什么是繼電器，我們為什么要使用它們？
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繼電器是一種電動開關。傳統上，繼電器使用電磁鐵以機械方式操作開關。但是，較新的版本將使用固態繼電器等電子設備。
當需要使用低功率信號控制電路時，或者必須由一個信號控制多個電路時，可以使用繼電器。繼電器確保控制電路和受控電路之間的完全電氣隔離。
繼電器通常用于電路中，以減少流經初級控制開關的電流。相對較低的電流開關、定時器或傳感器可用于打開和關閉更高容量的負載。我們將在本文后面看到這方面的例子。
1 繼電器的工作原理
繼電器中有兩個主電路。初級側和次級側。
初級電路提供控制信號以操作繼電器。這可以通過手動開關、恒溫器或某種類型的傳感器來控制。初級電路通常連接到低壓直流電源。
次級電路是包含需要開關和控制的負載的電路。當我們談論負載時，我們指的是任何會消耗電力的設備，例如風扇、泵、壓縮機甚至燈泡。
在初級側，我們發現了一個電磁線圈。這是一個線圈，當電流通過它時會產生磁場。
當電流通過電線時，它會產生電磁場，我們可以看到，通過在電線周圍放置一些指南針，當我們通過電線時，指南針會改變方向以與電磁場對齊。當我們將導線纏繞成線圈時，每根導線的磁場結合在一起，形成更大、更強的磁場。我們可以通過簡單地控制電流來控制這個磁場。
在電磁鐵的末端，我們找到電樞。這是一個旋轉的小組件。當電磁鐵通電時，它會吸引電樞。當電磁鐵斷電時，電樞返回到其原始位置。通常，使用小彈簧來實現此目的。
連接到電樞的是可移動的接觸器。當電樞被電磁鐵吸引時，它會閉合并完成次級側的電路。
2 固態繼電器的工作原理 （SSR）
固態繼電器或 SSR 的工作原理在原則上相似，但與機電繼電器不同的是，它沒有移動部件。固態繼電器利用固態半導體的電氣和 光學 特性來執行其輸入和輸出隔離以及開關功能。
使用這種類型的設備，我們在初級側找到一個 LED 燈，而不是電磁鐵。LED 通過將光束穿過間隙照射到相鄰光敏晶體管的接收器中來提供光耦合。我們通過簡單地打開和關閉 LED 來控制這種類型的操作。
光電晶體管的作用類似于絕緣體，除非暴露在光線下，否則不允許電流流動。在光電晶體管內部，我們有不同層的半導體材料。有 N 型和 P 型，它們夾在一起。N 型和 P 型都是由硅制成的，但它們都與其他材料混合以改變其電氣特性。N 型與一種材料混合，賦予它許多額外和不需要的電子，這些電子可以自由移動到其他原子上。P 型與電子較少的材料混合，因此這一側有很多電子可以移動到的空白空間。
當材料連接在一起時，會產生電勢壘并阻止電子流動。
但是，當 LED 亮起時，它會發射另一種稱為光子的粒子。光子撞擊 P 型材料并撞擊電子，將它們推過勢壘并進入 N 型材料。第一個勢壘處的電子現在也將能夠進行跳躍，從而產生電流。一旦 LED 關閉，光子就會停止將電子撞過勢壘，因此次級側的電流就會停止。
因此，我們只需使用一束光就可以控制次級電路。
3 繼電器的類型
繼電器有很多種類型，我們將考慮一些主要的繼電器以及一些如何使用它們的簡單示例。
3.1 常開繼電器
正如我們在本文前面看到的，我們有簡單的常開繼電器。這意味著次級側的負載處于關閉狀態，直到初級側的電路完成。例如，我們可以通過使用雙金屬片作為初級側的開關來控制風扇。雙金屬條會隨著溫度的升高而彎曲，在一定溫度下它將完成電路并打開風扇以提供一些冷卻。
