CN103344913A - 一种电磁继电器检测设备及方法 - Google Patents

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CN103344913A CN2013103221571A CN201310322157A CN103344913A CN 103344913 A CN103344913 A CN 103344913A CN 2013103221571 A CN2013103221571 A CN 2013103221571A CN 201310322157 A CN201310322157 A CN 201310322157A CN 103344913 A CN103344913 A CN 103344913A
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Abstract

本发明属于电工器件测试技术领域，特别涉及电磁继电器测试。电磁继电器检测设备，包括：电源(6)，总线底板(7)，接口(8)，连接所述接口(8)与被测继电器(11)管脚的电缆(9)；其特征是：它还包括：大功率直流电源(1)，负载电阻(2)，主控制器(3)，多功能板卡(4)，信号调理板卡(5)，霍尔传感器(10)。本发明的主要优点是：1、检测时，被测继电器触点工作在额定负载电流，能够给出更为可靠的检测结论；2、使用三极管或场效应管等晶体管器件控制电磁继电器动作和进行信号切换，消除了动作延迟对检测结果的影响，提高了检测设备自身的寿命；3、可对被测继电器的电性能参数变化做出预测，为使用提供依据。

Description

一种电磁继电器检测设备及方法
技术领域
本发明属于电工器件测试技术领域，特别涉及电磁继电器测试。
背景技术
电磁继电器在投入使用前，常需要对其电性能参数进行检测，以评估其是否满足使用要求。现有的检测方法主要有两类：一类是监测一项或数项参数，循环进行多次测试，所得结果可用于判断电磁继电器的电寿命；另一类是对多项参数进行一次性检测，所得结果可用于判断电磁继电器当前的性能状态。
现有检测方法主要存在以下不足：(一)检测时，电磁继电器的负载电流通常为0.5A、1A等规定值，符合国家标准要求，但是远小于电磁继电器额定负载电流，不能考核电磁继电器在极限条件下的电性能，不利于评价其可靠性；(二)检测仪器自身的电路使用了继电器，存在检测精度方面的问题，且继电器寿命有限，是易损件，使用频繁时，需要经常更换；(三)检测结果只包含实际检测得到的数据，不做软件处理和预测。
发明内容
本发明的目的是：提供一种可以克服现有技术上述不足，对电磁继电器进行自动化连续检测，对其电寿命及其电性能参数做出准确检测和预估的设备及方法。
本发明的技术方案是：一种电磁继电器检测设备，包括：电源，总线底板，接口，连接所述接口与被测继电器管脚的电缆；其特征是：它还包括：大功率直流电源，负载电阻，主控制器，多功能板卡，信号调理板卡，霍尔传感器；
所述大功率直流电源用于提供被测继电器触点检测所需的电压电流，输出电压可调，最大输出电流不小于50A；其输出正端接至所述被测继电器触点公共端；
所述负载电阻连接在所述被测继电器的常开触点与所述大功率直流电源的输出负端之间；所述负载电阻为有独立开关的电阻丝组合，可以组合出所需的电阻值；
所述主控制器为连接有显示屏、键盘和鼠标的嵌入式计算机，它执行测试程序，控制测试过程，完成测试数据的记录、显示、分析和存贮；
所述多功能板卡为包括DA输出、AD采样、DI/O和定时器电路的通用控制板卡；它完成对所述主控制器输入输出信号的转换；
