繼電器的工作原理 繼電器電路圖分享

什么是繼電器？

繼電器是一種電控制器件，當(dāng)輸入量（激勵量）的變化達(dá)到規(guī)定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動關(guān)系，通常應(yīng)用于自動化的控制電路中，實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關(guān)”。因此，在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。

繼電器由線圈和觸點組兩部分組成，因此在電路圖中的圖形符號也包括兩部分：一個長方框表示線圈；一組觸點符號表示觸點組合。當(dāng)觸點不多電路比較簡單時，往往把觸點組直接畫在線圈框的一側(cè)，這種畫法叫集中表示法。

此外，繼電器有不同的分類，如溫度繼電器、高頻繼電器、極化繼電器等，它們各有特定的應(yīng)用場景。

為什么繼電器需要瞬態(tài)抑制器？

繼電器需要瞬態(tài)抑制器來防止電路中的開關(guān)器件被電感反激損壞的可能性。一旦電感器斷開，它就提供了電流流動的途徑。

上圖中，電源和二極管的極性相反。這樣，只要開關(guān)閉合，二極管就處于反向偏置狀態(tài)。由于它處于反向偏置狀態(tài)，因此不會影響電路，因為二極管不允許電流流過。

上圖顯示了開路，其中電感器極性反轉(zhuǎn)，二極管處于正向偏置。在此設(shè)置中，二極管將允許電流以電感器所需的速率流動和耗散。二極管的添加讓位于電流的流動。因此，電感器只需要產(chǎn)生一個小的電壓降即可產(chǎn)生理想的電流量，因為二極管在設(shè)置為正向偏置時電阻幾乎為零。通過這種設(shè)置，開關(guān)裝置將不會被損壞。因此，當(dāng)開關(guān)打開時，電感器的反極性將與二極管的極性相匹配，并防止反激電壓尖峰。

繼電器的工作原理

現(xiàn)在讓我們了解一下繼電器在常閉狀態(tài)和常開狀態(tài)下如何工作。

1、繼電器處于常閉狀態(tài)：

當(dāng)沒有電壓施加到磁芯時，它不能產(chǎn)生任何磁場，也不能起到磁鐵的作用。因此，它不能吸引可動銜鐵。因此，初始位置本身就是連接在常閉位置 (NC) 的電樞。

2、繼電器處于常開狀態(tài)：

當(dāng)向磁芯施加足夠的電壓時，它開始在其周圍產(chǎn)生磁場并充當(dāng)磁鐵。由于可移動電樞放置在其范圍內(nèi)，它會被磁芯產(chǎn)生的磁場吸引，從而改變電樞的位置。現(xiàn)在它連接到繼電器的常開引腳，并且連接到它的外部電路以不同的方式工作。

注：外部電路的功能取決于繼電器引腳的連接。

所以最后，我們可以說，當(dāng)線圈通電時，電樞被吸引并且可以看到開關(guān)動作，如果線圈斷電，它會失去磁性并且電樞回到其初始位置。

您可以在下面的動畫中檢查繼電器的實時工作情況：

繼電器電路圖分享

1、帶ZVS的三相固態(tài)繼電器電路圖

這是具有 ZVS 的實用三相固態(tài)繼電器電路圖。具有功率雙向可控硅和緩沖網(wǎng)絡(luò)的三個單相單元用于零電壓開關(guān)，以便單獨控制每相。

該項目由8051 微控制器組成，通過光隔離器向每相發(fā)送開關(guān)信號。光隔離器通過一組與負(fù)載串聯(lián)的三端雙向可控硅開關(guān)驅(qū)動負(fù)載。對于每個零電壓脈沖，微控制器都會生成輸出脈沖，以便在電源波形的每個零交叉處打開負(fù)載。

上圖顯示了實用的帶 ZVS 的三相固態(tài)繼電器的框圖，它由電源塊、微控制器塊、TRIAC 組和負(fù)載組成。光隔離器（充當(dāng) TRIAC 驅(qū)動器）的過零功能可確保產(chǎn)生低噪聲，從而避免感性和阻性負(fù)載上突然出現(xiàn)電流浪涌。兩個按鈕用于從微控制器生成輸出脈沖。

為了驗證零電壓點的負(fù)載切換，我們可以通過連接到 CRO 或 DSO 檢查施加到負(fù)載的電壓波形。通過使用兩個背對背晶閘管，可以擴(kuò)展繼電器工作以切換工業(yè)中的重負(fù)載。通過結(jié)合過載保護(hù)和短路保護(hù)，我們可以實現(xiàn)高可靠性。

2、延時繼電器電路圖（1)

