用单片机驱动电磁式继电器的方法.docx

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用单片机驱动电磁式继电器的方法

在各种自动控制设备中，都存在一个低压的自动控制电路与高压电气电路的互相连接问题，一方面要使低压的电子电路的控制信号能够控制高压电气电路的执行元件，如电动机、电磁铁、电灯等；另一方面又要为电子线路的电气电路提供良好的电隔离，以保护电子电路和人身的安全，电磁式继电器便能完成这一桥梁作用。

电磁继电器是在在输入电路内电流的作用下，由机械部件的相对运动产生预定响应的一种继电器。

它包括直流电磁继电器、交流电磁继电器、磁保持继电器、极化继电器、舌簧继电器,节能功率继电器。

（1）直流电磁继电器：

输入电路中的控制电流为直流的电磁继电器。

（2）交流电磁继电器：

输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器。

（3）磁保持继电器：

将磁钢引入磁回路，继电器线圈断电后，继电器的衔铁仍能保持在线圈通电时的状态，具有两个稳定状态。

（4）极化继电器：

状态改变取决于输入激励量极性的一种直流继电器。

（5）舌簧继电器：

利用密封在管内，具有触点簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧的动作来开、闭或转换线路的继电器。

（6）节能功率继电器:

输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器,但它的电流大（一般30-100A）,体积小,节电功能.

       电磁式继电器一般由控制线圈、铁芯、衔铁、触点簧片等组成，控制线圈和接点组之间是相互绝缘的，因此，能够为控制电路起到良好的电气隔离作用。

当我们在继电器的线圈两头加上其线圈的额定的电压时，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）吸合。

这样吸合、释放，从而达到了在电路中的接通、切断的开关目的。

下面是一个小型信号继电器HK4100F-DC5V-SH的实物照片和主要技术参数。

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HK4100F电磁继电器

主要技术参数：

品牌：

汇科（HUIKE）

型号：

HK4100F-DC5V-SH

外形尺寸（mm）：

10.5*15.5*11.8mm（W*L*H）

重量：

3.5g

产地：

中国宁波

触点参数：

触点形式：

1C（SPDT）

触点负载：

3A220VAC/30VDC

阻抗：

≤100mΩ

额定电流：

3A

电气寿命：

≥10万次

机械寿命：

≥1000万次

线圈参数：

阻值（士10%）：

120Ω

线圈功耗：

0.2W

额定电压：

DC5V

吸合电压：

DC3.75V

释放电压：

DC0.5V

工作温度：

-25℃～+70℃

绝缘电阻：

≥100MΩ

线圈与触点间耐压：

4000VAC/1分钟

触点与触点间耐压：

750VAC/1分钟

图1

       一、继电器驱动原理

       下图2是S51增强型单片机实验板上HK4100F继电器驱动电路原理图，三极管T5的基极B接到单片机的P3.6，三极管的发射极E接到继电器线圈的一端，线圈的另一端接到＋5V电源VCC上；继电器线圈两端并接一个二极管IN4148，用于吸收释放继电器线圈断电时产生的反向电动势，防止反向电势击穿三极管T5及干扰其他电路；R3和发光二极管LED9组成一个继电器状态指示电路，当继电器吸合的时候，LED9点亮，这样就可以直观的看到继电器状态了。

HK4100F电磁继电器驱动原理图

图2

注：

上面图中所示，CN2的1、2、3为继电器输出接线端子，其中1接到继电器的常开接点，2接到继电器的动接点，3接到继电器的常闭接点。

当继电器吸合的时候，1－2将接通，相当于开关闭合。

因此我们就可以在端子1－2上接线来控制其他电路了。

     驱动原理：

       1、当AT89S51单片机的P3.6引脚输出低电平时，三极管T5饱和导通，＋5V电源加到继电器线圈两端，继电器吸合，同时状态指示的发光二极管也点亮，继电器的常开触点闭合，相当于开关闭合。

       2、当AT89S51单片机的P3.6引脚输出高电平时，三极管T5截止，继电器线圈两端没有电位差，继电器衔铁释放，同时状态指示的发光二极管也熄灭，继电器的常开触点释放，相当于开关断开。

注：

在三极管截止的瞬间，由于线圈中的电流不能突变为零，继电器线圈两端会产生一个较高电压的感应电动势，线圈产生的感应电动势则可以通过二极管IN4148释放，从而保护了三极管免被击穿，也消除了感应电动势对其他电路的干扰，这就是二极管D1的保护作用。

       二、继电器驱动程序

       下面给出了一个简单的继电器控制实验源程序，控制继电器不停地吸合、释放动作，程序很简单。

程序流程图

继电器控制ASM源程序：

           ORG       0000H

           AJMP      START            ;跳转到初始化程序

           ORG       0033H

START:

     MOV       SP,#50H           ;SP初始化

           MOV       P3,#0FFH          ;端口初始化

MAIN:

      CLR       P3.6              ;P3.6输出低电平，继电器吸合

           ACALL     DELAY             ;延时保持一段时间

           SETB      P3.6              ;P3.6输出高电平，继电器释放

           ACALL     DELAY             ;延时保持一段时间

           AJMP      MAIN              ;返回重复循环

DELAY:

     MOV       R1,#20            ;延时子程序

Y1:

        MOV       R2,#100

Y2:

        MOV       R3,#228

           DJNZ      R3,$

           DJNZ      R2,Y2

           DJNZ      R1,Y1

           RET                      ;延时子程序返回

           END

图3

       在KeilC51中新建工程jdq，输入上面的源程序，通过编译后得到HEX格式的烧写目标文件jdq.hex，将该文件使用ISP编程器烧写到AT89S51芯片上，然后我们就可以看到单片机驱动实验板上的继电器吸合延时1S后释放。

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“嘀哒”地响个不停，继电器普遍的指示灯也在闪烁，继电器输出接点也就跟着继电器的动作而反复通断开关了。

       下面程序驱动继电器采用了CPL位取反指令，程序的运行结果完全相同：

           ORG       0000H

           AJMP      START            ;跳转到初始化程序

           ORG       0033H

START:

     MOV       SP,#50H           ;SP初始化

           MOV       P3,#0FFH          ;端口初始化

MAIN:

      CPL       P3.6              ;P3.6输出电平翻转，继电器状态改变

           ACALL     DELAY             ;延时保持一段时间

           AJMP      MAIN              ;返回重复循环

DELAY:

     MOV       R1,#20            ;延时子程序

Y1:

        MOV       R2,#100

Y2:

        MOV       R3,#228

           DJNZ      R3,$

           DJNZ      R2,Y2

           DJNZ      R1,Y1

           RET                      ;延时子程序返回

           END

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51单片机如何驱动12V的继电器？

直接用单片机的端口加一支三级管是不能驱动继电器的。

图（a）所示的电路，乍一看似乎能够工作，但存在两个问题：

一是刚开机是80C51的I/O为高电平，可能出现继电器不期望的开启；二是驱动继电器需要80C51的I/O输出高电平，而80C51的I/O输出高电平时的驱动能力很弱，继电器工作不能可靠地开启或关闭。

图（b）所示的电路则根本不能工作，不论80C51的I/O输出高电平（5V）或低电平，三级管T都将导通，而且极有可能损坏80C51的I/O口。

图（c）所示的电路则可以较正常地工作，但要注意12V电源和地的走线要与单片机的5V电源和地分开，否则，单片机极易受继电器的影响而不能可靠地工作。

图（d）所示的电路采用了光电耦合器来驱动和隔离继电器，因而是具有实际应用价值的电路，工作比较可靠。

如果光电耦合器提供的电流不够时，可以增加一支NPN的三级管与之构成复合管。

图中的二极管D是起续流作用，可以防止在切断继电器线圈中的电流时出现的很高的反压，保护驱动三级管或其他驱动继电器的器件。

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继电器的正确使用

1、继电器额定工作电压的选择

继电器额定工作电压是继电器最主要的一项技术参数。

在使用继电器时，应该首先考虑所在电路（即继电器线圈所在的电路）的工作电压，继电器的额定工作电压应等于所在电路的工作电压。

一般所在电路的工作电压是继电器额定工作电压的0.86。

注意所在电路的工件电压千万不能超过继电器额定工作电压，否则继电器线圈容易烧毁。

另外，有些集成电路，例如NE555电路是可以直接驱动继电器工作的，而有些集成电路，例如COMS电路输出电流小，需要加一级晶体管放大电路方可驱动继电器，这就应考虑晶体管输出电流应大于继电器的额定工作电流。

2、触点负载的选择

触点负载是指触点的承受能力。

继电器的触点在转换时可承受一定的电压和电流。

所以在使用继电器时，应考虑加在触点上的电压和通过触点的电流不能超过该继电器的触点负载能力。

例如，有一继电器的触点负载为28V（DC）×10A，表明该继电器触点只能工作在直流电压为28V的电路上，触点电流为10A，超过28V或10A，会影响继电器正常使用，甚至烧毁触点。

3、继电器线圈电源的选择

这是指继电器线圈使用的是直流电（DC）还是交流电（AC）。

通常，初学者在进行电子制作活动中，都是采用电子线路，而电子线路往往采用直流电源供电，所以必须是采用线圈是直流电压的继电器。

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