所述信号调理板卡连接所述多功能板卡与所述接口，完成所述多功能板卡和所述被测继电器管脚之间信号的调理，使其相互匹配；所述信号调理板卡包括继电器线圈检测电路，该电路的输入为由所述主控制器程序控制，经所述多功能板卡输出的可变电压信号，由该电路功率放大后，施加至所述被测继电器线圈与取样电阻组成的串联电路，还同时施加至由两个电阻串联组成的分压电路，反映所述被测继电器线圈压降的信号从所述取样电阻和所述分压电路中点得到；所述信号调理板卡还包括继电器触点检测电路，所述继电器触点检测电路的三路输入分别接在所述被测继电器的触点公共端、常闭触点和常开触点，所述三路输入经光电耦合隔离后，所述常闭触点信号和所述常开触点信号各自经过一个采样电路输出到所述多功能板卡；所述触点公共端信号和所述常开触点信号分别经过两个信号放大器，输入到高精度电流检测运算放大器进行差分放大后，作为触点压降信号送至所述多功能板卡；所述两个信号放大器的电源由一个功率放大器控制，所述功率放大器由所述主控制器经所述多功能板卡发出的信号控制，当所述被测电磁继电器释放时，所述功率放大器断开所述两个信号放大器的电源，保护所述电流检测运算放大器不因输入超出允许范围而损坏；
所述霍尔传感器接于所述负载电阻的电线，将检测到的负载电流信号转换为电压信号传送到所述信号调理板卡。
一种电磁继电器检测方法，它使用如上所述电磁继电器检测设备，并包括以下步骤：
A.检测动作时间
根据被测继电器标称的动作时间，由所述主控制器配置所述多功能板卡定时器的计数频率和工作模式，使其做好计数准备；根据被测继电器标称的线圈额定工作电压，由所述主控制器控制所述继电器线圈检测电路，使被测继电器线圈上的压降为额定工作电压，同时所述主控制器向所述定时器的指定寄存器写入计数初值，使其开始计数；通过持续查询所述常闭触点信号和所述常开触点信号，将查询值和计数值缓存在数组里，直至所述常闭触点信号和所述常开触点信号均改变，且保持0.5毫秒以上，根据计数频率，将计数值换算为时间值，即为被测继电器的动作时间；
B.检测接触电阻
根据被测继电器标称的线圈额定工作电压，由所述主控制器控制所述继电器线圈检测电路，使被测继电器线圈上的压降为额定工作电压，等待100毫秒，被测继电器稳定后，所述常闭触点信号和所述常开触点信号均变化后，确认被测继电器已经吸合；所述主控制器控制所述功率放大器给所述两个信号放大器供电，使所述触点公共端信号和所述常开触点信号进入所述电流检测运算放大器；所述主控制器读取所述霍尔传感器的参数；换算得到通过所述常开触点的电流值；读取所述电流检测运算放大器的输出值，除以放大倍数，计算得到触点压降，再除以所述常开触点的电流值，即可得到接触电阻；然后控制所述功率放大器断开所述两个信号放大器的电源；
C.检测线圈电阻
根据被测继电器标称的线圈额定工作电压，由所述主控制器控制所述继电器线圈检测电路，使被测继电器线圈上的压降为额定工作电压，等待100毫秒，被测继电器稳定后，读取反映所述被测继电器线圈压降的信号，然后根据式、计算出被测继电器的线圈电阻：
Figure BSA0000093142650000031
被测继电器的线圈电阻为：
Figure BSA0000093142650000032
D.检测释放时间
根据被测继电器标称的释放时间，由所述主控制器控制配置所述多功能板卡中所述定时器的计数频率和工作模式，使其做好计数准备；所述主控制器控制所述继电器线圈检测电路，使被测继电器线圈断电，同时由所述主控制器向所述定时器的指定寄存器写入计数初值，使其开始计数；通过持续查询所述常闭触点信号和所述常开触点信号，将查询值和计数值缓存在数组里，直至所述常闭触点信号和所述常开触点信号均改变，且保持0.5毫秒以上，根据计数频率，将计数值换算为时间值，即为被测继电器的释放时间；
E.检测动作电压
根据被测继电器标称的动作电压，由所述主控制器选定小于标称动作电压最小值的起始电压、增大步长和大于标称动作电压最大值的终止电压，控制所述继电器线圈检测电路，使被测继电器线圈上的压降从起始电压按指定步长逐步增大；同时，持续查询所述常闭触点信号和所述常开触点信号，当二者均改变时，被测继电器线圈上的压降即为动作电压；如果到达终止电压后，被测继电器仍未动作，则判定被测继电器的动作电压不合格；
