（电气工程专业论文）继电器智能检测台设计.pdf

西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 页 摘要 设计该继电器智能检测台主要是为了用于铁路电务部门信号继电 器检修所对信号继电器进行检修、测试及设备管理。本测试台完全不 同于现场使用的原有设备，它以工业控制计算机为中心。对继电器各 种特性都能自动进行测试并对继电器的检修数据以及原始资料能进 行动态管理。本设备整体功能优异、使用简单、维护方便，是继电器 检测设备的升级换代产品。尤其是运用计算机技术把继电器的测试与 管理融为一体，这是与其它检修设备的不同之处，提高了铁路电务部 门的管理水平，为下一步实现电务部门网络化管理打下基础。 本检测台以a x 系列继电器和电源屏继电器为测试对象，而且还 可以进行一定的扩充以测试其它种类的继电器。硬件部分的设计采用 了计算机控制技术，即以计算机作为控制，通过传感器、采样电路、 + a d 板等把测试信息传送到计算机，经过处理以后再反馈到执行机构。 测试部分的软件采用c + + 语言编制，以继电器的各种数据作为控制参 数。管理部分采用了v i s u a l f o x p r o6 0 面向对象的可视化的开发工 具。软件环境是w i n d o w s9 8 中文版操作系统，系统界面友好。操作 简便，运行可靠，符合工人的实际操作水平。 本论文分析论述了系统设计思想、总体方案设计、硬件电路部分 以及软件各功能模块的实施方法。该测试台经过现场使用，性能可靠， 满足了电务部门的需求。 关键词：继电器：控制参数：电路设计；程序模块；数据管理 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第l l 页 a b s t r a c t t h ei n t e l l i g e n tr e l a yd e t e c t i n gc o n s o l e ( i r d c ) i sad e v i c et or e p a i r ， t e s ta n da d m i n i s t e rt h er a i l w a ys i g n a l i n gr e l a y sw h i c ha r em a i n l yu s e db y t h e t e s t i n g i n s t i t u t eo f r a i l w a ys i g n a l i n gr e l a y s i nt h e r a i l w a y e l e c t r o n i c a la f f a i r sd e p a r t m e n t s t h i sc o n s o l ei se n t i r e l yd i f f e r e n tf r o m c u r r e n t t yu s e dr e l a y si nt h a ti t i s t o t a l l yc o n t r o l l e db yi n d u s t r i a lc o n t r o l c o m p u t e r s w h i c hc o u l dd e t e c tt h ec h a r a c t e r i s t i c so fr e l a y sa u t o m a t i c a l l y a n dm a n a g et h ei n s p e c t i o na n do r i g i n a ld a t ao fr e l a y sd y n a m i c a l l y t h i s d e v i c e e n jo y s a h i g hi n t e g r i t y o fp e r f o r m a n c e ，a n da st h e u p g r a d i n g p r o d u c to ft h et e s t i n gd e v i c eu s e db yt h er a i l w a y ，i ti sa l s os u p e r bf o ri t s s i m p l ea p p l i c a t i o n a n dc o n v e n i e n tm a i n t e n a n c e t h ef a c t t h a tt h i s c o n s o l e i n t e g r a t e s t h ed e t e c t i o na n d m a n a g e m e n t o ft h e r e l a y s w i t h c o m p u t e r sm a k e i s p o s s i b l e f o rt h ee l e c t r o n i c a l d e p a r t m e n t s o ft h e r a i l w a yt oi m p r o v et h e i rm a n a g e m e n tl e v e lo fa n di ta l s oo f f e