繼電器原理特性與繼電器驅動電路設計技巧解析

2021-02-23 工業之家


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繼電器是一種電子控制器件,它具有控制系統(又稱輸入迴路)和被控制系統(又稱輸出迴路),通常應用於自動控制電路中,它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種「自動開關」。在電路中起到自動調節、安全保護、轉換電路等作用。

繼電器的輸入信號 x 從零連續增加達到銜鐵開始吸合時的動作值 xx,繼電器的輸出信號立刻從 y=0  跳躍y=ym,即常開觸點從斷到通。一旦觸點閉合,輸入量 x 繼續增大,輸出信號 y 將不再起變化。當輸入量 x 從某一大於xx 值下降到xf,繼電器開始釋放,常開觸點斷開。我們把繼電器的這種特性叫做繼電特性,也叫繼電器的輸入-輸出特性。

一、繼電器(relay)的工作原理和特性

 

1、電磁繼電器的工作原理和特性

電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓,線圈中就會流過一定的電流,從而產生電磁效應,銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯,從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點(常開觸點)吸合。當線圈斷電後,電磁的吸力也隨之消失,銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置,使動觸點與原來的靜觸點(常閉觸點)釋放。這樣吸合、釋放,從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對於繼電器的「常開、常閉」觸點,可以這樣來區分:繼電器線圈未通電時處於斷開狀態的靜觸點,稱為「常開觸點」;處於接通狀態的靜觸點稱為「常閉觸點」。

2、電路原理

繼電器是一種當輸入量變化到某一定值時,其觸頭(或電路)即接通或分斷交直流小容量控制迴路。

由永久磁鐵保持釋放狀態,加上工作電壓後,電磁感應使銜鐵與永久磁鐵產生吸引和排斥力矩,產生向下的運動,最後達到吸合狀態。

3、 電晶體驅動驅動電路

 

當電晶體用來驅動繼電器時,推薦用NPN三極體。具體電路如下:當輸入高電平時,電晶體T1飽和導通,繼電器線圈通電,觸點吸合。當輸入低電平時,電晶體T1截止,繼電器線圈斷電,觸點斷開。電路中各元器件的作用:電晶體T1為控制開關;電阻R1主要起限流作用,降低電晶體T1功耗;電阻R2使電晶體T1可靠截止;二極體D1反向續流,為三極體由導通轉向關斷時為繼電器線圈中的提供洩放通路,並將其電壓箝位在+12V上。

 

繼電器額定工作電壓是繼電器最主要的一項技術參數。在使用繼電器時,應該首先考慮所在電路(即繼電器線圈所在的電路)的工作電壓,繼電器的額定工作電壓應等於所在電路的工作電壓。

一般所在電路的工作電壓是繼電器額定工作電壓的0.86。注意所在電路的工件電壓千萬不能超過繼電器額定工作電壓,否則繼電器線圈容易燒毀。另外,有些集成電路,例如NE555電路是可以直接驅動繼電器工作的,而有些集成電路,例如  COMS 電路輸出電流小,需要加一級電晶體放大電路方可驅動繼電器,這就應考慮電晶體輸出電流應大於繼電器的額定工作電流。

1、電晶體驅動電路

當電晶體用來驅動繼電器時,必須將電晶體的發射極接地。具體電路如下:

2 、原理簡介

NPN 電晶體驅動時:當電晶體 T1基極被輸入高電平時,電晶體飽和導通,集電極變為低電平,因此繼電器線圈通電,觸點 RL1吸合。當電晶體  T1基極被輸入低電平時,電晶體截止,繼電器線圈斷電,觸點 RL1斷開。

小結:

本文介紹了繼電器的工作原理以及繼電器的驅動電路,驅動電路的設計要根據所用繼電器線圈的吸合電壓和電流而定,一定要大於繼電器的吸合電流才能使繼電器可靠地工作。

 

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