F.检测释放电压
根据被测继电器标称的释放电压，由所述主控制器选定适当的大于标称释放电压最大值的起始电压、减小步长和小于标称释放电压最小值的终止电压，控制所述继电器线圈检测电路，使被测继电器线圈上的压降从起始电压按指定步长逐步减小；同时，持续查询所述常闭触点信号和所述常开触点信号，当二者均改变时，被测继电器线圈上的压降即为释放电压；如果到达终止电压后，被测继电器仍未释放，则判定被测继电器的释放电压不合格；
G.自动循环检测
按照设定的检测次数N，重复进行A～F步骤N次；
H.寿命预测
对检测得到的接触电阻、线圈电阻、动作时间、释放时间、动作电压、释放电压数据，分别采用多项式拟合方法进行处理，得到各参数变化曲线，预测该参数超出合格范围的循环次数，减去已经进行的循环次数，得到预测的剩余电寿命。
本发明的主要优点是：1、检测时，被测继电器触点工作在额定负载电流，能够给出更为可靠的检测结论；2、使用三极管或场效应管等晶体管器件控制电磁继电器动作和进行信号切换，消除了动作延迟对检测结果的影响，提高了检测设备自身的寿命；3、可对被测继电器的电性能参数变化做出预测，为使用提供依据。
附图说明
图1为本发明电磁继电器检测设备原理框图；
图2为本发明电磁继电器检测设备中继电器线圈检测电路原理图；
图3为本发明电磁继电器检测设备中继电器触点检测电路原理图。
具体实施方式
实施例1：参见附图，一种电磁继电器检测设备，包括：电源6，总线底板7，接口8，连接所述接口8与被测继电器11管脚的电缆9；其特征是：它还包括：大功率直流电源1，负载电阻2，主控制器3，多功能板卡4，信号调理板卡5，霍尔传感器10；
所述大功率直流电源1用于提供被测继电器11触点检测所需的电压电流，输出电压可调，最大输出电流不小于50A；其输出正端接至所述被测继电器11触点公共端；
所述负载电阻2连接在所述被测继电器11的常开触点与所述大功率直流电源1的输出负端之间；所述负载电阻2为有独立开关的电阻丝组合，可以组合出所需的电阻值；
所述主控制器3为连接有显示屏、键盘和鼠标的嵌入式计算机，它执行测试程序，控制测试过程，完成测试数据的记录、显示、分析和存贮；
所述多功能板卡4为包括DA输出、AD采样、DI/O和定时器电路的通用控制板卡；它完成对所述主控制器3输入输出信号的转换；
所述信号调理板卡5连接所述多功能板卡4与所述接口8，完成所述多功能板卡4和所述被测继电器11管脚之间信号的调理，使其相互匹配；所述信号调理板卡5包括继电器线圈检测电路，该电路的输入为由所述主控制器3程序控制，经所述多功能板卡4输出的可变电压信号DAC0，由该电路功率放大后，施加至所述被测继电器11线圈R线与取样电阻R精组成的串联电路，还同时施加至由两个电阻R分1，R分2串联组成的分压电路，反映所述被测继电器11线圈压降的信号ADS1，ADS0从所述取样电阻R精和所述分压电路中点得到；所述信号调理板卡5还包括继电器触点检测电路，所述继电器触点检测电路的三路输入分别接在所述被测继电器11的触点公共端、常闭触点和常开触点，所述三路输入经光电耦合隔离后，所述常闭触点信号和所述常开触点信号各自经过一个采样电路R6，R7；R4，R5输出到所述多功能板卡4；所述触点公共端信号和所述常开触点信号分别经过两个信号放大器X8B，X8C，输入到高精度电流检测运算放大器MAX4073进行差分放大后，作为触点压降信号送至所述多功能板卡4；所述两个信号放大器X8B，X8C的电源由一个功率放大器X8A，NPN控制，所述功率放大器X8A，NPN由所述主控制器3经所述多功能板卡4发出的信号DO0控制，当所述被测电磁继电器释放时，所述功率放大器X8A，NPN断开所述两个信号放大器X8B，X8C的电源，保护所述电流检测运算放大器MAX4073不因输入超出允许范围而损坏；
