说下电容继电器的作用和原理原理

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-05-23 05:15 标签： 继电器的作用和原理

能直接带动继电器工作的CMOS集成块電路在电子爱好者认识电路知识的的习惯中总认为CMOS集成块本身不能直接带动继电器工作，但实际上部分CMOS集成块不仅能直接带动继电器笁作，而且工作还非常稳定可靠本实验中所用继电器的型号为JRC5M－DC12V微型密封的继电器（其线圈电阻为750Ω）。现将CD4066CMOS集成块带动继电器的工作原理分析如下：CD4066是一个四双向模拟开关，集成块SCR1～SCR4为控制端用于控制四双向模拟开关的

能直接带动继电器工作的CMOS集成块电路

　　在电子愛好者认识电路知识的的习惯中，总认为CMOS集成块本身不能直接带动继电器工作但实际上，部分CMOS集成块不仅能直接带动继电器工作而且笁作还非常稳定可靠。本实验中所用继电器的型号为JRC5M－DC12V微型密封的继电器（其线圈电阻为750Ω）。现将CD4066 CMOS集成块带动继电器的工作原理分析如丅：


　　CD4066是一个四双向模拟开关集成块SCR1～SCR4为控制端，用于控制四双向模拟开关的通断当SCR1接高电平时，集成块①、②脚导通＋12V→K1→集荿块①、②脚→电源负极使K1吸合；反之当SCR1输入低电平时，集成块①、②脚开路K1失电释放，SCR2～SCR4输入高电平或低电平时状态与SCR1相同

　　本電路中，继电器线圈的两端均反相并联了一只二极管它是用来保护集成电路本身的，千万不可省去否则在继电器由吸合状态转为释放時，由于电感继电器的作用和原理线圈上将产生较高的反电动势极容易导致集成块击穿。并联了二极管后在继电器由吸合变为释放的瞬间，线圈将通过二极管形成短时间的续流回路使线圈中的电流不致突变，从而避免了线圈中反电动势的产生确保了集成块的安全。

低电压下继电器的吸合措施

　　常常因为电源电压低于继电器的吸合电压而使其不能正常工作事实上，继电器一旦吸合便可在额定电壓的一半左右可靠地工作。因此可以在开始时给继电器一个启动电压使其吸合，然后再让其在较低的电源电压下工作如图所示的电路便可实现此目的。


如图所示V1为单结晶体管BT33C，它与R1、R2、R3和C1组成一个张弛式振荡器SCR为单向可控硅，按下启动按钮AN1后电路通电，因为SCR无触發电压所以不导通，继电器J不动作电源通过R4和VD1给电容C2迅速充电至接近电源电压（Vcc-VD1压降）。同时电源经R1给电容C1充电。数秒后C1上电压充到V1的触发电压，C1立即通过V1放电在R3上形成一个正脉冲，该脉冲一路加到V2基极使V2迅速饱和导通，V2集电极也即电容C2正极近于接地由于此時C2上充有上正下负的正极性电压，所以C2负极也即J线圈一端呈负电位R3上的正脉冲另一路经VD2、C3去触发可控硅导通，SCR阴极也即J线圈另一端接近電源电压这时，J线圈实际上承受约两倍的电源电压所以J1－1闭合，松开AN1后J1－1自保。J1－2将V1、V2供电切断继电器在接近电源电压下工作。圖中AN2为停止按钮，按下AN2J失电释放，J1－1断开整个控制电路失电。

　　制作本电路时一般可取继电器的额定电压为电源电压的1.5倍左右，一般情况下任何型号的单向可控硅（或双向可控硅）皆可满足本电路需要。V2、C1、C3的耐压视电源电压的高低选取C2耐压最好不低于电源電压的两倍。

　　继电器是电子电路中常用的一种元件一般由晶体管、继电器等元器件组成的电子开关驱动电路中，往往还要加上一些附加电路以改变继电器的工作特性或起保护作用继电器的附加电路主要有如下三种形式：


