交流接触器电磁机构动态仿真分析

1、交流接触器电磁机构动态仿真分析 作者:admin 来源： 时间:2008-08-14 阅读:仃摘 要：本文介绍了一种智能小型直流电磁继电器测试系统的软硬件 设计。系统能根据继电器型号自动构建测试电路或控制合适的线性受 控电源，只用单插座就能完成多规格继电器参数的自动测试;继电器 动作时间性能参数的测试采用软件定时器为主、硬件电路为辅的方 法。关键词：直流电磁继电器;单插座;定时器;自动测试0引言继电器是一种高精密的电子元器件，它广泛应用于工业制造和国 防科技。但由于生产工艺、材料等原因造成了其质量的不稳定性。因 此，有必要对其进行测试，以决定其优劣。从测试精度來说，动作时 间需要精确到ms或p

2、s,触点电阻精确到mq此外，有些继电器由 多个线圈或触点组组成，如jhx-3f系列继电器。冃前，常用的手工 测试方法效率低、误差大，且测试参数少，而对于高精密继电器的测 试只能依赖基于微机的测试系统。本文将讨论基于jhx-3f系列继电器的测试系统的软硬件设计思路，并重点分析单插座对多规格继电器 的自动测试、动作时间ps级测试和小电压或人电流型线圈的继电器 测试。1继电器测试系统的构成继电器测试系统的构成如图仁数据采集卡选择基于pci总线的 ac6115o系统由pc和测试仪两部分组成，它们之间通ac6115 传递a/d、d/a和i/o信号。系统软件平台为windows xp/2000,软 件开发

3、环境delphi 6.0,数据库sql server 2000。主要测试指标及 精度要求:1）电压精度#lt;=0.01v;2）电流精度#lt;=0.01a;3）动作 时间精度#lt;=1ms;4）触点电阻精度#lt;=1mqo继电器采集卡adcvodac图1继电器测试系统的构成框图仪表显示态合试路 动组测电»»pcaa音箱打印机分析数据模块报表打印模块題数据模块数据库管理模块2继电器测试系统的硬件设计2.1 jhx-3f小型直流电磁继电器种类jhx-3f包括a、b、c和d四个大类。线圈类型可以是屯压型 或电流型或电压电流混合型，其中a人类为单线圈16个品种;b大类 为双线

4、圈240个品种;c大类为双线圈182个品种;d大类为单线圈16 个品种。共454个品种(其中又分电压型166种,电流型72种，混 合型216种)。继电器初始触点状态分又为全闭(2d)、全开(2h) 和半开半闭(1h1d)三种状态。所以，jhx-3f系列继电器总计1362 个品种。木文以两类继电器说明其工作原理。b类双线圈单位置：该类继电器有一个启动线圈和一个保持线圈。启动线圈施加激励，继电器状态改变，接着给保持线圈施加激励，撤除启动线圈激励，状态保持，再撤除保持线圈的激励，状态释放。c类双线圈双位置：该类继电器有一个启动线圈和一个复归线圈。启动线圈施加激励，继电器状态改 变，撤除激励，此状态保

5、持，再给复归线圈施加激励，状态复归为初 始态。2.2单插座完成对多规格1362个品种继电器自动测试的硬件实4 略圈i-t244触点 状态/电阻 测试电路i8.fzjhii2公共端电压源电涼源m：待测继电器辅助继电器驱动电路数据采集£i/oi/oaec图2动态组合测试电路待测继电器的特点：引脚14为继电器线圈，引脚58为继 电器触点。产品封装符合双列直插集成电路封装特征。待测继电器的 这些特征为只用单插座完成对多规格1362个品种继电器的自动测试 提供了可能性。自动测试的电路工作原理：若待测继电器为单线圈时，辅助继电 器fzjd1的线圈上不施加激励，受控源施加到插座仁4两端。若待 测继

6、电器为双线圈时，分两个阶段t作，在系统测试启动线圈阶段吋, fzjd1的线圈上不施加激励，受控源施加到插座仁2两端;在测试保 持或复归线圈阶段时在fzjd1的线圈上施加激励，受控源施加到插 座3、4两端。当被测继电器线圈为电压型时，辅助继电器fzjd2 的线圈上不施加激励，受控电圧源工作并施加到电路中，为电流型时, 在fzjd2的线圈上施加激励，受控电流源丁作并施加到电路中;触点 状态的测试只要将被测触点送到两个i/o即可。触点电阻测试采用四 端法消除接触电阻的影响，分别用三档激励源进行测试。2.3大电流或小屯压型继电器测试的硬件实现测试用的电压源和电流源均受数据采集卡上dac输出的控制， 电

7、压源输出电压和电流源输出电流与控制电压均呈线性关系。系统自 动根据被测继电器型号选择不同输岀范围的受控电压源进行测试，一 种是从024vdc输出，另一种是从0"ovdc输出。可以测试从 1.5vdc-100vdc额定吸合屯压的被测继电器。受控电流源输出范 围从02adc,可以测试从0.003adc2.0adc额定吸合电流的被 测继电器。电路中利用辅助继电器实现口动构建电路的冃的。3继电器测试系统的软件设计3.1多种软件定时器的应用timer控件基于windows系统定吋，它可以在要求不高的地方 使用，定时分辨率为55ms1,精度只有58ms,系统中应用它进 行线圈参数、吸合值和释放值

