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电子式继电器相关背景和技术的发展

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电子式继电器相关背景和技术的发展

发布日期:2018-12-15 作者: 点击:

磁继电器(EMR)从最初使用电话继电器算起,至今已有150多年的历史了。伴随着电子工业的发展,特别是20世纪70年代初期光耦合技术的突破,使固态继电器(SSR,亦称电子继电器)异军突起。同传统继电器相比,它具有寿命长、结构简单、重量轻、性能可靠等优点。固态继电器没有机械开关,而且具有诸如与微处理器高度兼容、速度快、抗冲击、耐振、低漏电等重要特性。同时,由于这种产品没有机械接点,不产生电磁噪声,从而不需要附加诸如电阻和电容等元件来保持静音。而传统继电器则需要这些附加元件,因此,传统继电器往往笨重而复杂,且成本较高。 

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1、电磁继电器的工作原理和特性

  电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压,线圈中就会流过一定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置,使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合。这样吸合、释放,从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点,可以这样来区分:继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点,称为“常开触点”;处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。 
2、热敏干簧继电器的工作原理和特点
  热敏干簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。热敏干簧继电器不用线圈励磁,而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。
3、固态继电器(SSR)的工作原理和特性
  固态继电器是一种两个接线端为输入端,另两个接线端为输出端的四端器件,中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。

  固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型,以光电隔离型为最多。

微电子技术、电子计算机技术、现代通讯技术、光电子技术以及空间技术的飞速发展,对继电器技术提出了新的要求,新工艺、新技术的发展无疑对继电器技术的发展起到促进作用
  微电子技术和超大规模IC的飞速发展对继电器也提出了新的要求。第一是小型化和片状化。如IC封装的军用TO-5(8.5×8.5×7.0mm)继电器,它具有很高的抗振性,可使设备更加可靠;第二是组合化和多功能化,能与IC兼容、可内置放大器,要求灵敏度提高到微瓦级;第三是全固体化。固体继电器灵敏度高,可防电磁干扰和射频干扰
  计算机技术的普及使得微机用继电器的需求量显著增加,带微处理器的继电器将迅速发展。80年代初,美国生产的数字式时间继电器就可用指令对继电器进行控制,继电器与微处理器的组合发展,可形成一个小巧完善的控制系统。由计算机控制的工业机器人目前以每年3.5%的速度增长,现在,计算机控制的生产体制已能在一条生产线上生产多种低成本的继电器,并可自动完成多种操作及测试工作
  通讯技术的发展对继电器的发展具有深远的意义。一方面是由于通讯技术的迅速发展使整个继电器的应用增加。另一方面,由于光纤将是未来信息社会传输的主动脉,在光纤通讯、光传感、光计算机、光信息处理技术的推动下将出现光纤继电器、舌簧管光纤开关等新型继电器
  光电子技术对于继电器技术将产生巨大的促进作用,为实现光计算机的可靠运行,目前已试制出双稳态继电器 
  为了提高航空、航天继电器的可靠性,期望继电器失效率应由目前的0.1PPM降至0.01PPM;载人空间站则要求达到0.001PPM。耐温要达到200℃以上,耐振要求高于490m/s,同时应能承受2.32×10(4)C/Kg的α射线辐射。为满足空间要求,必须加强可靠性研究,并建立专门的高可靠生产线
  新型特殊结构材料、新分子材料、高性能复合材料、光电子材料,还有吸氧磁性材料、感温磁性材料、非晶体软磁材料的发展对研制新型磁保持继电器、温度继电器、电磁继电器都具有重要的意义,并必将出现新原理、新效应的继电器
  随着微型和片式化技术的提高。继电器将向二维、三维尺寸只有几毫米的微型和表面贴装化方向发展;现在国际上有些厂家生产的继电器,体积只有5~10年前的1/4~1/8。因为电子整机在减小体积时,需要高度不超过其它电子元件的更小的继电器。通讯设备厂家对密集型继电器的需求更加热切,日本FujitsuTakamisawa公司生产的一种BA系列超密集信号继电器的大小只有14.9(W)×7.4(D)×9.7(H)mm,主要用于传真机和调制解调器,能承受3kV的波动电压。该公司推出的AS系列表面安装继电器的体积仅为14(W)×9(D)×6.5(H)mm
  在功率继电器领域尤其需要安全可靠的继电器,如高绝缘性继电器。日本FujitsuTaKamisawa推出的JV系列功率继电器内含五个放大器,采用高绝缘性小截面设计,尺寸为17.5(W)×10(D)×12.5(H)mm。由于机芯和外缘之间采用强化绝缘系统,其绝缘性能达到5kV。日本NEC推出的MR82系列功率继电器的功耗只有200mW
  在继电器内部装入各种放大、延时、消触点抖动、灭弧、遥控、组合逻辑等电路可使其具有更多的功能。随着SOP技术(SmallOutlinePackage)的突破,生产厂家有可能把越来越多的功能集成到一起。而继电器与微处理器的组合将具备更广泛的专门控制功能,从而实现高智能化
  新技术的成群崛起,将促进不同原理、不同性能、不同结构和用途的各类继电器竞相发展。在科技进步、需求牵引以及敏感、功能材料发展的推动下,特种继电器,如温度、射频、高压、高绝缘、低热电势以及非电量控制等继电器的性能将日臻完善
  小型密封继电器市场开发的重点是与IC兼容的TO-5继电器和1/2晶体罩继电器。军用继电器将加速向工业/商业化转移。美国军用继电器约占继电器总额的20%。通用继电器市场继续向小型、薄型和塑封方向发展。小型印制板用继电器仍将是通用继电器市场发展的主流产品,固体继电器将更趋广泛,价格将继续下降,并向高可靠、小体积、高抗浪涌电流冲击和抗干扰性靠拢。舌簧继电器市场将继续扩大。表面安装继电器的应用领域和需求量将呈上升之势。



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