代码收藏家 嵌入式硬件介绍（一）|探讨常用继电器的功能和区别
概述
本篇文章主要介绍常用继电器的种类、功能和用途。继电器是一种电子控制器件，通过小电流来控制大电流，实现电路的自动开关功能。它主要由输入回路（控制系统）和输出回路（被控制系统）组成，当输入量达到规定值时，继电器会动作，使输出电路导通或断开。继电器有多种类型，如电磁继电器、时间继电器和固态继电器等，各自具有不同的工作原理和应用场景。它们广泛应用于电力保护、自动化控制、运动、遥控、测量和通信等领域，是实现自动化和安全保护的关键元件。
一.种类及作用
继电器是一种重要的控制元件，被广泛应用于各种自动控制系统以及电力电子设备中。根据其特性和应用，继电器主要分为以下几种，并且它们的功能和区别如下：
1.电磁继电器
这是一种利用输入电路中的控制电流（交流或直流）来工作的继电器。根据线圈电流大小，它可分为过电流继电器和欠电流继电器。同样地，根据动作电压的大小，电磁式电压继电器可以分为过电压继电器和欠电压继电器。它的主要作用是接通、断开或转换电路。
2.固态继电器
此类继电器使用电子元件来完成输入和输出的功能，无机械运动部件，从而具有更高的可靠性和更长的寿命。
3.时间继电器
这是一种延时控制继电器，当收到动作信号后，不会立即让触点动作，而是延迟一段时间才动作。它在各种自动控制系统以及电动机的启动控制线路中有重要应用。
4.温度继电器
这种继电器当外界温度达到预定值时就会动作，从而可以在各种需要温度控制的场合中使用。
5.其他特殊类型的继电器
包括风速继电器、加速度继电器等，这些继电器可以在特定条件下，如风速或加速度达到某个预定值时，接通或断开电路。此外，还有极化继电器、舌簧继电器等。
6.保护继电器
其主要功能是在电路出现异常时切断电路，从而防止设备受到损害。这与另一大类继电器，即控制继电器的主要功能——根据输入信号来控制电路的接通或断开，存在一定的差异。
二.用途
1.电磁继电器
—主要用于电铃、电话和自动控制电路装置中，起到开关的作用。
—利用低电压、弱电流的控制电路来控制高电压、强电流的工作电路，实现远距离操纵和自动控制。
—被广泛用于自动控制领域，如冰箱、汽车、电梯、机床里的控制电路。
2.固态继电器
—由分离的固态电子元件组成，无触点电阻开关。
—广泛应用于计算机外围接口设备、恒温、调温系统、控制电炉加热等方面。在化工、煤矿等需要防腐蚀、防潮湿的领域也大量使用。
—相比传统电磁继电器，具有体积小、开关速度快、无机械磨损、不受有害气体腐蚀和机械震动影响等优点。
3.时间继电器
—常用于定时开关控制，如路灯控制系统中的自动开启或关闭电路。
—用于时间计量，如在烘干机中设置烘干时间。
—实现循环控制和倒计时控制，如在温室自动控制系统中和厨房烹饪时。
—还用于电流保护和环境控制，如电动机启动过程中的电流保护以及空调系统中的自动调节。
4.温度继电器
—当外界温度达到给定值时动作，常用于温度控制和过热保护。
—广泛应用于航空航天、监控摄像设备、电机、电器设备等行业。
5.其他特殊类型的继电器
风速继电器：
—当风速达到一定值时，被控电路将接通或断开，主要用于反映通风系统的工作状态，确保系统有足够的风量。
加速度继电器：
—当运动物体的加速度达到规定值时，被控电路将接通或断开，常用于需要监测加速度的场合。
6.保护继电器
—主要用于电力系统保护，通过检测电流、电压、功率等参数是否超过设定的阈值来判断是否有故障发生，并触发保护装置进行动作。
—广泛应用于高压输电线路、变电站、发电机组、配电系统等电力设备中，保护电力系统的安全。
三. 工作原理
1.电磁继电器
工作原理基于电磁效应。当线圈通电后，铁芯被磁化产生足够大的电磁力，吸引衔铁并带动簧片，使动触点和静触点闭合或分开。当线圈断电，电磁吸力消失，衔铁返回原位，触点恢复到原始状态。通过控制线圈的通断，可以间接控制其他电路的通断。
2.固态继电器
工作原理主要涉及驱动电路和输出电路。驱动电路由光电耦合器和功率驱动电路组成，光电耦合器将控制信号电流与输出电路隔离。当控制信号通过光电耦合器时，其内部光敏电阻改变阻值，进而改变后级电路的导通电流，驱动功率晶体管动作。输出电路由三极管或功率晶体管组成，当驱动电路被激励时，输出电路导通，控制负载电流。
3.时间继电器
当加入（或去掉）输入的动作信号后，其输出电路需经过规定的准确时间才产生变化。这可以是利用电磁原理或机械动作原理来实现延迟触头闭合或分断。例如，空气阻尼式时间继电器利用空气通过小孔时产生的阻尼来获得延时；电子式时间继电器则利用RC电路中电容电压的变化特性获得延时。