3.2 常閉繼電器
我們還有一個常閉繼電器。這意味著次級側的負載通常處于開啟狀態。例如，我們可以控制一個簡單的泵系統來保持儲罐中的一定水位。當水位低時，泵打開。但是，一旦它達到我們需要的極限，它就會完成初級電路并將接觸器拉開，從而切斷泵的電源。
3.3 Latching Relay
在標準的常開繼電器中，一旦初級電路斷電，電磁場就會消失，彈簧將接觸器拉回其原始位置。有時，我們希望次級電路在初級電路打開后保持活動狀態。為此，我們可以使用閉鎖繼電器。
例如，當我們按下電梯上的呼叫按鈕時，我們希望按鈕上的燈保持亮起，以便用戶知道電梯即將到來。因此，我們可以使用 Latching Relays 來做到這一點。這種類型的繼電器有許多不同的設計，但在這個簡化的示例中，我們有 3 個獨立的電路和一個位于它們之間的活塞。第一個電路是呼叫按鈕。第二個是燈，第三個是復位電路。
當按下呼叫按鈕時，它完成電路并為電磁鐵供電，從而拉動活塞并完成電路以打開燈。還會向電梯控制器發送信號以發送電梯下降。松開按鈕，這會切斷初始電路的電源，但由于活塞沒有彈簧加載，它會保持在原位并且燈保持亮起。
一旦電梯轎廂到達下層，它就會與關閉開關接觸。這將為第二個電磁鐵供電并將活塞拉開，從而切斷燈的電源。
因此，閉鎖繼電器具有位置“記憶”的優勢。一旦激活，它們將保持在最后的位置，無需任何進一步的輸入或電流。
3.4 雙極或單極
繼電器可以具有單極或雙極。術語極點是指繼電器通電時切換的觸點數量。這允許多個次級電路由單個初級電路供電。
例如，我們可以使用雙極繼電器來控制冷卻風扇和警告燈。風扇和燈通常都是關閉的，但是當初級電路上的雙金屬片變得太熱時，它會彎曲以完成電路。這會產生電磁場并關閉次級側的兩個接觸器，從而為冷卻風扇和警告燈供電。
3.5 雙擲或單擲繼電器
在處理繼電器時，您經常會聽到“throws”這個詞。這是指觸點或連接點的數量。雙擲繼電器結合了常開和常閉電路。雙擲繼電器也稱為轉換繼電器，因為它在兩個次級電路之間交替或更改。
在此示例中，當初級電路開路時，次級側的彈簧將接觸器拉到端子 B，為燈供電。風扇保持關閉狀態，因為電路不完整。
當一次側通電時，電磁鐵將接觸器拉到端子 A 并轉移電力，此時為風扇供電并關閉燈。因此，我們可以根據事件使用這種類型的繼電器來控制不同的電路。
3.6 雙刀雙擲繼電器
雙刀雙擲繼電器或 DPDT 用于控制 2 個獨立電路上的 2 種狀態。
在這里，我們可以看到一個 DPDT 中繼。當一次回路不完整時，端子 T1 和 T2 分別連接到端子 B 和 D。紅色 LED 和指示燈通電。
當初級電路閉合時，T1 和 T2 連接到端子 A 和 C，風扇打開，綠色 LED 通電。
3.7 抑制二極管 （Flywheel Diodes）
使用電磁鐵時，我們需要考慮的是反電動勢或電動勢。當我們為線圈供電時，電磁場會積累到最大點，磁場正在儲存能量。當我們切斷電源時，電磁場會坍縮并很快釋放出這些儲存的能量，這個坍縮的磁場繼續推動電子，這就是我們得到反電動勢的原因。這不是一件好事，因為它會產生非常大的電壓尖峰，從而損壞我們的電路。
為了克服這個問題，我們可以使用二極管之類的東西來抑制這種情況。二極管只允許電流沿一個方向流動，因此在正常工作時，電流流向線圈。但是，當我們切斷電源時，反電動勢會推動電子，因此二極管現在將為線圈提供一條路徑來安全地耗散其能量，這樣它就不會損壞我們的電路。