我們將制作一個“延時繼電器”。延時繼電器是簡單的內(nèi)置延時功能的受控繼電器。它們通過在一定時間后或一定時間后（有些甚至可以兩者兼而有之）對次級電路通電來控制事件。

在標(biāo)準(zhǔn)常開控制繼電器中，當(dāng)電壓施加到初級側(cè)的線圈時，次級側(cè)的觸點立即閉合。當(dāng)一次側(cè)斷電時，二次側(cè)觸點打開，切斷負(fù)載電源。

對于某些應(yīng)用程序，我們不希望次級側(cè)立即響應(yīng)，我們希望這種情況在一定時間后或僅在一定持續(xù)時間內(nèi)發(fā)生。為此，我們可以使用延時繼電器。這里我們設(shè)計一個簡單的延時繼電器電路，因為有些電氣/電子項目需要延時一段時間后供電，或者需要延時一段時間后切斷電源，為此我們可以使用這個簡單的電路。

該延時繼電器電路包含機(jī)電繼電器和驅(qū)動電路。該電路決定時間延遲，為機(jī)電繼電器線圈供電（順便給連接到繼電器的負(fù)載）。

該電路的第一級是延時元件，例如分壓電阻系列和兩個電解電容器。電阻器 R1、電位器和 R2 串聯(lián)連接到直流輸入電源?？勺冸娮杵鳎娢黄鳎┑妮敵鲞B接到C1電容器和反向偏置齊納二極管，然后C2電容器最后連接到晶體管SL100的基極。該電路的第二級是帶有 LED 指示燈的繼電器。這里12V繼電器連接到SL100晶體管的集電極端子，雙色LED綠色端子連接到Q1的發(fā)射極，紅色端子跨接在集電極上。

現(xiàn)在我們需要給電路供電，這里電路的供電值取決于電位器的值。少量電壓傳遞至 C1，并對其進(jìn)行充電。當(dāng)完成并高于齊納二極管的截止極限時，電壓會傳遞到 C2 電容器并對其進(jìn)行充電。然后，C2 達(dá)到 Q1 晶體管的基極-發(fā)射極電壓限制，Q1 導(dǎo)通，繼電器線圈獲得完整的直流電源。完成上述過程需要一些時間延遲，具體取決于電位計值、C1-C2 充電時間和齊納二極管擊穿電壓。因此我們可以實現(xiàn)幾秒到幾分鐘的時間延遲。通過改變電位器值或C1-C2值，我們可以實現(xiàn)不同的延時級別。

3、延時繼電器電路圖（2)

延時繼電器對于電力工作人員來說是眾所周知的。如您所知，該設(shè)備用于調(diào)節(jié)高功率，同時消耗很少的電量。它們還用于信號處理并可用作開關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)繼電器是一種類似于電動開關(guān)的電氣設(shè)備。一種中繼是時間延遲。

它是電力行業(yè)眾所周知且經(jīng)常使用的工具。延時繼電器通過改變觸點的狀態(tài)來工作。在制作這個延時電路時，我們需要一個NPN晶體管、一個SPDT晶體管和一個SPST繼電器，以及一些其他元件。

分壓器電阻器和電解電容器用作電路第一部分中的延時元件。電路的第二部分是一個帶有LED指示的繼電器。 R1、R2 和電位器串聯(lián)連接至直流輸入源。電位器的輸出提供給 C1 電容器和反向偏置齊納二極管。最后，將 C2 電容器連接到 SL100 晶體管的基極。 SL100晶體管的集電極端子連接到12V繼電器的集電極端子，雙色LED的綠色端子連接到Q1的發(fā)射極，紅色端子跨接在集電極上。

當(dāng)給該電路供電時，根據(jù)電位器的值，微小的電壓會傳輸?shù)?C1 并充電。當(dāng)它充電并超過齊納二極管的截止極限時，電壓會傳遞到 C2 并充電。當(dāng)C2達(dá)到Q1晶體管的基極-發(fā)射極電壓極限時，晶體管導(dǎo)通。繼電器線圈接收到總直流功率后，繼電器通電。時間延遲取決于電位器設(shè)置、C1-C2 充電時間和齊納二極管擊穿電壓。

這樣，我們就可以實現(xiàn)幾秒到幾分鐘的延時。另外，通過改變電位器值或C1-C2值，我們可以實現(xiàn)不同的延時級別。

4、LDR開關(guān)繼電器電路圖（1)

LDR，光敏電阻，顧名思義就是抵抗光的。因此，電阻隨著光強(qiáng)度的增加而增加。在黑暗中，電路工作。我們可以使用 LDR 制作許多電路。但是，在本教程中，我們將介紹“LDR 開關(guān)繼電器電路”。

