如何使用单片机驱动电磁式继电器

在各种自动控制设备中，都存在一个低压的自动控制电路与高压电气电路的互相连接问题，一方面要使低压的电子电路的控制信号能够控制高压电气电路的执行元件，如电动机、电磁铁、电灯等；另一方面又要为电子线路的电气电路提供良好的电隔离，以保护电子电路和人身的安全，电磁式继电器便能完成这一桥梁作用。

电磁继电器是在在输入电路内电流的作用下，由机械部件的相对运动产生预定响应的一种继电器。

它包括直流电磁继电器、交流电磁继电器、磁保持继电器、极化继电器、舌簧继电器，节能功率继电器。

（1）直流电磁继电器：输入电路中的控制电流为直流的电磁继电器。

（2）交流电磁继电器：输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器。

（3）磁保持继电器：将磁钢引入磁回路，继电器线圈断电后，继电器的衔铁仍能保持在线圈通电时的状态，具有两个稳定状态。

（4）极化继电器：状态改变取决于输入激励量极性的一种直流继电器。

（5）舌簧继电器：利用密封在管内，具有触点簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧的动作来开、闭或转换线路的继电器。

（6）节能功率继电器：输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器，但它的电流大（一般30-100A），体积小， 节电功能。

电磁式继电器一般由控制线圈、铁芯、衔铁、触点簧片等组成，控制线圈和接点组之间是相互绝缘的，因此，能够为控制电路起到良好的电气隔离作用。当我们在继电器的线圈两头加上其线圈的额定的电压时，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的接通、切断的开关目的。

下面是一个小型信号继电器HK4100F-DC5V-SH的实物照片和主要技术参数。。。

HK4100F电磁继电器 主要技术参数：

品 牌 ：汇科（HUI KE）

型 号 ： HK4100F-DC5V-SH

外形尺寸（mm）： 10.5*15.5*11.8mm（W*L*H）

重 量 ： 3.5g

产 地： 中国宁波 触点参数：

触点形式：1C（SPDT）

触点负载： 3A 220V AC/30V DC

阻 抗： ≤100mΩ

额定电流： 3A

电气寿命：≥10万次

机械寿命：≥1000万次

线圈参数：

阻值（士10%）： 120Ω

线圈功耗：0.2W

额定电压：DC 5V

吸合电压：DC 3.75V

释放电压：DC 0.5V

工作温度：-25℃～+70℃

绝缘电阻：≥100MΩ

线圈与触点间耐压：4000VAC/1分钟

触点与触点间耐压：750VAC/1分钟

图 1

一、继电器驱动原理

下图2是S51增强型单片机实验板上HK4100F继电器驱动电路原理图，三极管T5的基极B接到单片机的P3.6，三极管的发射极E接到继电器线圈的一端，线圈的另一端接到＋5V电源VCC上；继电器线圈两端并接一个二极管IN4148，用于吸收释放继电器线圈断电时产生的反向电动势，防止反向电势击穿三极管T5及干扰其他电路；R3和发光二极管LED9组成一个继电器状态指示电路，当继电器吸合的时候，LED9点亮，这样就可以直观的看到继电器状态了。

HK4100F电磁继电器驱动原理图

图 2

注：上面图中所示，CN2的1、2、3为继电器输出接线端子，其中1接到继电器的常开接点，2接到继电器的动接点，3接到继电器的常闭接点。当继电器吸合的时候，1－2将接通，相当于开关闭合。因此我们就可以在端子1－2上接线来控制其他电路了。

驱动原理：

1、当AT89S51单片机的P3.6引脚输出低电平时，三极管T5饱和导通，＋5V电源加到继电器线圈两端，继电器吸合，同时状态指示的发光二极管也点亮，继电器的常开触点闭合，相当于开关闭合。

2、当AT89S51单片机的P3.6引脚输出高电平时，三极管T5截止，继电器线圈两端没有电位差，继电器衔铁释放，同时状态指示的发光二极管也熄灭，继电器的常开触点释放，相当于开关断开。注：在三极管截止的瞬间，由于线圈中的电流不能突变为零，继电器线圈两端会产生一个较高电压的感应电动势，线圈产生的感应电动势则可以通过二极管IN4148释放，从而保护了三极管免被击穿，也消除了感应电动势对其他电路的干扰，这就是二极管D1的保护作用。

二、继电器驱动程序

下面给出了一个简单的继电器控制实验源程序，控制继电器不停地吸合、释放动作，程序很简单。

程序流程图 继电器控制ASM源程序：

ORG 0000H

AJMP START ;跳转到初始化程序

ORG 0033H

START： MOV SP，#50H ;SP初始化

MOV P3，#0FFH ;端口初始化

MAIN： CLR P3.6 ;P3.6输出低电平，继电器吸合

ACALL DELAY ;延时保持一段时间

SETB P3.6 ;P3.6输出高电平，继电器释放

ACALL DELAY ;延时保持一段时间

AJMP MAIN ;返回重复循环

DELAY： MOV R1，#20 ;延时子程序

Y1： MOV R2，#100

Y2： MOV R3，#228

DJNZ R3，$

DJNZ R2，Y2

DJNZ R1，Y1

RET ;延时子程序返回

END

图 3

在Keil C51中新建工程jdq，输入上面的源程序，通过编译后得到HEX格式的烧写目标文件jdq.hex，将该文件使用ISP编程器烧写到AT89S51芯片上，然后我们就可以看到单片机驱动实验板上的继电器吸合延时1S后释放。。。“嘀 哒”地响个不停，继电器普遍的指示灯也在闪烁，继电器输出接点也就跟着继电器的动作而反复通断开关了。

下面程序驱动继电器采用了CPL位取反指令，程序的运行结果完全相同：

ORG 0000H

AJMP START ;跳转到初始化程序

ORG 0033H

START： MOV SP，#50H ;SP初始化

MOV P3，#0FFH ;端口初始化

MAIN： CPL P3.6 ;P3.6输出电平翻转，继电器状态改变

ACALL DELAY ;延时保持一段时间

AJMP MAIN ;返回重复循环

DELAY： MOV R1，#20 ;延时子程序

Y1： MOV R2，#100

Y2： MOV R3，#228

DJNZ R3，$

DJNZ R2，Y2

DJNZ R1，Y1

RET ;延时子程序返回

END