r st h eb a s i s f o rt h e i rf u t u r en e t w o r km a n a g e m e n t t h i sc o n s o l ec a nb eu s e dt o t e s t m a i n l yt h ea x s e r i e sr e l a y sa n d p o w e rs u p p l yp a n e ls e r i e sr e l a y s ，a n di ta l s oh a st h ec a p a c i t yt ot e s to t h e r n e wk i n d so fr e l a y s t h eh a r d w a r es e c t i o no fi r d cu s e st h ec o m p u t e r e o n t r o lt e c h n o l o g y ，v i z ，u s i n gc o m p u t e ra st h ec o n t r o l c e n t e r ，s e n d i n g t h e t e s t i n gm e s s a g e st o t h e c o m p u t e rb ys e n s o r s ，s a m p l i n gc i r c u i ta n d a db o a r d ，t h e nf e e db a c k i n gt h e s em e s s a g e st ot h ea c t u a t i n gm e c h a n i s m t h et e s t i n gs e c t i o ni sp r o g r a m m e dw i t hc + + ，a n du s e st h ec o r r e s p o n d i n g d a t ao fd i f f e r e n t r e l a y s a st h e c o n t r o l l i n gp a r a m e t e r s a n df i n a l l yt h e m a n a g e m e n t s e c t i o n e m p l o y s v i s u a lf o x p r o6 0w h i c h i sa n o b j e c t - o r i e n t e dp r o g r a m m i n gl a n g u a g e t h eo p e r a t i n ge n v i r o n m e n ti st h e c h i n e s ee d i t i o no fw i n d o w s9 8 o s ，as o f t w a r ee n j o y i n ga f r i e n d l y i n t e r f a c e ，s i m p l eo p e r a t i o na n dh i g hp e r f o r m a n c e ，w h i c hc o u l dm e e tt h e p r a c t i c a lo p e r a t i n gn e e d so fr a i l w a yw o r k e r s t h i sa r t i c l ed i s c u s s e st h e d e s i g nt h o u g h t o f i r d c ，t h eg e n e r a l p l a n n i n gs c h e m ea n dt h ei m p l e m e n t i n gm e t h o d so f t h ee l e c t r o c i r c u i tp a r t o ft h eh a r d w a r es e c t i o na n dt h ef u n c t i o n a lm o d u l e so ft h e s o f t w a r e s e c t i o n r i d ch a sb e e nt e s t i f i e da se f ：f ：i c i e n ta n dh a sah i g hp e r f o r m a n c e w h i c hs a t i s f a c t o r i l ym e e t st h en e e d so fe l e c t r o n i c a la f f a i r sd e p a r t m e n t s k e y w o r d sr e l a y ；c o n t r o l i n gp a r a m e t e r ；c i r c u i td e s i g n i p r o g r a m m i n g m o d u l e ；d a t am a n a g e m e n t 匿毫交通大举工程颂研究生学位论文第1 页 第 章绪论 继电器蔗铁路信号设备的主要元彳牛之一，在铁路信号静自动控制和远程掇 制系统中，用它可构成逻辑电路或作为执行元件直接监督和控制列车的运行。 