如何使用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電磁式繼電器

在各種自動(dòng)控制設(shè)備中，都存在一個(gè)低壓的自動(dòng)控制電路與高壓電氣電路的互相連接問題，一方面要使低壓的電子電路的控制信號(hào)能夠控制高壓電氣電路的執(zhí)行元件，如電動(dòng)機(jī)、電磁鐵、電燈等；另一方面又要為電子線路的電氣電路提供良好的電隔離，以保護(hù)電子電路和人身的安全，電磁式繼電器便能完成這一橋梁作用。

電磁繼電器是在在輸入電路內(nèi)電流的作用下，由機(jī)械部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生預(yù)定響應(yīng)的一種繼電器。

它包括直流電磁繼電器、交流電磁繼電器、磁保持繼電器、極化繼電器、舌簧繼電器，節(jié)能功率繼電器。

（1）直流電磁繼電器：輸入電路中的控制電流為直流的電磁繼電器。

（2）交流電磁繼電器：輸入電路中的控制電流為交流的電磁繼電器。

（3）磁保持繼電器：將磁鋼引入磁回路，繼電器線圈斷電后，繼電器的銜鐵仍能保持在線圈通電時(shí)的狀態(tài)，具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。

（4）極化繼電器：狀態(tài)改變?nèi)Q于輸入激勵(lì)量極性的一種直流繼電器。

（5）舌簧繼電器：利用密封在管內(nèi)，具有觸點(diǎn)簧片和銜鐵磁路雙重作用的舌簧的動(dòng)作來開、閉或轉(zhuǎn)換線路的繼電器。

（6）節(jié)能功率繼電器：輸入電路中的控制電流為交流的電磁繼電器，但它的電流大（一般30-100A），體積小， 節(jié)電功能。

電磁式繼電器一般由控制線圈、鐵芯、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成，控制線圈和接點(diǎn)組之間是相互絕緣的，因此，能夠?yàn)?a href="http://ttokpm.com/soft/data/4-10/" target="_blank">控制電路起到良好的電氣隔離作用。當(dāng)我們?cè)诶^電器的線圈兩頭加上其線圈的額定的電壓時(shí)，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的接通、切斷的開關(guān)目的。

下面是一個(gè)小型信號(hào)繼電器HK4100F-DC5V-SH的實(shí)物照片和主要技術(shù)參數(shù)。。。

HK4100F電磁繼電器 主要技術(shù)參數(shù)：

品 牌 ：匯科（HUI KE）

型 號(hào) ： HK4100F-DC5V-SH

外形尺寸（mm）： 10.5*15.5*11.8mm（W*L*H）

重 量 ： 3.5g

產(chǎn) 地： 中國(guó)寧波 觸點(diǎn)參數(shù)：

觸點(diǎn)形式：1C（SPDT）

觸點(diǎn)負(fù)載： 3A 220V AC/30V DC

阻 抗： ≤100mΩ

額定電流： 3A

電氣壽命：≥10萬次

機(jī)械壽命：≥1000萬次

線圈參數(shù)：

阻值（士10%）： 120Ω

線圈功耗：0.2W

額定電壓：DC 5V

吸合電壓：DC 3.75V

釋放電壓：DC 0.5V

工作溫度：-25℃～+70℃

絕緣電阻：≥100MΩ

線圈與觸點(diǎn)間耐壓：4000VAC/1分鐘

觸點(diǎn)與觸點(diǎn)間耐壓：750VAC/1分鐘

圖 1

一、繼電器驅(qū)動(dòng)原理

下圖2是S51增強(qiáng)型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板上HK4100F繼電器驅(qū)動(dòng)電路原理圖，三極管T5的基極B接到單片機(jī)的P3.6，三極管的發(fā)射極E接到繼電器線圈的一端，線圈的另一端接到＋5V電源VCC上；繼電器線圈兩端并接一個(gè)二極管IN4148，用于吸收釋放繼電器線圈斷電時(shí)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)，防止反向電勢(shì)擊穿三極管T5及干擾其他電路；R3和發(fā)光二極管LED9組成一個(gè)繼電器狀態(tài)指示電路，當(dāng)繼電器吸合的時(shí)候，LED9點(diǎn)亮，這樣就可以直觀的看到繼電器狀態(tài)了。

