继电器驱动原理详解(Relay)

只看该作者 · 2020-5-31 17:59

电磁继电器（electromagnetic relay）是一种电子控制器件，它具有控制系统（输入回路）和被控制系统（输出回路），通常应用于自动控制电路中，它是用较小的电流、较低的电压去控制较大电流、较高的电压的一种开关控制方式，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用，并且能够实现遥控和生产自动化。
通常称之为，弱电控制强电。

只看该作者 · 2020-5-31 18:00

继电器内部结构

继电器的组成包括一个动触点B和两个静触点A和C。
常态时，动触点B与静触点A接触，即处于闭合状态，称为常闭触点；

把继电器线圈未通电时处于接通状态的静触点称为“常闭触点”;
normally closed（NC）；

动触点B与静触点C处于断开状态，称为常开触点。

把继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”
normally open（NO）。

常闭触点和常开触点共用的动触点B称之为公共触点

只看该作者 · 2020-5-31 18:02

继电器工作原理
当线圈通电时，其动触点B与静触点A立即断开并与静触点C闭合，切断静触点A控制线路，接触静触点C的控制线路。

当线圈断电时，动触点复位，即动触点B与静触点C断开并与静触点A复位闭合，切断静触点C的控制线路，接通静触点A的控制线路。

当线圈两端没有施加电压时，线圈没有产生磁力，弹簧的拉力使公共触点与常闭触点接触，此时被控电源与用电器没有连通，用电器负载不工作。

当闭合开关，即线圈两端施加一定的电压时，线圈电流使铁芯产生磁力将衔铁吸下来，从而使公共触点与常开触点接触，从而使被控电源与用电设备连通，用电器负载开始工作，具体如下图所示。

从电磁继电器的控制原理可以看出，继电器线圈电压没有正负之分，因为无论正向还是反向电流，线圈都会产生吸力。

当然，有些继电器可能内部加了其他功能部件，比如续流二极管、指示灯之类的，这时候应该严格参考规格书进行电压极性的施压，否则将烧毁辅助配件。

只看该作者 · 2020-5-31 18:03

继电器应用

在毕业设计的电子作品中，继电器很常见，一般诸如：控制类毕设都会用到，比如遥控风扇、智能电灯、智能加湿器、智能门锁、智能插座、智能电饭煲等等，其实这些控制就是负载不同，实现的原理基本是相同的。

当然上面只是做毕设时使用，真正做产品还要考虑其他因素，比如：噪音、寿命。

只看该作者 · 2020-5-31 18:03

入门

直接使用模块

只看该作者 · 2020-5-31 18:04

进阶
自己绘制原理图

当L293D_1Y输出高电平5V时，三极管未导通，此时电磁铁断电，继电器的COM端与CLOSE引脚相连，J81端子没有电压输出，连接负载，负载不工作；

当L293D_1Y输出低电平0V时，三极管导通，此时电磁铁通电，继电器的COM端与OPEN引脚相连，J81端子有12V电压输出，连接负载，负载工作；

所以我们只要设计一个电路，让单片机的I/O高低电平对应原理图中三极管的导通和不导通两种状态，即让单片机IO的高低对应电磁铁的断开和通电，那么我们就实现了使用单片机的IO（弱电）控制用电器（强电）的功能。

