繼電器，英文名為relay，是一種當(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。這里的輸入量可以是電、磁、聲、光、熱等多種物理量，而被控量則通常指電路中的電流、電壓等參數(shù)。繼電器具有控制系統(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，是實(shí)現(xiàn)電路自動(dòng)化控制的關(guān)鍵元件之一。

一、繼電器的作用

繼電器在電氣系統(tǒng)中的作用豐富多樣，下面將詳細(xì)闡述其主要作用：

擴(kuò)大控制范圍：繼電器具有多觸點(diǎn)的特點(diǎn)，當(dāng)控制信號(hào)達(dá)到某一定值時(shí)，可以按照觸點(diǎn)組的不同形式，同時(shí)接通、斷開多路電路。這種特性使得繼電器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多個(gè)電路的同時(shí)控制，從而擴(kuò)大了控制范圍。例如，在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，一個(gè)繼電器可以控制多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，提高了生產(chǎn)效率。

放大控制量：繼電器能夠用小電流去控制大電流運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的大功率控制。例如，靈敏型繼電器和中間繼電器等，可以用一個(gè)很微小的控制量去控制很大功率的電路。這種放大控制量的作用使得繼電器在電力系統(tǒng)、電機(jī)控制等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

綜合信號(hào)：繼電器可以將多個(gè)控制信號(hào)進(jìn)行綜合處理，達(dá)到預(yù)定的控制效果。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，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯。這種綜合信號(hào)的作用使得繼電器在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中具有更高的靈活性和可靠性。

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、遙控和監(jiān)測(cè)：繼電器可以與其他電器一起組成程序控制線路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。同時(shí)，繼電器還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)功能，為電氣系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理提供了便利。例如，在智能家居系統(tǒng)中，繼電器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的遠(yuǎn)程控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

安全保護(hù)：繼電器在電路中還具有安全保護(hù)的作用。例如，在電力系統(tǒng)中，繼電器可以用于過電流保護(hù)、接地保護(hù)、距離保護(hù)等方面。當(dāng)電路中出現(xiàn)異常情況時(shí)，繼電器能夠及時(shí)切斷電路，避免設(shè)備損壞和安全事故的發(fā)生。

提高系統(tǒng)可靠性：繼電器具有高可靠性、長(zhǎng)壽命、操作靈敏等特點(diǎn)。在電氣系統(tǒng)中使用繼電器可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)，繼電器還具有隔離功能，可以隔離控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)之間的電氣聯(lián)系，減少電氣干擾和故障傳播的可能性。

繼電器作為一種電控制器件在電氣系統(tǒng)中具有不可替代的作用。其豐富的功能和廣泛的應(yīng)用使得繼電器成為現(xiàn)代電氣系統(tǒng)中不可或缺的一部分。隨著科技的不斷發(fā)展和電氣系統(tǒng)的日益復(fù)雜化，繼電器的性能和功能也在不斷提高和完善，為電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化控制提供了更加可靠和高效的支持。

三、繼電器電路圖

1、直流智能繼電器開關(guān)電路圖

繼電器是一種根據(jù)電磁原理工作的機(jī)電裝置。繼電器有一個(gè)線圈來產(chǎn)生磁場(chǎng)，一些可移動(dòng)的銷釘借助彈簧固定。當(dāng)向繼電器線圈供電時(shí)，繼電器線圈會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，拉動(dòng)移動(dòng)銷釘并與觸點(diǎn)銷釘相互接觸，然后打開開關(guān)，使電流流動(dòng)。通常，繼電器 線圈與直流電源連接，但連接可移動(dòng)引腳用于打開或關(guān)閉直流或交流。繼電器主要有 2 個(gè)線圈輸入引腳和 3 個(gè)內(nèi)部可機(jī)械移動(dòng)的引腳。 COM- 公共端，NO- 常開(線圈通電后繼電器激活后該引腳連接)和 NC- 常連接(線圈無電源時(shí)連接)。

該直流自動(dòng)切斷繼電器開關(guān)的工作機(jī)制很簡(jiǎn)單。當(dāng)按鈕 SW1 按一次時(shí)，電流開始流向繼電器線圈，同時(shí)繼電器突然激活，然后電流也開始通過繼電器 NO 引腳流向輸出，并開始連續(xù)傳導(dǎo)電流。

