继电器驱动电路设计要点.pdf
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1、毕业设计 ( 论文) 题目:继电器驱动电路设计 系: 专业班级: 学生姓名: 指导教师: 20XX年 X月 内蒙古电子信息职业技术学院毕业设计(论文)继电器驱动电路设计 I 继电器驱动电路设计 摘要 近年来,随着电子信息产业的快速发展,继电器已经渗入到生活的各个领域,它 是很难找到哪些领域没有继电器的痕迹。继电器,广泛应用于家电,通讯,汽车,仪 器仪表,机械设备,航空航天自动化和控制领域。最近的统计数据显示,继电器已经 成为不可缺少的开关控制器件。 本设计研究继电器的驱动原理,并据此设计出继电器驱动电路。 关键词: 继电器 驱动 电路 内蒙古电子信息职业技术学院毕业设计(论文)继电器驱动电路设
2、计 第 2 页共 4 页 目录 第 1 章绪论 3 1.1 项目背景 . 3 1.2 红外遥控的发展 3 1.3 项目背景和建设意义 错误!未定义书签。 第二章 几种常用红外遥控器协议 . 8 2.1 NEC 协议 . 8 2.2 Nokia NRC1 协议 . 错误!未定义书签。 2.3 Philips RC-5 协议 错误!未定义书签。 2.4 ITT 协议 . 错误!未定义书签。 2.5 Sharp协议 错误!未定义书签。 第三章 红外遥控发射电路 . 8 3.1 HT6221 芯片介绍 错误!未定义书签。 3.2 HT6221 应用电路 错误!未定义书签。 3.3 HT6221 键码生
3、成方式 . 错误!未定义书签。 3.3.1 HT6221 键码的形成 . 错误!未定义书签。 3.3.2 代码格式 . 错误!未定义书签。 内蒙古电子信息职业技术学院毕业设计(论文)继电器驱动电路设计 第 3 页共 4 页 第 1 章绪论 1.1 项目背景 近年来,随着电子信息产业的飞速发展, 作为基础元件的继电器被广泛应用在家电、 通信、汽车、仪器仪表、 机器设备、航空航天等自动化控制领域。最近的统计数据显示, 在电子元件产品中,继电器已经成为第一大产品。单片机控制继电器的电路在生活中随 处可见,小的元件但是作用无穷。在机电控制系统中,虽然利用接触器作为电气执行元 件可以实现最基本的自动控制
4、,但对于稍复杂的情况就无能为力。在极大多数的机电控 制系统中,需要根据系统的各种状态或参数进行判断和逻辑运算,然后根据逻辑运算结 果去控制接触器等电气执行元件,实现自动控制的目的。这就需要能够对系统的各种状 态或参数进行判断和逻辑运算的电器元件,这一类电器元件就称为继电器。 继电器实质上是一种传递信号的电器,它是一种根据特定形式的输入信号转变为其 触点开合状态的电器元件。一般来说,继电器由承受机构、中间机构和执行机构三部分 组成。承受机构反映继电器的输入量,并传递给中间机构,与预定的量(整定量)进行 比较,当达到整定量时(过量或欠量),中间机构就使执行机构动作,其触点闭合或断 开,从而实现某种
5、控制目的。 继电器作为系统的各种状态或参量判断和逻辑运算的电器元件,主要起到信号转换 和传递作用,其触点容量较小。所以,通常接在控制电路中用于反映控制信号,而不能 像接触器那样直接接到有一定负荷的主回路中。这也是继电器与接触器的根本区别。 继电器的种类很多, 按它反映信号的种类可分为电流、电压、速度、压力、温度等; 按动作原理分为电磁式、感应式、电动式和电子式;按动作时间分为瞬时动作和延时动 作。电磁式继电器有直流和交流之分,它们的重要结构和工作原理与接触器基本相同, 它们各自又可分为电流、电压、中间、时间继电器等。下面介绍几种常用的继电器。 1.2继电器种类 1.2.1 中间继电器 中间继电
