繼電器（英文名稱：relay）是一種當輸入量（激勵量）的變化達到規定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發生預定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統（又稱輸入回路）和被控制系統（又稱輸出回路）之間的互動關系。繼電器實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關”。這種電器元件在工業自動化、遙控、遙測、通訊、電力電子等眾多領域中都發揮著重要作用。

一、繼電器的工作原理

繼電器的工作原理主要是基于電磁效應。它主要由電磁系統（包括線圈、鐵芯等）、觸點系統（包括動觸點、靜觸點等）和復位機構（如彈簧）組成。當繼電器線圈通電時，線圈中的電流產生磁場，磁場吸引鐵芯運動，使動觸點與靜觸點接觸或分離，從而實現對被控電路的控制。當線圈斷電時，磁場消失，鐵芯在復位機構的作用下恢復原位，動觸點與靜觸點重新接觸或分離。

具體來說，繼電器的工作過程可以分為以下幾個步驟：

1. 線圈通電：當繼電器線圈接通電源時，線圈中的電流產生磁場。
2. 磁場吸引：磁場吸引鐵芯向線圈移動，鐵芯與動觸點接觸。
3. 觸點動作：動觸點在鐵芯的作用下與靜觸點接觸或分離，實現對被控電路的控制。
4. 線圈斷電：當線圈斷電時，磁場消失，鐵芯在復位機構的作用下恢復原位。
5. 觸點復位：動觸點在復位機構的作用下重新與靜觸點接觸或分離。

二、繼電器的功能及作用

繼電器作為一種重要的電控制器件，具有多種功能及作用，主要包括以下幾個方面：

1. 擴大控制范圍：繼電器可以通過其觸點組的不同形式，同時控制多路電路的通斷。這使得在復雜的電氣系統中，可以通過少量的控制信號實現對大量電路的控制。
2. 放大控制量：繼電器可以用一個很小的控制量（如電流、電壓等）去控制大電流、高電壓電路的通斷。這種“四兩撥千斤”的控制作用，使得繼電器在電氣控制系統中具有不可替代的作用。
3. 綜合信號：當多個控制信號按規定的形式輸入多繞組繼電器時，經過比較綜合，可以達到預定的控制效果。這使得繼電器在復雜的控制系統中能夠處理多種信號輸入，實現更復雜的控制邏輯。
4. 自動、遙控、監測：繼電器與其他電器一起可以組成程序控制線路，實現自動化運行、遙控和監測等功能。這使得繼電器在工業自動化、智能家居等領域中具有廣泛的應用前景。
5. 安全保護：繼電器在電路中起著安全保護的作用。例如，在電動機控制電路中，當電動機過載或短路時，可以通過繼電器切斷電源以保護電動機不被損壞。
6. 轉換電路：繼電器還可以用于轉換電路的功能。例如，在電力系統中，可以使用繼電器將高壓電路與低壓電路進行隔離和轉換以實現安全可靠的電力傳輸。
   繼電器作為一種重要的電控制器件在現代電氣控制系統中具有廣泛的應用。它基于電磁效應的工作原理使得其能夠實現對電路的控制和轉換功能。同時其擴大控制范圍、放大控制量、綜合信號、自動遙控監測等多種功能使得繼電器在工業自動化、遙控遙測、通訊電力電子等領域中都發揮著重要作用。隨著科技的不斷發展和電氣控制系統的不斷升級換代相信繼電器在未來將會發揮更加重要的作用。

三、繼電器驅動電路圖

1、低壓繼電器驅動電路圖

該低壓繼電器驅動電路采用 IC MAX 4624 構建。該 MAX 4624 IC 稱為低壓、單電源 SPDT 模擬開關。這里該電路用 2.5V 電源驅動 5V 繼電器器件。

電源源連接繼電器和MAX4624 IC的電源引腳2和6，數字控制輸入引腳通過R1和C1元件連接。模擬開關公共引腳5與C1電容器連接，當開關閉合時，R1和C1元件根據它們的值產生定時信號，該信號被視為數字控制輸入，因此開關輸出驅動繼電器。

2、雙通道12伏繼電器驅動電路圖

我們將使用 BC547 晶體管制作雙通道 12 伏繼電器驅動電路。

該繼電器驅動程序提供了一種簡單且用戶友好的方法，用于連接兩個繼電器以切換項目中的應用程序。該驅動器使用標準 BC547 NPN 晶體管（或等效晶體管）增強輸入阻抗。它是一種廣泛使用的驅動器，能夠驅動各種類型的繼電器，包括干簧繼電器。

晶體管 Q1 和 Q2 用作基本共發射極放大器，將 12 伏繼電器線圈的靈敏度顯著提高約 100 倍。簡單來說，該電路的電流增益為 100，有效地將繼電器靈敏度降低至幾伏。為了確保安全運行，電阻器R3和R4將Q1和Q2的輸入電流限制在安全范圍內。此外，二極管 D3 和 D4 用作電磁場 (EMF) 阻尼器，濾除繼電器斷電時可能出現的任何火花。

