【mcuclub】继电器

1、实物图（型号：SRD-05VDC-SL-C）

 

2、原理图

 

3、内部构造（铁芯、线圈、衔铁、触点、弹簧）

 

4、工作原理

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，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用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)释放。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:继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常闭触点”;处于接通状态的静触点称为“常开触点”。继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路。

5、为什么在继电器电路中要用三极管驱动继电器？

继电器的驱动电流大概是50mA，而51单片机的引脚输出电流大概在400uA，而STM32的引脚输出电流大概在8mA，如果直接用IO口控制，驱动电流太小，继电器不会闭合。

而三极管的作用就是类似开关控制，通过控制三极管的基极电流Ib可以让三极管工作在截止和饱和导通状态，从而控制继电器闭合和断开。

6、三极管三种工作区

 

截止区:当基极的偏置电压小于0.7V时，B极电流为零，CE极无电流流过，三极管处于不导通状态;

放大区:当基极的偏置电压等于0.7V时，CE极处于半导通状态，CE电流跟随B极电流发生变化，呈现电流的放大状态;

饱和区:当基极的偏置电压大于0.7V时，CE极电流达到一定程度不再跟随B极电流发生变化，CE极处于导通状态;

三极管不导通时工作于截止状态，控制负载工作时，希望CE极的压降越小越好，处于饱和状态。所以三极管控制负载时应该处于截止状态和饱和状态。

7、基极电阻计算

电阻 R = (Vcc - Ube) / Ibe

在饱和导通状态下Ibe = Ice / β

所以最终 R = (Vcc - Ube) / (Ice / β)

上式中，电源电压是5V，即Vcc = 5V; 一个PN结的压降是0.7V，即Ube = 0.7V；继电器的工作电流是50mA，即Ice = 50mA；S9012三极管的放大倍数在160-210之间，这里取200，即β = 200；

则 R = (5 – 0.7) / (0.05 / 200) = 17200

为了可靠导通，R的取值一般是1k到10k

8、为什么51单片机用PNP型三极管，而STM32单片机用NPN型三极管

51单片机引脚高电平为5V，用PNP型三极管，则低电平导通，高电平截止。如果用NPN型三极管，由于51单片机引脚默认都是高电平，所以一上电就会导通，另外，PNP是当基极电压低于集电极时导通，基极平时是接高电平的，所以对单片机的IO驱动能力要求相对低；NPN是当基极电压高于发射极时导通，基极平时是接低电平的，如果要导通，对单片机的IO驱动能力要求相对高。

STM32单片机引脚高电平为3.3V，用NPN型三极管，则高电平导通，低电平截止。如果用PNP型，由于三极管压降是0.7V，即使基极接入高电平3.3V，由于电源电压是5V，则会有1.7V压降，这样三极管还是会导通。

9、继电器作用

①扩大控制范围：例如，当多触点继电器的控制信号达到某个值时，可以根据触点组的不同形式更换、切断和连接多个电路。
②扩大：例如，敏感继电器、中间继电器等，可以用微小的控制量控制大功率的电路。
③综合信号：例如，多个控制信号以规定的形式输入多绕组继电器时，比较综合，达到预定的控制效果。
④自动、遥控、监控：例如，自动装置的继电器可以与其他电器一起构成程序控制线路，实现自动运行。