继电器的使用方法:弱电控制强电(继电器基本知识)
出处:维库电子市场网 发布于:2022-12-02 16:26:00
继电器是常用的开关型电控器件,根据工作原理、结构和功能的不同,可以分为电磁继电器、固态继电器、时间继电器、温度继电器、光继电器等。本文中主要介绍电磁继电器。
电磁继电器主要由线圈、衔铁和触点构成,其中线圈是继电器的输入部分,触点是继电器的输出部分,当线圈有合适的电流流过时,根据电磁效应,会产生磁场吸附衔铁,从而使触点动作。电磁继电器经常用于控制回路中,实现小电流控制大电流的目的。
2.继电器的基本参数
在继电器选型时,需要了解其基本的参数,这些参数包括:线圈电压、触点容量、触点接触电阻,释放电压等。
线圈电压就是继电器正常工作时加在线圈两端的电压,在购买继电器时,被经常问道:你要几伏的继电器,这里就是指继电器的线圈电压。
触点容量是指继电器带负载的能力,如2A/30VDC,20A/220VAC;
释放电压,是指随着线圈两端的电压下降,触点复位时所对应的电压。
继电器的触点,一般有常开、常闭、常开/常闭组合类型。
3.继电器如何驱动
学过单片机的朋友都知道,在单片机开发板上继电器基本是标配,通过控制继电器来学习单片机的IO口如何配置为输出。对于小功率的继电器,可以通过三极管来驱动,使用NPN三极管和PNP三极管驱动继电器的电路图如下。
NPN三极管驱动继电器
用NPN三极管驱动继电器的时候需要将继电器接在三极管的集电极上,并在线圈上并联一个反向二极管,典型原理图如图3所示。
基极上的电阻为限流电阻,防止基极电流过大将三极管烧坏;基极和发射极之间的电阻叫做下拉电阻,单片机的IO口在初始化的时候,电平可能是不确定的状态,下拉电阻将基极下拉到低电平使三极管截止,从而防止了继电器的误动作。
当基极的信号是高电平时,三极管导通,继电器线圈得电,继电器触点动作;
当基极的信号是低电平时,三极管截止,继电器线圈失电,继电器触点复位;
PNP三极管驱动继电器
用PNP三极管驱动继电器的时候需要将继电器接在三极管的集电极上,并在线圈上并联一个反向二极管,典型原理图基极上的电阻为限流电阻,防止基极电流过大将三极管烧坏;基极和发射极之间的电阻叫做上拉电阻,单片机的IO口在初始化的时候,电平可能是不确定的状态,上拉电阻将基极拉到高电平使三极管截止,从而防止了继电器的误动作。
当基极的信号是低电平时,三极管导通,继电器线圈得电,继电器触点动作;
当基极的信号是高电平时,三极管截止,继电器线圈失电,继电器触点复位;
续流二极管的作用
上面两种驱动方式,都在线圈上方向并联了一个二极管,该二极管叫做续流二极管。由于继电器的线圈呈现感性特性,在断电时流过线圈的电流不会发生突变,会感应出反向电动势,该反向电压可能会超过三极管的耐压值将三极管损坏,为避免这种情况。加了一个反向的续流二极管,在断电瞬间给反向电动势提供了一条泄放通道,从而保护了三极管。
4.继电器如何节能
现在用户对功耗比较敏感,要求功耗尽可能的小,而性能不打折扣。对于继电器而言这一点非常明显,有些继电器的线圈电阻非常小,在启动、工作时所需要的电流非常大。继电器在动作的瞬间需要较大的电流,而在动作以后只需要较小的维持电流就可以让继电器保持动作状态。所以只需要在继电器动作后,降低线圈流过的电流即可实现继电器驱动的节能。
图片继电器节能
节能方式有两种,介绍如下:
降压的方式实现节能
继电器在启动时加在线圈两端的电压为额定电压,当继电器动作稳定大约100-500ms之后,将线圈两端的电压降至释放电压以上,这样加在线圈两端的电压小了,流过线圈的电流就小了。如图5左侧所示。
PWM方式实现节能
这常用的节能方式,用PWM来驱动三极管或者MOS管的控制端,以降低线圈两端的平均电压,从而实现线圈的节能。
5.固态继电器的基本知识
电磁继电器的触点是机械式的,在大电流分断的时候,容易产生电弧,触点长久工作在电弧的环境中会被腐蚀,从而失效,所以电磁继电器的触点都是具有工作寿命的。而固态继电器是完全电子式的继电器,其触点是由MOS管或者可控硅来实现的,电子式的触点不存在电弧问题,所以固态继电器的触点没有寿命的限制,且动作响应非常快不存在抖动问题,噪音较小。
固态继电器的主要构成
固态继电器分为交流固态继电器和直流固态继电器。交流固态继电器主要由光耦和可控硅构成;而直流固态继电器主要由光耦和MOSFET构成。
固态继电器的过零检测
固态继电器可以分为带过零检测和不带过零检测的。交流负载中,不带过零检测的情况下,只要输入端有触发信号,触点就动作;而带过零检测的,在输入端有触发信号后,触点等到负载端出现过零后才动作。
7-固态继电器
固态继电器的触点是电子式的,过大电流时需要带大面积的散热片,相比电磁继电器而言,价格比较贵。
电磁继电器和固态继电器各有优缺点。
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