繼電器控制電路模塊設(shè)計及原理圖

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

　　CD4066是一個四雙向模擬開關(guān)，集成塊SCR1～SCR4為控制端，用于控制四雙向模擬開關(guān)的通斷。當SCR1接高電平時，集成塊①、②腳導通，＋12V→K1→集成塊①、②腳→電源負極使K1吸合；反之當SCR1輸入低電平時，集成塊①、②腳開路，K1失電釋放，SCR2～SCR4輸入高電平或低電平時狀態(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，它是用來保護集成電路本身的，千萬不可省去，否則在繼電器由吸合狀態(tài)轉(zhuǎn)為釋放時，由于電感的作用線圈上將產(chǎn)生較高的反電動勢，極容易導致集成塊擊穿。并聯(lián)了二極管后，在繼電器由吸合變?yōu)獒尫诺乃查g，線圈將通過二極管形成短時間的續(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勢的產(chǎn)生，確保了集成塊的安全。

低電壓下繼電器的吸合措施
　　常常因為電源電壓低于繼電器的吸合電壓而使其不能正常工作，事實上，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，可以在開始時給繼電器一個啟動電壓使其吸合，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組成一個張弛式振蕩器，SCR為單向可控硅，按下啟動按鈕AN1后，電路通電，因為SCR無觸發(fā)電壓，所以不導通，繼電器J不動作，電源通過R4和VD1給電容C2迅速充電至接近電源電壓（Vcc-VD1壓降）。同時，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V1放電，在R3上形成一個正脈沖，該脈沖一路加到V2基極，使V2迅速飽和導通，V2集電極也即電容C2正極近于接地。由于此時C2上充有上正下負的正極性電壓，所以C2負極也即J線圈一端呈負電位。R3上的正脈沖另一路經(jīng)VD2、C3去觸發(fā)可控硅導通，SCR陰極也即J線圈另一端接近電源電壓。這時，J線圈實際上承受約兩倍的電源電壓，所以J1－1閉合，松開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，整個控制電路失電。
　　制作本電路時，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關(guān)驅(qū)動電路中，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。當電路閉合時，繼電器線圈由于自感現(xiàn)象會產(chǎn)生電動勢阻礙線圈中電流的增大，從而延長了吸合時間，串聯(lián)上RC電路后則可以縮短吸合時間。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：
　　電路形式見圖2，電路閉合后，當電流穩(wěn)定時RC電路不起作用，斷開電路時，繼電器線圈由于自感而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，經(jīng)RC電路放電，使線圈中電流衰減放慢，從而延長了繼電器銜鐵釋放時間，起到延時作用。
3.繼電器并聯(lián)二極管電路：
　　電路形式見圖3，主要是為了保護晶體管等驅(qū)動元器件。當圖中晶體管VT由導通變?yōu)榻刂箷r，流經(jīng)繼電器線圈的電流將迅速減小，這時線圈會產(chǎn)生很高的自感電動勢與電源電壓疊加后加在VT的c、e兩極間，會使晶體管擊穿，并聯(lián)上二極管后，即可將線圈的自感電動勢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)動元器件。并聯(lián)二極管時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)動元器件。

無電感式模擬繼電器
　　介紹一種無電感式模擬繼電器，其電路原理如下圖所示。

　　圖中，220V電源經(jīng)負載RL、R1、D1～D4、ZD1，為Q4、Q3在正負半周輪流提供偏置；同時經(jīng)R3、D5～D8為光電耦合器Q1提供電源。當前級TTL電路輸出高電平信號時，光電耦合器在市電正半周內(nèi)導通，于是在R5兩端產(chǎn)生壓降，觸發(fā)SCR導通，負載RL得電工作。整個電路的功能如同一只繼電器，但不會產(chǎn)生反向感應(yīng)電壓，也就避免了負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為感性負載時，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的陽極而不直接取自市電電源。

繼電器電路小改進
　　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。在線圈兩端接發(fā)光二極管VD1，當控制電壓為正時，三極管導通，繼電器J吸合，同時發(fā)光二極管被點亮，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技術(shù)參數(shù)。在使用繼電器時，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不能超過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，需要加一級晶體管放大電路方可驅(qū)動繼電器，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、觸點負載的選擇
　　觸點負載是指觸點的承受能力。繼電器的觸點在轉(zhuǎn)換時可承受一定的電壓和電流。所以在使用繼電器時，應(yīng)考慮加在觸點上的電壓和通過觸點的電流不能超過該繼電器的觸點負載能力。例如，有一繼電器的觸點負載為28V(DC)×10A，表明該繼電器觸點只能工作在直流電壓為28V的電路上，觸點電流為10A，超過28V或10A，會影響繼電器正常使用，甚至燒毀觸點。
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，初學者在進行電子制作活動中，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。