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(dòng)作時(shí)間需要精確到ms或μs,觸點(diǎn)電阻精確到mΩ,此外,有些繼電器由多個(gè)線圈或觸點(diǎn)組組成,如JHX-3F系列繼電器。目前,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(jì)思路,并重點(diǎn)分析單插座對多規(guī)格繼電器的自動(dòng)測試、動(dòng)作時(shí)間μs級(jí)測試和小電壓或大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1。數(shù)據(jù)采集卡選擇基于PCI總線的AC6115。系統(tǒng)由PC和測試儀兩部分組成,它們之間通過AC6115傳遞A/D、D/A和I/O信號(hào)。系統(tǒng)軟件平臺(tái)為Windows XP/2000,軟件開發(fā)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<=0.01V;2)電流精度<=0.01A;3)動(dòng)作時(shí)間精度<=1ms;4)觸點(diǎn)電阻精度<=1mΩ。
2 繼電器測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
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(gè)大類。線圈類型可以是電壓型或電流型或電壓電流混合型,其中A大類為單線圈16個(gè)品種;B大類為雙線圈240個(gè)品種;C大類為雙線圈182個(gè)品種;D大類為單線圈16個(gè)品種。共454個(gè)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(jì)1362個(gè)品種。
本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(gè)啟動(dòng)線圈和一個(gè)保持線圈。啟動(dòng)線圈施加激勵(lì),繼電器狀態(tài)改變,接著給保持線圈施加激勵(lì),撤除啟動(dòng)線圈激勵(lì),狀態(tài)保持,再撤除保持線圈的激勵(lì),狀態(tài)釋放。C類雙線圈雙位置:該類繼電器有一個(gè)啟動(dòng)線圈和一個(gè)復(fù)歸線圈。啟動(dòng)線圈施加激勵(lì),繼電器狀態(tài)改變,撤除激勵(lì),此狀態(tài)保持,再給復(fù)歸線圈施加激勵(lì),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(gè)品種繼電器自動(dòng)測試的硬件實(shí)現(xiàn)
待測繼電器的特點(diǎn):引腳1~4為繼電器線圈,引腳5~8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(gè)品種繼電器的自動(dòng)測試提供了可能性。
自動(dòng)測試的電路工作原理:若待測繼電器為單線圈時(shí),輔助繼電器FZJD1的線圈上不施加激勵(lì),受控源施加到插座1、4兩端。若待測繼電器為雙線圈時(shí),分兩個(gè)階段工作,在系統(tǒng)測試啟動(dòng)線圈階段時(shí),F(xiàn)ZJD1的線圈上不施加激勵(lì),受控源施加到插座1、2兩端;在測試保持或復(fù)歸線圈階段時(shí)在FZJD1的線圈上施加激勵(lì),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(shí),輔助繼電器FZJD2的線圈上不施加激勵(lì),受控電壓源工作并施加到電路中,為電流型時(shí),在FZJD2的線圈上施加激勵(lì),受控電流源工作并施加到電路中;觸點(diǎn)狀態(tài)的測試只要將被測觸點(diǎn)送到兩個(gè)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(lì)源進(jìn)行測試。
2.3 大電流或小電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(dòng)根據(jù)被測繼電器型號(hào)選擇不同輸出范圍的受控電壓源進(jìn)行測試,一種是從0~24VDC輸出,另一種是從0~110VDC輸出?梢詼y試從1.5VDC~100VDC額定吸合電壓的被測繼電器。受控電流源輸出范圍從0~2ADC,可以測試從0.003ADC~2.0ADC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)自動(dòng)構(gòu)建電路的目的。
3 繼電器測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
3.1 多種軟件定時(shí)器的應(yīng)用
Timer控件基于Windows系統(tǒng)定時(shí),它可以在要求不高的地方使用,定時(shí)分辨率為55ms[1>,精度只有5~8ms,系統(tǒng)中應(yīng)用它進(jìn)行線圈參數(shù)、吸合值和釋放值的測試。精確定時(shí)它無法勝任。多媒體定時(shí)器來自于Windows API。它可工作在較高優(yōu)先級(jí)的線程中,它的定時(shí)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時(shí)響應(yīng)[2>。Delphi把它封裝到了mmsystem.pas中供軟定時(shí)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(dòng)作。
動(dòng)作時(shí)間測試有2種方法。1)使用AC6115上的硬件定時(shí)器,AC6115提供了一個(gè)16位的微秒脈沖計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)范圍是1~216微秒[3>,因此,可通過脈沖計(jì)數(shù)完成動(dòng)作時(shí)間測試,但此方法會(huì)加大硬件電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性;2)采用軟件定時(shí)器。例如Z_Timer。它可以ActiveX控件的形式加載到Delphi控件面板上。它的定時(shí)分辨率是0.1ms,定時(shí)精度是0.015ms,在有效定時(shí)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(shí)間片。故使用Z_Timer是基于Windows環(huán)境下高精度軟定時(shí)的好方法。
本系統(tǒng)應(yīng)用Z_Timer短時(shí)間內(nèi)獨(dú)占系統(tǒng)資源