這意味著繼電器開關(guān)在沒有光的情況下打開。因此，您可以將任何其他設(shè)備添加到該繼電器開關(guān)。例如，您可以將燈連接到輸出繼電器并可以制作路燈電路。您還可以通過它制作燈電路。您可以使用相同的電路打開直流電機(jī)。請記住，該電路使用 CD4017 IC。那么讓我們先看看它的引腳配置。

在這個LDR開關(guān)繼電器電路中，有兩個部分。首先，有一個LDR傳感器和一個運算放大器。第二部分包括驅(qū)動繼電器的十年計數(shù)器。我們將LDR與電位器VR1連接，并將可變端與運算放大器的反相輸入端連接?，F(xiàn)在通過改變這個可變電阻的值，你可以調(diào)整LDR的靈敏度水平。

我們使用電阻器 R1 和 R2 制作的分壓器來平衡運算放大器的同相輸入。運算放大器的 PIn 提供輸出，我們將其提供給十進(jìn)制計數(shù)器 IC 的時鐘輸入?，F(xiàn)在，該 IC 對時鐘進(jìn)行計數(shù)并產(chǎn)生從 Q0 到 Q9 的十個輸出。在 Q0 處，我們借助開關(guān)晶體管 BC547 連接了輸出繼電器，LED1 顯示繼電器的 ON 狀態(tài)。您可以在常開引腳和公共引腳之間連接任何電器，如燈泡、風(fēng)扇、電機(jī)等。當(dāng) LDR 檢測到黑暗或陰影時，繼電器連接到電源并打開電器，該電器在相同條件下保持打開狀態(tài)，直到 LDR 檢測到另一個陰影。

5、LDR開關(guān)繼電器電路圖（2)

在本教程中，我們將制作一個“LDR 開關(guān)繼電器電路”。很多時候，電器控制的過程中可能會因為人為的粗心或者異常情況而造成電力的浪費，有時風(fēng)險也很大，因為燈光和家電的控制一般都是靠人工操作和維護(hù)。比如說衛(wèi)生間的開關(guān)，如果我們用濕手指來打開或關(guān)閉它，可能會觸電。所以，這是很危險的，為了避免這些情況我們可以使用簡單的LDR開關(guān)繼電器電路。

LDR或光敏電阻是一種由高電阻半導(dǎo)體材料制成的器件，它是一種可變電阻器，當(dāng)光照減弱時其阻值增大，當(dāng)光照增強(qiáng)時其阻值減小。這里，LDR 充當(dāng)陰影傳感設(shè)備，每當(dāng)檢測到陰影時就會打開或關(guān)閉繼電器，并保持繼電器處于打開或關(guān)閉狀態(tài)，直到下一次檢測到陰影。我們可以在LDR上方滑動雙手來打開/關(guān)閉電器。這意味著該 LDR 開關(guān)繼電器電路消除了與電器的物理接觸。

我們可以看到這個LDR開關(guān)繼電器電路有兩個階段來驅(qū)動繼電器，第一個是傳感器運算放大器，另一個是十進(jìn)制計數(shù)器。這里L(fēng)DR與可變電阻VR1相連，可變端與運放反相輸入端相連，我們可以通過改變VR1的值來調(diào)整LDR的靈敏度水平。具有 R1 和 R2 電阻器的分壓電路用于平衡放大器 LM358 的非反相輸入的操作。然后運算放大器一的輸出從引腳1獲得并饋入十進(jìn)制計數(shù)器的時鐘輸入。這里C1和R3用于穩(wěn)定運算放大器的輸出?，F(xiàn)在 IC CD4017 用于對時鐘進(jìn)行計數(shù)，并提供從 Q0 到 Q9 的 10 個輸出。這里輸出繼電器通過開關(guān)晶體管BC547與Q0連接。連接一個 LED1，指示繼電器的 ON 狀態(tài)。

由于LDR是一種可變電阻，當(dāng)光線減弱時其阻值增大，當(dāng)光線增強(qiáng)時其阻值減小。這意味著在黑暗的地方或者沒有光照到LDR上時，它的電阻非常高，而在光線充足的情況下，LDR的電阻非常低。這里，電器（燈泡）通過繼電器連接在 N/O（常開）和公共引腳之間。當(dāng)任何人或物體接近 LDR 時，它會檢測到陰影，然后繼電器獲得電源并打開燈泡，并保持相同的狀態(tài)，直到 LDR 再次檢測到陰影。如果您將此電路用作永久設(shè)置，則必須使用降壓變壓器和整流穩(wěn)壓器來獲得 9V 直流電源。