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5V继电器模块工作原理、电路图及应用特点

1420 2022-07-08 来源: IC先生 作者: IC先生

继电器是一种起开关作用的机电元件,继电器线圈由直流供电,从而可以打开或关闭接触开关。

一般情况下,单通道5V继电器模块包括一个线圈,以及常开 (NO) 和常闭 (NC) 两个触点。为此,本文就5V继电器模块工作原理、电路图及应用特点相关知识进行简单介绍。

什么是5V继电器?

5V继电器是一种自动开关,常用于自动控制电路中,使用小电流信号控制大电流。继电器信号的输入电压范围为0至5V,其引脚配置如下:

5V继电器

这个5V继电器包括5个引脚,每个引脚及其功能如下所示:

  • Pin1(End 1):用于激活继电器;通常此引脚一端连接到5伏,而另一端连接到地。
  • Pin2 (End 2):此引脚用于激活继电器。
  • Pin3 (Common (COM)):此引脚连接到负载的主端子以使其处于活动状态。
  • Pin4(常闭 (NC)):负载的第二个端子连接到 NC/NO 引脚。如果此引脚连接到负载,则它将在开关之前打开。
  • Pin5(常开(NO)):如果负载的第二个端子连接到NO引脚,则负载将在开关之前关闭。

5V继电器的特点包括以下内容:

  • 正常电压为5V DC
  • 正常电流为70mA
  • 交流负载电流 Max is 10A at 250V AC或125V AC
  • 直流负载电流 Max is 10A at 30V DC或28V DC
  • 包括5针,采用塑料材料设计
  • 操作时间为10毫秒
  • 释放时间为5msec
  • 最大开关量为每分钟300次操作

5V继电器模块

带有单通道板的继电器模块用于管理高压、电流负载,如电磁阀、电机、交流负载和灯,该模块主要设计用于通过 PIC、Arduino 等不同的微控制器进行接口。

5V继电器模块引脚配置

5V继电器模块的引脚配置如下图所示,该模块包括6个引脚,下面介绍每个引脚及其功能。

继电器模块引脚图

  • 常开(NO):除非向继电器模块的信号引脚提供信号,否则该引脚是常开的。因此,普通接触针通过NC针断开其链接,通过NO针建立连接
  • 公共触点:此引脚用于连接我们希望使用模块切换的负载。
  • 常闭(NC):此NC引脚通过COM引脚连接,形成闭合电路。但是,一旦通过从微控制器向信号引脚提供有效的高/低信号来切换继电器,该NC连接就会断开。
  • 信号引脚:信号引脚主要用于控制继电器。该引脚在两种情况下工作,如低电平有效或高电平有效。因此,在低电平有效的情况下,一旦我们向信号引脚提供低电平有效信号,继电器就会激活,而在高电平有效的情况下,一旦我们向信号引脚提供高电平信号,继电器就会触发。但是,这些模块通常工作在高电平有效信号上,这将加强继电器线圈与常开端子的公共端子接触。
  • 5V VCC:此引脚需要5V DC才能工作。因此,该引脚提供5V直流电源。
  • 接地:此引脚连接电源的GND端子。

5V单通道继电器模块组件

单通道5v继电器模块中的组件包括继电器、输出端子、状态指示灯、电源LED、续流二极管、输入连接器和开关晶体管。

继电器模块组件

一个5V继电器涂有蓝色塑料材料,对于交流和直流负载,最大工作电压和电流也显示在继电器上。该继电器以5V电压工作,因此称为5V继电器。

  1. 输出端子;继电器模块的输出端子位于左侧,用于固定AC/DC负载和AC/DC i/p 电源。每个o/p连接器的端子通过继电器的NC、COM引脚和NO连接。继电器模块由用于连接电线和电缆的螺钉组成。该模块支持的最大电流为10A,最大接触电压为250V AC和30V DC。当使用高压和电流负载时,主要使用粗主电缆。
  2. 状态指示灯;状态指示灯使用位于继电器模块右上方的限流电阻器连接。因此,此LED通过信号引脚激活继电器和线圈来说明继电器状态,DC为整个继电器线圈供电。
  3. 电源指示灯;电源LED显示通过单通道模块连接的电源的状态。如果向模块的两个引脚(如Vcc和GND)提供上述5V电源,则LED会因高电压而损坏。
  4. 续流二极管;该二极管的连接可以跨线圈完成,以远离反电动势效应,即所谓的反激二极管。继电器中使用的线圈类型是感应式的。一旦电流通过电感负载,它就会产生反电动势电压,这可能会损坏电路。因此,该二极管主要用于避免这种影响。
  5. 输入连接器;输入连接器位于模块的右侧。该连接器主要用于提供5V电源和输入信号。此外,它还向电源LED、继电器线圈和状态指示灯供电。
  6. 开关晶体管;通常情况下,给继电器的输入信号来自ESP32、TM4C123、Arduino等微控制器的I/O引脚。然而,GPIO引脚的最高电流源能力通常在20mA以下。因此,在这个模块中使用了一个开关晶体管来将电流加强到继电器线圈的最小电流水平的要求。开关晶体管用于从微控制器的GPIO引脚控制 5V 继电器。