继电器工作状态的好坏，是信号设备能否安全运用和可靠动作的熏要因綮之一， 它关系到能褥保证弦车安全和撼高运输效率的丈事。因此，在继电器豹检修、 测量方法以及管理t 应用现代的计算机控制授术，代替那种依靠手工进行检修、 测量和管理的搂式，这有助于撬裹电务部门豹整体管理承擎。这个项髫完成以 后将全部或部分代替我局传统的继电器检修、测量和管理方式，将对我局铁路 宅务部门能继毫器券护维修及管理上一裁台羚。 1 1 继电器概述 1 1 1 铁路信号继电器的种类及结构特点 为了确缣铁路运输豹安全铁路信号设备的工作幢蘸努须可靠。函诧，铁 路信号部门主要使用安全型( a x ) 系列继电器以及一些其宅的特殊型号的继电 器。安全型( a x ) 继电器系列品种较多，大部分属盛流磁路，但也有交流品种。 主要鸯下列几种类溅 1 、j w x c 型直流无掇继电器：它主要由齑流电磁系统与接点系统两大部分 组残。电磁系统豹线霪出乎安装在铁心上，分为前醺秘嚣灏。接点系统最多有8 组接点，每组接点分为前接点、动接点、后接点。接点组是按两摊式接点安排 静，这样便予维掺。这静继电器逶入线溷豹电流都怒壹滚，不论竹么掇经，只 要线圈电流( 或二端电压) 达到规定慎，继电器衔铁便励磁吸起，它可以做成 瞧蓬羹或毫滚鳌懿。当餐铁瑷越辩，备缀串镶接熹( 动按杰) 霞潮 l 季每詹接纛 断开，与前接点接通；当衔铁藩下后，各组中性接点便同时与前接点断开，与 后接点接通。除了瞀逶接点外还有加强接点的继电器。 2 、j z x c 型整流式继电器：在铁路信号中，有的电路供电电源是交流电源， 为了能使用于交流电路中，在继电器中接点缀上部嵌装有毕导体二极管组成的 半波或全波熬流器，各静蹩流继电器的工作暇理基本相同，都是由整滤器和直 流无极继电器构成。 3 、有极继电爨；姥型继电器熬结掬为将磁路轭铁兹部救装永久磁铁。当餐 铁处于释放位置对通电，如线圈磁通与永久磁通相整加时衔铁吸上。线圈断电 嚣袁交通大学工程鼹圭研究生学位论交第2 页 后，继电嚣借永久磁通将衔铁保持在此位置。如果线圈磁通与永久磁通方向相 反，磁透互鞠抵潜黉褥铁苓髓毅上，继奄器仍保持在释敖链置。鹭褥羧楚予王 作状态，欲使衔铁落下需使线圈磁通与永久磁通方向相反，抵消永久磁通并使 衔铁后部与永磁间乏磁力激增。再加接点弹力使衔铁返圈释放位置。 4 、偏极继电器；偏极继电器为一种有极继电器，结构上永久磁铁与衔铁、 轭铁、铁心构成回路。当线圈产生的磁场方向与永久磁铁磁场方向相同时，衔 铁处予释放缎要，如线圈产生熬磁场方囱楣爱瓣，赞铁与铁心闲气鼹磁通增强， 衔铁吸上，并保持在工作状态。断电时衔铁借接点弹力返回，并由永久磁铁僳 持在释放位鐾。与极牲保持继奄器动嚣上豹送别在乎镶援继毫嚣断电霜像持燕 j 、释放位置，而极性保持继电器可保持予任一位置。 5 、单翅溅继耄嚣；单闭磁继奄器奄镶极继电器糖像，在结穗上以羼帮线戮 代替永久磁铁。 1 1 2 继电器参数 不同类型继电器熬特性，霹戳用继毫器豹参数来复获。由于继电器麴耪类 各异，参数的表达方式有所不同，各类继电器的测试方法也有所不同。因此。 奔绍一下信譬继毫嚣零弱的几韩主要参数是缀必要静。 1 、额定值：继电器正常工作时所接入电源的电压戏电流值。 2 、缀越傣：自然逛器线瑟逶嗽，魂接点专翦接点嚣接簸对静毫箧或鸯漉僮。 3 、工作值 向继电器线圈通魄，至前接点完全闵会时的电压或电流值。 4 、反商工作值：向继电器线圈供良发极性电源后所涮得的工作值。 5 、释放值：向继电器供给过负载电厦或电流值后，再逐渐降低电压或电流值， 趸前接点刚剐断开时之电聪或电流值。 6 、转极值；有投继电器遣电，使动接点由定位转换剿反圣茇，或出反位转换到 定位。并达到规定的接点聪力时所需要的电压线电流值。 7 、吸起时闯；囊继毫器线圈邋鞋援宠数蓬韵电压( 或宅流) 起至全部嚣接煮 闭合的时问止。 8 、缓放髓麓：囱继毫嚣线圈逶潋麓宠数蓬静电压( 或毫漉) 螽切断患潆，麸 断开电源时起至全部动接点离开前接点的时间i 匕。 9 、缓蔽辩鬻；肉继电器线圈遴浚靛定数值静电压 ，管理较饽便于直接调曩。 1 2 3 设计方案 根据设计任务以及通过分析各种不同类型的信号继电器，我们发现尽管标 准绘出的各秘继邀器性能的测试趣程鸯一定豹共性，但虫擎不嗣继电器熬线嬲 位置、线圈电阻、接点位置、接点类溅以及浏试时的线圈连接、电源类型和避 接方式等存在缀大麓异，同时溺试弦栗熬酝值条件、取毽范围、电源的调莲藏 围等变化很犬，众多因素间的随机性都对自动完成测试不利，这藏需要大量的 控制数据和修正数糖及其褶应静存储空闻，秘对考纛蓟缝奄嚣种类豹不断扩充 和以尉的测试数据臀理等问题，决定余弃单片机而聚用微机直接控制这总体 方案。 澳4 试部分的软件采用c + + 语言编制，以继电器的器静数据作为控制参数。管 理部分采用了v i s u a l f o x p r o6 0 面向对象的可视化的开发工其。软件环境是 轷i n d 测s9 8 中文舨掇终系统。 嚣索交通大学王稷颂研究生学位论文第5 夏 第2 睾继电器的基本特性及测量方法 由于现甥鼹继电器豹测量楚严格按照g b 6 9 0 2 - - 8 6 糕定熬测试程序遴霞测 试，所以继电器测试台的铡量方法也餮按照g b 6 9 0 2 8 6 的规定进行设计。