繼電器控制電路模塊設(shè)計(jì)及原理圖

繼電器控制電路模塊設(shè)計(jì)及原理圖

能直接帶動(dòng)繼電器工作的CMOS集成塊電路
　　在電子愛(ài)好者認(rèn)識(shí)電路知識(shí)的的習(xí)慣中，總認(rèn)為CMOS集成塊本身不能直接帶動(dòng)繼電器工作，但實(shí)際上，部分CMOS集成塊不僅能直接帶動(dòng)繼電器工作，而且工作還非常穩(wěn)定可靠。本實(shí)驗(yàn)中所用繼電器的型號(hào)為JRC5M－DC12V微型密封的繼電器（其線圈電阻為750Ω）?，F(xiàn)將CD4066 CMOS集成塊帶動(dòng)繼電器的工作原理分析如下：

　　CD4066是一個(gè)四雙向模擬開(kāi)關(guān)，集成塊SCR1～SCR4為控制端，用于控制四雙向模擬開(kāi)關(guān)的通斷。當(dāng)SCR1接高電平時(shí)，集成塊①、②腳導(dǎo)通，＋12V→K1→集成塊①、②腳→電源負(fù)極使K1吸合；反之當(dāng)SCR1輸入低電平時(shí)，集成塊①、②腳開(kāi)路，K1失電釋放，SCR2～SCR4輸入高電平或低電平時(shí)狀態(tài)與SCR1相同。
　　本電路中，繼電器線圈的兩端均反相并聯(lián)了一只二極管，它是用來(lái)保護(hù)集成電路本身的，千萬(wàn)不可省去，否則在繼電器由吸合狀態(tài)轉(zhuǎn)為釋放時(shí)，由于電感的作用線圈上將產(chǎn)生較高的反電動(dòng)勢(shì)，極容易導(dǎo)致集成塊擊穿。并聯(lián)了二極管后，在繼電器由吸合變?yōu)獒尫诺乃查g，線圈將通過(guò)二極管形成短時(shí)間的續(xù)流回路，使線圈中的電流不致突變，從而避免了線圈中反電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生，確保了集成塊的安全。

低電壓下繼電器的吸合措施
　　常常因?yàn)殡娫措妷旱陀诶^電器的吸合電壓而使其不能正常工作，事實(shí)上，繼電器一旦吸合，便可在額定電壓的一半左右可靠地工作。因此，可以在開(kāi)始時(shí)給繼電器一個(gè)啟動(dòng)電壓使其吸合，然后再讓其在較低的電源電壓下工作，如圖所示的電路便可實(shí)現(xiàn)此目的。
　　工作原理：

　　如圖所示。V1為單結(jié)晶體管BT33C，它與R1、R2、R3和C1組成一個(gè)張弛式振蕩器，SCR為單向可控硅，按下啟動(dòng)按鈕AN1后，電路通電，因?yàn)镾CR無(wú)觸發(fā)電壓，所以不導(dǎo)通，繼電器J不動(dòng)作，電源通過(guò)R4和VD1給電容C2迅速充電至接近電源電壓（Vcc-VD1壓降）。同時(shí)，電源經(jīng)R1給電容C1充電。數(shù)秒后，C1上電壓充到V1的觸發(fā)電壓，C1立即通過(guò)V1放電，在R3上形成一個(gè)正脈沖，該脈沖一路加到V2基極，使V2迅速飽和導(dǎo)通，V2集電極也即電容C2正極近于接地。由于此時(shí)C2上充有上正下負(fù)的正極性電壓，所以C2負(fù)極也即J線圈一端呈負(fù)電位。R3上的正脈沖另一路經(jīng)VD2、C3去觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，SCR陰極也即J線圈另一端接近電源電壓。這時(shí)，J線圈實(shí)際上承受約兩倍的電源電壓，所以J1－1閉合，松開(kāi)AN1后，J1－1自保。J1－2將V1、V2供電切斷，繼電器在接近電源電壓下工作。圖中，AN2為停止按鈕，按下AN2，J失電釋放，J1－1斷開(kāi)，整個(gè)控制電路失電。
　　制作本電路時(shí)，一般可取繼電器的額定電壓為電源電壓的1.5倍左右，一般情況下，任何型號(hào)的單向可控硅（或雙向可控硅）皆可滿足本電路需要。V2、C1、C3的耐壓視電源電壓的高低選取。C2耐壓最好不低于電源電壓的兩倍。

繼電器的三種附加電路
　　繼電器是電子電路中常用的一種元件，一般由晶體管、繼電器等元器件組成的電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路中，往往還要加上一些附加電路以改變繼電器的工作特性或起保護(hù)作用。繼電器的附加電路主要有如下三種形式：

