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實用(yòng)筆記 | 如何在電路中連接繼電器:繼電器類型和(hé)用(yòng)途

繼電器 (Relay) 包括電磁繼電器和(hé)簧片繼電器,以及固態繼電器、混合繼電器和(hé)熱繼電器等多(duō)個種類,瞭解繼電器的(de)工作方式將極大(dà)地提高(gāo)我們的(de)工作效率。

本文中我們將談論繼電器以及如何將繼電器連接到電路中。

基礎知識:電路繼電器

繼電器有多(duō)種,包括電磁繼電器和(hé)簧片繼電器,以及固態繼電器、混合繼電器和(hé)熱偶繼電器。標準的(de)交流或直流電磁繼電器含有一個電磁體,這個電磁體可(kě)以接收電信號並將其轉換成開關的(de)機械動作,從而連通(tōng)和(hé)斷開電路。簧片繼電器的(de)特點是有一對密封在玻璃管內的(de)磁條(簧片)。向線圈施加電流產生磁場,使簧片在開關動作時充當緻動器和(hé)接觸片。

環境溫度超出限值時,熱偶繼電器的(de)接點會從一個位置切換到另一個位置,從而保護電機或其他(tā)設備免受超載情況的(de)影(yǐng)響。與電磁繼電器、簧片繼電器和(hé)熱繼電器不同,固態繼電器沒有運動部件。不同類型的(de)固態繼電器有:混合型繼電器、變壓器耦合繼電器和(hé)光(guāng)耦合繼電器。混合繼電器結合了(le)電磁繼電器和(hé)電子元器件。

繼電器的(de)應用(yòng)包括消費電子設備、工業機械、控制台、醫療和(hé)科學設備、通(tōng)信設備和(hé)運輸。手機、烤箱和(hé)爐竈等消費設備的(de)控制電路中都含有繼電器。在汽車行業中,透過繼電器控制著車門、自動剎車系統、動力轉向系統、電動車窗(chuāng)和(hé)天窗(chuāng)。傳送帶、電梯和(hé)升降機也(yě)都仰賴繼電器。

我們可(kě)以根據接點、安裝方式、結構或功能對繼電器進行分(fēn)類。在不同的(de)應用(yòng)場景下(xià),可(kě)以選擇帶有或不帶任何接點的(de)繼電器。例如,電磁繼電器的(de)接點形式包括單刀(dāo)單擲、雙刀(dāo)單擲和(hé)雙刀(dāo)雙擲。

圖:工作中的(de)電磁繼電器 (electromagnetic relay)

特定類型的(de)電路闆可(kě)能需要分(fēn)立安裝或表面貼裝繼電器。就結構而言,一些應用(yòng)可(kě)能會使用(yòng)密封繼電器,而另一些應用(yòng)則需要焊劑保護繼電器。單邊繼電器在接收到輸入信號後方會開啟或關閉。相比之下(xià),閉鎖繼電器 (latching relays) 則是在接收到輸入信號後保持開啟或關閉。

1. 機電繼電器和(hé)簧片繼電器 (Electromechanical and Reed Relays)

機電繼電器和(hé)簧片繼電器用(yòng)於切換控制系統的(de)電源管理(lǐ)相關電阻負載和(hé)電感負載。這些繼電器直接安裝在 PCB 上,並配有緊湊的(de)標準繼電器封裝。機電 PCB 繼電器包括線圈、懸臂和(hé)接點。線圈通(tōng)電後形成磁場,使懸臂移動,然後打開或閉合接點。機電繼電器的(de)接點容量極好,適用(yòng)於各種不同的(de)應用(yòng)。

簧片繼電器由一個環繞密封玻璃管的(de)線圈組成,玻璃管中裝有簧片和(hé)接點。簧片繼電器的(de)線圈通(tōng)電後會形成磁場,使簧片移動,接點閉合。由於其結構類型,簧片繼電器具有較長的(de)機械和(hé)電氣壽命,並且開關時間很快(kuài),在 0.45 至 1.00 微秒範圍內。

