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高手教你玩感測器系列之繼電器的使用

單片機、嵌入式系統等是一個弱電器件,一般情況下它們大都工作在5V甚至更低,驅動電流在mA級以下。而要把它用於一些大功率場合,比如控制電動機,顯然是不行的。所以,就要有一個環節來銜接,這個環節就是所謂的」功率驅動」。繼電器驅動就是一個典型的、簡單的功率驅動環節。在這裡,繼電器驅動含有兩個意思:一是對繼電器進行驅動,因為繼電器本身對於單片機來說就是一個功率器件;還有就是繼電器去驅動其他負載,,比如繼電器可以驅動中間繼電器,可以直接驅動接觸器。所以,繼電器驅動就是單片機與其他大功率負載介面。

繼電器的電路組成及部件作用

本次試驗使用的繼電器是松樂繼電器。電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓,線圈中就會流過一定的電流,從而產生電磁效應,銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯,從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點(常開觸點)吸合。當線圈斷電後,電磁的吸力也隨之消失,銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置,使動觸點與原來的靜觸點(常閉觸點)釋放。這樣吸合、釋放,從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對於繼電器的「常開、常閉」觸點,可以這樣來區分:繼電器線圈未通電時處於斷開狀態的靜觸點,稱為「常開觸點」;處於接通狀態的靜觸點稱為「常閉觸點」。繼電器一般有兩股電路,為低壓控制電路和高壓工作電路。

松樂RD-5VDC-SL-C繼電器其電路圖如圖3.4.2所示。

圖3.4.2松樂SRD-5VDC-SL-C繼電器電路圖

如下圖3.4.2所示,三極體Q2很重要。三極體是電子電路里很重要的一個元件,三極體有兩個作用:一個是放大作用;一個是開關作用(嚴格來講開關作用是放大作用的極限情況)。為了便於理解,首先把三極體想成一個水龍頭。上面的VCC就是水池。繼電器是一個水輪機,下面的GND是比水池低的任何一點。三極體就是水龍頭,它的把手就是那個帶有電阻的引腳。

當J-LINK-ARM的某一個需要控制這個繼電器電路的輸出引腳就是一隻「手」當單片機的這個引腳輸出低電平的時候,就像「手」在打開三極體「水龍頭」,水就從上往下流。繼電器「水輪機」就開始轉起來了。反之,如果是輸出高電平,「手」就開始關「關水龍頭」,繼電器「水輪機」因為沒有水流下來,就會停止。

這就是三極體的開關作用。簡單的理解和記憶就是:三極體是一個開關器件,但它不是用手來控制,而是用電壓(電流)來控制的。因此,三極體有些時候也被稱做電子開關(與機械開關相區別)。

繼電器的內部組成及各個引腳的電路接法

圖3.4.3 繼電器內部電路圖

圖3.4.3 繼電器引腳邏輯圖

繼電器就是線圈控制的開關。開關有2-3個接線端。如圖3.4.3所示繼電器,當AC之間沒有5V,線圈沒電,這時,B和E通,B和D不通。

當AC之間有5V後,線圈有電,裡面的開關動作,B和E斷開,B和D導通。

繼電器電壓和電流不能超過繼電器型號所確定的數值,一般為交流220V,電流不超過3A。直流125V,電流不超過5A。

小功率繼電器結構原理圖

圖3.4.4小功率繼電器結構原理圖

繼電器接線舉例

圖3.4.5繼電器接燈泡實例

實驗原理

直流電機實驗環境由PC機(安裝有Windows XP操作系統、ADS1.2集成開發環境和J-Link-ARM-V410i模擬器)、J-Link-ARM模擬器、NXP LPC2378實驗節點板、直流電機實驗模塊和LCD顯示實驗模塊組成,如圖3.4.1所示。

圖3.4.1 感測器實驗環境

實驗器材接線

本實驗所使用的繼電器模塊實物圖如圖3.2.6所示。

圖3.4.4 繼電器模塊

將繼電器模塊安裝到開發板上(斷電安裝),然後用AK100或者JLINK模擬器的一端用USB介面與電腦相連,一端的20Pin的JTAG引腳與NXP LPC2378節點板的J2相連,並給NXP LPC2378節點板上電,如圖3.4.5所示。

將繼電器感測器模塊安裝到開發板上(斷電安裝),然後用J-LINK模擬器的一端用USB介面與電腦相連,一端的20Pin的JTAG引腳與NXP LPC2378節點板的J2相連,並給NXP LPC2378節點板上電,如下圖所示:

圖3.4.5 繼電器試驗介面電路

2.繼電器運行測試

(1) 打開工程.mcp,編輯主程序文件Main.c。

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