第四章计算机控制系统分类
4.3.2 继电器驱动电路 电磁继电器主要由线圈、铁芯、电枢、接触点等部件组成，称为继电器，分为电压继电器、电流继电器、中间继电器等类型。继电器方式的开关输出是最常用的输出方式之一，通过弱电控制外部交流或直流的高电压和大电流设备。继电器驱动电路的设计应根据所使用继电器线圈的吸收电压和电流来确定，控制电流必须大于继电器的吸收电流，以使继电器可靠工作。常用的继电器包括电压继电器、电流继电器、中间继电器和其他类型。由于继电器线圈需要一定的电流才能移动，因此必须采取措施来驱动。继电器驱动电路 驱动电路的设计应根据所使用继电器线圈的吸收电压和电流确定，并且必须大于继电器的吸收电流，以使继电器可靠工作。图4-9为光耦合隔离器的继电路，当CPU数据线Di?输出数字1是指高电平时，通过7406反向驱动器变为低电平，光耦合隔离器的发光二极管导致和发光，使光敏三极管导致继电器线圈KA得电，动态接触点关闭，以驱动大型负载设备。由于继电器线圈是电感负载，当电路突然关闭时，电感浪涌电压较高。为了保护驱动器件，应在继电器线圈两端并联一个阻尼二极管，为电感线圈提供电流泄漏电路。链接动画 4.3.3 晶闸管驱动电路 晶闸管又称可控硅(SCR)，它是一种大功率半导体装置，具有小功率控制大功率、开关无接触等特点。广泛应用于交流直流电机调速系统、调速系统和随动系统。晶闸管是一种三端装置，其符号如图4-10所示，(a)单向晶闸管有阳极A、阴极K、控制极(门极)G三个极。当阳极和阴极之间增加正压时，控制极和阴极两端也施加正压，使控制极电流增加到触发电流值，晶闸管从截止到导电；只有反向电压或阳极电流降低到维持电流以下，晶闸管才从导电到截止。单向晶闸管具有单向导电功能，主要用于控制系统中的大直流电流，也可用于交流系统中的大功率整流电路。双向晶闸管又称三端双向可控硅，结构相当于两个单向晶闸管的反向并联，但共享一个控制极，如图所示(b)所示。当两个电极T1、T2之间的电压大于1.5V无论极性如何，都可以使用控制极G触发电流控制其导通性。双向晶闸管具有双向导通功能，特别适用于交流大电流。链接动画 晶闸管常用于高压大电流的负载，不适合CPU直接连接，实际使用时应采取隔离措施。图4-11为经光耦合隔离的双向晶闸管输出驱动电路CPU数据线Di?输出数字1时，7406反向变为低电平，光耦合二极管导通，导通电流触发双向晶闸管导通，驱动大型交流负荷设备RL。4.3.4 固态继电器驱动电路 固态继电器SSR??Solid State Relay??它是一种新型的无触点开关电子继电器，利用电子技术实现了控制电路与负载电路之间的电隔离和信号耦合，没有任何移动部件或触点，但可以实现电磁继电器的功能，因此被称为固态继电器。它具有传统继电器无法比拟的优点，如体积小、开关速度快、无机械噪声、无抖动和跳跃、寿命长等，它广泛应用于计算机控制系统，有很大的潜力取代电磁继电器。固态继电器SSR它是一个四端组件，有两个输入端和两个输出端，其内部结构类似于图4-11中的晶闸管输出驱动电路。图4-12显示了其结构原理图，由五部分组成。光耦合隔离电路的作用是在输入输出之间发挥信号传输作用，完全隔离电气两端；控制触发电路是为后部提供触发信号，使电子开关（三极管或晶闸管）可靠传输；电子开关电路用于连接或关闭直流或交流负载电源；吸收和保护电路的功能是防止电源的峰值和浪涌干扰开关电路，通常由RC由串联网络和压敏电阻组成；零压检测电路为交流型SSR设置过零触发。SSR?晶体管的输入端，TTL、CMOS?电路兼容性，输出端使用设备中的电子开关连接和断开负载。只要在输入端施加一定的弱电信号，就可以控制输出端大电流负载的断开。SSR输出端可以是直流或交流，分别称为直流SSR?和交流型?SSR?。直流型?SSR?内部开关组件为功率三极管，交流型?SSR内部开关组件为双向晶闸管。交流型？SSR根据不同的控制触发模式，可分为过零型和移相型，其中过零型应用最广泛。过零交流SSR当输入端添加控制信号时，需要等待负载电源电压过零，SSR断开控制信号后，还要等待交流电压过零，SSR只是断开状态。移相交流SSR断开条件与过零交流SSR