6、器是用来转换和传递控制信号的元件。他的输入信号是线圈的通电断电信 号,输出信号为触点的动作。它本质上是电压继电器,但还具有触头多(多至六对或更 多) 、触头能承受的电流较大(额定电流5A10A) 、动作灵敏(动作时间小于0.05s ) 内蒙古电子信息职业技术学院毕业设计(论文)继电器驱动电路设计 第 4 页共 4 页 等特点。中间继电器的图形符号如图1-1 所示,其文字符号用KA表示。 中间继电器的主要技术参数有额定电压、额定电流、触点对数以及线圈电压种类和 规格等。选用时要注意线圈的电压种类和规格应和控制电路相一致。 图 1-1 中间继电器的图形符号 1.2.2 电压继电器 电压继电器是根据
7、电压信号工作的,根据线圈电压的大小来决定触点动作。电压继 电器的线圈的匝数多而线径细,使用时其线圈与负载并联。按线圈电压的种类可分为交 流电压继电器和直流电压继电器;按动作电压的大小又可分为过电压继电器和欠电压继 电器。 对于过电压继电器,当线圈电压为额定值时,衔铁不产生吸合动作。只有当线圈电 压高出额定电压某一值时衔铁才产生吸合动作,所以称为过电压继电器。交流过电压继 电器在电路中起过压保护作用。而直流电路中一般不会出现波动较大的过电压现象,因 此,在产品中没有直流过电压继电器。 对于欠电压继电器,当线圈电压达到或大于线圈额定值时,衔铁吸合动作。当线圈 电压低于线圈额定电压时衔铁立即释放,所
8、以称为欠电压继电器。欠电压继电器有交流 欠电压继电器和直流欠电压继电器之分,在电路中起欠压保护作用。 电压继电器的图形符号如图1-2 所示,其文字符号用 KV表示。图中左边线圈符号为 过电压线圈符号,右边线圈符号为欠电压线圈符号。 图 1-2 电压继电器的图形符号 内蒙古电子信息职业技术学院毕业设计(论文)继电器驱动电路设计 第 5 页共 4 页 1.2.3 电流继电器 电流继电器是根据电流信号工作的,根据线圈电流的大小来决定触点动作。电流继 电器的线圈的匝数少而线径粗,使用时其线圈与负载串联。按线圈电流的种类可分为交 流电流继电器和直流电流继电器;按动作电流的大小又可分为过电流继电器和欠电流
9、继 电器。 对于过电流继电器,工作时负载电流流过线圈,一般选取线圈额定电流(整定电流) 等于最大负载电流。当负载电流不超过整定值时,衔铁不产生吸合动作。当负载电流高 出整定电流时衔铁产生吸合动作,所以称为过电流继电器。过电流继电器在电路中起过 流保护作用特别是对于冲击性过流具有很好的保护效果。 对于欠电流继电器,当线圈电流达到或大于动作电流值时,衔铁吸合动作。当线圈 电流低于动作电流值时衔铁立即释放,所以称为欠电流继电器。正常工作时,由于负载 电流大于线圈动作电流,衔铁处于吸合状态。当电路的负载电流降至线圈释放电流值以 下时,衔铁释放。欠电流继电器在电路中起欠电流保护作用。在交流电路中需要欠电
10、流 保护的情况比较少见,所以产品中没有交流欠电流继电器。而在某些直流电路中,欠电 流会产生严重的不良后果,如运行中的直流他励电机的励磁电流,因此有直流欠电流继 电器。 电流继电器的图形符号如图6.30 所示,其文字符号用KA表示。图中左边线圈符号 为过电流线圈符号,右边线圈符号为欠电流线圈符号。 图 1-3 电流继电器 1.2.4 时间继电器 时间继电器是一种从得到输入信号(线圈的通电或断电) 开始,经过一个预先设定的 时延后才输出信号(触点的闭合或断开)的继电器。根据延时方式的不同,可分为通电延 时继电器和断电延时继电器。 通电延时继电器接受输入信号后,延迟一定的时间输出信号才发生变化。而当