所述霍尔传感器10接于所述负载电阻2的电线，将检测到的负载电流信号转换为电压信号传送到所述信号调理板卡5。
实施例2：一种电磁继电器检测方法，它使用实施例1所述电磁继电器检测设备，并包括以下步骤：
A.检测动作时间
根据被测继电器11标称的动作时间，由所述主控制器3配置所述多功能板卡4定时器的计数频率和工作模式，使其做好计数准备；根据被测继电器11标称的线圈额定工作电压，由所述主控制器3控制所述继电器线圈检测电路，使被测继电器11线圈上的压降为额定工作电压，同时所述主控制器3向所述定时器的指定寄存器写入计数初值，使其开始计数；通过持续查询所述常闭触点信号和所述常开触点信号，将查询值和计数值缓存在数组里，直至所述常闭触点信号和所述常开触点信号均改变，且保持0.5毫秒以上，根据计数频率，将计数值换算为时间值，即为被测继电器11的动作时间；
B.检测接触电阻
根据被测继电器11标称的线圈额定工作电压，由所述主控制器3控制所述继电器线圈检测电路，使被测继电器11线圈上的压降为额定工作电压，等待100毫秒，被测继电器11稳定后，所述常闭触点信号和所述常开触点信号均变化后，确认被测继电器11已经吸合；所述主控制器3控制所述功率放大器X8A，NPN给所述两个信号放大器X8B，X8C供电，使所述触点公共端信号和所述常开触点信号进入所述电流检测运算放大器MAX4073；所述主控制器3读取所述霍尔传感器10的参数；换算得到通过所述常开触点的电流值；读取所述电流检测运算放大器MAX4073的输出值，除以放大倍数，计算得到触点压降，再除以所述常开触点的电流值，即可得到接触电阻；然后控制所述功率放大器X8A，NPN断开所述两个信号放大器X8B，X8C的电源；
C.检测线圈电阻
根据被测继电器11标称的线圈额定工作电压，由所述主控制器3控制所述继电器线圈检测电路，使被测继电器11线圈上的压降为额定工作电压，等待100毫秒，被测继电器11稳定后，读取反映所述被测继电器11线圈压降的信号ADS1，ADS0，然后根据式1、2计算出被测继电器11的线圈电阻：
Figure BSA0000093142650000061
被测继电器11的线圈电阻为：
Figure BSA0000093142650000062
D.检测释放时间
根据被测继电器11标称的释放时间，由所述主控制器3控制配置所述多功能板卡4中所述定时器的计数频率和工作模式，使其做好计数准备；所述主控制器3控制所述继电器线圈检测电路，使被测继电器11线圈断电，同时由所述主控制器3向所述定时器的指定寄存器写入计数初值，使其开始计数；通过持续查询所述常闭触点信号和所述常开触点信号，将查询值和计数值缓存在数组里，直至所述常闭触点信号和所述常开触点信号均改变，且保持0.5毫秒以上，根据计数频率，将计数值换算为时间值，即为被测继电器11的释放时间；
E.检测动作电压
根据被测继电器11标称的动作电压，由所述主控制器3选定小于标称动作电压最小值的起始电压、增大步长和大于标称动作电压最大值的终止电压，控制所述继电器线圈检测电路，使被测继电器11线圈上的压降从起始电压按指定步长逐步增大；同时，持续查询所述常闭触点信号和所述常开触点信号，当二者均改变时，被测继电器11线圈上的压降即为动作电压；如果到达终止电压后，被测继电器11仍未动作，则判定被测继电器11的动作电压不合格；
F.检测释放电压
根据被测继电器11标称的释放电压，由所述主控制器3选定适当的大于标称释放电压最大值的起始电压、减小步长和小于标称释放电压最小值的终止电压，控制所述继电器线圈检测电路，使被测继电器11线圈上的压降从起始电压按指定步长逐步减小；同时，持续查询所述常闭触点信号和所述常开触点信号，当二者均改变时，被测继电器11线圈上的压降即为释放电压；如果到达终止电压后，被测继电器11仍未释放，则判定被测继电器11的释放电压不合格；
