幾種常用的繼電器

在我們的實際應用場景中，經常要用到各種開關，而繼電器是一種非常常見的開關器件。我們經常會遇到各種不同類型，不同技術路線的繼電器，什么樣的繼電器適合我們的應用，這是至關重要的。對于不同類型繼電器的特性以及優缺點的了解，這對于我們的選型將會非常重要。本文可能就真的跟Lab VIEW本身沒有關系了，但是跟LabVIEW所應用的環境卻十分相關，也經常遇到。如果真正地做到了軟硬件分離，可能不需要關注這些硬件，但是真能完全做到分離的情況卻很少。后續筆者可能會發一些硬件相關的話題。

        常規地，我們通常會遇到三類繼電器，繼電器模組分別為電磁繼電器、干簧繼電器(Reed)以及固態繼電器(SSR)。

        電磁繼電器，這是應用最廣泛的一類繼電器，也是最常見的一種繼電器。主要由線圈，彈片與觸點構成，由線圈的電磁效應產生吸力從而吸住銜鐵運動，從而使觸點接觸或斷開，構成一個開關效應。電磁繼電器最為廣泛，有著各種各樣的繼電器類型，能適配各種不同的電流與電壓特性。從結構上也能看出，電磁繼電器的觸點與驅動線圈之間是完全電氣隔離的，這是一個非常好的特性。

        電磁繼電器能適應各種電流電壓的場合。主要在于觸點以及銜鐵的尺寸，大小的設計。電流越大，那么觸點就越大才能承受更多的電流；而電壓越大，則觸點間的間距就越大，甚至有些繼電器還會充入惰性氣體。而這些種種會帶來一個新的問題，那就是體積較大。所以，一般大功率繼電器的體積都會較大，不便于密集場合使用。由于電磁繼電器的動作是一種機械式彈片，靠的是彈簧的彈性勢能，所以也天生地存在響應時間慢，壽命短的缺陷。這也提醒工程師在設計的時候，在觸發繼電器之后要預留足夠的響應時間，如果速度特別快，可能繼電器還來不及吸合，同樣釋放的時候也可能來不及斷開。

        在大多數不需要特別快速響應的場景下，我們都可以選擇合適的電磁繼電器。一般驅動電壓分5VDC、12VDC，24VDC以及AC220；觸點接觸阻抗一般在1歐姆以下；觸點與線圈隔離電壓一般在KV以上；觸點間隔離電壓在KV左右。

        以上是常規的觸點組合類型：K1：雙刀雙執；K2：雙刀單執；K3：單刀雙執；K4：單刀單執。當然也有四組的那種。根據自己的開關網絡而選擇合適的類型以節省資源與空間。

        干簧繼電器，其基本原理跟電磁繼電器其實是類似的，也是線圈通電后才生電磁吸力，從而將兩個簧片吸附在一起，而斷電后觸點在簧片自身的彈力下分離從而斷開。不同之處在于，簧片相比電磁機械繼電器的彈簧，所需要的力要小得多，所以驅動的能量也要小得多。

        相比電磁繼電器，干簧繼電器的響應速度會快得多，通常是同等功率繼電器10倍的速度，繼電器模組同時壽命也是同等電磁繼電器的10倍甚至100倍，而且體積也很小很多，至少在一倍以下的體積。

        當然，優點的同時也有著一樣的缺點。比如過電流電壓能力會比電磁繼電器差得多，過壓過流是非常容易損壞繼電器觸點。雖然，電磁繼電器的觸點在過流過壓時也會損壞，但是干簧繼電器卻要脆弱得多。

        因而由于小體積，快速以及壽命長的優點，使得干簧繼電器在一些低壓快速測量領域有著大量的應用，最為典型的是在電路板測試中的ICT測試中，大量應用這種繼電器用于快速的測量。

        最后一種就是固態繼電器，實際上是一種電子開關器件，不含任何機械機構。一個光敏MOSFET跟一個LED構成一個開關器件。由于不含機械結構，純粹依靠電子開關，所以速度特別快，是最快的一種，僅僅取決于LED打開的時間，也相應地有更長的壽命——因為沒有機械磨損，但也有其缺點，觸點間沒有完全的物理隔離，只是工作在一種高阻或導通狀態。

        這種繼電器非常適合直流高壓應用場合，因為在沒激活MOSFET的情況下，其阻抗是非常大的，相當于“斷開”狀態。由于沒有物理接觸，當MOSFET工作于導通狀態時，不是完全的導通，一般阻抗比較大。而對于交流的應用，則一般使用TRIAC器件。

        綜上所述，電磁繼電器提供了一種比較綜合的開關方案，這也是最常見的一種簡單的方案，雖然也有其缺點。而干簧繼電器則相比電磁繼電器的缺點提供了一些折中方案，提供速度與壽命的同時，降低了適用范圍與可靠性。而固態繼電器則提供了一種更高速的方案，繼電器模組但是其適用范圍進一步壓縮，只適用于一些特定領域。

        如果是在做一些設備開發或系統集成的過程中，可能不會直接使用以上這些開關器件，會選用一些廠家已經開發完成的模組或板卡，繼電器模組這個時候也需要慎重地查看產品手冊以確保所使用的開關器件能滿足我們的應用環境。