物聯(lián)網(wǎng)中安全性高的隔離控制方案_繼電器詳解

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中為什么要使用繼電器

在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用繼電器的原因主要有以下幾點(diǎn)：

電路控制功能

自動(dòng)調(diào)節(jié)與安全保護(hù)：繼電器實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種自動(dòng)開關(guān)，因此在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)和安全保護(hù)的作用。它能夠根據(jù)設(shè)定的條件自動(dòng)切換電路狀態(tài)，從而保護(hù)設(shè)備和系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

轉(zhuǎn)換電路：繼電器可以方便地實(shí)現(xiàn)電路的轉(zhuǎn)換，將輸入回路（控制系統(tǒng)）的信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出回路（被控制系統(tǒng)）的動(dòng)作，這對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中復(fù)雜的電路控制至關(guān)重要。

擴(kuò)展控制范圍與多功能性

多觸點(diǎn)控制：繼電器通常具有多個(gè)觸點(diǎn)，可以根據(jù)需要同時(shí)控制多個(gè)電路的開斷或接通，這對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中需要同時(shí)控制多個(gè)設(shè)備的場景非常有用。

放大功能：某些類型的繼電器（如靈敏型繼電器、中間繼電器）具有放大功能，可以用一個(gè)很微小的控制量來控制很大功率的電路，這對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中信號(hào)放大和傳輸具有重要意義。

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與遠(yuǎn)程控制

自動(dòng)與遙控：繼電器可以與其他電器元件組合成程序控制線路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行和遠(yuǎn)程控制。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，這種功能使得用戶可以隨時(shí)隨地通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和控制。

監(jiān)測與信號(hào)綜合：繼電器還可以用于監(jiān)測設(shè)備的狀態(tài)并綜合多個(gè)控制信號(hào)，當(dāng)多個(gè)控制信號(hào)按規(guī)定的形式輸入時(shí)，繼電器可以經(jīng)過比較綜合達(dá)到預(yù)定的控制效果。

適應(yīng)性與穩(wěn)定性

適應(yīng)性強(qiáng)：繼電器可以適應(yīng)不同種類的輸入量（如電、磁、聲、光、熱等）和輸出量需求，因此在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用范圍。

工作穩(wěn)定：繼電器具有動(dòng)作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，能夠確保物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在長時(shí)間運(yùn)行中的穩(wěn)定性和可靠性。

綜上所述，繼電器在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電路的自動(dòng)調(diào)節(jié)和安全保護(hù)，還能夠擴(kuò)展控制范圍、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與遠(yuǎn)程控制，并具有良好的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。因此，在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中，繼電器是不可或缺的關(guān)鍵元件之一。

本文會(huì)再為大家詳解電控制器件家族中的一員——繼電器

繼電器定義

繼電器（英文名稱：relay）是一種電控制器件，是當(dāng)輸入量（激勵(lì)量）的變化達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，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(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。

繼電器是具有隔離功能的自動(dòng)開關(guān)元件，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測、通訊、自動(dòng)控制、機(jī)電一體化及電力電子設(shè)備中，是最重要的控制元件之一。

繼電器在電氣控制圖中用K表示，細(xì)分在K后加上相應(yīng)的字母如KA（電流繼電器），KT（時(shí)間繼電器），KF（頻率繼電器），KP（壓力繼電器），KS（信號(hào)繼電器），KE（接地繼電器），KM（接觸器），KC（控制繼電器，驅(qū)動(dòng)器）

繼電器主要作用

繼電器一般都有能反映一定輸入變量（如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等）的感應(yīng)機(jī)構(gòu)（輸入部分）；有能對(duì)被控電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷”控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（輸出部分）；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對(duì)輸入量進(jìn)行耦合隔離，功能處理和對(duì)輸出部分進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的中間機(jī)構(gòu)（驅(qū)動(dòng)部分）。

作為控制元件，概括起來，繼電器有如下幾種作用：

1）擴(kuò)大控制范圍：例如，多觸點(diǎn)繼電器控制信號(hào)達(dá)到某一定值時(shí)，可以按觸點(diǎn)組的不同形式，同時(shí)換接、開斷、接通多路電路。

2）放大：例如，靈敏型繼電器、中間繼電器等，用一個(gè)很微小的控制量，可以控制很大功率的電路。

3）綜合信號(hào)：例如，當(dāng)多個(gè)控制信號(hào)按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時(shí)，經(jīng)過比較綜合，達(dá)到預(yù)定的控制效果。

4）自動(dòng)、遙控、監(jiān)測：例如，自動(dòng)裝置上的繼電器與其他電器一起，可以組成程序控制線路，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。