这样控制方式的好处
其一是控制电路与被控电路是相互绝缘隔离的，因此，被控电路即使有高电压、大电流也不会影响控制系统，正如同光电耦合器隔离前后级电路的效果一致；

控制线圈的信号可以是弱信号（如5V），而被控制电源可以是强信号（如220VAC@10A），实现弱电控制强电，结合单片机实现自动化。

只看该作者 · 2020-5-31 18:07

这样控制方式的好处
其一是控制电路与被控电路是相互绝缘隔离的，因此，被控电路即使有高电压、大电流也不会影响控制系统，正如同光电耦合器隔离前后级电路的效果一致；

控制线圈的信号可以是弱信号（如5V），而被控制电源可以是强信号（如220VAC@10A），实现弱电控制强电，结合单片机实现自动化。

只看该作者 · 2020-5-31 18:08

继电器使用时注意事项

继电器的使用应尽量符合产品说明书所列的各个参数范围。

特别注意以下几个参数：

线圈使用电压

继电器额定工作电压

瞬态抑制
触点负载
切换速率
继电器线圈电源

直流电（DC）还是交流电（AC）

只看该作者 · 2020-5-31 18:08

毕设答辩常见问题
1、为什么要在继电器线圈上并联一个二极管呢？
解释1：二极管作用：起续流作用。具体说来，就是在继电器线圈断电的时候，线圈两端会产生一个自感电动势，这个自感电势会造成破坏，而在继电器线圈两端反向并联一个二极管，为自感电动势提供一个放电电流回路（续流），进而起到保护作用，从功能上这个二极管叫续流二极管。

解释2：继电器线圈断电时，其中残余能量须以合适途径释放。如果没有二极管，则能量以火花形式释放，对电子开关损坏很厉害，时间久了对机械开关也会有明显损坏。与继电器线圈并联二极管后，二极管负极接直流电源正极，继电器线圈断电时，二极管因势利导，为线圈电流继续流动提供途径，残余能量在线圈与二极管组成的回路中较为平缓地自我消耗掉，开关得到有效保护。

解释3：继电器的线包相当于一个电感，电感的特性是电流不能突变，当关闭继电器时线包的电流在关闭器件上产生很高的电压，会把关闭器件打坏。这个二极管就给线包电流提供了一个回路，使线包电流逐渐减小，保护了关闭器件。

只看该作者 · 2020-5-31 18:09

2、并联的二极管为什么选择开关速度快的？
因为普通二极管的单向导电特性取决于P型半导体与N型半导体接触形成的PN结，由于结电容的存在，反应时间并不太短，开关断开的瞬间，二极管还来不及导通，相当于没有接二极管一样。

所以二极管需要选择肖特基二极管（也称肖特基势垒二极管，Schottky Barrier Diode，SBD）的单向导电性是由金属与半导体接触形成的，它的特点是开关速度快。

只看该作者 · 2020-5-31 18:10

3、电磁继电器和固态继电器（SSR）有什么区别啊？
固态继电器样子如下：

固态继电器广泛应用于数字程控装置、微电机控制、调温装置、数据处理系统及计算机终端接口电路，尤其适用于动作频繁、防爆耐潮、耐腐蚀等特殊场合。

固态继电器具有高寿命、高可靠、灵敏度高、控制功率小，电磁兼容性好，转换速度快，电磁干扰小；

固态继电器缺点：导通后的管压降大，一般功率场效应管的导通电阻也较机械触点的接触电阻大。

优点缺点
电磁继电器低的残留输出电压，不需要散热片，价格便宜，无漏电流开关速度慢，有噪音，产生电磁干扰，触点寿命有限，大电流操作性能差，会产生电弧，开关动作不能完全同步
固态继电器控制功率低，可以实现同步开关，电磁干扰低，长寿命，响应时间快，四轴飞行器械运动部件，抗震动，抗冲击，防腐防潮，无噪声动作有残留输出电压，通常需要散热片，不适用小输出信号，存在漏电流

只看该作者 · 2020-5-31 18:11

4、不加三极管，直接用单片机的IO提供继电器线圈的电流可以吗？
通过翻阅STM32的以下章节，
I/O port characteristics
General input/output characteristics
Output driving current

我们可以得到，STM32 的 I/O口正常提供灌入和输出电流为+/-8mA，极限情况可以达到+/-20mA，同时要求总灌电流或总输出电流不能超过150mA。

一般继电器线圈的电流大约是多少安?
一般小功率继电器是0.36-0.7W，最好办法测量它的线圈电阻。I=V/R。

如下图：