第4章2继电器知识分享

实验总结发光二极管（LED）

发光二极管的伏安特性与普通二极管类似，所不同的是当发光二极管正向偏置时，正向电流达到一定值时能发出某种颜色的光。根据在PN结中所掺加的材料不同，发光二极管可发出红、绿、黄、橘及红外光线。

实验总结在使用发光二极管时应注意两点：(1)若用直流电源电压驱动发光二极管时，在电路中一定要串联限流电阻，以防止通过发光二极管的电流过大而烧坏管子.注意发光二极管的正向导通压降为1.2～2V(可见光LED为1.2～2V,

红外线LED为1.2～1.6V)。(2)发光二极管的反向击穿电压比较低，一般仅有几伏。因此当用交流电压驱动LED时，可在LDE两端反极性并联整流二极管，使其反向偏压不超过0.7V，以便保护发光二极管。

电子系统的调试1.调试电路的常用仪器

万用表

它可以测量交直流电压、交直流电流、电阻、

电容及半导体二极管和三极管。具有精度高，使用方

便，应用广泛等特点。

示波器

示波器可以对电路中的各点电位进行测量和观察波形，同时可比较任意两点波形的相位关系。示波器具有高的灵敏度、高的交流阻抗、对负载影响小等特点。在使用示波器应注意的是所用示波器的频带一定要大于被测信号的频率。

信号发生器

因为经常要在加信号的情况下进行测试，则在调试和故障诊断时最好备有信号发生器。如FG—163型函数发生器，它可产生正弦波、三角波、方波等波形。

分块调试

把电路按功能分成不同的模块，分别对各模块进行调试。通常调试顺序是按照信号的流向进行，这样可把前级测试过的输出作为后一级的输入信号，为最后联调创造条件。分块调试包括静态和动态调试。静态测试是在没有外加信号的条件下测量电路各点电位，通过静态测试可以及时发现已经损坏的元器件或其他故障。动态测试是在信号源的作用下，借助示波器观察各点波形，进行波形分析，测量动态指标。把静态和动态测试的结果与设计的指标加以比较，经深入分析后对电路与参数提出合理的修整。调试电路过程应对测试结果作详尽记录。

整机联调

各单元电路调试好以后，还要将它们连接成整机进行统调。整机统调主要观察和测量动态特性，把测量的结果与设计指标逐一对比，找出问题及解决办法，然后对电路及参数进行修正，直到整机的性能完全符合设计要求为止。电阻的确认及其电路的调试一

电阻的确认1．直标法把元件的主要参数直接印制在元件的表面上，这种方法主要用于功率比较大的电阻。如电阻表面上印有RXYC-50-T-1k5-±10％，其含义是耐潮被釉线绕可调电阻器，额定功率为50W，阻值为1.5kW，允许误差为±10％。2．文字符号法随着电子元件的不断小型化，特别是表面安装元器件（SMC和SMD）的制造工艺不断进步，使得电阻器的体积越来越小，其元件表面上标注的文字符号也作出了相应改革。一般仅用三位数字标注电阻器的数值，精度等级不再表示出来（一般小于±5％）。具体规定如下：（1）元件表面涂以黑颜色表示电阻器。（2）电阻器的基本标注单位是欧姆（W），其数值大小用三位数字标注。

（3）对于十个基本标注单位以上的电阻器，前两位数字表示数值的有效数字，第三位数字表示数值的倍率。如100表示其阻值为10×100＝10Ω；223表示其阻值为22×103＝22kΩ

。（4）对于十个基本标注单位以下的元件，第一位、第三位数字表示数值的有效数字，第二位用字母“R”表示小数点。如3R9表示其阻值为3.9

Ω

。3．色标法小功率电阻器使用最广泛的是色标法，一般用背景区别电阻器的种类：如浅色（淡绿色、淡蓝色、浅棕色）表示碳膜电阻，用红色表示金属或金属氧化膜电阻，深绿色表示线绕电阻。一般用色环表示电阻器的数值及精度。用四个色环表示其阻值和允许偏差。第一、二环表示有效数字，第三环表示倍率（乘数），与前普通电阻器大多三环距离较大的第四环表示精度。精密电阻器采用五个色环标志，第一、二、三环表示有效数字，第四环表示倍率，与前四环距离较大的第五环表示精度。精度

倍率

第二位数

第一位数精度倍率第三位数第二位数第一位数有效数字0123456789倍率（乘数）10010110210310410510610710810910-110-2颜

色黑棕红橙黄绿蓝紫灰白金银无色允许偏差（%）±1±2±0.5±0.25±0.1±5±10±20有关色码标注的定义见表所示。图所示为两种色环电阻的标注图。例如：标有蓝、灰、橙、金四环标注的电阻，其阻值大小为：68×103＝68000W（68kW），允许偏差为±5％。标有棕、黑、绿、棕、棕五环标注的电阻，其阻值大小为：105×101＝1050W（1.05kW），允许偏差为±1％。逻辑与数字控制电路二值可控元件驱动电路

