继电器驱动电路设计

毕业设计主题：继电器驱动电路设计系：专业班：学生姓名：指导教师：20XX年x月ii.ii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继电器驱动电路设计摘要近年来，随着电子信息产业的迅速发展，接力已经渗透到生活的各个领域，很难找到哪个领域没有接力痕迹。 继电器广泛应用于家电、通信、汽车、仪表、机械设备、航天自动化和控制领域。 根据最近的统计数据，继电器已经成为不可或缺的开关控制设备。本设计探讨继电器的驱动原理，并据此设计继电器驱动电路。关键词：继电器驱动电路I目录第一章绪论21.1项目背景31.2红外遥控器的发展51.3项目背景和建设意义5第二章几种常见的红外遥控协议62.1 NEC协议62.2 Nokia NRC1协议72.3飞利浦RC-5协议82.4 ITT协议92.5 Sharp协议10第三章红外遥控发射电路123.1 HT6221芯片介绍123.2 HT6221应用电路133.3 HT6221键码生成方式143.3.1 HT6221键码的形成143.3.2代码格式15第一章绪论1.1项目背景近年来，随着电子信息产业的快速发展，作为基础部件的继电器广泛应用于家电、通信、汽车、仪表、仪器、航天等自动控制领域。 根据最近的统计数据，在电子零部件产品中继电器已经成为第一产品。 单片机控制继电器的电路在生活中随处可见，但小零件起着无限的作用。 在机电控制系统中，通过将接触器作为电气驱动器使用，能够实现最基本的自动控制，但在有些复杂的情况下是无能为力的。 在很多机电控制系统中，需要根据系统的各种状态和参数进行判断和逻辑运算，根据逻辑运算结果控制接触器等电气驱动器，实现自动控制。 这需要能够判断系统的各种状态和参数并进行逻辑运算的电子部件，这种电子部件称为继电器。继电器基本上是传递信号的电气设备，是根据特定形式的输入信号转换为触点开闭状态的电气设备。 一般来说，继电器由承受机构、中间机构、执行机构三部分构成。 受力机构反映继电器的输入量，传递至中间机构，与规定的量(整定量)进行比较，当达到整定量时(过剩或不足量)，中间机构通过驱动致动器来开闭其接点，从而实现某个控制目的。继电器作为系统的各种状态和参数的判断和逻辑运算的电气部件，主要发挥信号的变换和传递的作用，接点容量小。 因此，通常与控制电路连接来反映控制信号，因此不能与接触器那样有一定负载的主电路直接连接。 也是继电器和接触器的根本区别。继电器种类很多，根据其反映信号的种类分为电流、电压、速度、压力、温度等动作原理，根据分为电磁式、感应式、电动式和电子式的动作时间分为瞬时动作和延迟动作。 电磁式继电器有直流和交流的区别，它们的重要结构和工作原理与接触器基本相同，可分别分为电流、电压、中间、时间继电器等。 以下是一些常用的继电器。1.2继电器的种类1.2.1中间继电器中间继电器是用于转换并传递控制信号的元件。 他的输入信号是线圈的通电切断信号，输出信号是接点的动作。 本质上是电压继电器，但具有触头多(6对以上)、触头接受的电流大(额定电流5A10A )、动作敏感(动作时间不足0.05s )等特征。 中间继电器的图形符号如图1-1所示，其文字符号如KA所示。中间继电器的主要技术参数包括额定电压、额定电流、触点对数、线圈电压的种类和规格等。 选择时请注意线圈的电压种类和规格与控制电路一致。图1-1中间继电器图形符号1.2.2电压继电器电压继电器根据电压信号动作，根据线圈电压的大小决定触点动作。 电压继电器线圈圈数多线径细，使用时线圈和负载并联。 根据线圈电压的种类，根据分为交流电压继电器和直流电压继电器的动作电压的大小，分为过电压继电器和欠电压继电器。过电压继电器的线圈电压为额定值时，电枢不进行吸附动作。 只有线圈电压高于额定电压的某个值时，电枢才会进行吸附动作，因此称为过电压继电器。 交流过电压继电器对电路起过电压保护的作用。 直流电路一般不会发生波动大的过电压现象，因此产品中没有直流过电压继电器。欠电压继电器中，线圈电压超过线圈额定值时，电枢进行吸附动作。 线圈电压低于线圈额定电压时，电枢会立即释放，因此称为欠电压继电器。 