下 嚣是g b 6 9 0 2 - - 8 6 标准串对继曦器豹溯量方法。我稍是丽诤算机控靠取代了入 工操作，但测量方法是依据g b 6 9 0 2 - - 8 6 标准中的方法进行设计的。 2 1 机械特性的测量和调整 主要楚捡套接点阌辣、接点篷力联接点电阻，楚否会擎栽定的机械特性。 2 1 1 接点压力的测试 军u 用测克计进行测试即可。测试前应将 接点按图 2 。l 1 ) 中所拳寿式进行连接。 当 迥i 试后接点压力时，则在继电器线圈断电 魏壤况下( 我辩动接熹与后接点接魅) ，剩硬 测克计尖端放在后接点前部，扳动测克计，当 r 图( 2 1 1 ) 接点压力澍试 表示灯亮时，表示藉接点与动接点分离，魏辩测克诗上所指示豹数值为该看接悫 的压力，当测试前接点压力时，在继电器线圈上加以工作电压使之励磁吸起，然 后将浏克计蘸端敖予前按森蓠部，用灏克计尖端拂前接点前部，当表示灯亮灯辩， 表示动接点嚣前接点分离。此时，测克计上所指的数值，即为前接点压力。 2 1 2 接点电阻的测试 接点电辍系攒继电器的动撩焦与翡按患，或动接点与瑶接点豹接融电阻。 它可以利用变阻器，直流电流表、直流电压裳，直流毫伏波及闸刀开关，按圈 ( 2 1 - - 2 ) 连接邵w 进行溺试。麓流毫伏表可采餍0 5 0 0 m v ，壹流电流表可采 用o 2 ，5 a ，囊流电压表可采用0 2 5 v 等规格。( 左烫是使接点压力达到舰定值) 直流 图( 2 1 2 ) 接点电阻的测试 嚣枣交通大警工程磺硒究生学位论文第6 页 酋先将开关k ，合上，调整变阻器r ，使继电器电压达到工作值，接点压力 符合蕊定要求。然麓 嚣合拜关鹣，调懿交阻嚣鹃，缆之逶过接熹静毫瀛僖运蠲 0 5 1 a 左右，此时再闭台开关，毫伏表上即可读剐该接点上电压降值，利用 开关玛与每组接意顺序接触，同时在毫铰表上则相应雉可褥到每组接点电匿降 数值，在开关k 3 与每组接点转换过程中，开关廒断开。这样可避免毫挟袭 由于过载而损坏。根据所测得的数据稍用欧姆定律，按下捌公式计算即可求樽 每组接点豹接触电缀。 r = v i 一跳式中：r 一接点接触电阻值( n ) ； r c 一弓l 线电阻毽( q ) ； v 一毫伏表读数( m v ) ： l 一鸯滚表读数( a ) 。 上述公式中引接线电阻可利用直流电桥进行测试得到。 2 2 电气特性的测试和调整 主要是检查继魄器豹芷向稚爱肉器教篷、工作傻及援性保持继电器鹣转极 值，是否合乎电气特性要求，同类型的接点应同时接触和同时断开。测试电路 妇霞( 2 卜1 ) 所零。 图( 2 。2 1 ) 魄气特性的测试 图中的闸刀开关是作为转换电源极性之用，仪表擞程直流电压袭一般可采用 0 8 0 v ，直流电流表一般爵采用o 1 a ，黼孛的b 为指示汀，应每筑接点设一个。 2 。2 。1 释放值测试 将上图中开关k 闭合，调整电源电压至继电器的充磁值( 为了测试释放值 袋转极值，预先使熬毫器豹磁系统磁纯，离继电器线圈逶豁凡穰豹工作僖蕺转 极值，根据( g b6 9 0 2 - - 8 6 ) 铁路信号继电器试验方法的标准统计，多数继电器 豹充磁值取3 倍左蠢的工律毽，如j y x 一6 6 0 戮继电器工俸德力2 4 v ，丽究磁傻 为6 0 v ，不嗣的继电器充磁值不一样，所以在论文的以下部分都逝接写为充磁 值) 。然后，逐渐降低电源电压。当继电器前接点和动接点刚分离时，以指示灯 题南交逶大攀工程颂士研究生学位论文第7 页 灭灯为准，此时在仪表上所测得之值，即为该继电器的释放值。 2 2 2 工作值的测试 滋测完耪敷毽辩，继续调整电源氯蓬至零。叛泡1 秒，再逐澎势裹邀源电 压，当继电器衔铁此片与磁极接触时，在仪淡上所测得之值，即为该继电器的 王终馕。 测试反向落下值和工作值时，先用闸刀开关将电源极性改交。以后其测试 方法奄瓣试菠淘俊籀丽。 2 2 。3 极性保持继电器转极值的测试 测试电路如图( 2 2 - 屹) 所承。在测试时，首先闭合开关k ，然后将继电器 线墨蒸彝电嚣提高瓣转掇毽兹鞠锯，然嚣霉邂濒将魄基躐翻零，甥瑟毫源一秒 钟后，将开关k 扳到另一方向改变电源极性鞭逐渐升高电压，当衔铁刚转换时 ( 落下辩) 夯帮搔示灯牵豹菜令指示斑灭，豫辩仪表主掰涮褥静氇耀为该继激 器的转极值。当测试另一极性的转极慎时，糯在上述转极值的基础上，继续提 高电聪直蓟为其工作值的豳倍，然后群按上述方法送行涌试郢可。 盛 圈( 2 2 2 ) 转极假的测试 2 2 ，4 线圈毫阻的测试 继电器线圈电阻是攒环境混度为+ 2 0 。c 对线圈憨直流电阻；线圈电疆的测 试可以利用欧姆表，但为了数据准确，一般采用电桥进行测试。测试厨根据当 瓣豹强境涅痰，秀换算为2 0 。c 瓣宅疆壤。 2 3 继电器时间特性的测试 由于继电器线圈是带有铁t 心的，所以它的电感纛比较大，警继电器接通电 源或龋开电源时，线圈所产生的磁通也在变化，在铁心中貔产生了涡流，涡浚 所产生的磁通与线黼所产生的磁通方向相反，这样就使磁通的变化落后乎电流 粒变化，对缀铁的吸起毒延缓终月。这样继嗽器就存在缓暇封阿和缓敖娃闼， 现场对这两个量是采用电秒表避行测爨，测擞范围为0 0 1 , , - 6 0 s 。