功率开关驱动电路

继电器与电磁阀驱动电路一、功率开关驱动电路分类：

按照电路中所采用的功率器件类型分类，常见

的有晶体管驱动电路、场效应管驱动电路和晶

闸管驱动电路等类型。

按照电路所驱动的负载类型分类，常见的有电

阻性负载驱动电路和电感性负载驱动电路等类

型。

按照电路所控制的负载电源类型分类，常见的

有直流电源负载驱动电路和交流电源负载驱动

电路等类型+EcZLILUiV

VD

RI

b晶体管功率驱动电路（一）晶体管直流负载功率驱电动路

负载所需的电流不太大如果负载所需的电流不太大，可采用所示的晶体管直流负载功率驱动电路。这里负载用ZL而不用RL表示，是强调该负载可以是电阻性负载，也可以是电抗性负载。当控制信号Ui为低电平时，I

b较小,

晶体管V截止，负载ZL中电流IL为0；当控制信号Ui为高电平时，I

b较大,

晶体管V导通（工作于饱和区），负载ZL中电流IL

=

(Ec－Uce)

/

ZL，Uce为晶体管V集电极与发射极间的饱和电压降。

VD是续流二极管，对晶体管V起保护作用。当驱动感性负载时，在晶体管关断瞬间，感性负载所存储的能量可通过VD的续流作用而泄放，从而避免被反向击穿（二）场效应晶体管直流负载功率驱动电路

用于功率驱动电路的场效应晶体管称为功率场效

应晶体管。功率场效应晶体管是电压控制器件，

具有很高的输入阻抗，所需的驱动功率很小，对

驱动电路要求较低。功率场效应晶体管具有较高

的开启阈值电压，有较高的噪声容限和抗干扰能

力。

场效应晶体管大多数为绝缘栅型场效应管，亦称

MOS场效应管。VDVUiRILZL+EcVS

b)

场效应管驱动电路（三）晶闸管交流负载功率驱动电路

交流负载的功率驱动电路，通常采用晶闸管来构成。晶闸管有单向晶闸管和双向晶闸管两种类型。a

单向晶闸管图形符号。其中阳极A与阴极K是主电极，门极G是控制电极。单向晶闸管的工作状况可用两个条件予以说明，一是导通条件，二是关断条件。阳极

A门极

G阴极

K单向晶闸管亦称单向可控硅（SCR）单向晶闸管的工作状况：

晶闸管导通条件：在阳极A与阴极K之间加正向电压，同时在门极G与阴极K之间加正向电压（触发），这样阳极A与阴极K之间即进入导通状态。晶闸管一旦导通，只要阳极A与阴极K之间的电流不小于其维持电流IH，门极G与阴极K之间是否还存在正向电压，对已经导通的晶闸管

完全没有影响。晶闸管关断条件：主电极阳极A与阴极K之间的电流小于其维持电流IH，晶闸管即进入关断状态。

阳极

A门极

G阴极

K电极

MT2门极

G电极

MT1b

双向晶闸管图形符号双向晶闸管亦称双向半导体开关元件（TRIAC）双向晶闸管亦称双向半导体开关元件（TRIAC）。电极MT1与电极MT2是主电极，门极G是控制电极，触发电压应施加在门极G与电极MT2之间。

与单向晶闸管相比较，双向晶闸管的主要区别是：①在触发之后是双向导通的；

②触发电压不分极性，只要绝对值达到触发门限值即可使双向晶闸管导通。双向晶闸管的关断条件与单向晶闸管类似，即主电极MT1与电极MT2之间的电流小于其维持电流IH，晶闸管即进入关断状态

实用中应注意:如果驱动的是感性负载，必须设置合理的关断泄

流回路，一方面可保护开关器件，另外也可起到

消除对外电磁干扰的作用。二、继电器与电磁阀驱动电路

继电器广泛用于生产控制和电力系统中，具有接

触电阻小、流通电流大和耐压高等优点，至今仍

无法用无触点器件取代

对继电器或接触器的驱动，实际上是对其励磁线

圈电流通断的控制。继电器励磁线圈所需的励磁

电源有直流与交流两种。

继电器是控制和保护线路中广泛应用的一种自

动控制电器。其工作原理是在输入一定的物理

量（例如电流、电压、转速、时间、温度等）

的作用下，自动接通或者断开触点，完成电路

通、断功能。

常用的继电器分为：电流继电器、电压继电器、

中间继电器、时间继电器、热继电器以及干簧

继电器等。3-相

/50Hz

/380VB1C1UiB2C2VDR

A1+5V

KD1-1

KD1

KA1

V

KA1-1

A2

交流继电器的控制信号隔离技术作用：从电路上把干扰源和易干扰的部分隔离开来，使测控装置和现场仅保持信号联系，但不直接发生电联系。目的：把引进的干扰通道切断，从而达到隔离现场干扰的作用。隔离方式：测控系统与现场信号之间，弱电和强电之间，常用的隔离方式有：光电隔离、变压器隔离、继电器隔离等。

