目錄

• 繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

• 繼電器工作原理

• 繼電器應(yīng)用

• 入門

• 進(jìn)階

• 這樣控制方式的好處

• 繼電器使用時(shí)注意事項(xiàng)

• 畢設(shè)答辯常見問題

電磁繼電器（electromagnetic relay）是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（輸入回路）和被控制系統(tǒng)（輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它是用較小的電流、較低的電壓去控制較大電流、較高的電壓的一種開關(guān)控制方式，在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用，并且能夠?qū)崿F(xiàn)遙控和生產(chǎn)自動(dòng)化。
通常稱之為，弱電控制強(qiáng)電。

 

繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

繼電器的組成包括一個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)B和兩個(gè)靜觸點(diǎn)A和C。

常態(tài)時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)B與靜觸點(diǎn)A接觸，即處于閉合狀態(tài)，稱為常閉觸點(diǎn)；

把繼電器線圈未通電時(shí)處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”;
normally closed（NC）；

動(dòng)觸點(diǎn)B與靜觸點(diǎn)C處于斷開狀態(tài)，稱為常開觸點(diǎn)。

把繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”
normally open（NO）。

常閉觸點(diǎn)和常開觸點(diǎn)共用的動(dòng)觸點(diǎn)B稱之為公共觸點(diǎn)

 

繼電器工作原理

當(dāng)線圈通電時(shí)，其動(dòng)觸點(diǎn)B與靜觸點(diǎn)A立即斷開并與靜觸點(diǎn)C閉合，切斷靜觸點(diǎn)A控制線路，接觸靜觸點(diǎn)C的控制線路。

當(dāng)線圈斷電時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)復(fù)位，即動(dòng)觸點(diǎn)B與靜觸點(diǎn)C斷開并與靜觸點(diǎn)A復(fù)位閉合，切斷靜觸點(diǎn)C的控制線路，接通靜觸點(diǎn)A的控制線路。

當(dāng)線圈兩端沒有施加電壓時(shí)，線圈沒有產(chǎn)生磁力，彈簧的拉力使公共觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn)接觸，此時(shí)被控電源與用電器沒有連通，用電器負(fù)載不工作。

當(dāng)閉合開關(guān)，即線圈兩端施加一定的電壓時(shí)，線圈電流使鐵芯產(chǎn)生磁力將銜鐵吸下來，從而使公共觸點(diǎn)與常開觸點(diǎn)接觸，從而使被控電源與用電設(shè)備連通，用電器負(fù)載開始工作，具體如下圖所示。

從電磁繼電器的控制原理可以看出，繼電器線圈電壓沒有正負(fù)之分，因?yàn)闊o論正向還是反向電流，線圈都會(huì)產(chǎn)生吸力。

當(dāng)然，有些繼電器可能內(nèi)部加了其他功能部件，比如續(xù)流二極管、指示燈之類的，這時(shí)候應(yīng)該嚴(yán)格參考規(guī)格書進(jìn)行電壓極性的施壓，否則將燒毀輔助配件。

繼電器應(yīng)用

在畢業(yè)設(shè)計(jì)的電子作品中，繼電器很常見，一般諸如：控制類畢設(shè)都會(huì)用到，比如遙控風(fēng)扇、智能電燈、智能加濕器、智能門鎖、智能插座、智能電飯煲等等，其實(shí)這些控制就是負(fù)載不同，實(shí)現(xiàn)的原理基本是相同的。

當(dāng)然上面只是做畢設(shè)時(shí)使用，真正做產(chǎn)品還要考慮其他因素，比如：噪音、壽命。

入門

直接使用模塊

進(jìn)階

自己繪制原理圖

當(dāng)L293D_1Y輸出高電平5V時(shí)，三極管未導(dǎo)通，此時(shí)電磁鐵斷電，繼電器的COM端與CLOSE引腳相連，J81端子沒有電壓輸出，連接負(fù)載，負(fù)載不工作；

當(dāng)L293D_1Y輸出低電平0V時(shí)，三極管導(dǎo)通，此時(shí)電磁鐵通電，繼電器的COM端與OPEN引腳相連，J81端子有12V電壓輸出，連接負(fù)載，負(fù)載工作；

所以我們只要設(shè)計(jì)一個(gè)電路，讓單片機(jī)的I/O高低電平對應(yīng)原理圖中三極管的導(dǎo)通和不導(dǎo)通兩種狀態(tài)，即讓單片機(jī)IO的高低對應(yīng)電磁鐵的斷開和通電，那么我們就實(shí)現(xiàn)了使用單片機(jī)的IO（弱電）控制用電器（強(qiáng)電）的功能。

這樣控制方式的好處

1. 其一是控制電路與被控電路是相互絕緣隔離的，因此，被控電路即使有高電壓、大電流也不會(huì)影響控制系統(tǒng)，正如同光電耦合器隔離前后級電路的效果一致；

2. 控制線圈的信號可以是弱信號（如5V），而被控制電源可以是強(qiáng)信號（如220VAC@10A），實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電，結(jié)合單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