但如果輸出部分發(fā)生短路，則繼電器線圈處的電位差將變?yōu)榱悖缓罄^電器將失活。現(xiàn)在電源自動(dòng)停止流動(dòng)。

通過流動(dòng)的gif動(dòng)畫可以了解該電路的工作機(jī)制。

2、使用 MOC3021 光隔離器的固態(tài)繼電器電路圖

繼電器是一種在輸入和輸出觸點(diǎn)之間提供完全電氣隔離的元件，當(dāng)不導(dǎo)通(開路)時(shí)電阻非常高、幾乎無限大，導(dǎo)通(閉合)時(shí)電阻非常低。繼電器可以有多種類型，例如電磁繼電器、簧片繼電器、熱繼電器、固態(tài)繼電器等。機(jī)電繼電器 (EMR) 使用線圈、磁場(chǎng)、彈簧和機(jī)械觸點(diǎn)來操作和切換電源。與 EMR 不同，固態(tài)繼電器 (SSR) 沒有移動(dòng)部件。它利用固態(tài)半導(dǎo)體的電氣和光學(xué)特性來執(zhí)行其輸入到輸出隔離和開關(guān)功能。由于 SSR 沒有移動(dòng)部件，因此它們不易磨損，并且不存在接觸彈跳問題。鑒于 EMR 的觸點(diǎn)生命周期有限，可能會(huì)占用大量空間，并且開關(guān)速度較慢、輸出電流不受控制、噪聲等。固態(tài)繼電器則沒有這樣的限制。

固態(tài)繼電器可設(shè)計(jì)為通過使用 SCR、TRIAC 或開關(guān)晶體管輸出而不是通常的機(jī)械常開 (NO) 觸點(diǎn)來切換交流或直流電流。在這個(gè)項(xiàng)目中，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的SSR。該電路采用雙向晶閘管，可以輕松驅(qū)動(dòng)1000瓦的交流負(fù)載。

在此 SSR 電路中，輸入可以來自任何來源，例如微控制器、CMOS IC、Arduino 等。它使用光耦合器 MOC 3021 將輸入側(cè)與輸出側(cè)隔離。光耦合器的輸出充當(dāng) Triac BT139 的柵極觸發(fā)器。為了驅(qū)動(dòng)更多負(fù)載，可以使用更高值的 Triac，如 BTA41 或類似的。每當(dāng)柵極出現(xiàn)觸發(fā)脈沖時(shí)，電路就會(huì)充當(dāng)閉合開關(guān)，從而允許電流流向負(fù)載。三端雙向可控硅開關(guān)元件必須安裝到散熱器上。該電路能夠以 5mA 或更小的最小低電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并以低至 3.6V DC 的電壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

3、使用 CD4060 IC 的隨機(jī)閃光繼電器電路圖

我們將演示使用 CD4060 IC 的“隨機(jī)閃光繼電器”項(xiàng)目。有許多可用的電路和包可以周期性地、任意地或順序地閃爍或切換繼電器的數(shù)量。

該隨機(jī)繼電器閃光器電路連續(xù)任意地打開和關(guān)閉十個(gè)繼電器開關(guān)。該電路可用于家居裝飾、商店、汽車等各種閃爍或開關(guān)應(yīng)用。您可以利用它通過使用理想的交流或直流燈泡、LED、LED 燈條等來制作令人驚嘆的閃光燈系統(tǒng)。

目前，我們使用的是CD4060 觸發(fā)器振蕩器 IC，它由 10 個(gè)2N3904晶體管和繼電器組合而成。

要理解電路，首先必須了解繼電器的工作原理。繼電器是一種電磁開關(guān)，通常通過較低的電流工作，但可以打開或關(guān)閉更大的電流。繼電器的核心是電磁體，即一個(gè)線圈，當(dāng)通電時(shí)會(huì)變成臨時(shí)磁鐵。我們利用十個(gè)2N3904 晶體管為繼電器提供足夠的電流。

該電路圍繞 4060 CMOS IC 工作。繼電器的ON或OFF速度可以通過500K可變電阻來控制。同樣可以通過增大或減小 500nF 電容的估計(jì)值來平衡開關(guān)速度。所有朝向 +Vcc 的焦點(diǎn)標(biāo)記應(yīng)與電源的正軌相關(guān)聯(lián)，所有接地焦點(diǎn)應(yīng)與電源的負(fù)軌相關(guān)聯(lián)。該電路的工作電壓為9V至12V DC。所有繼電器均應(yīng)為 12 伏。該電路同樣可以在 5V 或 6V DC 等較低電壓下工作。如果您需要使用 5V 或 6V 電壓的電路，則使用 6V 繼電器。

