何節(jié)能的

現(xiàn)在的用戶關(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。對于繼電器來說，這是非常明顯的。一些繼電器由于線圈電阻極低，需要大量的電流來啟動和運行。繼電器啟動時需要較大的電流，但啟動后維持動作狀態(tài)所需的維持電流很小。因此，為了實現(xiàn)繼電器驅(qū)動的節(jié)能，通過線圈的電流

 

圖5繼電器節(jié)能

節(jié)約能源的技術(shù)有兩種：

通過下降節(jié)約能源

當繼電器接通時，額定電壓施加到線圈的兩端。一旦繼電器動作在100和500 ms之間保持穩(wěn)定，線圈兩端的電壓就會降低到釋放電壓以上。這將導(dǎo)致施加到線圈兩端的小電壓和流過線圈的適度電流。圖5的左側(cè)說明了這一點。

PWM節(jié)能技術(shù)

最流行的節(jié)能技術(shù)通過使用PWM來驅(qū)動三極管或MOS管的控制端子，從而降低線圈兩端的平均電壓，從而節(jié)省線圈能量。

圖圖6示出了上述兩種模式的粗略波形。

 

圖中。6繼電器節(jié)能

 

五、固態(tài)繼電器的基本知識

電磁繼電器的觸點是機械的。很大的電流可以很容易地斷開，產(chǎn)生電弧。觸頭在電弧環(huán)境中長時間工作后，會腐蝕失效。因此，電磁繼電器的觸點具有使用壽命。固態(tài)繼電器是一種完全電子化的繼電器，其觸點采用MOS管或晶閘管實現(xiàn)。電子連接不會遇到電弧問題，因此固態(tài)繼電器的觸點具有無限的使用壽命和快速的反應(yīng)時間。有更少的噪音和沒有抖動的問題。

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。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)繼電器過零點的檢測

有兩種類型的固態(tài)繼電器：一種檢測過零，另一種不檢測過零。對于沒有過零檢測的交流負載，如果輸入端有觸發(fā)信號，接點將立即動作。如果負載端有過零檢測的觸發(fā)信號，觸點將等待，直到負載端有過零唯一移動。

 

圖7固態(tài)繼電器

固態(tài)繼電器有電子觸點，當電流過大時，就需要一個大面積的散熱片。與電磁繼電器相比，價格更高。

固態(tài)繼電器和電磁繼電器都有優(yōu)點和缺點。