繼電器電路實例挑戰題

上回簡單介紹了繼電器的原理和種類，上文更提出以下題目考驗你應用繼電器的能力：

如何運用繼電器設計模擬栓鎖器（Latch）電路，按下開關一次（SET）時，燈泡永久亮著，直至按下另一個開關一次（RESET）後，燈泡才永久熄滅？

問題沒提供詳細的零件規格，讓你有充分的發揮空間。不知你和身邊的電子同好討論後的結果如何？最後的電路設計是怎樣的？

以下我舉出三款電路給大家參考。它們當中各有優缺點，我們應考慮實際情況作出選擇。更重要是若這些電路和你所想的並不相同，不代表你的答案必為錯誤，要知道電路設計是靈活多變的，說不定你的設計比我更勝一籌。歡迎各位留言分享，亦隨時歡迎透過電郵討論。

電路設計一

運作原理：

電路使用一個單刀雙閘繼電器，並接有兩個開關，一個是常開式開關（SET），另一個是常閉式開關（RESET）。未按下   SET 時，繼電器的金屬片接在   A 點，電路開路所以燈泡不亮。按下   SET 的瞬間，abcea 成閉合迴路，電流流過燈泡並將它點亮。另外，電流亦流過繼電器中的電磁鐵，因此產生磁力，令金屬片向   B 點接合。可以看出此時形成另一個閉合迴路   abcdBea，即電流經過   RESET 回到電池。

當放開   SET，燈泡會否跟著熄滅呢？並不會！電路的巧妙之處是此時電流雖然不會經過   SET（abcea 開路），但   abcdBea 仍然閉合，電流持續通過電磁鐵，燈泡也繼續點亮。換句話說，SET 只是用來初始繼電器運作，之後便不用靠它了！

若要令燈泡熄滅，只需按下   RESET 一次，令   abcdBea 開路。之後想再次點亮燈泡，按一次   SET 便可，如此類推。

電路優缺點：

這款電路設計比較簡單，但是背後忽略細節。在紙上說明運作是沒問題的，但當選擇零件進行實際焊接時便有限制。假設使用   10V 電池，因燈泡和繼電器的電磁鐵串接，電流通過線圈兩端有電壓差，因此燈泡兩端的電壓差並不是原來電池所供應的   10V。受電壓分配定則影響，線圈內阻愈大，燈泡兩端的電壓差便愈小，有機會導致燈泡不能點亮。因此，我們需要同時遷就零件規格，較為不便。下一個電路設計能改善這缺點。

電路設計二

運作原理：

此電路和設計一差不多，兩者都運用相同零件，但現在燈泡和電磁鐵改成並接。按下   SET 的瞬間，afgea 閉路，電流流過燈泡亮著。同時電流流經電磁鐵，令   B 點接合，電流經過   RESET。與之前一樣，放開   SET 後，仍有電流不斷通過電磁鐵。只要   d 點和 B 點保持接合，afgcdBea 便成閉合迴路，電流通過燈泡繼續點亮。按下   RESET 即能截止電流流過電磁鐵，燈泡熄滅。

電路優缺點：

電路設計不複雜，而且燈泡不受繼電器影響。唯一限制是燈泡的工作電壓需與電池電壓相同。如要點亮更高工作電壓的燈泡，便需提高電池電壓，可是這亦對繼電器造成負荷，需要隨之更換。我們可考慮第三款經改良的設計。

電路設計三

運作原理：

這次改用雙刀雙擲的繼電器設計電路。按下   SET 的瞬間，電磁鐵通電，兩組單刀雙擲繼電器的鐵片向下吸合，即   d 點與   B₂ 點、e 點與   B₁ 點同時接合。電流流經   B₂ 點部分的電路，點亮燈泡。即使放開   SET，電流因繼續流過電磁鐵（abce B₁fa 為閉合迴路），d 點與   B₂ 點保持接合，燈泡不會熄滅，直至按下   RESET 為止。

電路優缺點：

控制燈泡的電路和繼電器的輸入控制電路各不相干，燈泡兩端電壓差不受電池   E₁ 影響，選擇繼電器時也不需遷就燈泡的規格。電池   E₂ 才需與燈泡的工作電壓相等，如需選用更高瓦數的燈泡，這電路更能滿足要求，只是繼電器的成本可能稍高，亦需要兩個獨立電源操作。

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只認識繼電器已可設計不同電路，如果能對其他零件加以深入認識並善加利用，就可製作很多實用而且意想不到的電路，便利生活。