物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中為什么要使用繼電器
在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用繼電器的原因主要有以下幾點:
電路控制功能
自動調(diào)節(jié)與安全保護:繼電器實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種自動開關(guān),因此在電路中起著自動調(diào)節(jié)和安全保護的作用。它能夠根據(jù)設定的條件自動切換電路狀態(tài),從而保護設備和系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
轉(zhuǎn)換電路:繼電器可以方便地實現(xiàn)電路的轉(zhuǎn)換,將輸入回路(控制系統(tǒng))的信號轉(zhuǎn)換為輸出回路(被控制系統(tǒng))的動作,這對于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中復雜的電路控制至關(guān)重要。
擴展控制范圍與多功能性
多觸點控制:繼電器通常具有多個觸點,可以根據(jù)需要同時控制多個電路的開斷或接通,這對于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中需要同時控制多個設備的場景非常有用。
放大功能:某些類型的繼電器(如靈敏型繼電器、中間繼電器)具有放大功能,可以用一個很微小的控制量來控制很大功率的電路,這對于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中信號放大和傳輸具有重要意義。
實現(xiàn)自動化與遠程控制
自動與遙控:繼電器可以與其他電器元件組合成程序控制線路,實現(xiàn)自動化運行和遠程控制。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中,這種功能使得用戶可以隨時隨地通過網(wǎng)絡對設備進行監(jiān)控和控制。
監(jiān)測與信號綜合:繼電器還可以用于監(jiān)測設備的狀態(tài)并綜合多個控制信號,當多個控制信號按規(guī)定的形式輸入時,繼電器可以經(jīng)過比較綜合達到預定的控制效果。
適應性與穩(wěn)定性
適應性強:繼電器可以適應不同種類的輸入量(如電、磁、聲、光、熱等)和輸出量需求,因此在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中具有廣泛的應用范圍。
工作穩(wěn)定:繼電器具有動作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長等優(yōu)點,能夠確保物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在長時間運行中的穩(wěn)定性和可靠性。
綜上所述,繼電器在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用,它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電路的自動調(diào)節(jié)和安全保護,還能夠擴展控制范圍、實現(xiàn)自動化與遠程控制,并具有良好的適應性和穩(wěn)定性。因此,在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)中,繼電器是不可或缺的關(guān)鍵元件之一。
本文會再為大家詳解電控制器件家族中的一員——繼電器
繼電器定義
繼電器(英文名稱:relay)是一種電控制器件,是當輸入量(激勵量)的變化達到規(guī)定要求時,在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路)之間的互動關(guān)系。通常應用于自動化的控制電路中,它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。
繼電器是具有隔離功能的自動開關(guān)元件,廣泛應用于遙控、遙測、通訊、自動控制、機電一體化及電力電子設備中,是最重要的控制元件之一。