當需要使用低功率信號控制電路時，或者必須由一個信號控制多個電路時，可以使用繼電器。繼電器確保控制電路和受控電路之間的完全電氣隔離。
繼電器通常用于電路中，以減少流經初級控制開關的電流。相對較低的電流開關、定時器或傳感器可用于打開和關閉更高容量的負載。我們將在本文后面看到這方面的例子。
1 繼電器的工作原理
繼電器中有兩個主電路。初級側和次級側。
初級電路提供控制信號以操作繼電器。這可以通過手動開關、恒溫器或某種類型的傳感器來控制。初級電路通常連接到低壓直流電源。
次級電路是包含需要開關和控制的負載的電路。當我們談論負載時，我們指的是任何會消耗電力的設備，例如風扇、泵、壓縮機甚至燈泡。
在初級側，我們發現了一個電磁線圈。這是一個線圈，當電流通過它時會產生磁場。
當電流通過電線時，它會產生電磁場，我們可以看到，通過在電線周圍放置一些指南針，當我們通過電線時，指南針會改變方向以與電磁場對齊。當我們將導線纏繞成線圈時，每根導線的磁場結合在一起，形成更大、更強的磁場。我們可以通過簡單地控制電流來控制這個磁場。
在電磁鐵的末端，我們找到電樞。這是一個旋轉的小組件。當電磁鐵通電時，它會吸引電樞。當電磁鐵斷電時，電樞返回到其原始位置。通常，使用小彈簧來實現此目的。
連接到電樞的是可移動的接觸器。當電樞被電磁鐵吸引時，它會閉合并完成次級側的電路。
2 固態繼電器的工作原理 （SSR）
固態繼電器或 SSR 的工作原理在原則上相似，但與機電繼電器不同的是，它沒有移動部件。固態繼電器利用固態半導體的電氣和 光學 特性來執行其輸入和輸出隔離以及開關功能。
使用這種類型的設備，我們在初級側找到一個 LED 燈，而不是電磁鐵。LED 通過將光束穿過間隙照射到相鄰光敏晶體管的接收器中來提供光耦合。我們通過簡單地打開和關閉 LED 來控制這種類型的操作。
光電晶體管的作用類似于絕緣體，除非暴露在光線下，否則不允許電流流動。在光電晶體管內部，我們有不同層的半導體材料。有 N 型和 P 型，它們夾在一起。N 型和 P 型都是由硅制成的，但它們都與其他材料混合以改變其電氣特性。N 型與一種材料混合，賦予它許多額外和不需要的電子，這些電子可以自由移動到其他原子上。P 型與電子較少的材料混合，因此這一側有很多電子可以移動到的空白空間。
當材料連接在一起時，會產生電勢壘并阻止電子流動。
但是，當 LED 亮起時，它會發射另一種稱為光子的粒子。光子撞擊 P 型材料并撞擊電子，將它們推過勢壘并進入 N 型材料。第一個勢壘處的電子現在也將能夠進行跳躍，從而產生電流。一旦 LED 關閉，光子就會停止將電子撞過勢壘，因此次級側的電流就會停止。
因此，我們只需使用一束光就可以控制次級電路。
3 繼電器的類型
繼電器有很多種類型，我們將考慮一些主要的繼電器以及一些如何使用它們的簡單示例。
3.1 常開繼電器
正如我們在本文前面看到的，我們有簡單的常開繼電器。這意味著次級側的負載處于關閉狀態，直到初級側的電路完成。例如，我們可以通過使用雙金屬片作為初級側的開關來控制風扇。雙金屬條會隨著溫度的升高而彎曲，在一定溫度下它將完成電路并打開風扇以提供一些冷卻。
3.2 常閉繼電器
我們還有一個常閉繼電器。這意味著次級側的負載通常處于開啟狀態。例如，我們可以控制一個簡單的泵系統來保持儲罐中的一定水位。當水位低時，泵打開。但是，一旦它達到我們需要的極限，它就會完成初級電路并將接觸器拉開，從而切斷泵的電源。
