继电器模块详解

news2024/9/23 11:18:25

继电器，一种常见的电控制装置，其应用几乎无处不在。在家庭生活，继电器被广泛应用于照明系统、电视机、空调等电器设备的控制；在工业领域，它们用于控制电机、泵站、生产线等高功率设备的运行；继电器还在通信网络、交通系统以及医疗设备中发挥着重要作用。

不仅如此，继电器也是学习其他电子原理和技术的入门工具。通过理解继电器的工作原理和使用方法，你将为更深入地探索电子世界打下坚实基础。

所以，如果你还是一枚小白，不必担心！继电器是一个很好的起点，可以帮助你逐步了解电子领域的基础概念和应用。相信我，一旦你掌握了继电器的奥秘，你将获得打开通向电子世界更大门的钥匙！

1. 源码下载及前置阅读

本文首发 良许嵌入式网 ：https://www.lxlinux.net/e/ ，欢迎关注！

本文所涉及的源码及安装包如下（由于平台限制，请点击以下链接阅读原文下载）：

https://www.lxlinux.net/e/stm32/relay-tutorial.html

往期教程，有兴趣的小伙伴可以看看。

零基础快速上手STM32开发（手把手保姆级教程）：https://www.lxlinux.net/e/stm32/stm32-quick-start-for-beginner.html
万字猛文：MQTT原理及案例：https://www.lxlinux.net/e/stm32/mqtt-turorial.html
如何快速成为点灯大师？：https://www.lxlinux.net/e/stm32/stm32-gpio-hal.html

2. 继电器介绍

继电器，可以被形象地比作一个开关，就像电灯开关一样，按下，电路闭合，电路通，灯亮；再按下，电路断开，电路不通，灯灭。它能够通过控制小电流来打开或关闭大电流电路，实现电路的控制和信号的传递。不过，与普通的物理开关相比，继电器具有更高的可靠性和灵活性，能够应对复杂的电路控制需求。

3. 继电器工作原理

当继电器的电磁线圈通电时，产生的磁场会引起机械部件的运动，从而改变触点的状态，触点可以是常闭或常开。

继电器原理示意图如下：

当信号电源断开，线圈两端没有施加电压，线圈没有产生磁力，衔铁在弹簧拉力下不接触触点，工作电路不连通，负载电器不工作。

当信号电源闭合，线圈两端施加电压，线圈产生磁力把衔铁往下拉，衔铁接触触点，工作电路连通，负载电器工作。

继电器的控制电路与工作电路是隔离的，这种切换状态的能力使得继电器能够控制高电压、大电流电路的开关操作。

4. 型号介绍

我们常见的继电器型号按照两方面分类：电压和路数。

1. 以电压分类：

根据控制电路的工作电压来分类，如 5V、12V、24V 等继电器。

5V 继电器：通常在低电压应用中使用，如微控制器或单片机系统。
12V 继电器：广泛应用于汽车电子、家用电器和工业自动化等领域。
24V 继电器：常见于工业自动化和建筑控制系统等高电压应用。

2. 以路数分类：

按路数可分为 1/2/4/8 等路数，就像一板电灯开关上可以有 1/2/4/8 个开关，每个开关可以控制各自的电灯开关。8 路继电器就可以控制 8 个电路的开关。

5. 工作参数及引脚介绍

以下是常见继电器的工作参数，不过大家做项目前还是要按照商家详情页的挑选合适的，毕竟每个厂家会有些不同。

有些继电器可通过跳线设置高电平/低电平触发，跳线与 L 短接时为低电平触发，跳线与 H 短接时为高电平触发。

工作电压	静态电流	MAX电流	触发电压	触发电流	MAX负载
5V	5mA	190mA	5V	2-4mA	交流250V/10A 直流30V/10A
12V	5mA	80mA	12V	2-4mA	交流250V/10A 直流30V/10A
24V	5mA	50mA	24V	2-4mA	交流250V/10A 直流30V/10A

工作示意图如下：

接线如下：

输入部分：

继电器	单片机/电路	备注
DC+/VCC	电源正极	按继电器要求，接5V、12、24V或其他电压
DC-/GND	电源负极
IN	IO口	可以以高或低电平控制继电器吸合

输出部分：

以下三个引脚，COM 一定要接，NO 和 NC 二选一。

继电器	电路	备注
NO	需要控制的电路，与 NC 二选一	常开接口，继电器吸合前悬空，吸合后与COM短接，电路闭合
COM	公共端	继电器公用接口
NC	需要控制的电路，与 NO 二选一	常闭接口，继电器吸合前与COM短接，吸合后悬空，电路断开

6. 编程实战

6.1 通信示意图

我们的实现目标是由 STM32 控制继电器闭合与松开，让 LED 的红灯亮灭。

6.2 硬件连接

本教程使用的硬件如下：

单片机：STM32F103C8T6
继电器：5V 一路继电器
小灯：三色 LED 灯模块
电池
烧录器：ST-LINK V2

STM32	继电器	LED	电池
3.3	VCC
G	GND
P8	IN
	COM	R
		GND	负极
	NO		正极

烧录的时候接线如下表，如果不会烧录的话可以看我之前的文章 STM32下载程序的五种方法：https://www.lxlinux.net/e/stm32/five-ways-to-flash-program-to-stm32.html 。

ST-Link V2	STM32
SWCLK	SWCLK
SWDIO	SWDIO
GND	GND
3.3V	3V3

接好如下图：

6.3 继电器代码

代码很简单，就是初始化一个引脚，连接继电器的 IN：高电平，继电器吸合，LED 亮；低电平，继电器悬空，LED 灭。

#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"


//继电器控制LED引脚定义
#define LED_CLK()       __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
#define LED_GPIO        GPIOB
#define LED_PIN         GPIO_PIN_8 

void led_init(void);                    /* LED初始化函数声明 */

int main(void)
{
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
    delay_init(72);                     /* 延时初始化 */
    led_init();                         /* LED初始化 */
    while(1)
    { 
        HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO,LED_PIN,GPIO_PIN_SET);   //继电器吸合，LED亮
        delay_ms(1000);
        HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO,LED_PIN,GPIO_PIN_RESET); //继电器悬空，LED灭
        delay_ms(1000); 
    }
}

/**
 * @brief       初始化LED相关IO口, 并使能时钟
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void led_init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;
    LED_CLK();                                              /* IO口时钟使能 */

    gpio_initstruct.Pin = LED_PIN;                          /* LED0引脚 */
    gpio_initstruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;             /* 推挽输出 */
    gpio_initstruct.Pull = GPIO_PULLUP;                     /* 上拉 */
    gpio_initstruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;           /* 高速 */
    HAL_GPIO_Init(LED_GPIO, &gpio_initstruct);              /* 初始化LED0引脚 */
}