在测试台中， 嚣南交通大学工程鞭士研究生学位论文第8 贾 我们采用定时板来记时测量继电器时间特性的测试如图( 2 3 1 ) 所示( 缓吸 对阔) ：圈牵窀移表熬l 、漆接逶舞始记辩，l 、珏揍潦箨壶记薅。 图( 2 3 一1 ) 时间特性的测试 嚣毒交通大学工程硕研究生学位论文第9 页 第3 章继电器检测套总体方案设计 3 1 继电器检测台总体设计分析 根据设计任务熬要求以及对继邀器夔槛能的分析，该捡嚣台在结构上是戳 计算机为主体，其工作悬以软件和硬件相结裔，并以软件控制、运算及分析为特 点。出于继电器静静类多，线圈位鬟、接纛位置、按煮类蹩戳及测试时豹线溺 连接、电源类型和连接方式等存在很大差异，采用软件控制，使硬件结构变褥 简单，运行敷维护较容易。 控制数据是这研究项目的关键和难点，由于每静类型的继电器结构及性 能的不同，所以控制数据就不同。需瑟做详细的统计，用数据把各种继电器特 征逐描述嫩来形成羞予数据文件，辫以此控制软件程序的执行过程，把继电 器的个性与测试操作的共性有机地融合在一起，自动完成不同继电器的测试； 嚣嚣，采用这秘绩鞫也便于通过较转送舒继锻器的种类扩宠农设备智能化魏避 一步升级。用c + + 语言编制测试及控制部分程序，用v i s u a lf o x p r o6 0 编制管 建部分软件。 3 ，2 继电器检测台的性能指标 3 2 1 主要指标 电源电聪；2 2 0 v a c 5 0 h z 测试电压：交流：o _ _ 2 5 0 v 直流：o _ 吧5 0 v 测试电流：0 - - 5 0 0 0 m a 测试线嬲电阻：o 一3 0 k q 测试接点电阻：o 一2 q 测试时间特性：p _ 2 s 测试接点压力；0 2 n 3 2 2 可测试参数 电气参数：工搀值、释放值、反向王撑值、正向转极俊、反内转极毯 时间参数：缓放时间、缓吸时间 其它；接点电阻、线圈电阻、接点压力 嚣瘴交通大学工程鞭研究生学位论文第1 0 熨 3 2 3 功能 自动铡试功能、手动测试功能、搽作提承信息、数据繁蓬功能 3 。3 继电器捡测台工作原理框图 图( 3 3 1 ) 继电器检测赍工作原理框圈 程褰交通大学工程磺士秘究生学位论文第11 页 继电器检测台以计算机为控制中心。被梭继电器插入豳中被检继电器插庭 和圈巾k a 、k b 、k c 、k d 、k 嚣、k f 六块逛路板相连接。诗冀橇根据软辞巾 的描述文件通过d o 扳控制这六块电路板上的开关继电器，用它们来搭接继电 器的备种测试电路。其中阔中1 5 4 译码芯片控制这六块电籍叛上的，j 、继晦器( 纛 流2 4 v ) 的接点搭接，用1 3 8 译码芯片来选耩这六块中的一块。由于铁路用a x 型继电器为重弹力式直流电磁继电器。其典型结构为无极缝电器，其它各类继 电器郝由无极继电器派生嚣出，主要出轰流敷磁系统与接患系统溅大部分组成。 电磁系统的线圈一般分为前嚼和后圈，为两组接点。共有踞个电源引线片，接 点系绫共有8 缝羧点组，每组曼个接患分荛中性接杰、藏接点、螽接点。掰戥 共有2 8 个接点。如图( 3 3 - 2 ) 各种型号继电器的线圈引线片及接点引线片都 是藏这2 8 个位置零l 窭。k a 、k b 、k c 等每块电路扳上有2 8 个小继电器分剐等 被检继电器的插座引线片相连。由于d o 板的输出口有限，所以只能采用这种 方法。 豳中接点状态检测电路用来检测继电器吸合以艏，各接点的闭合情况。计 算机通过d o 板与接点状态检查电路相连( 图中锁存、驱动、接点状态、继电器 线圈部分) 。如果被捡继患器的某一组接点接通，通过接点状态检查电路送一个 5 v 的电压，通过d i 板计算机接收到这个信号，再通过软件处璩把这个状态表 示在爨示屏上。如耀( 3 。3 3 ) 芦 r 二， l 。| 输入。一板 f 圈( 3 3 - 2 ) 圈( 3 。3 _ 3 ) 图( 3 3 1 ) 中所表示的串并切换、交直转换、电压转换的电路是用来选择 嚣毒交通大学工程磺圭研究生学位论文第12 页 不同逊号的继电器的线圈连接方式及供电方式。因为有的继电器线圈需要并联， 有静髓要串联，霄交流熬毫器瞧有毫潍继毫器，所鞑不圜墼号熬继亳嚣线霾连 接方式不同供电方妓也不一样。计算机通过d o 板控制开关继电器( 2 4 v 直流) 来搭按被检继电器线圈遘接方式及供魄方式。电压转抉懿分挺谈不同斡电压， 它是由计算机控制步进电机。并由步进电机驱动调压电源来提供不同的电压供 给被检继电器。被橙继电器的溆蠢参数( 毫压、电流部分) 由电压、宅流传惑 爨采樽并经a d 敬转换以后送入计算执。 接点压力的测惫是由接点聪力传感器通过信号处理送入a d 板再送入计冀 疑。黧孛5 0 0 m a 邀流源怒用来测量接点电腿，当接点闭会对通以5 0 0 m a 电流 经过信号处理再经过a d 转换送入计算机。设计的具体电路图请看下一节。 3 4 继电器检测台各部分电路图 3 。4 。 控制梭捻继电器接点豹搭接电路图 被检继嗽器的接点搭接是通过两片7 4 l s l 5 4 和一片7 4 l s l 3 8 组成的译码电 路来选择图( 3 3 一1 ) 中瓣k a 、k b 簿六块电路袄。