8、的测试。精确定时它无法胜任。多媒体 定时器来自于windows api。它可工作在较高优先级的线程屮，它 的定时事件被定义为回调过程，只要在该过程中添加消息处理代码即 可完成定吋响应。delphi把它封装到了 mmsystem.pas中供软定 时使用。本系统应用它对故障继电器进行检测，如触点始终未动作。动作时间测试有2种方法。1）使用ac6115±的硬件定时器， ac6115提供了一个16位的微秒脉冲计数器，计数范围是1-216 微秒3,因此，可通过脉冲计数完成动作时间测试，但此方法会加人 硬件屯路设计的复杂性;2）采用软件定时器。例如z_timero它可以 activex控件的形式

9、加载到delphi控件面板上。它的定时分辨率是 0.1ms,定吋精度是0.015ms,在有效定吋事件中它能独占系统所有 资源，如消息响应和线程时间片。故使用z_timer是基于windows 环境下高精度软定时的好方法。本系统应用z_timer短时间内独占系统资源而中断其它线程、 消息的运行，从而快速准确地测试出动作时间。首先设定其独占系统 资源时间为秒级别，因为动作时间精度#lt-1ms,所以该段时间内继 电器必然动作;在这段独占时间内，z_timer采集动作前后的触点组 电压值并装入数组;最后，分析该数组中数值的变化就可以计算出动 作时间。使用这种方法，简化了硬件电路的设计，且测试效果良好

10、。3.2继电器单项测试的软件实现3.2.1线圈基本参数测试的软件实现timer启动后，对线圈（包括启动线圈、保持线圈和复归线圈） 进行测试。调用ac6115提供的dll（动态链接库沖的ac_6115_da 函数线性控制输出在线圈上的电压。电压上升（下降）梯度10v/5so 在线圈触点吸合处、额定电压处和触点释放处先使用sleep函数短暂 延时，待继电器状态稳定后，再调用dll中的ac_6115_ad函数记 录吸合值或额定值或释放值，并存入公用数据模块datamodule屮。3.2.2动作时间测试的软件实现 动作时间是衡量继电器质量的关键指标，其精度要求高。图3/是一触点初始状态为2h的继电器动

11、作时间测试的"理想图”，实际的 测试结果如图3-2所示出现了“回跳吋间”，它是测试过程中必须考虑 的。本系统采用短时间独占系统资源的z_timer完成动作时间测试, 其吸合时间测试的定时响应代码如下：procedure tmainform.draw_time_test ();“吸合时间”测试beginif (call_dll () #lt;31);调用 ac6115 动态链接库showmessage ('dll 装载失败!');elsebeginac_6115_ad (datamodule.driverio, datamodule.ldofcard1, 80,3,4,

12、0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, datamodule.draw_time_data,2048);釆 集触点动作前后的所有数据da_to_value (0);电压归0,准备释放时间测试sleep (100);平缓处理io out (1,0,0);设置i/o信号，准备“释放时间”测试sleep (2000);为其释放资源准备时间，此后，系统将“缓冲” 到正常状态en d;end;t触点电压轴动作时间o t 时间轴图3/理想动作时间测试代码屮数据采集函数采集3、4通道，每通道采集2048/2=1024点。通道转换时间80*0.25二20片，故同一通道相邻两点之间的时间 间隔为20*2=40

13、jjs,所以每组触点有效监测的电压时间为1024*40二40960|js,动作时间的测试精度为40pso“回跳吋间”计算：每组触点采样1024个点，从第1024个点开始 逐一向前查询当前点和当前点之前一点的采样电压值，如果发现两者 之差绝对值为5,且第1次出现，立刻记录当前点位置t1。同时开 始累加“冋跳时间”计数器，如此反复，直到最后1次出现此类情况， 记录此时位置t2,所以i就是动作时间点,而t1-t2则是“回跳时 间”。3.2.3触点电阻测试的软件实现触点初始状态为2d的继电器，直接采样相关通道电压进行计算 即可;触点初始状态为2h的继电器，首先，线圈外加电压跳变至额定 值，待其触点吸合

14、稳定后，采用类似2d测试方法测试;1h1d继电器, 首先采用类似测试2d的方法测试1d触点组，然后用类似测试2h 的方法测试1h触点组。3.3组合多项测试项的自动测试的软件实现组合多项测试项的自动测试的主要软件流程如图4所示。维电器基本参数设苴开始图4系统自动测试软件实现流程图口动测试将完成线圈参数、动作时间和触点电阻的全部测试基 本参数设置”包括设置继电器类型、线圈类型、各测试项测试次数和 触点组初始状态。为了提高测试数据的准确性，自动测试设计为重复 多次执行，最后求取多次测试数据的平均值，如线圈参数、动作时间 和触点电阻分别测试m、n、k次（m、n、k均大于等于0）,实际 次数多少由测试人

15、员根据现场情况决定。每次测试的结果全部暂存于 datamodule屮，在datamodule屮建立了 3个链表，分别用来存放 每次测试的线圈参数、动作时间参数和触点电阻参数。链表的每1个 结点分别代表某测试项的1次测试数据。4结束语现场测试中，系统运行良好，人机界面友好，能完成对所有1362 种继电器的测试，并提供完整的测试数据的报表，测试精度令人满意, 其中电压测试精度rtl#lt;=0.01v提高到了#lt;=0.001v,吸合时间测试 精度则由#lt;=1ms提高到了 0.04ms。本文作者创新点：（1）硬件设计。采用单插座对4大类1362 种继电器进行测试;通过自动控制受控电源完成了对电流、电压或混 合型继电器参