欠电压继电器包括交流欠电压继电器和直流欠电压继电器，在电路中发挥着欠电压保护的作用。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，左侧的线圈符号是过电压线圈符号，右侧的线圈符号是欠电压线圈符号。图1-2电压继电器的图形符号1.2.3电流继电器电流继电器根据电流信号动作，根据线圈电流的大小决定触点动作。 电流继电器的线圈匝数少，线径粗，使用时线圈和负载串联连接。 根据线圈电流的种类，根据分为交流电流继电器和直流电流继电器的动作电流的大小，分为过电流继电器和欠电流继电器。过电流继电器一般选择为，动作时负载电流流过线圈，线圈的额定电流(整定电流)与最大负载电流相等。 负载电流不超过整定值时，电枢不进行吸附动作。 负载电流高于整定电流时，电枢会进行吸附动作，因此被称为过电流继电器。 过电流继电器对电路具有过电流保护作用，特别是对冲击性过电流的保护效果较好。在欠电流继电器中，线圈电流超过动作电流值时，电枢进行吸附动作。 线圈电流低于动作电流值时，电枢会立即释放，因此称为欠电流继电器。 正常动作时，负载电流大于线圈动作电流，因此电枢处于吸附状态。 电路的负载电流低于线圈开路电流值时，电枢开路。 欠电流继电器对电路起着欠电流保护的作用。 交流电路需要欠电流保护的情况很少见，因此产品中没有交流欠电流继电器。 部分直流电路中，不足电流会引起运行中的直流其他励磁电机的励磁电流等严重不良影响，因此有直流不足电流继电器。电流继电器的图形符号在图6.30中示出，用KA表示它。 图中，左侧的线圈符号是过电流线圈符号，右侧的线圈符号是欠电流线圈符号。图1-3电流继电器1.2.4时间继电器时间继电器是获得输入信号(线圈通电或切断)后，经过预先设定的时间后输出信号(触点的开闭)的继电器。 根据延迟方式，有通电延迟继电器和切断延迟继电器。通电延迟继电器接收到输入信号后，延迟一定时间后输出信号发生变化。 另一方面，输入信号消失时，输出信号瞬间复位。 通电延迟继电器的图形符号，其文字符号用KT表示。断电延迟继电器接收到输入信号后，会瞬间产生输出信号。 另一方面，输入信号消失后，延迟一定时间，输出信号被复位。 断电延迟继电器的图形符号如图1-4所示，其文字符号如KT所示。图1-4通电延迟继电器的图形符号时间继电器根据工作原理可分为电磁式、电动式、空气缓冲式、电子式等。 电磁式、电动式、气闸式是以往的继电器，在初期的机电系统中一般采用，但存在定时精度低、故障率高等问题。 电子式时间继电器是一种新型的时间继电器，发展迅速。 随着电子技术的快速发展，电子时间继电器的制造成本与传统时间继电器相当，但由于性能大幅提高、功能扩大，是当前和未来时间继电器的主流。1.2.5数字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迟范围倍增，定时精度提高2位以上，控制功率和体积更小，可应用于需要正确延迟的各种情况和各种自动控制电路。 这种时间继电器功能特别强，有通电延迟、切断延迟、定时吸收、循环延迟4种延迟形式，用户选择十种延迟范围，数字显示不能与晶体管的时间继电器相仿。1.2.6固态继电器固体(状态)继电器(SSR )是采用固体半导体元件组装的新型无触点开关。 固体继电器通常为封装结构，采用塑料封装、环氧树脂灌封等绝缘防水材料模制。 固体继电器的接通和断开没有机械接触部件，因此具有控制功率小、开关速度快、工作频率高、寿命长、耐振动和耐冲击能力强、工作可靠性高、抗噪能力强、对电源电压的适应范围宽、耐压电平高、噪声低等一系列优点。 现在，固体继电器在很多自动控制装置中已经取代了通常的电磁式继电器，特别是在频繁的动作、防爆、耐湿、耐腐蚀等特殊情况下使用。 固态继电器根据开关负载的性质分为直流和交流2种，以目前使用最广泛的带电压过零触发的交流型固态继电器AC-SSR为例进行介绍。如图1-5所示，当没有输入信号时，光电耦合器的光电晶体管截止，电阻器R2向晶体管V1供给基极注入电流以使V1管饱和导通，并且经由电阻器R4绕过晶体管V2中流动的触发电流，因此，V2截止，晶体管V1截止不足以打开三端双向可控硅V3。