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電子式繼電器相關背景和技術的發展

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電子式繼電器相關背景和技術的發展

發布日期:2018-12-15 作者: 點擊:

磁繼電器(EMR)從最初使用電話繼電器算起,至今已有150多年的歷史了。伴隨著電子工業的發展,特別是20世紀70年代初期光耦合技術的突破,使固態繼電器(SSR,亦稱電子繼電器)異軍突起。同傳統繼電器相比,它具有壽命長、結構簡單、重量輕、性能可靠等優點。固態繼電器沒有機械開關,而且具有諸如與微處理器高度兼容、速度快、抗沖擊、耐振、低漏電等重要特性。同時,由于這種產品沒有機械接點,不產生電磁噪聲,從而不需要附加諸如電阻和電容等元件來保持靜音。而傳統繼電器則需要這些附加元件,因此,傳統繼電器往往笨重而復雜,且成本較高。 

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1、電磁繼電器的工作原理和特性

  電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓,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。這樣吸合、釋放,從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點,可以這樣來區分:繼電器線圈未通電時處于斷開狀態的靜觸點,稱為“常開觸點”;處于接通狀態的靜觸點稱為“常閉觸點”。 
2、熱敏干簧繼電器的工作原理和特點
  熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測和控制溫度的新型熱敏開關。它由感溫磁環、恒磁環、干簧管、導熱安裝片、塑料襯底及其他一些附件組成。熱敏干簧繼電器不用線圈勵磁,而由恒磁環產生的磁力驅動開關動作。恒磁環能否向干簧管提供磁力是由感溫磁環的溫控特性決定的。
3、固態繼電器(SSR)的工作原理和特性
  固態繼電器是一種兩個接線端為輸入端,另兩個接線端為輸出端的四端器件,中間采用隔離器件實現輸入輸出的電隔離。

  固態繼電器按負載電源類型可分為交流型和直流型。按開關型式可分為常開型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型,以光電隔離型為最多。

微電子技術、電子計算機技術、現代通訊技術、光電子技術以及空間技術的飛速發展,對繼電器技術提出了新的要求,新工藝、新技術的發展無疑對繼電器技術的發展起到促進作用
  微電子技術和超大規模IC的飛速發展對繼電器也提出了新的要求。第一是小型化和片狀化。如IC封裝的軍用TO-5(8.5×8.5×7.0mm)繼電器,它具有很高的抗振性,可使設備更加可靠;第二是組合化和多功能化,能與IC兼容、可內置放大器,要求靈敏度提高到微瓦級;第三是全固體化。固體繼電器靈敏度高,可防電磁干擾和射頻干擾
  計算機技術的普及使得微機用繼電器的需求量顯著增加,帶微處理器的繼電器將迅速發展。80年代初,美國生產的數字式時間繼電器就可用指令對繼電器進行控制,繼電器與微處理器的組合發展,可形成一個小巧完善的控制系統。由計算機控制的工業機器人目前以每年3.5%的速度增長,現在,計算機控制的生產體制已能在一條生產線上生產多種低成本的繼電器,并可自動完成多種操作及測試工作
  通訊技術的發展對繼電器的發展具有深遠的意義。一方面是由于通訊技術的迅速發展使整個繼電器的應用增加。另一方面,由于光纖將是未來信息社會傳輸的主動脈,在光纖通訊、光傳感、光計算機、光信息處理技術的推動下將出現光纖繼電器、舌簧管光纖開關等新型繼電器
  光電子技術對于繼電器技術將產生巨大的促進作用,為實現光計算機的可靠運行,目前已試制出雙穩態繼電器 
  為了提高航空、航天繼電器的可靠性,期望繼電器失效率應由目前的0.1PPM降至0.01PPM;載人空間站則要求達到0.001PPM。耐溫要達到200℃以上,耐振要求高于490m/s,同時應能承受2.32×10(4)C/Kg的α射線輻射。為滿足空間要求,必須加強可靠性研究,并建立專門的高可靠生產線
  新型特殊結構材料、新分子材料、高性能復合材料、光電子材料,還有吸氧磁性材料、感溫磁性材料、非晶體軟磁材料的發展對研制新型磁保持繼電器、溫度繼電器、電磁繼電器都具有重要的意義,并必將出現新原理、新效應的繼電器
  隨著微型和片式化技術的提高。繼電器將向二維、三維尺寸只有幾毫米的微型和表面貼裝化方向發展;現在國際上有些廠家生產的繼電器,體積只有5~10年前的1/4~1/8。因為電子整機在減小體積時,需要高度不超過其它電子元件的更小的繼電器。通訊設備廠家對密集型繼電器的需求更加熱切,日本FujitsuTakamisawa公司生產的一種BA系列超密集信號繼電器的大小只有14.9(W)×7.4(D)×9.7(H)mm,主要用于傳真機和調制解調器,能承受3kV的波動電壓。該公司推出的AS系列表面安裝繼電器的體積僅為14(W)×9(D)×6.5(H)mm
  在功率繼電器領域尤其需要安全可靠的繼電器,如高絕緣性繼電器。日本FujitsuTaKamisawa推出的JV系列功率繼電器內含五個放大器,采用高絕緣性小截面設計,尺寸為17.5(W)×10(D)×12.5(H)mm。由于機芯和外緣之間采用強化絕緣系統,其絕緣性能達到5kV。日本NEC推出的MR82系列功率繼電器的功耗只有200mW
  在繼電器內部裝入各種放大、延時、消觸點抖動、滅弧、遙控、組合邏輯等電路可使其具有更多的功能。隨著SOP技術(SmallOutlinePackage)的突破,生產廠家有可能把越來越多的功能集成到一起。而繼電器與微處理器的組合將具備更廣泛的專門控制功能,從而實現高智能化
  新技術的成群崛起,將促進不同原理、不同性能、不同結構和用途的各類繼電器競相發展。在科技進步、需求牽引以及敏感、功能材料發展的推動下,特種繼電器,如溫度、射頻、高壓、高絕緣、低熱電勢以及非電量控制等繼電器的性能將日臻完善
  小型密封繼電器市場開發的重點是與IC兼容的TO-5繼電器和1/2晶體罩繼電器。軍用繼電器將加速向工業/商業化轉移。美國軍用繼電器約占繼電器總額的20%。通用繼電器市場繼續向小型、薄型和塑封方向發展。小型印制板用繼電器仍將是通用繼電器市場發展的主流產品,固體繼電器將更趨廣泛,價格將繼續下降,并向高可靠、小體積、高抗浪涌電流沖擊和抗干擾性靠攏。舌簧繼電器市場將繼續擴大。表面安裝繼電器的應用領域和需求量將呈上升之勢。



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