干簧继电器工作原理及象形电路符号

2017-03-15 20:36分类：电子元器件阅读：

干簧继电器是一种利用线圈产生的磁场直接磁化舌簧片式触点开关，并让其产生接通或断开动作的继电器。干簧继电器与电磁继电器比较，最大的特点是触点完全密封，由于它具有结构简单、体积小巧、动作速度快、灵敏度高、工作稳定、触点寿命长等优点，所以在各种微电子检测、自动控制、通信和遥控等领域得到广泛应用。

干簧继电器与电子爱好者经常使用的“干簧管”密不可分。简单地说，把干簧管放入线圈中，就制成了干簧继电器。

结构及原理

干簧继电器由干簧管（全称：干式舌簧开关管）和驱动线圈两大部分组成，其基本结构如图28-1所示。干簧管由2片（或3片）既能导磁导电、又具有良好弹性的铁镍合金“舌”样簧片构成，舌簧片的触点部分通常镀有贵重金属（如金、铑、钯等），以使其接通后具有良好的导电性能；由于包括触点在内的舌簧片被密封在充有氮气等惰性气体的玻璃管内，既有效防止了外界尘埃、有机蒸汽等对触点的污染和腐蚀，又大大减少了触点动作瞬间所产生的电火花对触点造成的氧化或碳化，所以可显著地提高工作可靠性。驱动线圈绕制在绝缘骨架上，通常将干簧管置入线圈的骨架中间，以利用线圈内磁场进行有效驱动；也有的产品是将干簧管紧靠在绕好的线圈旁边，利用线圈的外磁场进行驱动，并且为了增强驱动力还给线圈的骨架中间加上了铁芯。另外，同一千簧继电器的线圈骨架内，可以同时放入几个干簧管，从而制成多组触点同步动作的干簧继电器。

干簧继电器的触点形式取决于所用的干簧管。干簧管有常开(H)、常闭(D)与转换(2)3种不同形式，其剖视图如图28-2所示。常开式干簧管的舌簧片分别固定在玻璃管的两端，它们在线圈（或磁铁）的作用下（参见图28-3），一端所产生的磁性恰好跟另一端相反，因此两触点依靠磁的“异性相吸”克服舌簧片的弹力而闭合；常闭式干簧管的舌簧片则固定在玻璃管的同一端，在外磁场的作用下两者所产生的磁极性相同，因此两触点依靠“同性相斥”克服舌簧片的弹力而断开；在常闭式舌簧片的基础上再加一常开的舌簧片，就构成了转换式的触点。实际上常闭式干簧管少有产品生产，厂家产品多见常开式和转换式两种。

干簧管的最大性能特点是：具有高可靠性、高安全性（绝缘电阻高达 10¹⁵Ω）、高适应性（典型工作温度范围为-50 -+150 ℃）和超长的寿命（触点动作寿命可达百万次至1亿次以上）；其结构紧凑、体积微小（目前最小尺寸已达到Φ2mm×11mm）；优越的电性能（触点导通电阻≤50mΩ）和高速度反应，使其成为能直接用于晶体管电路或集成电路的一种特殊传感器或开关组件。由于干簧管具有这些独特的优点，所以用它制造的干簧继电器也得到了非常广泛的应用，特别是在某些要求质量、可靠性及安全至上的苛刻应用场合中成为首选产品。

干簧继电器的工作原理可通过图28-3所示的实验电路来进一步说明：当开关SA闭合时，干簧继电器处于“吸合”状态。此时，干簧继电器的线圈中有电流流过，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的铁质舌簧片磁化，其中左、右两个常开舌簧片在磁力作用下变为接通状态，左边两个常闭舌簧片在磁力作用下变为分离状态，即常开触点闭合、常闭触点断开，结果灯泡H1亮、H2熄灭。当开关SA断开时，干簧继电器恢复“释放”状态。此时，干簧继电器的线圈中无电流流过，线圈不再产生磁场，干簧管内部的舌簧片依靠自身弹力自动恢复到原来的位置，即常开触点断开、常闭触点闭合，于是，灯泡H1熄灭、H2亮。可见，干簧继电器是一种利用线圈电磁力直接控制干簧管内部触点开关通、断的继电器。