光电隔离

光电隔离是由光电耦合器件完的。光电耦合器是70年代发展起来的新型电子元件，是以光为媒介传输信号的器件。其输入端配置发光源，输出段配置受光器，因此输入和输出在电气上是完全隔离的。光电耦合器的输入回路和输出回路之间还有很高的耐压值，达到500V~1KV。光电耦合器不是将输入侧和输出侧的电信号进行直接耦合，而是以光为媒介进行间接耦合，具有较高的电气隔离和抗干扰能力。

继电器隔离继电器线圈和触点之间没有电气

上的联系，因此，可利用继电

器线圈接受电气信号，利用触

点发送和输出信号，从而避免

强电和弱电信号之间的直接接

触，实现了抗干扰隔离

变压器隔离脉冲变压器可实现数字信号

的隔离。脉冲变压器的匝数

较少，而且一次和二次绕组

分别缠绕在铁氧体磁芯的两

侧，分布电容仅几PF,所以

可作脉冲信号的隔离器件。补充开关元件及继电器相关知识空气开关接触器继电器

S7

200

PLC热继电器

图1

某系统强电控制柜内部实物照片

电器定义：一种能控制电路的设备。低压电器：用于交流1200V、直流1500V级以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。高压电器：交流1200V以上、直流1500V以上。一、

低压电器及其分类分类二、

继电器继电器分类：用途分：控制继电器、保护继电器、中间继电器。原理分：电磁式、感应式、热继电器等参数分：电流、电压、速度、压力继电器动作时间分：瞬时继电器、延时继电器输出形式分：有触点、无触点继电器继电器实物照片继电器工作原理示意结构：

输入感测机构：反映输入量的高低变化。（电压、电流、速度、时间、温度、压力、热等等）

控制系统电路

输出执行机构：触点接通或断开控制电路。继电器参数、符号继电器分类1、电压或电流控制继电器线圈的控制信号为电压。线圈的控制信号为电流。2、时间继电器线圈接通后触点延迟导通。（延时导通）线圈断电后触点延迟释放。（延时释放）图形符号3、热继电器的符号串联在主电路中

串联在控制电路中发热元件常闭触头

KHKH发热元件功能：过载保护热继电器结构：I双金属片

常闭触头

工作原理：

发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。扣板三、接触器

定义：用来自动地接通或断开大电流电路的电器。分：交流接触器、直流接触器。组成：触点系统、电磁机构、灭弧装置。接触器实物照片~

~铁芯衔铁主触头辅助触头M3~电机接触器动作过程

线圈通电

弹簧

衔铁被吸合

触头闭合线圈电机接通

电源继电器与接触器的区别

继电器：用于控制电路、电流小，没有灭

弧装置，

可在电量或非电量的作用下动作。

接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装置，一

般只能在电压作用下动作。

其实原理都一样，主要是触点容量不同，继电器

触点容量较小，触头只能通过小电流，主要用于

控制，接触器容量大，触头可以通过大电流，用

于主回路较多。主令电器用来闭合或断开控制电路，以发布命令或用作程序控制，主要有按钮、行程开关、主令控制器等。⑴按钮按钮在低压控制电路中用于手动发出控制信号。通常按钮是由按钮帽、复位弹簧、桥式触头和外壳等组成。按用途的和结构的不同可以分为启动按钮（常开）、停止按钮（常闭）和复合按钮等。四

主令电器复合按钮：

常开按钮和

常闭按钮做在一起。电路符号1、控制按钮

复合按钮

常开(动合)按钮

SB

电路符号

SB常闭(动断)按钮

SB

电路符号按钮的种类

2、行程开关用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。

结构与按钮类似，但其动作要由机械撞

击。常开（动合）触头

ST

电路符号常闭（动断）触头

ST

电路符号行程开关的种类3、接近开关接近开关又称无触点行程开关，它除可以完成行程控制和限位保护外，还是一种非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测速等，也可用于变频计数器、变频脉冲

发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等。接近开关按工作原理可分为高频振荡型、电容型、感应电桥型、永久磁铁型和霍耳效应型等。接近开关的种类继电器、接触器控制电路读图和设计中应注意的问题：1、首先了解工艺过程及控制要求；2、搞清控制系统中各电机、电器的作用以及它们的控制关系；3、主电路、控制电路分开阅读或设计；4、控制电路中，根据控制要求按自上而下、自左而右的顺序进行读图或设计；5、同一个电器的所有线圈、触头不论在什么