3.3 Latching Relay
在標準的常開繼電器中，一旦初級電路斷電，電磁場就會消失，彈簧將接觸器拉回其原始位置。有時，我們希望次級電路在初級電路打開后保持活動狀態。為此，我們可以使用閉鎖繼電器。
例如，當我們按下電梯上的呼叫按鈕時，我們希望按鈕上的燈保持亮起，以便用戶知道電梯即將到來。因此，我們可以使用 Latching Relays 來做到這一點。這種類型的繼電器有許多不同的設計，但在這個簡化的示例中，我們有 3 個獨立的電路和一個位于它們之間的活塞。第一個電路是呼叫按鈕。第二個是燈，第三個是復位電路。
當按下呼叫按鈕時，它完成電路并為電磁鐵供電，從而拉動活塞并完成電路以打開燈。還會向電梯控制器發送信號以發送電梯下降。松開按鈕，這會切斷初始電路的電源，但由于活塞沒有彈簧加載，它會保持在原位并且燈保持亮起。
一旦電梯轎廂到達下層，它就會與關閉開關接觸。這將為第二個電磁鐵供電并將活塞拉開，從而切斷燈的電源。
因此，閉鎖繼電器具有位置“記憶”的優勢。一旦激活，它們將保持在最后的位置，無需任何進一步的輸入或電流。
3.4 雙極或單極
繼電器可以具有單極或雙極。術語極點是指繼電器通電時切換的觸點數量。這允許多個次級電路由單個初級電路供電。
例如，我們可以使用雙極繼電器來控制冷卻風扇和警告燈。風扇和燈通常都是關閉的，但是當初級電路上的雙金屬片變得太熱時，它會彎曲以完成電路。這會產生電磁場并關閉次級側的兩個接觸器，從而為冷卻風扇和警告燈供電。
3.5 雙擲或單擲繼電器
在處理繼電器時，您經常會聽到“throws”這個詞。這是指觸點或連接點的數量。雙擲繼電器結合了常開和常閉電路。雙擲繼電器也稱為轉換繼電器，因為它在兩個次級電路之間交替或更改。
在此示例中，當初級電路開路時，次級側的彈簧將接觸器拉到端子 B，為燈供電。風扇保持關閉狀態，因為電路不完整。
當一次側通電時，電磁鐵將接觸器拉到端子 A 并轉移電力，此時為風扇供電并關閉燈。因此，我們可以根據事件使用這種類型的繼電器來控制不同的電路。
3.6 雙刀雙擲繼電器
雙刀雙擲繼電器或 DPDT 用于控制 2 個獨立電路上的 2 種狀態。
在這里，我們可以看到一個 DPDT 中繼。當一次回路不完整時，端子 T1 和 T2 分別連接到端子 B 和 D。紅色 LED 和指示燈通電。
當初級電路閉合時，T1 和 T2 連接到端子 A 和 C，風扇打開，綠色 LED 通電。
3.7 抑制二極管 （Flywheel Diodes）
使用電磁鐵時，我們需要考慮的是反電動勢或電動勢。當我們為線圈供電時，電磁場會積累到最大點，磁場正在儲存能量。當我們切斷電源時，電磁場會坍縮并很快釋放出這些儲存的能量，這個坍縮的磁場繼續推動電子，這就是我們得到反電動勢的原因。這不是一件好事，因為它會產生非常大的電壓尖峰，從而損壞我們的電路。
為了克服這個問題，我們可以使用二極管之類的東西來抑制這種情況。二極管只允許電流沿一個方向流動，因此在正常工作時，電流流向線圈。但是，當我們切斷電源時，反電動勢會推動電子，因此二極管現在將為線圈提供一條路徑來安全地耗散其能量，這樣它就不會損壞我們的電路。
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