G.自动循环检测
按照设定的检测次数N，重复进行A～F步骤N次；
H.寿命预测
对检测得到的接触电阻、线圈电阻、动作时间、释放时间、动作电压、释放电压数据，分别采用多项式拟合方法进行处理，得到各参数变化曲线，预测该参数超出合格范围的循环次数，减去已经进行的循环次数，得到预测的剩余电寿命。

Claims (2)

1.一种电磁继电器检测设备，包括：电源(6)，总线底板(7)，接口(8)，连接所述接口(8)与被测继电器(11)管脚的电缆(9)；其特征是：它还包括：大功率直流电源(1)，负载电阻(2)，主控制器(3)，多功能板卡(4)，信号调理板卡(5)，霍尔传感器(10)；
所述大功率直流电源(1)用于提供被测继电器(11)触点检测所需的电压电流，输出电压可调，最大输出电流不小于50A；其输出正端接至所述被测继电器(11)触点公共端；
所述负载电阻(2)连接在所述被测继电器(11)的常开触点与所述大功率直流电源(1)的输出负端之间；所述负载电阻(2)为有独立开关的电阻丝组合，可以组合出所需的电阻值；
所述主控制器(3)为连接有显示屏、键盘和鼠标的嵌入式计算机，它执行测试程序，控制测试过程，完成测试数据的记录、显示、分析和存贮；
所述多功能板卡(4)为包括DA输出、AD采样、DI/O和定时器电路的通用控制板卡；它完成对所述主控制器(3)输入输出信号的转换；
所述信号调理板卡(5)连接所述多功能板卡(4)与所述接口(8)，完成所述多功能板卡(4)和所述被测继电器(11)管脚之间信号的调理，使其相互匹配；所述信号调理板卡(5)包括继电器线圈检测电路，该电路的输入为由所述主控制器(3)程序控制，经所述多功能板卡(4)输出的可变电压信号(DAC0)，由该电路功率放大后，施加至所述被测继电器(11)线圈(R线)与取样电阻(R精)组成的串联电路，还同时施加至由两个电阻(R分1，R分2)串联组成的分压电路，反映所述被测继电器(11)线圈压降的信号(ADS1，ADS0)从所述取样电阻(R精)和所述分压电路中点得到；所述信号调理板卡(5)还包括继电器触点检测电路，所述继电器触点检测电路的三路输入分别接在所述被测继电器(11)的触点公共端、常闭触点和常开触点，所述三路输入经光电耦合隔离后，所述常闭触点信号和所述常开触点信号各自经过一个采样电路(R6，R7；R4，R5)输出到所述多功能板卡(4)；所述触点公共端信号和所述常开触点信号分别经过两个信号放大器(X8B，X8C)，输入到高精度电流检测运算放大器(MAX4073)进行差分放大后，作为触点压降信号送至所述多功能板卡(4)；所述两个信号放大器(X8B，X8C)的电源由一个功率放大器(X8A，NPN)控制，所述功率放大器(X8A，NPN)由所述主控制器(3)经所述多功能板卡(4)发出的信号(DO0)控制，当所述被测电磁继电器释放时，所述功率放大器(X8A，NPN)断开所述两个信号放大器(X8B，X8C)的电源，保护所述电流检测运算放大器(MAX4073)不因输入超出允许范围而损坏；
所述霍尔传感器(10)接于所述负载电阻(2)的电线，将检测到的负载电流信号转换为电压信号传送到所述信号调理板卡(5)。
2.一种电磁继电器检测方法，它使用如权利要求1所述电磁继电器检测设备，并包括以下步骤：
A.检测动作时间
根据被测继电器(11)标称的动作时间，由所述主控制器(3)配置所述多功能板卡(4)定时器的计数频率和工作模式，使其做好计数准备；根据被测继电器(11)标称的线圈额定工作电压，由所述主控制器(3)控制所述继电器线圈检测电路，使被测继电器(11)线圈上的压降为额定工作电压，同时所述主控制器(3)向所述定时器的指定寄存器写入计数初值，使其开始计数；通过持续查询所述常闭触点信号和所述常开触点信号，将查询值和计数值缓存在数组里，直至所述常闭触点信号和所述常开触点信号均改变，且保持0.5毫秒以上，根据计数频率，将计数值换算为时间值，即为被测继电器(11)的动作时间；
