1、交流接觸器電磁機(jī)構(gòu)動態(tài)仿真分析 作者:admin 來源： 時間:2008-08-14 閱讀:仃摘 要：本文介紹了一種智能小型直流電磁繼電器測試系統(tǒng)的軟硬件 設(shè)計。系統(tǒng)能根據(jù)繼電器型號自動構(gòu)建測試電路或控制合適的線性受 控電源，只用單插座就能完成多規(guī)格繼電器參數(shù)的自動測試;繼電器 動作時間性能參數(shù)的測試采用軟件定時器為主、硬件電路為輔的方 法。關(guān)鍵詞：直流電磁繼電器;單插座;定時器;自動測試0引言繼電器是一種高精密的電子元器件，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造和國 防科技。但由于生產(chǎn)工藝、材料等原因造成了其質(zhì)量的不穩(wěn)定性。因 此，有必要對其進(jìn)行測試，以決定其優(yōu)劣。從測試精度來說，動作時 間需要精確到ms或p

2、s,觸點(diǎn)電阻精確到mq此外，有些繼電器由 多個線圈或觸點(diǎn)組組成，如jhx-3f系列繼電器。冃前，常用的手工 測試方法效率低、誤差大，且測試參數(shù)少，而對于高精密繼電器的測 試只能依賴基于微機(jī)的測試系統(tǒng)。本文將討論基于jhx-3f系列繼電器的測試系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計思路，并重點(diǎn)分析單插座對多規(guī)格繼電器 的自動測試、動作時間ps級測試和小電壓或人電流型線圈的繼電器 測試。1繼電器測試系統(tǒng)的構(gòu)成繼電器測試系統(tǒng)的構(gòu)成如圖仁數(shù)據(jù)采集卡選擇基于pci總線的 ac6115o系統(tǒng)由pc和測試儀兩部分組成，它們之間通ac6115 傳遞a/d、d/a和i/o信號。系統(tǒng)軟件平臺為windows xp/2000,軟 件開發(fā)

3、環(huán)境delphi 6.0,數(shù)據(jù)庫sql server 2000。主要測試指標(biāo)及 精度要求:1）電壓精度#lt;=0.01v;2）電流精度#lt;=0.01a;3）動作 時間精度#lt;=1ms;4）觸點(diǎn)電阻精度#lt;=1mqo繼電器采集卡adcvodac圖1繼電器測試系統(tǒng)的構(gòu)成框圖儀表顯示態(tài)合試路 動組測電»»pcaa音箱打印機(jī)分析數(shù)據(jù)模塊報表打印模塊題數(shù)據(jù)模塊數(shù)據(jù)庫管理模塊2繼電器測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計2.1 jhx-3f小型直流電磁繼電器種類jhx-3f包括a、b、c和d四個大類。線圈類型可以是屯壓型 或電流型或電壓電流混合型，其中a人類為單線圈16個品種;b大類 為雙線

4、圈240個品種;c大類為雙線圈182個品種;d大類為單線圈16 個品種。共454個品種(其中又分電壓型166種,電流型72種，混 合型216種)。繼電器初始觸點(diǎn)狀態(tài)分又為全閉(2d)、全開(2h) 和半開半閉(1h1d)三種狀態(tài)。所以，jhx-3f系列繼電器總計1362 個品種。木文以兩類繼電器說明其工作原理。b類雙線圈單位置：該類繼電器有一個啟動線圈和一個保持線圈。啟動線圈施加激勵，繼電器狀態(tài)改變，接著給保持線圈施加激勵，撤除啟動線圈激勵，狀態(tài)保持，再撤除保持線圈的激勵，狀態(tài)釋放。c類雙線圈雙位置：該類繼電器有一個啟動線圈和一個復(fù)歸線圈。啟動線圈施加激勵，繼電器狀態(tài)改 變，撤除激勵，此狀態(tài)保

5、持，再給復(fù)歸線圈施加激勵，狀態(tài)復(fù)歸為初 始態(tài)。2.2單插座完成對多規(guī)格1362個品種繼電器自動測試的硬件實(shí)4 略圈i-t244觸點(diǎn) 狀態(tài)/電阻 測試電路i8.fzjhii2公共端電壓源電涼源m：待測繼電器輔助繼電器驅(qū)動電路數(shù)據(jù)采集£i/oi/oaec圖2動態(tài)組合測試電路待測繼電器的特點(diǎn)：引腳14為繼電器線圈，引腳58為繼 電器觸點(diǎn)。產(chǎn)品封裝符合雙列直插集成電路封裝特征。待測繼電器的 這些特征為只用單插座完成對多規(guī)格1362個品種繼電器的自動測試 提供了可能性。自動測試的電路工作原理：若待測繼電器為單線圈時，輔助繼電 器fzjd1的線圈上不施加激勵，受控源施加到插座仁4兩端。若待 測繼