繼電器使用時(shí)注意事項(xiàng)

繼電器的使用應(yīng)盡量符合產(chǎn)品說明書所列的各個(gè)參數(shù)范圍。

特別注意以下幾個(gè)參數(shù)：

• 線圈使用電壓

繼電器額定工作電壓

• 瞬態(tài)抑制

• 觸點(diǎn)負(fù)載

• 切換速率

• 繼電器線圈電源

直流電（DC）還是交流電（AC）

畢設(shè)答辯常見問題

1、為什么要在繼電器線圈上并聯(lián)一個(gè)二極管呢？

解釋1： 二極管起續(xù)流作用。具體說來，就是在繼電器線圈斷電的時(shí)候，線圈兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)自感電動(dòng)勢，這個(gè)自感電勢會(huì)造成破壞，而在繼電器線圈兩端反向并聯(lián)一個(gè)二極管，為自感電動(dòng)勢提供一個(gè)放電電流回路（續(xù)流），進(jìn)而起到保護(hù)作用，從功能上這個(gè)二極管叫續(xù)流二極管。

解釋2： 繼電器線圈斷電時(shí)，其中殘余能量須以合適途徑釋放。如果沒有二極管，則能量以火花形式釋放，對電子開關(guān)損壞很厲害，時(shí)間久了對機(jī)械開關(guān)也會(huì)有明顯損壞。與繼電器線圈并聯(lián)二極管后，二極管負(fù)極接直流電源正極，繼電器線圈斷電時(shí)，二極管因勢利導(dǎo)，為線圈電流繼續(xù)流動(dòng)提供途徑，殘余能量在線圈與二極管組成的回路中較為平緩地自我消耗掉，開關(guān)得到有效保護(hù)。

解釋3： 繼電器的線包相當(dāng)于一個(gè)電感，電感的特性是電流不能突變，當(dāng)關(guān)閉繼電器時(shí)線包的電流在關(guān)閉器件上產(chǎn)生很高的電壓，會(huì)把關(guān)閉器件打壞。這個(gè)二極管就給線包電流提供了一個(gè)回路，使線包電流逐漸減小，保護(hù)了關(guān)閉器件。

2、并聯(lián)的二極管為什么選擇開關(guān)速度快的？

因?yàn)槠胀ǘO管的單向?qū)щ娞匦匀Q于P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體接觸形成的PN結(jié)，由于結(jié)電容的存在，反應(yīng)時(shí)間并不太短，開關(guān)斷開的瞬間，二極管還來不及導(dǎo)通，相當(dāng)于沒有接二極管一樣。

所以二極管需要選擇肖特基二極管（也稱肖特基勢壘二極管，Schottky Barrier Diode，SBD）的單向?qū)щ娦允怯山饘倥c半導(dǎo)體接觸形成的，它的特點(diǎn)是開關(guān)速度快。

3、電磁繼電器和固態(tài)繼電器（SSR）有什么區(qū)別啊？

固態(tài)繼電器樣子如下：

固態(tài)繼電器廣泛應(yīng)用于數(shù)字程控裝置、微電機(jī)控制、調(diào)溫裝置、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)終端接口電路，尤其適用于動(dòng)作頻繁、防爆耐潮、耐腐蝕等特殊場合。

固態(tài)繼電器具有高壽命、高可靠、靈敏度高、控制功率小，電磁兼容性好，轉(zhuǎn)換速度快，電磁干擾??；

固態(tài)繼電器缺點(diǎn)：導(dǎo)通后的管壓降大，一般功率場效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻也較機(jī)械觸點(diǎn)的接觸電阻大。

4、不加三極管，直接用單片機(jī)的IO提供繼電器線圈的電流可以嗎？

通過翻閱STM32的以下章節(jié)，
I/O port characteristics
General input/output characteristics
Output driving current

我們可以得到，STM32 的 I/O口正常提供灌入和輸出電流為+/-8mA，極限情況可以達(dá)到+/-20mA，同時(shí)要求總灌電流或總輸出電流不能超過150mA。

一般繼電器線圈的電流大約是多少安?
一般小功率繼電器是0.36-0.7W，最好辦法測量它的線圈電阻。I=V/R。

如下圖：

經(jīng)過測量，左邊線圈對應(yīng)的兩個(gè)引腳之間的電阻R=1KΩ；
這是一個(gè)24VDC的繼電器，我們根據(jù)I=V/R，可得I=24mA；

這個(gè)電流值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單片機(jī)IO所能提供的電流值，所以我們一般不使用單片機(jī)的I/O來提供大的電流，而如下圖所示，三極管的集電極電流卻很大，滿足我們的要求。

所以我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)外部電路，來提供這個(gè)電流，單片機(jī)的I/O只是起到一個(gè)觸發(fā)作用。

5、繼電器使用單片機(jī)的高電平觸發(fā)好呢還是低電平觸發(fā)好呢？

自己思考一下哈，可以留言討論一下哈

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