繼電器在電氣控制圖中用K表示,細分在K后加上相應的字母如KA(電流繼電器),KT(時間繼電器),KF(頻率繼電器),KP(壓力繼電器),KS(信號繼電器),KE(接地繼電器),KM(接觸器),KC(控制繼電器,驅(qū)動器)
繼電器主要作用
繼電器一般都有能反映一定輸入變量(如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等)的感應機構(gòu)(輸入部分);有能對被控電路實現(xiàn)“通”、“斷”控制的執(zhí)行機構(gòu)(輸出部分);在繼電器的輸入部分和輸出部分之間,還有對輸入量進行耦合隔離,功能處理和對輸出部分進行驅(qū)動的中間機構(gòu)(驅(qū)動部分)。
作為控制元件,概括起來,繼電器有如下幾種作用:
1)擴大控制范圍:例如,多觸點繼電器控制信號達到某一定值時,可以按觸點組的不同形式,同時換接、開斷、接通多路電路。
2)放大:例如,靈敏型繼電器、中間繼電器等,用一個很微小的控制量,可以控制很大功率的電路。
3)綜合信號:例如,當多個控制信號按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時,經(jīng)過比較綜合,達到預定的控制效果。
4)自動、遙控、監(jiān)測:例如,自動裝置上的繼電器與其他電器一起,可以組成程序控制線路,從而實現(xiàn)自動化運行。
說白了:繼電器就相當于一個開關(guān),接在任意線上,斷開狀態(tài)下線就斷開了,沒導通,閉合狀態(tài)下線就接在了一起,導通了
繼電器接線圖(單穩(wěn)態(tài)無保持)
輸入部分:
DC+:接電源正極(電壓按繼電器要求,有3V、5V、9V、12v和24v選擇)
DC-:接電源負極
IN:可以高或低電平控制繼電器吸合
繼電器輸出端:
NO:繼電器常開接口,繼電器吸合前懸空,吸合后與COM短接
COM:繼電器公用接口
NC:繼電器常閉接口,繼電器吸合前與COM短接,吸合后懸空、
繼電器分類
1、按繼電器的工作原理或結(jié)構(gòu)特征分類
1)電磁繼電器:利用輸入電路內(nèi)電流在電磁鐵鐵芯與銜鐵間產(chǎn)生的吸力作用而工作的一種電氣繼電器。電磁繼電器可以通過低電壓、弱電流控制高電壓、強電流電路,還可實現(xiàn)遠距離操縱和生產(chǎn)自動化,在現(xiàn)代的生活中起著越來越重要的作用。它的應用很普遍,具體表現(xiàn)為:
家用電器: 空調(diào)繼電器主要用于控制壓縮機電動機、風扇電動機和冷卻泵電動機,以執(zhí)行相關(guān)的控制功能
汽車領(lǐng)域:啟動電動機的啟動繼電器、嗽叭繼電器、電動機或發(fā)電機斷路繼電器、充電電壓和電流調(diào)節(jié)繼電器、轉(zhuǎn)變信號閃光繼電器、燈光亮度控制繼電器以及空調(diào)控制繼電器、推拉門自動開閉控制繼電器;玻璃窗升降控制繼電器。 工業(yè)控制:主要的控制功能由通用交流繼電器完成。通常由按紐或限位開關(guān)驅(qū)動繼電器。繼電器的觸點可以控制電磁閥、較大的啟動電機以及指示燈
原理及接線圖
實物圖
2)固體繼電器:指電子元件履行其功能而無機械運動構(gòu)件的,輸入和輸出隔離的一種繼電器。專用的固態(tài)繼電器可以具有短路保護,過載保護和過熱保護功能,與組合邏輯固化封裝就可以實現(xiàn)用戶需要的智能模塊,直接用于控制系統(tǒng)中。
固態(tài)繼電器已廣泛應用于計算機外圍接口設備、恒溫系統(tǒng)、調(diào)溫、電爐加溫控制、電機控制、數(shù)控機械,遙控系統(tǒng)、工業(yè)自動化裝置;
信號燈、調(diào)光、閃爍器、照明舞臺燈光控制系統(tǒng);
儀器儀表、醫(yī)療器械、復印機、自動洗衣機;
自動消防,保安系統(tǒng),以及作為電網(wǎng)功率因素補償?shù)碾娏﹄娙莸那袚Q開關(guān);
化工、煤礦等需防爆、防潮、防腐蝕場合。
原理及接線圖
實物圖
3)溫度繼電器:當外界溫度達到給定值時而動作的繼電器,當負載設備溫度過高或流過的電流過大時,溫度繼電器斷開,切斷線路,進行設備及線路的保護,是使用最為廣泛的產(chǎn)品。
溫度繼電器可供航空航天、監(jiān)控攝像設備、電機、電器設備及其它行業(yè)作溫度控制和過熱保護用.
