继电器驱动的

以下是你所需要的东西。

□ AC适配器、钢丝钳、剥线器。

□ 双刀双掷（DPDT）继电器，数量：2个。

□ LED，数量：2个。

□ 电阻器，约680Ω，数量：1个。

□ 按钮，单刀单掷的（SPST），数量：1个。

□ 连接线，22号线规或转接线。

□ 弹簧夹。数量：8个。

□ 多用刀。

我们探索开关的下一个步骤是使用遥控开关。所谓“遥控”开关，我的意思是指可以发送一个信号来开通或断开的开关。这种开关称作继电器，因为它将指令从电路的一部分传递（或中继）到另一部分。通常，继电器由低电压或小电流来控制，去开关较高的电压或较大的电流。

这种装置十分经济。例如，当启动汽车时，一个较小、便宜的开关沿着一条相对细长、便宜的导线将一个小信号发送到位于汽车发动机旁的继电器。继电器则通过一根较短、较粗、更加昂贵、可以承载高达100 A 电流的导线，来启动汽车发动机。

类似地，当上开门的洗衣机正在甩干衣服时，你若揭起它的盖子，洗衣机就闭合了一个小开关，它将沿着一根细线发送一个信号到一个继电器。继电器则将完成一个更大的任务，就是断开大电机，不再去转动那个装满湿衣服的洗衣桶。

在开始本次的实验之前，你需要升级你的电源。我们不再使用电池，因为大多数的继电器都需要高于6 V 的电压，无论如何，你都需要一个根据你的需要来提供多种电压的电源。满足这个要求的最简单办法是使用交流适配器。

首先你需要设置交流适配器。当你使其运行之后，你将用它来为继电器提供电源。最初继电器将只在两个LED之间进行切换，但随后你需要改进电路，使LED自动闪光。最后你需要在面包板上重建电路，并不再使用弹簧夹（至少是在大部分的时间里不再使用）。

准备交流适配器

交流适配器插在墙上，将家里面的高压交流电源转换成安全的、低电压的DC（直流）电压，为电子设备提供电源。你的移动电话、iPod或笔记本电脑等的充电器都是专用的交流适配器，它们通过专用的插头仅仅能发出一种电压。我已经要求你购买一个通用适配器，它可以输出多种不同的电压，我们先去掉它的插头。

（1）很重要的是，确保你的交流适配器没有插在墙上！

（2）剪掉连线端部的那个小插头。见图2-49。

图2-49 准备一个交流适配器。首先剪掉这个小的低电压插头并扔掉

（3）使用裁纸刀、多用刀或者剪刀在两根导线之间开一个0.5 in 的切口，然后将两根导线拉开2～3 in。

（4）用钢丝钳将其中一根导线剪短一点，以便在你剥除导线的绝缘层之后，两根导线的暴露部分不易碰到一起。这是一个防止交流适配器短路烧毁的预防措施。

（5）使用剥线器剥去两根导线端部的绝缘层。用大拇指和其他手指一起搓一搓铜股线，以防止有松散的铜丝冒出来。见图2-50。

图2-50 其次，剥掉线的绝缘层，确保两根线中的一根比另一根短点儿，以降低彼此碰在一起的危险。在适配器的正导线上做一个红色的标记

（6）确保两根线没有碰在一起，然后将交流适配器插入墙上的插座。将你的万用表设置在DC档，将金属探针接在适配器的导线上。如果电压前面有一个负号，那么说明探针接反了方向。交换探针，负号就将消失。这将告诉你哪根线是正的。

（7）标记好适配器的正导线。如果导线具有白色绝缘层，你可以在上面做上红色的标记。如果绝缘层是黑色的，你可以在上面贴上标签。无论你将交流适配器插在墙上的哪个插座，正的导线总是正的。

继电器

我要你使用的继电器在底部有小尖针一样的腿，按标准分布。如果你买到的是其他种类的继电器，就不得不自己找出哪些引脚是连接到内部线圈的，哪些引脚是连接到开关内部的刀的，哪些引脚是连接到常闭触点、常开触点的。为此你可以查阅制造商的参数说明书，但我还是强烈建议你使用一个在购买清单上列出的继电器，以便你能够更容易地遵从这里的指示。

我要求你买两个继电器，以便你可以将其中的一个用作研究，即打开它看看里面是什么（图2-51）。如果你十分小心地去做的话，那么这个继电器以后应该还是可以使用的。如果不能用的话也没有关系，你还有一个备用。

图2-51 这是继电器内部部件的一种布置方法。线圈A产生一个磁拉力，将控制杆B往下拉。从B上延伸出来的一个塑料件C往外压迫弹性金属条，并在继电器的触点之间移动继电器的刀D

打开继电器的最简单的方法是使用裁纸刀或多用刀。图2-52、图2-53和图2-54展示了这一技术。首先削去继电器的塑料外壳的边，斜着磨削直到你看到一条头发丝细的缝隙为止。不要再往下削了，里面的部件是十分靠近外壳的。然后弄掉顶盖。你可以用针鼻钳把外壳的其余部分咬掉。打开继电器一定要极其小心，避免像图2-55和图2-56那样，为满足一时冲动而出现不可预测的结果。