三、繼電器的基本結(jié)構(gòu)

繼電器主要由以下幾個(gè)部分組成：

電磁系統(tǒng)：這是繼電器的核心部分，由電磁線圈、鐵芯和銜鐵等組成。電磁線圈是控制部分，通過通電或斷電來產(chǎn)生磁場(chǎng)，控制鐵芯的吸合和釋放。鐵芯是電磁線圈的磁導(dǎo)體，當(dāng)電磁線圈通電時(shí)，鐵芯會(huì)受到磁力的作用吸合，從而改變繼電器的開閉狀態(tài)。

電磁線圈：是繼電器中的關(guān)鍵部分，通電時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)，是繼電器工作的基礎(chǔ)。線圈的圈數(shù)、線徑等參數(shù)會(huì)影響其產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度和特性。

鐵芯：作為磁導(dǎo)體，當(dāng)電磁線圈通電時(shí)，鐵芯會(huì)受到磁場(chǎng)的作用而吸合。鐵芯的材質(zhì)、形狀和尺寸等都會(huì)影響其磁化性能和吸合能力。

銜鐵：在電磁線圈通電時(shí)，銜鐵會(huì)受到鐵芯的吸引而移動(dòng)，從而改變繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)。銜鐵的運(yùn)動(dòng)特性和精度對(duì)于繼電器的性能至關(guān)重要。

觸點(diǎn)系統(tǒng)：觸點(diǎn)系統(tǒng)是繼電器的輸出部分，用于實(shí)現(xiàn)電路的開閉控制。觸點(diǎn)系統(tǒng)通常由常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)組成，當(dāng)電磁系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)，觸點(diǎn)會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變位動(dòng)作。

常開觸點(diǎn)：在繼電器未動(dòng)作時(shí)處于斷開狀態(tài)，當(dāng)電磁系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)閉合，用于控制電路的接通。

常閉觸點(diǎn)：在繼電器未動(dòng)作時(shí)處于閉合狀態(tài)，當(dāng)電磁系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)斷開，用于控制電路的斷開。

反力系統(tǒng)：反力系統(tǒng)主要由反力彈簧組成，用于在電磁系統(tǒng)斷電后幫助銜鐵和觸點(diǎn)復(fù)位。反力彈簧的彈力大小、形狀和材料等都會(huì)影響其復(fù)位效果。

支架和底座：支架和底座是繼電器的支撐部分，用于固定電磁系統(tǒng)、觸點(diǎn)系統(tǒng)和反力系統(tǒng)等部件，并保持其穩(wěn)定性和可靠性。

四、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與功能歸納

模塊化設(shè)計(jì)：現(xiàn)代繼電器通常采用模塊化設(shè)計(jì)，將電磁系統(tǒng)、觸點(diǎn)系統(tǒng)和反力系統(tǒng)等部件集成在一個(gè)模塊中，便于安裝、調(diào)試和維修。

高精度加工：繼電器的觸點(diǎn)系統(tǒng)需要高精度加工和裝配，以保證其動(dòng)作精度和可靠性。同時(shí)，電磁系統(tǒng)和反力系統(tǒng)也需要精細(xì)的設(shè)計(jì)和制造，以滿足不同的控制需求。

多品種多規(guī)格：繼電器具有多種品種和規(guī)格，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合和控制需求。例如，電壓繼電器、電流繼電器、中間繼電器等，每種繼電器都有其特定的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)。

安全可靠：繼電器在電氣系統(tǒng)中起著安全保護(hù)的作用，因此其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造必須滿足安全可靠的要求。例如，觸點(diǎn)系統(tǒng)需要具有良好的接觸性能和耐磨性，電磁系統(tǒng)需要具有穩(wěn)定的磁場(chǎng)特性和吸合能力等。

繼電器的結(jié)構(gòu)是其工作性能和應(yīng)用范圍的基礎(chǔ)。通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和精細(xì)的制造工藝，可以制造出性能優(yōu)良、功能豐富的繼電器產(chǎn)品，為電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化控制提供有力的支持。