6、電器為雙線圈時，分兩個階段t作，在系統(tǒng)測試啟動線圈階段吋, fzjd1的線圈上不施加激勵，受控源施加到插座仁2兩端;在測試保 持或復(fù)歸線圈階段時在fzjd1的線圈上施加激勵，受控源施加到插 座3、4兩端。當(dāng)被測繼電器線圈為電壓型時，輔助繼電器fzjd2 的線圈上不施加激勵，受控電圧源工作并施加到電路中，為電流型時, 在fzjd2的線圈上施加激勵，受控電流源丁作并施加到電路中;觸點(diǎn) 狀態(tài)的測試只要將被測觸點(diǎn)送到兩個i/o即可。觸點(diǎn)電阻測試采用四 端法消除接觸電阻的影響，分別用三檔激勵源進(jìn)行測試。2.3大電流或小屯壓型繼電器測試的硬件實(shí)現(xiàn)測試用的電壓源和電流源均受數(shù)據(jù)采集卡上dac輸出的控制， 電

7、壓源輸出電壓和電流源輸出電流與控制電壓均呈線性關(guān)系。系統(tǒng)自 動根據(jù)被測繼電器型號選擇不同輸岀范圍的受控電壓源進(jìn)行測試，一 種是從024vdc輸出，另一種是從0"ovdc輸出。可以測試從 1.5vdc-100vdc額定吸合屯壓的被測繼電器。受控電流源輸出范 圍從02adc,可以測試從0.003adc2.0adc額定吸合電流的被 測繼電器。電路中利用輔助繼電器實(shí)現(xiàn)口動構(gòu)建電路的冃的。3繼電器測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計3.1多種軟件定時器的應(yīng)用timer控件基于windows系統(tǒng)定吋，它可以在要求不高的地方 使用，定時分辨率為55ms1,精度只有58ms,系統(tǒng)中應(yīng)用它進(jìn) 行線圈參數(shù)、吸合值和釋放值

8、的測試。精確定時它無法勝任。多媒體 定時器來自于windows api。它可工作在較高優(yōu)先級的線程屮，它 的定時事件被定義為回調(diào)過程，只要在該過程中添加消息處理代碼即 可完成定吋響應(yīng)。delphi把它封裝到了 mmsystem.pas中供軟定 時使用。本系統(tǒng)應(yīng)用它對故障繼電器進(jìn)行檢測，如觸點(diǎn)始終未動作。動作時間測試有2種方法。1）使用ac6115±的硬件定時器， ac6115提供了一個16位的微秒脈沖計數(shù)器，計數(shù)范圍是1-216 微秒3,因此，可通過脈沖計數(shù)完成動作時間測試，但此方法會加人 硬件屯路設(shè)計的復(fù)雜性;2）采用軟件定時器。例如z_timero它可以 activex控件的形式

9、加載到delphi控件面板上。它的定時分辨率是 0.1ms,定吋精度是0.015ms,在有效定吋事件中它能獨(dú)占系統(tǒng)所有 資源，如消息響應(yīng)和線程時間片。故使用z_timer是基于windows 環(huán)境下高精度軟定時的好方法。本系統(tǒng)應(yīng)用z_timer短時間內(nèi)獨(dú)占系統(tǒng)資源而中斷其它線程、 消息的運(yùn)行，從而快速準(zhǔn)確地測試出動作時間。首先設(shè)定其獨(dú)占系統(tǒng) 資源時間為秒級別，因為動作時間精度#lt-1ms,所以該段時間內(nèi)繼 電器必然動作;在這段獨(dú)占時間內(nèi)，z_timer采集動作前后的觸點(diǎn)組 電壓值并裝入數(shù)組;最后，分析該數(shù)組中數(shù)值的變化就可以計算出動 作時間。使用這種方法，簡化了硬件電路的設(shè)計，且測試效果良好

10、。3.2繼電器單項測試的軟件實(shí)現(xiàn)3.2.1線圈基本參數(shù)測試的軟件實(shí)現(xiàn)timer啟動后，對線圈（包括啟動線圈、保持線圈和復(fù)歸線圈） 進(jìn)行測試。調(diào)用ac6115提供的dll（動態(tài)鏈接庫沖的ac_6115_da 函數(shù)線性控制輸出在線圈上的電壓。電壓上升（下降）梯度10v/5so 在線圈觸點(diǎn)吸合處、額定電壓處和觸點(diǎn)釋放處先使用sleep函數(shù)短暫 延時，待繼電器狀態(tài)穩(wěn)定后，再調(diào)用dll中的ac_6115_ad函數(shù)記 錄吸合值或額定值或釋放值，并存入公用數(shù)據(jù)模塊datamodule屮。3.2.2動作時間測試的軟件實(shí)現(xiàn) 動作時間是衡量繼電器質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，其精度要求高。圖3/是一觸點(diǎn)初始狀態(tài)為2h的繼電器動