原理及結(jié)構(gòu)圖
接線圖
4)舌簧繼電器:利用密封在管內(nèi),具有觸電簧片和銜鐵磁路雙重作用的舌簧動作來開,閉或轉(zhuǎn)換線路的繼電器。
舌簧繼電器廣泛應用于電器保護、電器更新與控制、自動化生產(chǎn)和工藝控制等方面。例如:
在空調(diào)系統(tǒng)中,電路控制器使用舌簧繼電器來控制電器設備的開關(guān),實現(xiàn)對溫度和濕度的調(diào)節(jié)控制。
在電壓變化較大的工作場所,如發(fā)電機房、逆變器控制等方面,使用電壓繼電器可以起到有效保護電路和設備的作用。
結(jié)構(gòu)及原理圖
實物圖
5)時間繼電器:當加上或除去輸入信號時,輸出部分需延時或限時到規(guī)定時間才閉合或斷開其被控線路繼電器。延時時間的長短可以用螺釘調(diào)節(jié)空氣室進氣孔的大小來改變。時間繼電器可以廣泛應用于很多領(lǐng)域,包括:
工業(yè)上控制自動輸送機的啟停時間,實現(xiàn)自動裝配;
控制家用電器開關(guān)時間,這樣可以省電、方便、安全;交通信號燈與城市信號燈控制;
農(nóng)用機械的啟動耕作、播種等操作時間。還可以用來控制灌溉系統(tǒng)的運行時間等領(lǐng)域,完成自動化的操作,提高生產(chǎn)效率,降低能源浪費。
原理及接線圖
實物圖
6)高頻繼電器:用于切換高頻,射頻線路而具有最小損耗的繼電器。頻繼電器的線圈和觸點都需要經(jīng)過特殊設計和優(yōu)化,以適應高頻信號的傳輸。高頻繼電器可以在高頻電路中進行開關(guān)控制,常用于射頻電路、微波電路、通信電路等行業(yè)。主要應用場景包括:
通信設備中的功率放大器控制:高頻繼電器可以控制通信設備的放大器,調(diào)制信號,實現(xiàn)信號放大和傳輸;
雷達系統(tǒng)控制:雷達系統(tǒng)需要實時測量目標位置和速度,高頻繼電器在雷達中起到關(guān)鍵作用,可以控制波導、天線、控制器等電路的開關(guān);
醫(yī)療設備中的控制器控制;高頻繼電器在醫(yī)療設備中起到非常重要的作用,在磁共振成像、超聲診斷等設備中均得到了廣泛應用。
內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
實物圖
7)極化繼電器:有極化磁場與控制電流通過控制線圈所產(chǎn)生的磁場綜合作用而動作的繼電器。繼電器的動作方向取決于控制線圈中流過的的電流方向。
極化繼電器廣泛應用于航天領(lǐng)域,是控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等自動化電氣系統(tǒng)中最基本的組成元件之一。其在控制電路中具有獨特的電氣和物理特性,轉(zhuǎn)換深度高、輸入輸出比大、抗干擾能力強、可多路同步切換等一系列固態(tài)電子元器件不能替代的優(yōu)點。
工作原理圖
實物圖
8)其他類型的繼電器:如光繼電器,聲繼電器,熱繼電器,儀表式繼電器,霍爾效應繼電器,差動繼電器等。
2、按繼電器的外形尺寸分類
1)微型繼電器:最長邊尺寸不大于10毫米的繼電器。
2)超小型微型繼電器:最長邊尺寸大于10毫米,但不大于25毫米的繼電器。
3)小型微型繼電器:最長邊尺寸大于25毫米,但不大于50毫米的繼電器。
注:對于密封或封閉式繼電器,外形尺寸為繼電器本體三個相互垂直方向的最大尺寸,不包括安裝件,引出端,壓筋,壓邊,翻邊和密封焊點的尺寸。
3、按繼電器的負載分類:
1)微功率繼電器:當觸點開路電壓為直流28V時,(阻性)為0.1A、0.2A的繼電器。
2)弱功率繼電器:當觸點開路電壓為直流28V時,(阻性)為0.5A、1A的繼電器。
3)中功率繼電器:當觸點開路電壓為直流28V時,(阻性)為2A、5A的繼電器。
4)大功率繼電器:當觸點開路電壓為直流28V時,(阻性)為10A、15A、20A、25A、40A……的繼電器。
4、按繼電器的防護特征分類:
1)密封繼電器:采用焊接或其他方法,將觸點和線圈等密封在罩子內(nèi),與圍介質(zhì)相隔離,其泄漏率較低的繼電器。
2)封閉式繼電器:用罩殼將觸點和線圈等密封(非密封)加以防護的繼電器。
3)敞開式繼電器:不用防護罩來保護觸電和線圈等的繼電器。
繼電器常見問題及判定方法
失效模式 | 失效原因及解決方法 |
繼電器線圈端無電壓 | 原因:①線路短路;②控制端無輸出;③ 接插件松動;判定方法:線圈兩端電壓是否達到標準電壓 |
線圈端電壓不足 | ①電源輸出功率不足;②電源線過長存在壓降;判定方法:線圈兩端電壓是否達到標準電壓 |
繼電器有殘余電壓不釋放 |
①線圈端有其它儲能元件影響;②線圈上有旁路電路或漏電流; 觸點粘連 原因:①負載過大;②浪涌電流過大;③繼電器端子與連插件配合過松,造成觸點與端子燒灼 |
觸點粘連 | ①負載過大;②浪涌電流過大;③繼電器端子與連插件配合過松,造成觸點與端子燒灼 |
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