HK4100F電磁繼電器驅(qū)動(dòng)原理圖

圖 2

注：上面圖中所示，CN2的1、2、3為繼電器輸出接線端子，其中1接到繼電器的常開接點(diǎn)，2接到繼電器的動(dòng)接點(diǎn)，3接到繼電器的常閉接點(diǎn)。當(dāng)繼電器吸合的時(shí)候，1－2將接通，相當(dāng)于開關(guān)閉合。因此我們就可以在端子1－2上接線來控制其他電路了。

驅(qū)動(dòng)原理：

1、當(dāng)AT89S51單片機(jī)的P3.6引腳輸出低電平時(shí)，三極管T5飽和導(dǎo)通，＋5V電源加到繼電器線圈兩端，繼電器吸合，同時(shí)狀態(tài)指示的發(fā)光二極管也點(diǎn)亮，繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，相當(dāng)于開關(guān)閉合。

2、當(dāng)AT89S51單片機(jī)的P3.6引腳輸出高電平時(shí)，三極管T5截止，繼電器線圈兩端沒有電位差，繼電器銜鐵釋放，同時(shí)狀態(tài)指示的發(fā)光二極管也熄滅，繼電器的常開觸點(diǎn)釋放，相當(dāng)于開關(guān)斷開。注：在三極管截止的瞬間，由于線圈中的電流不能突變?yōu)榱?，繼電器線圈兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較高電壓的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)則可以通過二極管IN4148釋放，從而保護(hù)了三極管免被擊穿，也消除了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)其他電路的干擾，這就是二極管D1的保護(hù)作用。

二、繼電器驅(qū)動(dòng)程序

下面給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的繼電器控制實(shí)驗(yàn)源程序，控制繼電器不停地吸合、釋放動(dòng)作，程序很簡(jiǎn)單。

程序流程圖 繼電器控制ASM源程序：

ORG 0000H

AJMP START ;跳轉(zhuǎn)到初始化程序

ORG 0033H

START： MOV SP，#50H ;SP初始化

MOV P3，#0FFH ;端口初始化

MAIN： CLR P3.6 ;P3.6輸出低電平，繼電器吸合

ACALL DELAY ;延時(shí)保持一段時(shí)間

SETB P3.6 ;P3.6輸出高電平，繼電器釋放

ACALL DELAY ;延時(shí)保持一段時(shí)間

AJMP MAIN ;返回重復(fù)循環(huán)

DELAY： MOV R1，#20 ;延時(shí)子程序

Y1： MOV R2，#100

Y2： MOV R3，#228

DJNZ R3，$

DJNZ R2，Y2

DJNZ R1，Y1

RET ;延時(shí)子程序返回

END

圖 3

在Keil C51中新建工程jdq，輸入上面的源程序，通過編譯后得到HEX格式的燒寫目標(biāo)文件jdq.hex，將該文件使用ISP編程器燒寫到AT89S51芯片上，然后我們就可以看到單片機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)板上的繼電器吸合延時(shí)1S后釋放。。?！班?噠”地響個(gè)不停，繼電器普遍的指示燈也在閃爍，繼電器輸出接點(diǎn)也就跟著繼電器的動(dòng)作而反復(fù)通斷開關(guān)了。

下面程序驅(qū)動(dòng)繼電器采用了CPL位取反指令，程序的運(yùn)行結(jié)果完全相同：

ORG 0000H

AJMP START ;跳轉(zhuǎn)到初始化程序

ORG 0033H

START： MOV SP，#50H ;SP初始化

MOV P3，#0FFH ;端口初始化

MAIN： CPL P3.6 ;P3.6輸出電平翻轉(zhuǎn)，繼電器狀態(tài)改變

ACALL DELAY ;延時(shí)保持一段時(shí)間

AJMP MAIN ;返回重復(fù)循環(huán)

DELAY： MOV R1，#20 ;延時(shí)子程序

Y1： MOV R2，#100

Y2： MOV R3，#228

DJNZ R3，$

DJNZ R2，Y2

DJNZ R1，Y1

RET ;延時(shí)子程序返回

END