图1-5固态继电器的典型应用电路图有信号时，光电耦合器的光电晶体管导通，但仅在交流负载电源电压接近零时，电压值低，经过整流，R2和R3的分压点的电压不足，晶体管V1导通。 整流电压经由R4向晶闸管V2供给触发电流，因此V2导通，该状态相当于短路，电流较大，达到三端双向可控硅的导通值时V3导通。 当V3导通时，不管有无输入信号，直到电流变为零为止都不能返回截止状态。第2章继电器驱动方式介绍2.1晶体管驱动继电器方式晶体管(以下简称晶体管)有锗管和硅管两种。 两者都有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种晶体管，两者除了电源极性不同以外工作原理相同，以下仅介绍NPN硅管的电流放大原理。NPN管是在2片n型半导体之间夹着1片p型半导体而构成的，将形成于发射极区域和基极区域之间的PN结称为发射极结，将集电极区域和基极区域之间的PN结称为集电极结。NPN管是在2片n型半导体之间夹着1片p型半导体而构成的，将形成于发射极区域与基极区域之间的PN结称为发射极结，将集电极区域与基极区域之间的PN结称为集电极结，将3根引线称为发射极e、基极b、集电极c。晶体管是常用的控制和驱动器件，在数字电路和模拟电路中有很多应用，常用的晶体管根据材料有硅管和锗管两种，原理相同，电压降稍有不同，硅管比较普遍，锗管的应用较少晶体管有PNP型和NPN型两种。 让我们先认识一下，如下图所示。 晶体管具有3个极性，横向左侧的管脚称为基极，中央具有箭头，一个连接在基极上，另一个连接在发射极e(emitter )上，其馀的连接在集电极c(collector )上。晶体管有截止、放大、饱和三种工作状态。 放大状态主要应用于模拟电路，使用和计算方法复杂，我们暂时无法使用。 数字电路主要使用晶体管的开关特性，只有截止和饱和两种状态，因此对这两种使用方法进行说明。 晶体管的类型和使用方法总括为，箭头表示内部PNP，箭头表示外部NPN，导通电压按顺序，导通电压导通。电流控制。 晶体管的使用方法的特征在于b极(基极)和e级(发射极)之间的电压状况，在PNP中，如果e极的电压超过b级的0.7V以上(硅晶体管的PN结沟道的导通电压，如果是锗晶体管，则该电压大约为0.3V )，则该电压为0.3V 即，控制侧处于b与e之间，被控制侧处于e与c之间。 同样，关于NPN型晶体管的导通电压，当b极比e极高0.7V，即箭头的始端比终端高0.7V时，能够导通晶体管的e极和c极。 这是关于“导通电压如正箭头所示，电压导通”的说明。晶体管主要有PNP和NPN两种。 由于2种晶体管的内部结构不同，驱动继电器时，电路也不同。 具体电路如下图所示图2-1 NPN晶体管驱动继电器电路图图2-2 PNP晶体管驱动继电器电路图NPN晶体管驱动时：当向晶体管T1的基极输入高电平时，晶体管饱和导通，集电极变为低电平，因此继电器线圈通电，吸附接点RL1。向晶体管T1的基极输入低电平时，晶体管截止，继电器线圈截止，接点RL1截止。目前尚未采用PNP晶体管驱动电路，在此不作介绍。电路中各部件的作用：晶体管可以是控制开关，放大器通常在120240之间选择。 电阻器R1主要用来限制电流，降低晶体管T1的功耗，并且电阻器R1的值为1k。 电阻器R2可靠地关断晶体管T1，并且电阻值是5.1K。 为了使二极管D1反向回流并抑制浪涌，一般可选择1N4148至48。2.2光耦合驱动继电器方式光耦合器的基本功能是，以光形式传输信号，所述光形式是有效地电隔离输入和输出侧的电路，所述输出侧电路可以避免某种程度的强电压引入和冲击。 主要有以下应用。1 .电隔离的要求。 在a和b电路间进行信号传输，但在两个电路间供电水平的差异过大，一方具有数百伏特、另一方具有数伏特的两个较大差异的电源系统无法共享电源2. A电路与强电有关，人体接触有触电危险，需要隔离。 b线路板是人体经常接触的部分，不能混入危险的高电压。 两者之间，必须完成信号传输并电隔离3 .通过采用诸如运算放大器电路之类的高阻抗设备，并且电路传输模