4.温度继电器
通过感温元件（如热敏电阻、热电偶）将温度信号转换为电信号，经过电子元件处理后，将控制信号传输至输出部分以实现温度控制。根据不同的控制类型和触发方式，温度继电器可以有多种分类。
5.其他特殊类型的继电器
风速继电器
其工作原理基于风叶片在风压力作用下的转动。当风速达到一定值时，传动块通过扭簧拨动传动组件，使微动开关动作，从而接通或断开被控电路。
加速度继电器
当运动物体的加速度达到规定值时，继电器会动作，使被控电路接通或断开。具体工作原理可能涉及加速度传感器和相应的信号处理电路。
6.保护继电器
主要基于电力系统中的电流、电压等物理量的变化来工作。当这些物理量超过预设的阈值时，继电器会检测到并触发相应的保护动作，如切断故障电流，以防止对电力系统造成更大的损害。这通常涉及传感器来监测物理量，以及执行器来执行保护动作。
四. 文字介绍资料
继电器是一种电子控制器件，具有控制系统（输入回路）和被控制系统（输出回路）。当输入量（如电压、电流、温度等）达到规定值时，继电器能使被控制的输出电路导通或断开。它本质上是一种用较小的电流去控制较大电流的“自动开关”。在电路中，继电器起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
继电器具有多种类型，每种类型都有其特定的工作原理和应用场景。例如，电磁继电器通过电磁效应来控制电路的通断；时间继电器在接收到信号后，会延迟一段时间再使触点动作；而固态继电器则是由固体半导体元器件组成的无触点开关器件，具有工作可靠、寿命长、开关速度快等优点。
继电器广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。它们可以扩大控制范围，实现多路电路的同时换接、开断、接通；还能放大控制量，用小电流或小电压控制大功率的电路；此外，继电器还能综合多个控制信号，达到预定的控制效果。
总的来说，继电器在电气和电子系统中扮演着重要角色，是实现自动化控制和安全保护的关键元件之一。
五.优点和局限性
电磁继电器
优点：
可靠性高：触点采用高强度材料制造，耐磨性和耐腐蚀性强，确保长久稳定的工作。
动作精确：触点动作快速且精确，可以满足需要精确控制的应用场合。
适应性强：适应不同的电压等级，能在各种工作条件下保持稳定的开关状态。
局限性：
体积大：占用空间较多，不利于设备的小型化和集成化。
功耗大：运行过程中消耗大量电力，增加电气费用和对环境的污染。
操作噪音大：运行过程中产生较大的噪音和振动。
固态继电器
优点：
高寿命、高可靠：没有机械运动零部件，能在高冲击、震动的环境工作，且寿命长。
灵敏度高、控制功率小：输入电压范围宽，可与大多数逻辑集成电路兼容。
电磁干扰小：没有输入线圈，减少了电磁干扰。
局限性：
抗干扰能力与耐辐射能力较差：在某些特定环境中可能表现不佳。
不能实现理想的电隔离：在特定应用中可能受限。
成本较高：大功率固态继电器的体积较大，成本也随之增加。
时间继电器
优点：
延时功能：可作为简单程序控制中的执行器件，实现电路的延时开或合。
调节方便：延时性能在设计范围内可调，方便调整延时时间长短。
局限性：
可能需要多个时间继电器配合实现复杂的延时功能。
温度继电器
优点：
结构简单、动作可靠：在电动机保护中广泛应用。
保护范围广泛：适用于各种电动机保护场景。
局限性：
动作缓慢：返回时间长，可能不适用于需要快速响应的场合。
不适用于大功率电动机：在3KW以上的电动机中，效果可能不佳。
风速继电器、加速度继电器和保护继电器
这些继电器各自在其特定应用场景中表现出色，但同样可能存在一些局限性。例如，风速继电器和加速度继电器可能对特定环境或安装位置敏感；保护继电器虽然能有效保护电力系统，但也可能因复杂的配置和调试过程而增加使用难度。
六. 参考
本文图片来自德力西官网
德力西电气-守护用电安全 创造生活之美https://www.delixi-electric.com/
总结
以上简单的介绍了常用继电器的作用原理及功能，下一篇内容将利用上篇所介绍的ESP8266模块的开发板和本篇继电器结合制作一款可以手机进行远程控制的WiFi开关。如有疑问或提供意见，请指出，谢谢！！！
上篇链接：嵌入式硬件介绍（一）|ESP8266 WiFi模块介绍（以ESP8266 -12F为例）-CSDN博客https://blog.csdn.net/2301_80771046/article/details/136571380
作者：孟俊宇-MJY