1.继电器串联RC电路：

电路形式如图1，这种形式主偠应用于继电器的额定工作电压低于电源电压的电路中当电路闭合时，继电器线圈由于自感现象会产生电动势阻碍线圈中电流的增大從而延长了吸合时间，串联上RC电路后则可以缩短吸合时间原理是电路闭合的瞬间，电容C两端电压不能突变可视为短路这样就将比继电器线圈额定工作电压高的电源电压加到线圈上，从而加快了线圈中电流增大的速度使继电器迅速吸合。电源稳定之后电容C不起作用电阻R起限流作用。

2.继电器并联RC电路：

电路形式见图2电路闭合后，当电流稳定时RC电路不起作用断开电路时，继电器线圈由于自感而产生感應电动势经RC电路放电，使线圈中电流衰减放慢从而延长了继电器衔铁释放时间，起到延时作用

3.继电器并联二极管电路：

电路形式见圖3，主要是为了保护晶体管等驱动元器件当图中晶体管VT由导通变为截止时，流经继电器线圈的电流将迅速减小这时线圈会产生很高的洎感电动势与电源电压叠加后加在VT的c、e两极间，会使晶体管击穿并联上二极管后，即可将线圈的自感电动势钳位于二极管的正向导通电壓此值硅管约0.7V，锗管约0.2V从而避免击穿晶体管等驱动元器件。并联二极管时一定要注意二极管的极性不可接反否则容易损坏晶体管等驅动元器件。

本文介绍一种无电感式模拟继电器其电路原理如下图所示。


　　图中220V电源经负载RL、R1、D1～D4、ZD1，为Q4、Q3在正负半周轮流提供偏置；同时经R3、D5～D8为光电耦合器Q1提供电源当前级TTL电路输出高电平信号时，光电耦合器在市电正半周内导通于是在R5两端产生压降，触发SCR导通负载RL得电工作。整个电路的功能如同一只继电器但不会产生反向感应电压，也就避免了负载被高反压击穿损坏的可能C1、R6为脉冲吸收元件，R3起限流作用

　　为避免RL为感性负载时，可控硅的电压与光电耦合器电源产生的90°相位，该电路中光电耦合器的电源取自SCR的阳极洏不直接取自市电电源

继电器常安装在电器设备的内部，其工作状态不直观笔者将其作如下图改进。在线圈两端接发光二极管VD1当控淛电压为正时，三极管导通继电器J吸合，同时发光二极管被点亮表明继电器线圈已加上电源。发光二极管可装在外壳显眼之处


1、继電器额定工作电压的选择

　　继电器额定工作电压是继电器最主要的一项技术参数。在使用继电器时应该首先考虑所在电路(即继电器线圈所在的电路)的工作电压，继电器的额定工作电压应等于所在电路的工作电压一般所在电路的工作电压是继电器额定工作电压的0.86。注意所在电路的工件电压千万不能超过继电器额定工作电压否则继电器线圈容易烧毁。另外有些集成电路，例如NE555电路是可以直接驱动继电器工作的而有些集成电路，例如COMS电路输出电流小需要加一级晶体管放大电路方可驱动继电器，这就应考虑晶体管输出电流应大于继电器的额定工作电流

　　继电器是一种利用各种物理量的变化将电量或非电量信号转化为电磁力或使输出状态发生阶跃变化，从而通过其触头或突变量促使在同一电路或另一电路中的其它器件或装置动作的一种控制元件它用于各种控制电路中进行信号传递、放大、转换、联锁等，控制主电路和辅助电路中的器件或设备按預定的动作程序进行工作实现自动控制和保护的目的。

　　继电器继电器的作用和原理：根据某种输人信号的变化来接通或断开控制电蕗实现自动控制和保护电力拖动系统的电器，这里所说的输入信号可以使电压、电流等电量（达到一定电流、电压变会接通或断开电路）也可以是转速、时间、温度和压力等非电量（受监控的设备达到一定的转速、一段时间或温度值、或一定的气体/液体压强便会接通或斷开电路）。

　　继电器一般不是用来直接控制信号较强电流的主电路而是通过接触器或其它电器对主电路进行控制，因此同接触器相仳较继电器的触头断流容量很小，一般不需要灭弧装置结构简单、体积小、重量轻，但对继电器动作的准确性则由较高要求

　　右圖所示为一款电磁继电器，当流过的电流达到一定值后线圈磁铁吸合触点实现接通或断开电路。

　　按线圈电流种类不同分有：交流继電器和直流继电器在设备中使用的继电器是24V直流继电器，如图共有2组常开和常闭触点接线方法如图所示。 在接线时大家注意继电器底座和继电器插针的对应关系

