繼電器通俗來講就是一個開關(guān),只不過這個開關(guān)是由磁場的力來推動的,磁場是由電產(chǎn)生的。我們都知道磁鐵可以吸住鐵,但是磁鐵上的磁性是永久的,又稱永磁體。只要遇到鐵就吸附,不能控制,若是磁性能控制那么就可以做來當(dāng)繼電器了。
永磁鐵
丹麥物理學(xué)家奧斯特在1820年無意間發(fā)現(xiàn)了“電生磁”的現(xiàn)象,即線圈通電后會產(chǎn)生磁場,將磁性金屬(比如鐵)放入線圈就變成了電磁鐵,可以吸附磁性金屬產(chǎn)生力,這個力就可以通過杠桿撬動開關(guān),使開關(guān)的觸點接觸或不接觸。也就是說繼電器內(nèi)部是一個電磁鐵+一個機械開關(guān),然后封裝一體。
繼電器內(nèi)部圖
繼電器關(guān)鍵就是觸點,觸點是用來開關(guān)回路的,會有兩個狀態(tài):開和關(guān)。在開通有時會產(chǎn)生大電流,比如有電容的回路,在開通的瞬間產(chǎn)生很大的沖擊電流,很容易將觸點燒壞,所以繼電器會有一個最大電流限制,觸點使用不同的材料其電流抗沖擊能力也是不同的。
常用觸點材料
常用的觸點材料有銀氧化鎳(AgNi)和銀氧化錫(AgSnO2),其應(yīng)用用特性見上表,在不同的應(yīng)用場景來進行選擇,千萬不要亂選。當(dāng)然還有一些要求比較高的,比如要求開關(guān)壽命1億次級別,這時觸點通常就需要鍍金,這里面有一個誤區(qū),就是很多人喜歡用大電流的繼電器去應(yīng)用在小電流的開關(guān)通斷,這是不對的,在一些比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膹S家就會給出最低電流要求,比如10A的繼電器通斷電流需要大于100mA。因為這些觸點在小電流流過時,其電流效應(yīng)不足,容易出現(xiàn)接觸不良,跟常用的開關(guān)也一樣,一定要有最小電流參數(shù)。
壓力鍋上的壓力開關(guān)
以前的電壓力鍋上,壓力都是用機械的壓力開關(guān)來切斷電源,后來壓力鍋升級換代后采用電子式控制,但是壓力開關(guān)還繼續(xù)不變,機械式壓力鍋是直接控制大電流負(fù)載,而電子式改為繼電器控制,壓力開關(guān)只作為壓力檢測,接到不足1mA的弱電回路中,供CPU檢測信號,這樣的失效率自然就會增加,而且非常危險,這也都是工程師對觸點類開關(guān)認(rèn)識不足導(dǎo)致。
繼電器是一個非常容易損壞的器件,大部分的應(yīng)用都是在大電流的切換,在開通瞬間會有電流損傷,在關(guān)斷的瞬間就會拉弧放電打火,使觸點燒灼,最嚴(yán)重的就是起火,這在產(chǎn)品里是非常嚴(yán)重的,輕者電器燒毀,重則產(chǎn)生火災(zāi),馬虎不得。
起火
所以在電路設(shè)計里通常需要加入零點檢測,使觸點在市電的過零點進行觸點切換,也相當(dāng)于觸點經(jīng)過的電流和電壓都降低的情況下開關(guān)繼電器,減小電弧,提高繼電器的壽命,并大大降低起火的風(fēng)險。
市電零點開/關(guān)
當(dāng)然,并不是電路檢測到零點后,就控制繼電器開或關(guān)。因為繼電器的線圈從通電到觸點動作需要時間,一般繼電器會給出這個參數(shù)比如《8ms之類,所以在檢測到零點后需要算上延時時間,這樣才能準(zhǔn)確定位到觸點零點開通。但是每一個繼電器的延遲時間并不是固定的,有些偏差還很大,常用的做法就是取一個中間值,有些要求高的場合就添加一路信號,用于檢測繼電器的延時時間,軟件和硬件配合,比較復(fù)雜。經(jīng)過復(fù)雜的設(shè)計后,繼電器的要求就不需要那么高了,繼電器也就普通低成本物料即可,這就是所謂的用最牛逼的工程師+最好的設(shè)計+最廉價的物料;還有一種做法就是用最好的繼電器+***的設(shè)計+普通工程師,這兩種方式?jīng)]有對錯,也不要爭論。
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