外形和种类

干簧继电器的种类很多，它们大多数封装在塑料外壳或金属防磁罩内，但也有一些产品没有外壳，其外观可以看见绕在塑料骨架上的线圈和置入骨架中间的干簧管等。

常用干簧继电器的外形及分类如图28-4所示。按照体积大小不同，可分为如图28-4 (a)所示的微型和小型两大类。按照封装方式不同，可分为如图28-4 (b)所示的全密封式和半密封式两大类。一般微型产品都是全密封式，被设计制造成能够直接在印制电路板上焊接（如标准单列封装SIP和双列封装DIP）、并符合线路板整体清洗要求的产品；小型产品多数为半密封式，其干簧管密封、线圈不密封。但无论是哪一种产品，干簧管的触点均是密封的。按照触点形式的不同，可分为常开触点干簧继电器、常闭触点干簧继电器和转换触点干簧继电器。按照触点数量的不同，可分为如图28-4 (c)所示的单组触点干簧继电器和多组（2-4组）触点干簧继电器。多组触点干簧继电器既可以包括多组相同形式的触点，也可以包括多组不同形式的触点，它们可同时动作。

主要参数

干簧继电器的主要产品技术参数有额定工作电压（电流）、线圈电阻、吸合电压（电流）、释放电压（电流）、触点负荷（触点容量）等，其含义跟电磁继电器相同，这里不再赘述。

有些厂家的干簧继电器采用“吸合安匝”、 “释放安匝”来表示触点动作的特性，其具体含义是：干簧继电器工作时，线圈匝数与线圈中通过电流大小的乘积被称为安匝，这是磁动势的单位，安匝数愈大，线圈产生的磁感应强度越大，作用到干簧管的磁力也就越大。当通过线圈的电流大到一定程度时，干簧管内的常开触点就会闭合。吸合安匝（也叫动作安匝）即指干簧管失去常态所需要的最小安匝数，而释放安匝是指能够使干簧管返回常态时的最小安匝数。显然，释放安匝要远小于吸合安匝。一般小型干簧管触点吸合所需要的磁动势为15 - 90安匝，吸合安匝愈小，说明干簧继电器的动作灵敏度越高。

型号命名

国产干簧继电器最常用的型号命名一般由5部分组成，其格式和含义如图28-5所示。干簧继电器的命名规则

第1、2部分实际上为所用干簧管的型号，并且第2部分用阿拉伯数字代号表示干簧管的种类（包括外形、安匝、触点负荷等的不同），但通常主要指干簧管的外形尺寸（玻璃壳直径×玻璃壳长度×总长度），即“2”为“Φ4mm×36 mmx90 mm”， “3”为“Φ3 mm×20 mm×40 mm”、“4"为“Φ3 mm×20 mm×38 mm"、 “6”为“Φ2.5 mm×16 mm×30 mm”、 “7”为“Φ5.4 mm×52 mm×83 mm”……第3部分用阿拉伯数字直接表示触点组数。第4部分用字母表示触点形式，其中“H”表示常开触点（动合触点）， “D”表示常闭触点（动断触点）， “Z”表示转换触点。第5部分用字母区分同一产品额定工作电压的不同，如“A”代表“6V”、“B”代表“12V”、“C”代表“24V”等，有时不用字母，直接标出额定工作电压。表28-1给出了几种常用国产干簧继电器的型号及性能参数，仅供参考。