2. PCB 闆式固態繼電器 (PCB Mount Solid State Relays)

專業食品設備、醫療設備和(hé)可(kě)再生能源系統等商業和(hé)工業應用(yòng),需要佔用(yòng)空間較小的(de)器件,並且通(tōng)常要求在單列直插封裝 (SIP) 或雙列直插封裝 (DIP) 內構建繼電器。固態繼電器具有使用(yòng)壽命長、無觸點彈跳或起拱、零交越觸發、低功率輸入、高(gāo)抗衝擊和(hé)抗振動性能等優點。此外,採用(yòng)單列直插封裝和(hé)雙列直插封裝的(de) PCB 闆式固態繼電器能夠節省空間,並有特定的(de)電源要求。

將繼電器連接到 PCB 這一決定涉及到操作條件、結構和(hé)安裝方式。負載電流、突波電流、氣流和(hé)環境溫度等條件會影(yǐng)響固態繼電器的(de)尺寸和(hé)間距。PCB 闆式固態繼電器能夠傳導 5 安培的(de)負載電流並消耗大(dà)約 5 瓦特的(de)功率;由於需要散熱,因此需要加大(dà)間距。如果間距不足 30 密耳或以上,一個固態繼電器散發的(de)熱量會影(yǐng)響其他(tā)固態繼電器的(de)運行。

3. 非密封、密封和(hé)焊劑保護繼電器

將電磁繼電器安裝到 PCB 上時,查看繼電器的(de)密封形式:非密封、密封、或焊劑保護。由於非密封繼電器缺乏防止焊劑或清洗溶劑滲入內部結構的(de)保護,繼電器需要手動焊接,並且無法承受浸洗。安裝非密封繼電器時,將端子與 PCB 闆面分(fēn)開,並將觸點佈置在遠離底座的(de)位置。

密封繼電器可(kě)防止焊劑和(hé)清洗溶劑滲透繼電器的(de)外殼。與密封繼電器一樣,焊劑保護繼電器的(de)設計可(kě)防止焊劑進入繼電器的(de)外殼。焊劑保護繼電器將焊料直接焊接到 PCB 闆上,但也(yě)無法承受浸洗。

繼電器針形端子 (Relay Pin Terminals)

將繼電器連接到 PCB 時,另一個步驟涉及到繼電器的(de)針形端子和(hé)配置。下(xià)表指出了(le)標準電磁繼電器的(de)端子。

端子

端子描述

線圈

線圈的(de)一端——電源接入這個端子,使線圈通(tōng)電

NO — 常開

這個端子連接到一個設備,線圈接收的(de)電壓量足以通(tōng)電時,繼電器將通(tōng)電。當繼電器斷電時,開關保持關閉;當繼電器通(tōng)電時,開關打開。

NC — 常閉

當繼電器沒有通(tōng)電時,這個端子會連接到設備。當繼電器斷電時,設備保持開啟,當繼電器通(tōng)電時,開關關閉。

簧片繼電器有正極端子和(hé)負極端子。固態繼電器有輸入端子、負載端子和(hé)輸出端子。與電機串聯的(de)熱繼電器有兩個端子。

電磁繼電器的(de) PCB 設計要求

對緊湊型器件的(de)需求推動了(le)直接焊接到 PCB 闆上的(de)小型電磁繼電器的(de)發展。即使有了(le)尺寸更小的(de)繼電器,實際安裝繼電器的(de)過程中也(yě)需要注意焊接、加熱和(hé)清洗。如果電磁繼電器的(de)內部結構發生變形,繼電器將無法按需要工作。對於繼電器安裝,製造商推薦使用(yòng)厚度 1.6 毫米的(de)玻璃-環氧樹脂 (glass-epoxy) 或紙-環氧樹脂 (paper-epoxy) PCB 材料。PCB 繼電器對導體的(de)標準厚度要求為 35µm 和(hé) 70µm。

圖:了(le)解繼電器的(de)工作方式會大(dà)大(dà)影(yǐng)響我們的(de)使用(yòng)能力

電磁繼電器和(hé)熱繼電器受到磁場和(hé)熱的(de)影(yǐng)響後表現不同。在設計 PCB 時,將繼電器放置在遠離變壓器、半導體或其他(tā)發熱器件的(de)位置。產品的(de)機械設計還必須保護繼電器免受衝擊或振動。安裝繼電器時,需要注意使任何衝擊或振動的(de)施加與繼電器懸臂的(de)操作方向成直角。

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譯文授權轉載出處 (映陽科技協同校閱)

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