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【Maker電子學】淺談繼電器的原理與應用

   
作者:Bird

繼電器是個很普遍的控制與開關零件,由於它的原理很簡單,小到幾個 mA 的訊號甚或大到數千安培的動力用電,都能用繼電器來控制,這次就讓我們來聊一下這個看似簡單但其實有點學問的小零件吧!

「繼電器」名字的由來

繼電器的英文名字「relay」原來是「驛站」的意思,就是古代傳遞軍事情報的路途中,官員食宿、換馬的場所,但在後來有了電報後,實體信件就不再是傳送資訊的唯一方式。

在電報網路中,資訊使用一個電流迴路傳送,主要利用迴路上的電流有無、長短來編碼 (就是莫爾斯電碼 ),即時將信息傳到遠方,但由於電流流經電線會因爲線上的電阻而產生壓降與損耗,導致單一迴路的電報系統無法接得太遠,因此 relay 就被發明來「放大」電報的電流訊號。

隨著距離增加,電流迴路中的訊號會因為線路上的衰減而越來越弱。若在它還推得動 relay 裡的線圈時,就在那裡設一個 relay,讓它可以切換這個 relay,就能在 relay 的輸出端利用電池重新產生更強力的訊號,繼續送往下一個 relay。

(圖片來源:Bird 提供)

就這麼一站接一站,一個 relay 接一個 relay,只要在 relay 附近有可以用的電源或電池,relay 就能重新放大原本已經衰減的電報訊號,將訊號送到很遠的地方,佈建出可以橫跨大陸的電報網路。

這種一站接一站傳送的特性很像以前騎馬送信的驛站,因此這樣的電磁開關就被稱之爲「relay」,而中文除了叫「繼電器」外,也有「電驛」的說法,其實講的都是同個東西。

雖然現在我們已經有無線電、數位網路甚至光線網路,資訊的傳播量和速度也早就比電報那個年代增長許多,但看到這個名字仍然會讓人想起那個用人工打電報,速度大概只有 2.5 bps 的年代。

電磁控制的開關

我們在【Maker電子學】磁性感應元件的原理與應用中談過磁簧開關,繼電器其實就是把一個電磁鐵和磁簧開關包在一起的零件,讓你可以用電的訊號來控制磁場,進而也控制磁簧開關的開或關,這樣的結構從 relay 的電路圖符號可以看得出來:

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Liang Bird

Author: Liang Bird

在外商圈電子業中闖蕩多年,經歷過 NXP、Sony、Crossmatch 等企業,從事無線通訊、影像系統、手機、液晶面板、半導體、生物辨識等不同領域產品開發。熱愛學習新事物,協助新創團隊解決技術問題。台大農機系、台科大電子所畢業,熱愛賞鳥、演奏管風琴、大提琴、法國號,亦是不折不扣的熱血 maker。

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6 Comments

  1. Normal open 的意思是「常開」,也就是說當 relay 的電磁鐵沒有通電時,這隻腳不會接到 common 腳;相對的,Normal closed 的意思就是「常閉」,也就是說當 relay 的電磁鐵沒有通電時
    請問您以上所敘述

    哪一個才是有通電跟沒通電

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    • Liang Bird

      在電路的用語中,”open” 指的是電路斷開,不導通;”close” 指的則是電路閉合,導通。因此當繼電器線圈沒有通電時,COMMON 和 NC 之間是導通的。

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  2. 請問一下繼電器不同的路數(開關結構)分別有什麼特性或適合的用途嗎?

    Post a Reply
    • Liang Bird

      繼電器有非常多的形式和配置,常見的如 SPST, SPDT, DPDT… 等,完全取決於你需要切換的電路長什麼型態

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  3. 你好,看到你的文章後,因公司在電路中要多接一個蜂鳴器,但接了後會有原本蜂鳴器電壓下降的問題(alarm訊號導通有12v,但多接一個3V蜂鳴器後,會吃掉電壓只剩9V),即原本蜂鳴器不會alarm的狀況,是否能加裝relay來解決這個問題?能否用mail溝通討論,謝謝.

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    • Liang Bird

      你的問題有點模糊,能否再詳細說明一下接線的方式。原則上要用比較小的訊號推動比較大的負載,relay 當然是個好選擇,但實作的細節要看實際的電路才能解釋。

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