電磁繼電器是自動控制中常用的一種元器件,它利用電磁原理實現接通或斷開一個或一組接點的一種自動開關,廣泛應用在電子設備、儀器儀表及自動化設備中。但在各種自動控制設備中,都存在一個低壓的自動控制電路與高壓電氣電路的互相連接問題:一方面要使低壓的電子電路的控制信號能夠控制高壓電氣電路的執行元件;另一方面要為電子線路和電氣電路提供良好的電隔離,以保護電子電路和人員的安全。為此,采用PIC16F87X單片機控制電磁式繼電器嘗試完成這一橋梁作用。

　　1 電磁繼電器工作原理

　　電磁繼電器是在輸入電路內電流的作用下,由機械部件的相對運動產生預定響應的一種繼電器。電磁繼電器一般由控制線圈、鐵芯、銜鐵、觸點簧片等組成,控制線圈和接點組之間相互絕緣,為控制電路起到良好的電氣隔離作用。它主要利用電磁感應原理進行工作,當在繼電器的線圈兩頭加上其線圈的額定的電壓時,線圈中就會流過一定的電流,從而產生電磁效應,銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯,從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點(常開觸點)吸合;當線圈斷電后,電磁的吸力也隨之消失,銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置,使動觸點與原來的靜觸點(常閉觸點)吸合。繼電器的吸合、釋放就在電路中起到了接通、切斷的開關作用。選擇電磁繼電器應注意以下幾點:

　　(1)繼電器額定工作電壓的選擇。在使用繼電器時,應首先了解繼電器所在電路中的工作電源電壓,繼電器的工作電壓應等于該電壓,或者電路電源電壓為繼電器工作電壓的80%,也可保證繼電器正常工作,但不能使電路工件電壓超過繼電器額定工作電壓,否則繼電器線圈易燒毀。

　　(2)繼電器觸點負載的選擇。應根據繼電器所控制的電路特點來確定觸點負載的數量及形式,再以觸點控制電路中電流的種類、電壓及電流的大小來選擇觸點容量的大小。觸點容量的大小是反映加在觸點上的電壓和通過觸點電流的能力,一般觸點的負載不應超過觸點的容量。

　　(3)繼電器線圈電源的選擇。在通常情況下,電路設計都采用直流電的繼電器,也可根據控制電路的特點來考慮繼電器的種類,還要考慮繼電器所消耗的功率。

　　(4)繼電器動作時間的選擇。應根據實際電路對被控對象動作的時間要求,選擇繼電器的動作時間和釋放時間。也可在繼電器電路中附加電子元器件來加速或延緩繼電器的動作及釋放時間,以滿足不同的要求。

　　(5)工作環境條件。選用繼電器時,還應考慮環境的溫度、工作壽命以及沖擊振動等。

　　2 PIC16F87X控制電路設計

　　2.1PIC16F87X的特性

　　Microchip公司推出的PIC16F87X系列8位單片機是采用精簡指令集(RISC)結構和Flash存儲技術的高性能嵌入式單片機,它運行速度快、擴展功能豐富、功能強大、邏輯結構清晰,還具有在線編程,上電、掉電復位保護和看門狗等功能。

　　2.2繼電器控制電路原理

　　基于PIC16F87X的諸多特性,設計了PIC16F87X控制繼電器的硬件電路(見圖1)。

　　圖1PIC16F87X控制繼電器電路原理圖當單片機的RD0引腳輸出低電平時,光耦U1截止,繼電器線圈兩端無電位差,繼電器銜鐵釋放,繼電器常開觸點釋放,相當于開關斷開;當單片機的RD0引腳輸出高電平時,光耦U1飽和導通,24V電源加到繼電器線圈兩端,繼電器吸合,其常開觸點閉合,相當于開關閉合。

　　在光耦截止瞬間,線圈中的電流不能突變為零,繼電器線圈兩端會產生一個較高電壓的感應電動勢,應在線圈兩端并上一個二極管D1,使線圈產生的感應電動勢通過D1釋放,保護三極管免被擊穿,并消除感應電動勢對其他電路的干擾。

　　2.3 PIC16F87X控制軟件設計

　　PIC16F87X控制軟件在MPLABIDE環境下用C語言開發,利用Hitech公司開發的PICC編譯器進行編譯,程序流程如圖2所示。

　　繼電器控制軟件源程序如下:

　　源程序編譯后,通過ICD2編程燒寫到PIC16F87X中,對控制電路加電運行,繼電器在規定時間內反復通斷,可以聽到繼電器"嘀噠"地響個不停,用示波器觀測到RD0輸出的信號如圖3所示。

　　3 結語

　　基于I6X單片機控制電磁繼電器采用了光電耦合器來驅動和隔離繼電器;利用二極管續流防止在切斷繼電器線圈中的電流時出現的很高反壓,保護了驅動繼電器的器件。該電路設計簡單、工作可靠,具有一定的應用價值。