图2-52 为了看到封闭的继电器内部，请用多用刀刮削塑料外壳的顶边，直到打开一条细缝为止

图2-53 插入多用刀的刀片，撬开顶部，然后针对侧面做同样的事情

图2-57 给出了4 个12 V 的继电器，前面的是没有外壳的，后面的是有外壳的。汽车继电器（最左边的）是最简单、最容易理解的，因为它的设计无需对封装的体积做太多的考虑。较小的继电器设计更为精巧、复杂，其工作过程也更加难于理解。通常（但并不总是这样），和较大的继电器相比，较小的继电器能够开关的电流比较小。阅读“基础知识：继电器详解”，然后给继电器加电，看看它是如何工作的。

图2-54 如果你极其小心，那么这个继电器在打开之后应该还可以工作

图2-55

图2-56 在刮削继电器的菱边以打开继电器时，耐心是极其重要的。快速的方法（如斧头劈开或火焰烧开）都只能满足一时的冲动需要，但结果却是不可预测的

图2-57 4 个12 V 的继电器

基础知识

继电器详解

继电器中有一个线圈，绕在一个铁芯上面。当电流通过线圈时，铁芯产生出一个磁力，它拉动一个控制杆，后者又压迫或者拉动一个弹性金属条，从而闭合两个触点。因此只要有电流通过线圈，继电器就是激磁的，它的触点就保持闭合。

当线圈停止通电时，继电器就放开控制杆，弹性金属条返回到原来的位置，使触点断开（闩锁继电器除外，它需要第二个电流脉冲通过另一个独立的线圈来使触点回复到原位，我们在本书较后面才使用闩锁继电器）。

继电器是像开关一样进行分类的。因此，我们有单刀单掷继电器、双刀单掷继电器、单刀双掷继电器等。

比较图2-58中的电路原理图和图2-38中开关的电路原理图，可以看到它们的主要差别在于继电器中有线圈来操作开关。继电器中的开关显示在“释放”模式，即没有电流通过线圈时的状态。触点被显示成小三角形。当有两个刀而不是一个刀的时候，线圈将同时开通两个开关。

图2-58 在电路原理图中表示继电器的各种方法。左上图为单刀单掷继电器。右上图和左下图为单刀双掷继电器。右下图为双刀双掷继电器。本书将使用左上图及右下图的表示风格。

大多数继电器是无极性的，也就是说无论你让电流在线圈中沿哪个方向流通，继电器都无所谓。不过你还是应该查看参数说明书来确保万无一失。有些继电器的线圈工作于交流电压，但大多数的低电压继电器采用直流（DC）——一种恒定的电流，例如从电池获得的电流。本书将使用直流继电器。

继电器具有跟开关一样的局限性：如果你试图开关太高的电压，它们的触点都会因火花而受到侵蚀。为了省几块钱而去购买额定电压或电流低于实际需要的继电器是不值得的。那样的话，在你最需要它的时候，它可能会让你失望，并且它可能还不方便更换。

由于继电器的种类如此繁多，请你在购买之前仔细阅读参数说明书。尤其是寻找以下的基本参数。

线圈电压

给继电器通电时，继电器应该承受的电压。

闭合电压

继电器闭合其开关所需的最小电压。这将比理想的线圈电压稍低。

工作电流

当继电器激磁时，线圈消耗的电力，通常用毫安计算。有时电力用毫瓦表示。

开关容量

继电器内的触点能够开关的最大电流。这通常是在“电阻负载”时确定的容量，也就是带灯泡之类的负载时的容量。如果你使用继电器来开关电机，电机在启动起来之前，将吸收很大的初始冲击电流。在这种情况下，你应该选用定额为电机正常运行电流两倍的继电器。

步骤

翻转继电器，使其引脚朝天，像图2-59那样，连上导线、LED及一个680 Ω的电阻器（如果没有所需阻值的电阻器，1 kΩ 的电阻器也可以）。还要连接一个按钮开关（你的按钮开关可能跟图中显示的外观不同，但只要是两个触点在底部的单刀单掷按钮开关，就能与所要求的开关一样工作）。当你按动按钮时，继电器将使第一个LED熄灭，第二个LED点亮。当你放开按钮时，第一个LED亮起，第二个LED熄灭。

图2-59 跟以前一样，你可以使用转接线（如果有的话）来代替这里显示的某些导线连接

工作原理

检查图2-60中的电路原理图，将其与图2-59进行比较。另外请看图2-61和图2-62，图2-61给出了继电器引脚的布局，图2-62中显示了当线圈激磁、未激磁等两种状态下，继电器外部的引脚在继电器内部是如何连接的。

图2-60 用电路原理图表示的同一个电路

这是一个双刀双掷继电器，但我们仅仅使用了其中一个刀而忽略了另一个。为什么不购买一个单刀双掷继电器呢？因为这个继电器所具有的引脚间隔正是我们所需要的，很快你就会看到，当你升级这个电路，将其转换到面包板上去的时候，就需要这样的引脚间隔。

图2-61 继电器引脚的布局，背景网格是0.1 in 间隔的方格。实验8中需要的就是这种类型的继电器

图2-62 继电器内部对引脚的连接情况：左图为未激磁时的连接；右图为激磁后的连接

在电路原理图上，继电器中的开关显示的是释放状态。当线圈激磁时，开关往上翻转，这似乎是异于直觉的，不过这个特别的继电器就是用来完成这个看似反常的任务的。

当你确信自己已经了解这个电路的工作原理之后，就可以转入下一个步骤：做一点小小的改动，使继电器自己来回地开通和断开自己，这将是实验8的任务。

大尺寸版本的电路原理图和面包板照片可以在本书的网站http://oreilly.com/catalog/9780596153748上找到。