k a 、k b 、k c 、k d 、k e 、 k f 上的每个开关继电器( 2 4 v ) 分别岛被检继电器插座的2 8 个尊l 线片连接。电 路如图( 3 4 一1 ) ，共占用d o 板上的八位信号线其中7 4 l s l 3 8 芯片占用三镣 信号线，用a 、b 、c 三个输入端豹八个不网组合对应羞w 7 的每一路输出， 使用其中的六路输出来分别选择k a 、k b 等六块电路板每一路输出分别与瞬 ( 3 。和_ 2 ) 零熬7 4 l s 3 7 3 芯片上豹锬存兔 争端( t 露) 稷连，l e 为裹电平选通。 例如：按d o 板的0 1 0 0 h 地址送0 1 1 0 0 0 0 1 信号使7 4 l s l 3 8 的输出端y 3 被选中， 输崮高电平，使k c 蔽选中。计算掇缀疆软件中的描述文传米选择不同型号继 电器的接点位置，通过d o 板对两片7 4 l s1 5 4 芯片的输入端( a 、b 、c 、d ) 输入不同的缀合寒搭按鬃电器静接熹位置。魏子继电器摇瘫寄2 8 个引线片，麓 以采用两片7 4 l s l 5 4 芯片( 四十六) 扩大为5 3 2 译码器，只用其中的2 8 位输出端。例如：当d o 税输入为0 11 0 0 0 1 0 辩上边静7 4 l s l 5 4 芯片被选中，输 出端y l 输出低电乎( 低电平有效) ，缎过7 4 l s 0 4 非门变为高电平送入k c 板上 对应的7 4 l s 3 7 3 的莱一输入端，荐经过m c l 4 1 6 来驱动开关继奄器的线圈吸合， 使对应的被捡继媳器豹接点被选中。电路图如下： 嚣赢交通太掌工程磺士职究生学位论文繁 3 页 图( 3 4 一1 ) 译码电路 图( 3 4 2 ) k a 板( 六块板相同) 插座 疆南交通大学工程壤士研究生学位论文第1 毒页 3 4 2 继电器接点状态检测电路 当被检继电器插入插座检测时，蓠先要梭测继电器各维接点的接触情况， 一个继电器的各缎接点彼此是绝缘的，它们都是由一个衔铁带动，协调动作。 当衔铁吸起时，各组动接点便同时与盾接点断开，与前接点接通：当衔铁落下 怎，各组动接点便溺对与前接点断嚣，与后接点接通。量 算机首先通过软偿审 的描述文件来寻找接点的位置，然后通过接点状态检测电路分别给闭合的两个 接熹遴良鬯绩号，势逶过软件警鬏把捻溅缕聚表示凌诗算秘羼慕上。共俸电路 图如下图( 3 4 3 ) 。由于继电器的2 8 个接点分为左右两列。所有两列的动接点 镀固定在一个动接熹轴上并与衔铁裙述，当衔铁动作霹带动动接点动作，健嚣 列对应的前后接点同时与动接点闭合或断开。所以检测动接点与前后接点的闭 台状态时，可以同时检测两列相对应的接点状态，因此图中采用1 4 个带双控黼 开关的2 4 v 小继电器来拱接接点状态检测电路，它的引线片端与被梭继电器 插座的引线片相连，另一端与d l 板以及7 4 l s 0 6 ( 非门) 相连。用两片7 4 l s 0 6 和两片m c l 4 1 6 号，l 、继电器相连并通过d o 板控制。圊时躅两片7 4 l s 3 7 3 戳及 7 4 l s 0 6 与d i 板及小继电器的一端相连，如图( 3 4 - q ) 所示。当检测继电器的 接点闭合状态时，计算枫通过d o 扳发布指令使两组夸继电器的线圈通电，l 、 继电器的接点闭合，使被检继电器闭合的两接点( 动接点与前接点或厢接点) 每缀连逶，诧黠密予掰板煞每位稳号穗溺( 离奄平) ，掰戳裟捡缝奄器懿嚣 闭合的接点( 动接点与前接点或后接点) 与d i 板上相对_ 陵的接点的信号相同， 如果计算机通过d o 袄( 经过7 4 l s 0 6 ) 发布条指令，使7 4 l s 0 6 的某一输爨 端变为低电平( 7 4 l s 0 6 的输出端与d l 板对应相连) ，则d i 板上相对应的一端 也变为低电平，被梭继电器的两接点如采闭合，则d i 板的茄端点也变为低电 平，如果没有阅会则d i 板的另一端点仍保持原样( 惠电警) 。因此，通过这种 方法可以检测继电器的接点闭合状态。 考虑到在开关爨的输入中“开”翻“关”暂态对计算枫手扰十分强烈及现 场强电的干扰。d l 板采用光隔离开关爨输入卡，使计算机与现场信号之间全部 隔离，提高了抗干挽能力。本卡开关量输入共3 2 路，3 2 黢均可c p u 巡检方式 工作。本卡共占用生机连续4 个i o 口地址。 嚣枣交通大学z 程磺士聚究生学位论文 繁 s 页 图( 3 。4 3 ) 接点获态检涮奄硌 3 。4 ，3 接点电阻检测电路 由于继电器接点之间的电阻非常小( 零点零几欧) ，因此采用憾流源法测量电 疆，黧圈繇承，瘸l m 3 1 7 ( 程毽调苇嚣) 蕊笄组戒5 0 0 m a 麴整濂游，娄检测接 点电阻时，计算机控制k e 、k f 两块掇，使被检两接点与检测电路连接，通以 5 0 0 m a 豹直流电流( 由予l m 3 1 7 静输邂臻2 端与调节端l 臻韵压差约1 , 2 v ， 所以电流i = 1 2 2 4 = 5 0 0 m a ，2 4 欧通过变阻器调节) 。图中所示的两处连接开 关( k 5 ) 是个2 4 v 的豢流继穗器，由计算枫通过d o 板誊接控制( 控制方法 见后磁) 。图中两处连接点中，上边标a d 的表示崧此处絮样并岛a 仍板的前 端放大电路相连，如图( 3 4 5 ) 所示。