继电器的用途

在前面, 把继电器作为一种控制组件, 但这其实不是继电器的本来用途.

继电器的本来用途

从继电器的名字来看, 它最初的作用是用于中继电压(电流)的. 通常情况下, 当导线很短时, 可以忽略其电阻, 但当导线很长时, 这个就不能忽略了.

如果想通过一个开关, 一个回路去控制一个很远地方的灯, 因为线路太长导致电阻太大, 可能当你按下开关了, 虽然回路是通了, 但电流太小了, 以至于还是没法点亮灯泡:

上图, 用一个附加电阻(3千欧姆)模拟一个很长线路(100米)的实际电阻, 可以看到, 因为电阻太大的缘故, 灯是很昏暗的.

注: 模拟器中, 导线被认为是零电阻的, 不论多长.

另: 3k 只是随手设置的一个值, 真实世界中 100 米的常规导线不可能有这么大.

通过在中间引入一个继电器, 导线回路的长度就可以减半(各50米), 电阻也就减少了, 如此一来, 存在两个回路.

第一个回路只是单纯起控制作用, 第二个回路里的电源才去驱动灯的点亮, 因为它离得近, 导线短, 电阻小, 因此还是有足够能力去驱动灯.

如果存在更长的线路, 不过就是用更多的继电器去中继, 就像接力赛一样, 一段一段地传下去, 可以传到很远的地方.

如果有很多的继电器, 由于它的跳变需要反应时间, 很多级的时候会出现所谓的时延问题.

另: 继电器的英文叫 relay, 而 relay 这个单词本来就有接力赛的含义.

继电器原本的作用是用于中继电流, 但在这个过程中, 我们也发现它实际上实现了一种 间接控制 的功能, 它实际上也是一种 开关(switch), 而且是一种可以被一个开关(实际指此开关控制的电压电流)控制的开关.

通过这个间接的控制, 系统中存在着多个的回路, 控制是一个独立回路, 实际作用(输出)的又是一个回路, 彼此相对独立又通过一个开关控制的开关联系在一起.

后面我们将看到, 实现一个简易的加法器将非常依赖这种开关控制开关的特性.

从其它的渠道, 你可能了解过, 计算机的芯片主要是由 晶体管(transistor) 组成的, 为什么这里却讨论继电器呢?

其实来说, 至少对这个简易加法器而言, 有很多的实现手段, 继电器是一种实现手段, 电子真空管是一种手段, 晶体管也是一种手段.

甚至晶体管本身还可以进一步细分成很多不同种类, 比如什么双极型的, 场效应类型的等等.

这里之所以用继电器作为开始, 只不过它更好理解, 更为形象. 到后面, 还是会过渡到晶体管, 甚至说到了更后面, 会进一步上升到 门电路(Gate) 等更高级别上的抽象上去构建所需的功能, 到时, 将看到, 内部具体实现的细节已经被封装起来, 成为一个黑盒子.

我们将在后面反复看到这一点.