B.检测接触电阻
根据被测继电器(11)标称的线圈额定工作电压，由所述主控制器(3)控制所述继电器线圈检测电路，使被测继电器(11)线圈上的压降为额定工作电压，等待100毫秒，被测继电器(11)稳定后，所述常闭触点信号和所述常开触点信号均变化后，确认被测继电器(11)已经吸合；所述主控制器(3)控制所述功率放大器(X8A，NPN)给所述两个信号放大器(X8B，X8C)供电，使所述触点公共端信号和所述常开触点信号进入所述电流检测运算放大器(MAX4073)；所述主控制器(3)读取所述霍尔传感器(10)的参数；换算得到通过所述常开触点的电流值；读取所述电流检测运算放大器(MAX4073)的输出值，除以放大倍数，计算得到触点压降，再除以所述常开触点的电流值，即可得到接触电阻；然后控制所述功率放大器(X8A，NPN)断开所述两个信号放大器(X8B，X8C)的电源；
C.检测线圈电阻
根据被测继电器(11)标称的线圈额定工作电压，由所述主控制器(3)控制所述继电器线圈检测电路，使被测继电器(11)线圈上的压降为额定工作电压，等待100毫秒，被测继电器(11)稳定后，读取反映所述被测继电器(11)线圈压降的信号(ADS1，ADS0)，然后根据式(1)、(2)计算出被测继电器(11)的线圈电阻：
Figure FSA0000093142640000031
被测继电器(11)的线圈电阻为：
Figure FSA0000093142640000032
D.检测释放时间
根据被测继电器(11)标称的释放时间，由所述主控制器(3)控制配置所述多功能板卡(4)中所述定时器的计数频率和工作模式，使其做好计数准备；所述主控制器(3)控制所述继电器线圈检测电路，使被测继电器(11)线圈断电，同时由所述主控制器(3)向所述定时器的指定寄存器写入计数初值，使其开始计数；通过持续查询所述常闭触点信号和所述常开触点信号，将查询值和计数值缓存在数组里，直至所述常闭触点信号和所述常开触点信号均改变，且保持0.5毫秒以上，根据计数频率，将计数值换算为时间值，即为被测继电器(11)的释放时间；
E.检测动作电压
根据被测继电器(11)标称的动作电压，由所述主控制器(3)选定小于标称动作电压最小值的起始电压、增大步长和大于标称动作电压最大值的终止电压，控制所述继电器线圈检测电路，使被测继电器(11)线圈上的压降从起始电压按指定步长逐步增大；同时，持续查询所述常闭触点信号和所述常开触点信号，当二者均改变时，被测继电器(11)线圈上的压降即为动作电压；如果到达终止电压后，被测继电器(11)仍未动作，则判定被测继电器(11)的动作电压不合格；
F.检测释放电压
根据被测继电器(11)标称的释放电压，由所述主控制器(3)选定适当的大于标称释放电压最大值的起始电压、减小步长和小于标称释放电压最小值的终止电压，控制所述继电器线圈检测电路，使被测继电器(11)线圈上的压降从起始电压按指定步长逐步减小；同时，持续查询所述常闭触点信号和所述常开触点信号，当二者均改变时，被测继电器(11)线圈上的压降即为释放电压；如果到达终止电压后，被测继电器(11)仍未释放，则判定被测继电器(11)的释放电压不合格；
G.自动循环检测
按照设定的检测次数N，重复进行A～F步骤N次；
H.寿命预测
对检测得到的接触电阻、线圈电阻、动作时间、释放时间、动作电压、释放电压数据，分别采用多项式拟合方法进行处理，得到各参数变化曲线，预测该参数超出合格范围的循环次数，减去已经进行的循环次数，得到预测的剩余电寿命。
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