11、作時間測試的"理想圖”，實(shí)際的 測試結(jié)果如圖3-2所示出現(xiàn)了“回跳吋間”，它是測試過程中必須考慮 的。本系統(tǒng)采用短時間獨(dú)占系統(tǒng)資源的z_timer完成動作時間測試, 其吸合時間測試的定時響應(yīng)代碼如下：procedure tmainform.draw_time_test ();“吸合時間”測試beginif (call_dll () #lt;31);調(diào)用 ac6115 動態(tài)鏈接庫showmessage ('dll 裝載失敗!');elsebeginac_6115_ad (datamodule.driverio, datamodule.ldofcard1, 80,3,4,

12、0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, datamodule.draw_time_data,2048);釆 集觸點(diǎn)動作前后的所有數(shù)據(jù)da_to_value (0);電壓歸0,準(zhǔn)備釋放時間測試sleep (100);平緩處理io out (1,0,0);設(shè)置i/o信號，準(zhǔn)備“釋放時間”測試sleep (2000);為其釋放資源準(zhǔn)備時間，此后，系統(tǒng)將“緩沖” 到正常狀態(tài)en d;end;t觸點(diǎn)電壓軸動作時間o t 時間軸圖3/理想動作時間測試代碼屮數(shù)據(jù)采集函數(shù)采集3、4通道，每通道采集2048/2=1024點(diǎn)。通道轉(zhuǎn)換時間80*0.25二20片，故同一通道相鄰兩點(diǎn)之間的時間 間隔為20*2=40

13、jjs,所以每組觸點(diǎn)有效監(jiān)測的電壓時間為1024*40二40960|js,動作時間的測試精度為40pso“回跳吋間”計算：每組觸點(diǎn)采樣1024個點(diǎn)，從第1024個點(diǎn)開始 逐一向前查詢當(dāng)前點(diǎn)和當(dāng)前點(diǎn)之前一點(diǎn)的采樣電壓值，如果發(fā)現(xiàn)兩者 之差絕對值為5,且第1次出現(xiàn)，立刻記錄當(dāng)前點(diǎn)位置t1。同時開 始累加“冋跳時間”計數(shù)器，如此反復(fù)，直到最后1次出現(xiàn)此類情況， 記錄此時位置t2,所以i就是動作時間點(diǎn),而t1-t2則是“回跳時 間”。3.2.3觸點(diǎn)電阻測試的軟件實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)初始狀態(tài)為2d的繼電器，直接采樣相關(guān)通道電壓進(jìn)行計算 即可;觸點(diǎn)初始狀態(tài)為2h的繼電器，首先，線圈外加電壓跳變至額定 值，待其觸點(diǎn)吸合

14、穩(wěn)定后，采用類似2d測試方法測試;1h1d繼電器, 首先采用類似測試2d的方法測試1d觸點(diǎn)組，然后用類似測試2h 的方法測試1h觸點(diǎn)組。3.3組合多項測試項的自動測試的軟件實(shí)現(xiàn)組合多項測試項的自動測試的主要軟件流程如圖4所示。維電器基本參數(shù)設(shè)苴開始圖4系統(tǒng)自動測試軟件實(shí)現(xiàn)流程圖口動測試將完成線圈參數(shù)、動作時間和觸點(diǎn)電阻的全部測試基 本參數(shù)設(shè)置”包括設(shè)置繼電器類型、線圈類型、各測試項測試次數(shù)和 觸點(diǎn)組初始狀態(tài)。為了提高測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，自動測試設(shè)計為重復(fù) 多次執(zhí)行，最后求取多次測試數(shù)據(jù)的平均值，如線圈參數(shù)、動作時間 和觸點(diǎn)電阻分別測試m、n、k次（m、n、k均大于等于0）,實(shí)際 次數(shù)多少由測試人

15、員根據(jù)現(xiàn)場情況決定。每次測試的結(jié)果全部暫存于 datamodule屮，在datamodule屮建立了 3個鏈表，分別用來存放 每次測試的線圈參數(shù)、動作時間參數(shù)和觸點(diǎn)電阻參數(shù)。鏈表的每1個 結(jié)點(diǎn)分別代表某測試項的1次測試數(shù)據(jù)。4結(jié)束語現(xiàn)場測試中，系統(tǒng)運(yùn)行良好，人機(jī)界面友好，能完成對所有1362 種繼電器的測試，并提供完整的測試數(shù)據(jù)的報表，測試精度令人滿意, 其中電壓測試精度rtl#lt;=0.01v提高到了#lt;=0.001v,吸合時間測試 精度則由#lt;=1ms提高到了 0.04ms。本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：（1）硬件設(shè)計。采用單插座對4大類1362 種繼電器進(jìn)行測試;通過自動控制受控電源完成了對電流、電壓或混 合型繼電器參