說白了：繼電器就相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)，接在任意線上，斷開狀態(tài)下線就斷開了，沒導(dǎo)通，閉合狀態(tài)下線就接在了一起，導(dǎo)通了

繼電器接線圖（單穩(wěn)態(tài)無保持）

輸入部分:

DC+：接電源正極（電壓按繼電器要求，有3V、5V、9V、12v和24v選擇)

DC-：接電源負(fù)極

IN：可以高或低電平控制繼電器吸合

繼電器輸出端:

NO：繼電器常開接口，繼電器吸合前懸空，吸合后與COM短接

COM：繼電器公用接口

NC：繼電器常閉接口，繼電器吸合前與COM短接，吸合后懸空、

繼電器分類

1、按繼電器的工作原理或結(jié)構(gòu)特征分類

1）電磁繼電器：利用輸入電路內(nèi)電流在電磁鐵鐵芯與銜鐵間產(chǎn)生的吸力作用而工作的一種電氣繼電器。電磁繼電器可以通過低電壓、弱電流控制高電壓、強(qiáng)電流電路，還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱和生產(chǎn)自動(dòng)化，在現(xiàn)代的生活中起著越來越重要的作用。它的應(yīng)用很普遍，具體表現(xiàn)為:

家用電器: 空調(diào)繼電器主要用于控制壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)、風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)，以執(zhí)行相關(guān)的控制功能

汽車領(lǐng)域：啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)繼電器、嗽叭繼電器、電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)斷路繼電器、充電電壓和電流調(diào)節(jié)繼電器、轉(zhuǎn)變信號(hào)閃光繼電器、燈光亮度控制繼電器以及空調(diào)控制繼電器、推拉門自動(dòng)開閉控制繼電器;玻璃窗升降控制繼電器。 工業(yè)控制:主要的控制功能由通用交流繼電器完成。通常由按紐或限位開關(guān)驅(qū)動(dòng)繼電器。繼電器的觸點(diǎn)可以控制電磁閥、較大的啟動(dòng)電機(jī)以及指示燈

原理及接線圖

實(shí)物圖

2）固體繼電器：指電子元件履行其功能而無機(jī)械運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的，輸入和輸出隔離的一種繼電器。專用的固態(tài)繼電器可以具有短路保護(hù)，過載保護(hù)和過熱保護(hù)功能，與組合邏輯固化封裝就可以實(shí)現(xiàn)用戶需要的智能模塊，直接用于控制系統(tǒng)中。

固態(tài)繼電器已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外圍接口設(shè)備、恒溫系統(tǒng)、調(diào)溫、電爐加溫控制、電機(jī)控制、數(shù)控機(jī)械，遙控系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化裝置；

信號(hào)燈、調(diào)光、閃爍器、照明舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)；

儀器儀表、醫(yī)療器械、復(fù)印機(jī)、自動(dòng)洗衣機(jī)；

自動(dòng)消防，保安系統(tǒng)，以及作為電網(wǎng)功率因素補(bǔ)償?shù)碾娏﹄娙莸那袚Q開關(guān)；

化工、煤礦等需防爆、防潮、防腐蝕場合。

原理及接線圖

實(shí)物圖

3）溫度繼電器：當(dāng)外界溫度達(dá)到給定值時(shí)而動(dòng)作的繼電器，當(dāng)負(fù)載設(shè)備溫度過高或流過的電流過大時(shí)，溫度繼電器斷開，切斷線路，進(jìn)行設(shè)備及線路的保護(hù)，是使用最為廣泛的產(chǎn)品。

溫度繼電器可供航空航天、監(jiān)控?cái)z像設(shè)備、電機(jī)、電器設(shè)備及其它行業(yè)作溫度控制和過熱保護(hù)用.

原理及結(jié)構(gòu)圖

接線圖

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

舌簧繼電器廣泛應(yīng)用于電器保護(hù)、電器更新與控制、自動(dòng)化生產(chǎn)和工藝控制等方面。例如：

在空調(diào)系統(tǒng)中，電路控制器使用舌簧繼電器來控制電器設(shè)備的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和濕度的調(diào)節(jié)控制。

在電壓變化較大的工作場所，如發(fā)電機(jī)房、逆變器控制等方面，使用電壓繼電器可以起到有效保護(hù)電路和設(shè)備的作用。

結(jié)構(gòu)及原理圖

實(shí)物圖

5）時(shí)間繼電器：當(dāng)加上或除去輸入信號(hào)時(shí)，輸出部分需延時(shí)或限時(shí)到規(guī)定時(shí)間才閉合或斷開其被控線路繼電器。延時(shí)時(shí)間的長短可以用螺釘調(diào)節(jié)空氣室進(jìn)氣孔的大小來改變。時(shí)間繼電器可以廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域，包括：