另外,某些类型的继电器模块可与光隔离器(如开关设备)一起使用,以在高低压电路之间提供光隔离。但是,如果正在使用不包括模块的单独继电器,并且想在项目中使用多个继电器,则可以使用继电器驱动器IC从微控制器中的GPIO引脚驱动多个阵列。

5V单通道继电器模块规格参数

5V单通道继电器模块的规格参数包括以下内容:

  • 供电电压范围为3.75V – 6V
  • 静态电流为2mA
  • 一旦继电器激活,则电流为70mA
  • 继电器的最高触点电压为250VAC/30VDC
  • 最大电流10A

5V继电器模块电路图

5V单通道继电器模块电路图如下图所示。在这个电路中,可以观察到继电器模块是如何通过数字信号激活和停用的,该信号被施加到继电器模块的控制引脚。

5V继电器模块电路图

在上面的电路图中,单通道继电器模块包括电阻器-2、晶体管、LED-2和一个5V继电器。根据用于激活继电器的控制信号类型,继电器模块有两种类型。

一个继电器模块带有一个NPN晶体管,而另一个模块带有一个PNP晶体管。如果继电器模块使用NPN晶体管,那么它将通过向控制引脚施加高电平有效信号来激活继电器。或者,如果使用PNP晶体管,则继电器将通过控制引脚上的低电平有效信号激活。

在proteus仿真软件中的工作原理是,当向继电器模块中的控制引脚提供高电平有效信号时,继电器中的线圈将激活,通过COM引脚连接NO引脚使继电器激活。同样,一旦向继电器的控制引脚提供低电平有效无信号,然后使用续流二极管停用线圈,从而停用继电器。

此外,对于基于PNP的继电器模块,继电器通过低电平有效信号激活,而高电平有效信号将停用继电器。

这样可以通过连接任何类型的微控制器来控制5v单通道继电器模块。为此,这里使用像数字o/p引脚这样的GPIO引脚,它向控制引脚提供高电平和低电平有效信号。一旦继电器激活,就可以听到来自模块的声音。

继电器模块优缺点

继电器模块的优点包括以下几点内容:

  • 可以轻松控制远程设备
  • 以较小的电流触发,但也可以触发大功率机器
  • 一次可以使用单个信号控制多个触点
  • 激活部分可以隔离
  • 可以切换交流或直流
  • 在高温下,也可以很好的运行
继电器模块的缺点包括以下几方面内容:
  • 触点超时使用可能会损坏
  • 通过触点的打开和关闭会产生噪音。
  • 切换时间高

继电器模块的应用

继电器模块用于不同的应用,下面简单列举几点:

  • 用于过压/欠压保护系统
  • 电源开关
  • 通过start-delta转换器对电机进行速度控制
  • 自动电器
  • 高低电源之间的电气隔离
  • 使用较少电压直流的交流电压负载切换
  • 提供隔离电源
  • 家庭自动化项目
  • 大电流开关

总结

继电器使用电流源来打开或关闭开关触点。通常情况下,这可以通过线圈来磁化开关触点并在激活后共同拖动它们。一旦线圈没有加强,弹簧就会单独驱动它们。而通过使用该系统,主要有两个好处,第一个是,与继电器触点用于切换的电流相比,激活继电器所需的电流更少。另一个好处是,触点和线圈都是电隔离的,这意味着它们之间没有电气连接。

另外,5V继电器模块就是带有单通道板的继电器,并且以5V电压工作,主要用于管理高压、电流负载,如电磁阀、电机、交流负载和灯。

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5V继电器模块工作原理、电路图及应用特点


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