11、输入信号消 内蒙古电子信息职业技术学院毕业设计(论文)继电器驱动电路设计 第 6 页共 4 页 失后,输出信后瞬时复位。通电延时继电器的图形符号,其文字符号用KT表示。 断电延时继电器接受输入信号后,瞬时产生输出信号。 而当输入信号消失后, 延迟一定的 时间输出信号才复位。 断电延时继电器的图形符号如图1-4 所示,其文字符号用 KT表示。 图 1-4 通电延时继电器的图形符号 时间继电器按工作原理分为电磁式、电动式、空气阻尼式和电子式等。电磁式、电 动式、空气阻尼式是传统的时间继电器,在早期的机电系统中普遍采用,但其存在着定 时精度低、故障率高等问题。电子式时间继电器是新型的时间继电器,发展
12、非常迅速。 由于电子技术的飞速发展,使得电子式时间继电器的制造成本与传统的时间继电器相当, 但其性能大大提高,功能不断扩展,所以是现在和将来时间继电器的主流。 1.2.5 数字式时间继电器 与晶体管式时间继电器相比,数字式时间继电器的延时范围可成倍增加,定时精 度可提高两个数量级以上,控制功率和体积更小,适用于各种需要精确延时的场合以及 各种自动化控制电路中。这类时间继电器功能特别强,有通电延时、断电延时、定时吸 合、循环延时 4 种延时形式,十几种延时范围供用户选择,以及数字显示,这是晶体管 时间继电器所无法比拟的。 1.2.6 固态继电器 固体 (态)继电器 ( 简称 SSR) 是采用固体
13、半导体元件组装而成的一种新颖的无触点 开关。固体继电器通常为封装结构,它采用绝缘防水材料浇铸,如塑料封装、环氧树脂 灌封等。由于固体继电器的接通和断开没有机械接触部件,因而具有控制功率小、开关 速度快、工作频率高、使用寿命长、很强的耐振动和抗冲击能力、动作可靠性高、抗干 扰能力强、对电源电压的适应范围广、耐压水平高、噪声低等一系列优点。现在,固体 继电器已经在许多自动化控制装置中代替了常规电磁式继电器,尤其在动作频繁、 防爆、 耐潮和耐腐蚀等特殊场合。固态继电器按切换负载性质分为直流和交流两种,现以使用 最为广泛的带有电压过零触发的交流型固态继电器AC-SSR 为例进行介绍。 内蒙古电子信息职
14、业技术学院毕业设计(论文)继电器驱动电路设计 第 7 页共 4 页 如图 1-5 所示,当无信号输入时,光电耦合器中的光敏三极管是截止的,电阻R2 为晶体管 V1提供基极注入电流,使V1管饱和导通,它旁路了经由电阻R4流入可控硅 V2的触发电流, 故 V2截止,这时晶体管 V1经桥式整流电路而引入的电流很小。不足以 使双向可控硅 V3导通。 图 1-5 固态继电器典型应用电路图 有信号时,光电耦合器中的光敏三极管就导通,但只有当交流负载电源电压接近 零时,电压值较低,经过整流, R2和 R3分压点上的电压不足以使晶体管V1导通。而整 流电压却经过 R4为可控硅 V2 提供了触发电流,故V2 导
15、通,这种状态相当于短路,电 流很大,只要达到双向可控硅的导通值,V3便导通。一旦 V3导通,不管输入信号是否 存在只有当电流过零时才能恢复关断。 内蒙古电子信息职业技术学院毕业设计(论文)继电器驱动电路设计 第 8 页共 4 页 第二章继电器驱动方案介绍 2.1 三极管驱动继电器方案 晶体三极管(以下简称三极管)按材料分有两种:锗管和硅管。而每一种又有NPN 和 PNP两种结构形式,但使用最多的是硅NPN 和锗 PNP 两种三极管,两者除了电源极性 不同外,其工作原理都是相同的,下面仅介绍NPN 硅管的电流放大原理。 对于 NPN 管,它是由 2 块 N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成,发
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