工業(yè)上控制自動(dòng)輸送機(jī)的啟停時(shí)間，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配；

控制家用電器開關(guān)時(shí)間，這樣可以省電、方便、安全；交通信號(hào)燈與城市信號(hào)燈控制；

農(nóng)用機(jī)械的啟動(dòng)耕作、播種等操作時(shí)間。還可以用來控制灌溉系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間等領(lǐng)域，完成自動(dòng)化的操作，提高生產(chǎn)效率，降低能源浪費(fèi)。

原理及接線圖

實(shí)物圖

6）高頻繼電器：用于切換高頻，射頻線路而具有最小損耗的繼電器。頻繼電器的線圈和觸點(diǎn)都需要經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)和優(yōu)化，以適應(yīng)高頻信號(hào)的傳輸。高頻繼電器可以在高頻電路中進(jìn)行開關(guān)控制，常用于射頻電路、微波電路、通信電路等行業(yè)。主要應(yīng)用場景包括：

通信設(shè)備中的功率放大器控制：高頻繼電器可以控制通信設(shè)備的放大器，調(diào)制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大和傳輸；

雷達(dá)系統(tǒng)控制：雷達(dá)系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)測量目標(biāo)位置和速度，高頻繼電器在雷達(dá)中起到關(guān)鍵作用，可以控制波導(dǎo)、天線、控制器等電路的開關(guān)；

醫(yī)療設(shè)備中的控制器控制；高頻繼電器在醫(yī)療設(shè)備中起到非常重要的作用，在磁共振成像、超聲診斷等設(shè)備中均得到了廣泛應(yīng)用。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

實(shí)物圖

7）極化繼電器：有極化磁場與控制電流通過控制線圈所產(chǎn)生的磁場綜合作用而動(dòng)作的繼電器。繼電器的動(dòng)作方向取決于控制線圈中流過的的電流方向。

極化繼電器廣泛應(yīng)用于航天領(lǐng)域，是控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等自動(dòng)化電氣系統(tǒng)中最基本的組成元件之一。其在控制電路中具有獨(dú)特的電氣和物理特性，轉(zhuǎn)換深度高、輸入輸出比大、抗干擾能力強(qiáng)、可多路同步切換等一系列固態(tài)電子元器件不能替代的優(yōu)點(diǎn)。

工作原理圖

實(shí)物圖

8）其他類型的繼電器：如光繼電器，聲繼電器，熱繼電器，儀表式繼電器，霍爾效應(yīng)繼電器，差動(dòng)繼電器等。

2、按繼電器的外形尺寸分類

1）微型繼電器：最長邊尺寸不大于10毫米的繼電器。

2）超小型微型繼電器：最長邊尺寸大于10毫米，但不大于25毫米的繼電器。

3）小型微型繼電器：最長邊尺寸大于25毫米，但不大于50毫米的繼電器。

注：對(duì)于密封或封閉式繼電器，外形尺寸為繼電器本體三個(gè)相互垂直方向的最大尺寸，不包括安裝件，引出端，壓筋，壓邊，翻邊和密封焊點(diǎn)的尺寸。

3、按繼電器的負(fù)載分類：

1）微功率繼電器：當(dāng)觸點(diǎn)開路電壓為直流28V時(shí)，（阻性）為0.1A、0.2A的繼電器。

2）弱功率繼電器：當(dāng)觸點(diǎn)開路電壓為直流28V時(shí)，（阻性）為0.5A、1A的繼電器。

3）中功率繼電器：當(dāng)觸點(diǎn)開路電壓為直流28V時(shí)，（阻性）為2A、5A的繼電器。

4）大功率繼電器：當(dāng)觸點(diǎn)開路電壓為直流28V時(shí)，（阻性）為10A、15A、20A、25A、40A……的繼電器。

4、按繼電器的防護(hù)特征分類：

1）密封繼電器：采用焊接或其他方法，將觸點(diǎn)和線圈等密封在罩子內(nèi)，與圍介質(zhì)相隔離，其泄漏率較低的繼電器。

2）封閉式繼電器：用罩殼將觸點(diǎn)和線圈等密封（非密封）加以防護(hù)的繼電器。

3）敞開式繼電器：不用防護(hù)罩來保護(hù)觸電和線圈等的繼電器。

繼電器常見問題及判定方法

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審核編輯 黃宇