該雙通道 12V 繼電器驅動板電路為開關應用中連接兩個繼電器提供了簡單而高效的解決方案。通過利用帶有晶體管 Q1 和 Q2 的共發射極放大器設置，該電路顯著增強了 12 伏繼電器線圈的靈敏度，使其能夠驅動包括簧片繼電器在內的各種繼電器類型。

3、24V繼電器的驅動電路圖

繼電器串聯 RC 電路：這種形式主要應用于繼電器的額定工作電壓低于電源電壓的電路中。當電路閉合時，繼電器線圈由于自感現象會產生電動勢阻礙線圈中電流的增大，從而延長了吸合時間，串聯上 RC 電路后則可以縮短吸合時間。

原理是電路閉合的瞬間，電容C 兩端電壓不能突變可視為短路，這樣就將比繼電器線圈額定工作電壓高的電源電壓加到線圈上，從而加快了線圈中電流增大的速度，使繼電器迅速吸合。電源穩定之后電容 C 不起作用，電阻 R 起限流作用。

四、 使用按鈕進行繼電器控制

使用 Arduino Uno 微控制器的按鈕控制 5V SPDT 繼電器是一個使用機械按鈕控制連接到 Arduino 板的 SPDT 繼電器狀態的系統。

繼電器連接到 Arduino Uno 微控制器的數字輸出引腳，按鈕連接到數字輸入引腳。在此設置中，可以通過按鈕控制繼電器。按下按鈕會閉合開關并向繼電器發送信號以更改其狀態，松開按鈕會打開開關并發送相反的信號，將繼電器的狀態更改回之前的狀態。

帶按鈕的繼電器控制

1. 將按鈕和繼電器連接到 Arduino 板。按鈕應連接到數字輸入引腳，繼電器應連接到數字輸出引腳。另外，您可以將繼電器的VCC連接到Arduino的5V，將GND連接到Arduino的GND。
2. 在“setup()”函數中，使用“pinMode()”函數設置按鈕的數字輸入引腳和繼電器的數字輸出引腳，并打開與計算機的串行通信以監視繼電器的狀態。例如，您可以將按鈕連接到數字引腳 2，將繼電器連接到數字引腳 3。

void setup() {
  pinMode(2, INPUT);  // Set digital pin 2 as an input for pushbutton
  pinMode(3, OUTPUT); // Set digital pin 3 as an output for relay
  Serial.begin(9600); // Open serial communication at 9600 baud
}

3. 在“loop()”函數中，使用“digitalRead()”函數讀取按鈕的狀態。

void loop() {
    int buttonState = digitalRead(2);  // Read digital pin 2 for pushbutton

4. 檢查按鈕的狀態，如果按下按鈕，狀態將為低電平。

if(buttonState == LOW) {
        // pushbutton is pressed
        digitalWrite(3,HIGH); // turn on the relay
        Serial.println("Relay is ON");
    } else {
        digitalWrite(3,LOW); // turn off the relay
        Serial.println("Relay is OFF");
    }

5. 按下按鈕時繼電器將打開，未按下按鈕時繼電器將關閉，并將在串行監視器中打印繼電器的狀態。
6. 結束循環函數

示意圖

根據下面給出的電路圖進行連接。

安裝Arduino IDE

首先，您需要從Arduino官方網站Arduino安裝Arduino IDE軟件。

代碼

現在復制以下代碼并將其上傳到 Arduino IDE 軟件。

const int BUTTON_PIN = 7; // Arduino pin connected to button's pin
const int RELAY_PIN  = 3; // Arduino pin connected to relay's pin

void setup() {
  Serial.begin(9600);                // initialize serial
  pinMode(BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP); // set arduino pin to input pull-up mode
  pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);        // set arduino pin to output mode
}

void loop() {
  int buttonState = digitalRead(BUTTON_PIN); // read new state

  if (buttonState == LOW) {
    Serial.println("The button is being pressed");
    digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH); // turn on
  }
  else
  if (buttonState == HIGH) {
    Serial.println("The button is unpressed");
    digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);  // turn off
  }
}

工作說明

代碼的核心重點是使用 Arduino Uno 微控制器控制繼電器模塊的行為。它讀取連接到數字引腳的按鈕的狀態，并使用此信息來控制連接到其他數字引腳的繼電器模塊的狀態。通過將相應的引腳設置為高狀態來激活繼電器，通過將其設置為低狀態來禁用繼電器。這會導致繼電器根據其配置切換負載。該代碼連續讀取按鈕的狀態并循環更新繼電器的狀態，確保繼電器響應按鈕輸入而激活或停用。