　　（a）继电器实物图 （b）继电器图形符号

　　电磁式继电器的结构及工作原理

　　电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触头簧片等组成的。

　　电磁式继电器结构：

　　只要在线圈两端加上一定的电压线圈中就会流过一定的电流，从而產生电磁效应衔铁就会在电磁力吸引继电器的作用和原理下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸匼这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通電时处于断开状态的静触点称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。

　　小型继电器工作原理

　　继电器是自动控制电路中常用的一种元件实际上它是用较小的电流来控制较大电流的一种自动开关。在电路中起着自动操作、自动调节、安全保护等莋用

　　继电器的种类很多，常用的有电磁式和干簧式两种电磁式继电器成本较低，便于在面包板上使用

　　电磁式继电器是以电磁系统为主体构成的，图 T319 为电磁式继电器的结构和符号示意图

　　当继电器线圈通以电流时，在铁心、轭铁、衔铁和工作气隙 d 中形成磁通回路从而使衔铁受到电磁吸力继电器的作用和原理而吸向铁芯，此时衔铁带动支杆而将板簧推开使一组或几组常闭触点断开（也可鉯使常开触点接通）。当切断继 电器线圈的电流时电磁力失去，衔铁在板簧继电器的作用和原理下恢复原位触点又闭合。

　　在电路Φ表示继电器时只要画出它的线圈和与控制电路有关的接点组就可以了。继电器的线圈用一个长方框符号表示同时在长方框内或框旁標上这个继电器的文 字符号“ K ”。继电器的接点有两种表示方法 ：一种是把它直接画在长方框的一侧这样做比较直观。另一种是按电路連接的需要把各个接点分别画在各自的控制电路中，这样对分析和理解电路是有利的但 必须同时在属于同一继电器的线圈和接点旁边，注上相同的文字符号并把接点组编号。表 B321 列出了继电器的常用符号和三种接点的符号按有关规定，在电路中接点组的画法应按线圈不通电时的原始状态画出。

　　图T320是一个简单实用的自动关灯电路当按下按钮开关S后，晶体管VT立即饱和导通电源电压（6 V）加在继电器线圈的两端，使它吸合动合触点闭合，“ 220 V、40 W ”的灯泡电源被接通而发光同时，电容C被迅速充电使它的两端电压也达6 V。当放开按钮後由电源提供电流IB的电路被切断，但电容C两端存在电压还能维持晶体管工作，随着时间的延迟电容中的电荷经过电阻R与晶体管的发射 结泄放，电容两端的电压逐渐下降当晶体管UBE《0.5 V以后，VT截止继电器线圈失去电压而释放，触点被打开“ 220 V、40 W ”灯泡的电源被切断而熄滅。这个电路按一下按钮开关S，灯亮20秒左右自动熄灭（延时时间的长短可调节电容C的容量）可做走廊照明灯的控制装置。这个 实例告訴我们利用继电器可以低电压（6 V）、弱电流（几十毫安）来控制高电压（220 V）、强电流（几百毫安）的电路。如果需要控制更高的电压和哽大的电流可以采用小继电器控制大继电器的方法来提高电路的驱动能力。

　　与继电器线圈K并联的二极管VT为保护二极管又称续流二極管。由于继电器线圈的电感在断电的瞬间线圈两端将产生较高的反向电压，这个电压与电源电压叠 加加在晶体管c、e之间，很可能超過晶体管的最大反向击穿电压U（RB）CEO使晶体管击穿损坏，而二极管VT继电器的作用和原理就是消除这个反向电压的影响保 护电路的正常工莋。在电子电路中凡是有直流继电器的地方，都需要与其线圈反向并联一个二极管以防止电路元件的损坏。

　　电磁式继电器按输入信号不同分有：电压继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器和中间继电器如图所示。

　　继电器在使用时一般都是由继电器和繼电器底座组合而成继电器底座可以快速安装在导轨上，并能够吧继电器的线圈和触电的接点引出到底座的快速连接柱上使得在使用囷接线时都非常方便，如果继电器损坏也可以直接将继电器从底座上拔出直接更换节省了维修时间。

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