表28-1 几种常用国产干簧继电器的性能参数
型号	线圈数据			额定电压或电流（mA）	吸合电流（mA）	释放电流（mA）	触点数据			装干簧管数量
型号	线径（mm）	直流电阻（Ω）	匝数	额定电压或电流（mA）	吸合电流（mA）	释放电流（mA）	触点负荷	接触电阻	寿命（次）	装干簧管数量
JAG-2-1HA	0.1	93士5%	2200	6V	≤44	≥9	24V×0.2A （直流）	0.07	10⁷	1
JAG-2-1HB	0.07	370±5%	4200	12V	≤22	≥45
JAG-2-1HC	0.05	120015y0	7000	24V	≤13.5	≥3
JAG-2-1ZA	0.1	93士5%	2200	6V	≤44	≥9	24V×O.1A （直流）	0.15	10⁶	1
JAG-2-1ZB	0.07	370±5%	4200	12V	≤22	≥45
JAG-2-1ZC	0.05	1200±5%	7000	24V	≤13.5	≥3
JAG-4-2HA	0.09	200士10%	2600	32mA	≤16	≥3	12V×0.05A （直流）	0.15	10⁶	2
JAG-4-2HB	0.07	520士10%	4300	20mA	≤10	≥1.8
JAG-4-2HC	0.05	2000±10%	7300	12mA	≤6	≥1
JAG-4-3HA	0.11	130士10%	2100	46mA	≤23	≥3.5	12V×0.05A （直流）	0.15	10⁶	3
JAG-4-3HB	0.08	460士107/0	3600	26mA	≤13	≥2
JAG-4-3HC	0.05	2180±10%	7200	13mA	≤6.5	≥1
JAG-4-4HA	0.13	90±10%	1600	60mA	≤30	≥4.5	12V×0.05A （直流）	0.15	10⁶	4
JAG-4-4HB	0.1	270土10%	2800	40mA	≤20	≥2.8
JAG-4-4HC	0.06	1180±10%	4800	20mA	≤10	≥1.6
JAG-5-2H- 12V	0.27	50±10%	2500	12V	≤130	≥35	最大电压 300V（直流）最大电流2A 最大功率 200W	0.5	5×10⁴	2
JAG-5-22- 12V	0.27	50±10%	2500	12V	≤130	≥35
JAG-5-2H- 27V	0.17	310±10%	6000	27V	≤55	≥14
JAG-5-22- 27V	0.17	310±10%	6000	27V	≤55	≥14

实际上，各厂家对干簧继电器型号的命名并不是完全遵循上面的规则，有些按本厂自订的标准命名，有些则直接采用了国外型号。不同厂家生产的同一型号的产品，其触点负荷等参数往往也有所不同。所以在业余条件下选择和使用同一类型的干簧继电器时，大可不必对型号追根问底，只要产品的主要参数符合需求就可以了。

产品标识

干簧继电器具有两个线圈引脚和若干个触点引脚，半密封型或透明外壳的产品引脚可直接观察识别，如图28-6( a)所示。全密封型干簧继电器一般会将引脚示意图标示在外壳上，如图28-6( b)所示。微型干簧继电器无法标志，只能通过厂家提供的引脚排列图对照识别，或者借助万用表欧姆挡进行测试，并作出正确判断。

干簧继电器的外壳上一般均标出型号、主要参数、生产厂家标识等，如图28-6 (c)所示，这为识别和使用提供了方便。如果需要了解更详细的参数和性能特点等，需要查阅厂家产品说明书或干簧继电器的产品手册等。

电路符号

干簧继电器在电路图中表示的规范符号，与电磁继电器完全相同，这里不再赘述。

但常见的一些电路图中，将干簧继电器的电路符号绘成图28-7所示的象形符号，这在分析和阅读时显得直观、明了。这一图形符号实际上是由“干簧管图形符号+线圈图形符号一干簧继电器图形符号”演变而来。但要注意，它不是规范的图形符号，标准的图形符号与电磁继电器是一致的，读者应了解这一点，以免造成不必要的疑惑或误解。