1.繼電器串聯(lián)RC電路：
??? 　　電路形式如圖1，這種形式主要應(yīng)用于繼電器的額定工作電壓低于電源電壓的電路中。當(dāng)電路閉合時(shí)，繼電器線圈由于自感現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)阻礙線圈中電流的增大，從而延長(zhǎng)了吸合時(shí)間，串聯(lián)上RC電路后則可以縮短吸合時(shí)間。原理是電路閉合的瞬間，電容C兩端電壓不能突變可視為短路，這樣就將比繼電器線圈額定工作電壓高的電源電壓加到線圈上，從而加快了線圈中電流增大的速度，使繼電器迅速吸合。電源穩(wěn)定之后電容C不起作用，電阻R起限流作用。
2.繼電器并聯(lián)RC電路：
??? 　　電路形式見(jiàn)圖2，電路閉合后，當(dāng)電流穩(wěn)定時(shí)RC電路不起作用，斷開(kāi)電路時(shí)，繼電器線圈由于自感而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)RC電路放電，使線圈中電流衰減放慢，從而延長(zhǎng)了繼電器銜鐵釋放時(shí)間，起到延時(shí)作用。
3.繼電器并聯(lián)二極管電路：
??? 　　電路形式見(jiàn)圖3，主要是為了保護(hù)晶體管等驅(qū)動(dòng)元器件。當(dāng)圖中晶體管VT由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，流經(jīng)繼電器線圈的電流將迅速減小，這時(shí)線圈會(huì)產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì)與電源電壓疊加后加在VT的c、e兩極間，會(huì)使晶體管擊穿，并聯(lián)上二極管后，即可將線圈的自感電動(dòng)勢(shì)鉗位于二極管的正向?qū)妷?，此值硅管約0.7V，鍺管約0.2V，從而避免擊穿晶體管等驅(qū)動(dòng)元器件。并聯(lián)二極管時(shí)一定要注意二極管的極性不可接反，否則容易損壞晶體管等驅(qū)動(dòng)元器件。

無(wú)電感式模擬繼電器
??? 　　介紹一種無(wú)電感式模擬繼電器，其電路原理如下圖所示。

　　圖中，220V電源經(jīng)負(fù)載RL、R1、D1～D4、ZD1，為Q4、Q3在正負(fù)半周輪流提供偏置；同時(shí)經(jīng)R3、D5～D8為光電耦合器Q1提供電源。當(dāng)前級(jí)TTL電路輸出高電平信號(hào)時(shí)，光電耦合器在市電正半周內(nèi)導(dǎo)通，于是在R5兩端產(chǎn)生壓降，觸發(fā)SCR導(dǎo)通，負(fù)載RL得電工作。整個(gè)電路的功能如同一只繼電器，但不會(huì)產(chǎn)生反向感應(yīng)電壓，也就避免了負(fù)載被高反壓擊穿損壞的可能。C1、R6為脈沖吸收元件，R3起限流作用。
　　為避免RL為感性負(fù)載時(shí)，可控硅的電壓與光電耦合器電源產(chǎn)生的90°相位，該電路中光電耦合器的電源取自SCR的陽(yáng)極而不直接取自市電電源。

繼電器電路小改進(jìn)
??? 　　繼電器常安裝在電器設(shè)備的內(nèi)部，其工作狀態(tài)不直觀，筆者將其作如下圖改進(jìn)。在線圈兩端接發(fā)光二極管VD1，當(dāng)控制電壓為正時(shí)，三極管導(dǎo)通，繼電器J吸合，同時(shí)發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，表明繼電器線圈已加上電源。發(fā)光二極管可裝在外殼顯眼之處。

繼電器的正確使用
1、繼電器額定工作電壓的選擇
　　繼電器額定工作電壓是繼電器最主要的一項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。在使用繼電器時(shí)，應(yīng)該首先考慮所在電路(即繼電器線圈所在的電路)的工作電壓，繼電器的額定工作電壓應(yīng)等于所在電路的工作電壓。一般所在電路的工作電壓是繼電器額定工作電壓的0.86。注意所在電路的工件電壓千萬(wàn)不能超過(guò)繼電器額定工作電壓，否則繼電器線圈容易燒毀。另外，有些集成電路，例如NE555電路是可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器工作的，而有些集成電路，例如COMS電路輸出電流小，需要加一級(jí)晶體管放大電路方可驅(qū)動(dòng)繼電器，這就應(yīng)考慮晶體管輸出電流應(yīng)大于繼電器的額定工作電流。
2、觸點(diǎn)負(fù)載的選擇
　　觸點(diǎn)負(fù)載是指觸點(diǎn)的承受能力。繼電器的觸點(diǎn)在轉(zhuǎn)換時(shí)可承受一定的電壓和電流。所以在使用繼電器時(shí)，應(yīng)考慮加在觸點(diǎn)上的電壓和通過(guò)觸點(diǎn)的電流不能超過(guò)該繼電器的觸點(diǎn)負(fù)載能力。例如，有一繼電器的觸點(diǎn)負(fù)載為28V(DC)×10A，表明該繼電器觸點(diǎn)只能工作在直流電壓為28V的電路上，觸點(diǎn)電流為10A，超過(guò)28V或10A，會(huì)影響繼電器正常使用，甚至燒毀觸點(diǎn)。
3、繼電器線圈電源的選擇
　　這是指繼電器線圈使用的是直流電(DC)還是交流電(AC)。通常，初學(xué)者在進(jìn)行電子制作活動(dòng)中，都是采用電子線路，而電子線路往往采用直流電源供電，所以必須是采用線圈是直流電壓的繼電器。