检测完毕后为防止信号干扰。备接点相 互要短接( 如图所荔专) 。 嚣素交湮太攀工疆磺士獗究生学位论文 第 8 夏 圈( 3 4 叫) 测接点电阻的恒流源 图 i o m d a i d 转换分辨率：1 2 位 a d 转换速度：1 0 9 s a d 启动方式：程序启动 d 转换方式：查询或中断方式 a d 转换非线性误差：i l s b ( a d 转换数码每i l s b 对应于模拟量 2 4 4 m v ，即：i l s b = 1 0 v 4 0 9 6 ) a d 转换输出码制：原码( 测量单极性信号时) 3 4 3 2 工作原理 a d 模入接口卡工作原理如图( 3 4 6 ) ： 璐珥a 。a l 一1 0 w i o ra 2 籼a e ni r o 图( 3 4 6 ) 工作原理图 该卡的0 地址由地址总线a 2 a 9 加a e n 决定，此地址确定后，在程序驱 动本接口卡时地址译码电路将产生板选有效信号，同时由地址总线a o 和a l 的 嚣褰交通大学工程磺士疆究生学位论文 第1 8 贾 状态译出本接口卡所需的各端口地址，配合1 0 w 和i o r 信号完成各种不同的控 翩功能。 通道歼关：模拟避道开关由2 片c d 4 0 ：；i 组成。可以从1 6 路单端信号中 任选路，送入差分放大器。 通道译码：通道译码电路由一片7 4 l s l 7 4 和g a l l 6 v 8 组成。它将凼 d o d 3 4 位数据组成的通道代码译成通道选择控制信号并驱动通道开关。 教大器：差分藏大器由l f 3 5 1 运算放大器以及相关煦电阻、电位器组成， 电位器用于零点调整。 彭d 转换嚣：本卡a d 转换器采用1 2 搜逐次遥近式a d s 7 7 4 芯冀，该 片具肖较高的转换速率和转换精度。其转换时间仅为1 0 t t s 。a d 转换器由程序 癌动，其方式为在裙始地址+ l 豹端& 避垃上任写一数。转换棱态用中断方式遴 知c p u 。a d 转换后的输出代码形式由跨接器选择为二进制原码。 数据锁存及状态标志：数器镁存由2 笄7 4 l s 3 7 4 缀成。a d 转换完成鬃 自动将转换结果存入数据锁存器。其中一片存入转换结果的低8 位。另一片的 d o d 3 位存入转换结果的裔4 像，d 3 为数据最高位。同时本片的d 7 使用欧表承 a d 转换器的工作状态。当d 7 = 1 时表示a d 正在转换。酗= 0 时淡示转换结束， 此时可以读取数据。 3 。4 。4 接点压力检测逛路 3 4 4 1 接点压力传感器 接点压力传感器采用应变辟式力传感器，把应受片贴在金藕片表谣上，猩 外力的作用下发生变形，罨致电阻应变片电阻值的变化，用力越大，电阻变化越大， 电路采用电桥测量电路，由四个电阻值相等的应变片电阻构成桥路，当电桥平衡 嚣( 电阻直变片表受力作耀对) ，电耩的辕出u 。* 0 ( 由于传感爨纛零压力黠输出 不为零，所以要加电路给予补偿，使零压力输出为零) ，当应变片受力厢，产嫩 徽嚣懿邀珏髂号经a d 6 2 0 运算放大器放太至lo 5 v ，o 5 v 对应0 2 0 0 9 。该缀 力传膊器需要1 0 v 的恒定电压。 3 。4 4 2 接点压力信号放大电路及恒矮源 电路如图( 3 4 7 ) 所示，m c l 4 0 3 、l m 3 0 8 、8 0 5 0 及些相关的电阻组成 1 0 v 的恒压源，用a d 6 2 0 组成放大毫路( 犯5 v ) 。 西南交通大学王程臻圭秘究生学位论文第 9 夏 图( 3 铲- 7 ) 接点压力测试电路鬻 3 。4 。4 ，3 接点压力采蛘控制过程 当检测接点压力时，要先检测接点的闭合情况( 后面要讲接点闭合检测方 法) ，然后用压力传感器扳动闭合的接癌，在断开的瞬闻( 通过接点状态检查墩 路来判断) a d 采样( 本机对 o 板的基地址设为0 3 0 0 h ，接点聪力f 占用通道 0 3 h ) ，这个过程宠全垂软件控制，具转步骤为：送遥遂找鹨、痘动a d 、查询转 换结束否，转换结束，读商4 链结果，读低8 位结果，将结果转换为十进制数， 显示结果。 3 。4 5 被 n ! t t 电器的电源切换电路 由于被测继电器的种类多，有直流继电器、交流继电器，两且所要求的电 压、电流不同，掰鞋测试对供电龟漯苓同，翳要切换。壤握这耪情况，我们特 设计图( 3 4 8 ) 所示电路作为切换电路，根据测试的需要进行适当连接、切换 送至继电器插座豹逶当霞量。 当被测继电器插入插座后，计算机根据软件中的描述文件，首先确定被测 继电器的各种参数及按点位置。根据程序静要求通过译弱窀路按制图中的k a 、 k b 、k c 、k d 四块电路板动作，如果所测继电器的线嘲是串联的，剡图中的 k 6 继电器( 2 4 v ) 由计算机通过d o 板直接驱动使其啜食连接供电电源，圈中 的k 4 继电器( 2 4 v ) 不动。如果所测继电器的线豳是并联的，则k 6 、k 4 全郝 嚣毒交通大攀工程鹾士研究生学位论文筹燹 吸合，k a 、k b 、k c 、k i d 四块电路掇都参姆搭接供电电路，组成并联电路。 测试掰要求的电垂大小、电流大小、交流或壹流都逶避下闰掰示毫貉确定 根据测试要求计算机驱动步进电机来调节调压器改变所须电压，并通过电压传 感器和电流传感器来采集信号菠馈封计算机判断所提供的测试电压或电流怒 秀满足测试要求；如果不满足测试要求，则继续调压。图中所示k l - l 、k 1 - 2 、 k 2 1 、k 2 2 、k v 、k i 转换开关为2 4 v 直流继电器( 动接点常开) ，由计算机遴 过d o 扳壹攮驱动。交流k l - 2 、k 2 一l 幼馋，直流k i 1 、k 2 1 、k 2 - 2 动终；巍 小电疆时k v 闭合、大电压时k v 断开；大电流时鼬按图中所示位置，当小电 流露k l 与下接熹潮会。图中所零电阻壤是摄据电压健感器鞠电流传感器靛羧入 信号范围计算所得。传感器的输出端与a d 板相连( 因为所用的传感器模块它 采集的信号爨经过楚理翦，可纛接毒a d 援相连) 。 圈( 3 。4 8 ) 电源留换电路 3 。4 。鑫步进电辊 出于调莲器掰用的驱动力矩很小，所以本测试螽选用5 7 b y g 0 0 9 型步进电 机，主要技术参数为： 相数：2 步距角：0 9 。1 8 相毫浚：2 。4 a ， 最大静转距：0 5 9 n m 。 酝备豹步进毫橇驱动嚣是s h 一2 h 0 5 7 m 罄( 美鏊s h a p h o n 公司每j 索 斯达特公司合资生产) ，盘要技术参数为： 楣数：二稽或四相 嚣素交通大拳工程琰士 搴 究生学位论文繁2 1 更 类剜：混合式 细分数；2 、5 、1 0 、2 0 、稻( 逶遥援位舞关设定) ， 最大相电流：3 0 a ( 开关设定) ， 工作电源i 一组直流d c ( 2 4 - - 4 0 ) s h _ - 2 h 0 5 7 m 型驱动器的输入信号有三路，它们是：步进脉冲信号c p 、 方向电平信号d i n 、脱机信号p r e e ( 此端为低电平有效，这时电机处予无力矩 状态；扰端泠裹匙擎或悬空不按黠，般功能冤效，瞧枫茸正豢运行。本测试蠹 三路都接) 。o p t o 端为三路信母的公按端，麓路输入信号在驱动器内部接成热 辍方式，所戳o p t o 溃须接外部襄统瓣v c c ，如果v c c 燕5 v 则可直接接入； 如果v c c 不是+ 5 v 劐须外部另加限流电阻r ，要保证给驱动器内部光耦提供8 一1 5 m a 的赣魂电流。输入信号接嗣毫鼹翔图( 3 4 9 ) 。 信璃 t 二) _ j j l _ 鬻( 3 。雌_ _ 9 ) 输入攘号接默电路 驱动器豹电源簧求用一组纛漉供魄d c ( 2 4 v 4 0 v ) ，我们采用变压器加 整流滤波供电如下豳( 3 。4 l o ) 。 2 2 0 j 。 i 燕流 ( 2 0 咭o v )申3 3 筘 d c 桥 l 1 0 f l v 主5 a 1o 圈( 3 。4 l o ) 驱动器甑潦 鬻动器接线承慧鹭热下爱( 3 。辛一1 1 ) ： 嚣素交通大学z 疆磺璎突生学投论文筹2 2 夏 闰( 3 。旗一n ) 驱动瓣接线黼 3 。4 。7d o 板( 必隅蔫开关纛绘爨专) 由于考虑到在开关最的输出中“开关”瞬态对计算机平扰十分强烈及现场 强窀的干扰，本测试台与计算耩瓣绩嚣采用j b 京串泰计算梳技术研究掰生产静 光隔离开关爨输出卡，该专适用于具有i s a 总线的p c 系列微机，具有缀好的 兼容散，c p u 从目前广泛使用的6 4 位处理器畿到早期的1 6 位处瓒器均w 适用， 操作系统可用d o s 也可躅w i n d o w s 系列，使用豺足嚣挎接口卡插入极内任 何一个i s a 总线捕槽中，信号电缆从机箱外部直接接入。采用光电隔离技术， 僵计冀飙与现场信号之闻全部疆离，提褰了嚣算辊奄本专在工捧巾豹抗手魏能 力和抗损毁能力。该卡的开关萋输出为3 2 路欺地方式，具有状态锁存和上电聪 怒电耩会爨截止静凌戆。 3 4 7 1 主甏技术指标 输出踌鼓及奄气逶接方式；3 2 路共蔻( 共蕊) 方式。 输出网路供电要求：+ 5 v 计3 6 v 最大输出亳流：2 0 妇洲每路；可壹接驱动继电器 各路与接口卡之间隔离电平：5 0 0 v 电源功耗 + 5 v ( 士l 。) 4 0 0 m a 嚣毒变通大学工程磺士研究生学位论文煞2 3 夏 3 4 7 2 工作原理 该卡上静3 2 臻嚣关量辕塞圈潞霹麓予癸舔电臻豹开美控翻，英3 2 黪拜关爨 输出圆路分为四组，每组8 路，通过锁存器和光电耦合器隔离输出。每路最大 输出电流2 0 0 m a 蠢右，其工作朦瑾框黼觅圈( 3 4 1 2 ) 。 图( 3 毋1 2 ) d o 扳工作原理框圈 豳子本卡采用迭转顿集电极舞路输出，输出暇激大，放可以踅接驱动继魄 器等外接控制器件，本测试台的被测继电器的电源转换部分所用的控制继电器 ( 2 4 v ) 就楚由d o 援盏接驱动鞠。 本卡工作时，3 2 路开关蠢输出回路分为4 组输出，每组8 路，占用机内的 连续4 个i o 遗蛰，娄诗算机遴“0 ”辩镬遮林顿管导逶，诗篓祝送“l ”镬这 林顿管截止。开出信号均带有锬存功能。主机对一个i o 地址执行一次麓操作， 虢送潞7 一缀g 路信号。港系统翱宅痿渤霹，汗出信号稳必截壹敬态，炎有向4 个i o 地址中第一个口地