CN101424724A - 一种快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的方法及其装置，是在电磁继电器线圈上施加一个能使触点接通的动作电压，并保持一段时间后，MCU通过D/A输出一个0V的驱动电压供给电磁继电器的线圈；用电流采样电路获取线圈上对应于所施加电压变化状态的电流信号，并将该电流信号送至微处理器MCU处理成电流的数据或波形；微处理器MCU的中央处理单元对电流的数据或波形进行分析处理，电流波形中对应于线圈上释放的逐渐减小的电流出现拐点时，该电磁继电器磁路闭合，没有拐点出现时，该电磁继电器存在磁路未闭合。采用该方法，既能快速、精确地判断出电磁继电器的磁路闭合，又有操作简单，可实现自动测量的特点。

Description

一种快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的方法及其装置

技术领域

本发明涉及电磁继电器参数的检测方法，特别是涉及一种快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的方法及其装置。

背景技术

继电器是一种具有IN/OUT隔离功能的自动开关元件，被广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的基础控制元件之一。电磁继电器是继电器的一种，它一般由铁芯、电磁线圈、衔铁铁片、触点簧片等组成，当在线圈的两端加上一定的电压时，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁场效应，可运动的衔铁就会在电磁力吸引的作用下，克服返回弹簧的拉力(或永久磁钢)而吸向被线圈套住的铁芯，从而带动固定在衔铁上的动触点与继电器的常开静触点吸合；当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，可运动的衔铁就会在弹簧(或永久磁钢)的复位力作用下返回原来的位置，从而使动触点与原来的常闭静触点吸合。这样通过衔铁的动作(吸合或释放)令其动、静触点开、闭，从而达到在电路中的导通、切断的目的。

为了保证电磁继电器的使用性能(效果)，通常需要对电磁继电器的一些参数进行检测，比如线圈电阻、接触电阻、吸合/释放电压、吸合/释放时间等等。电磁继电器在使用过程中，线圈通电后，当线圈电流增大到一定值时，固定在衔铁上的动触点与电磁继电器的常开静触点闭合，此时，动静触头虽然已经闭合，但衔铁与铁芯二个极面闭合并不紧密，这是由于电磁机构与机械结构的特性所造成的，随着线圈电流的继续增大而达到另一值时，增大的电磁力使连接动触头的簧片发生弹性变形，衔铁继续向铁芯极面移动并最大限度紧密接触，形成动静触头的更为可靠的接触。由于一次吸合时，动静触头闭合而不紧密，容易受到外界干扰而发生误动作，而且，电磁继电器触头的接触电阻在一次吸合时远远大于磁路闭合时的接触电阻，会大大削弱电磁继电器的断载能力。因此，检测电磁继电器磁路是否闭合可以有效的提高电磁继电器接触触点电路电阻，提高接触触点的带载能力。

由于电磁继电器的铁芯、衔铁和动、静触点一般都是密封在塑料或金属外壳里，磁路有无闭合难于检测到。目前主要采取以下两种方法：一是人工检测方法即靠耳朵听，实现时是在生产线上设有一道专门的听磁路闭合的工序，由检测员慢慢的在线圈上施加电压，听到一次声响，就是触点接通；再慢慢增加电压听到第二声响就是衔铁与铁芯吸合，以此来判断磁路闭合的存在与不良，这种方法不仅麻烦，而且不能准确地判断出磁路闭合的情况；二是二次吸动电压测试法，实现时是在电磁继电器线圈上施加一个可调的电压，并使电压由低到高逐渐升高，用电流采样电路获取线圈上流过的逐渐增大的电流，将电流信号送入电路拐点探测电路，测出其拐点处的电压值，该电压即为该电磁继电器的二次吸合电压，通过对二次吸动电压的分析判断，以此来得出电磁继电器磁路闭合是否存在不良。无论是前者的人工检测方法还是后者的电压测试方法，都存在着如下弊端：一是当线圈电压到达额定电压(或额定电压的150％)后，衔铁与铁芯还未吸合，这样，就无法判断出该电磁继电器是否存在磁路闭合；二是施加的线圈电压都是从零开始缓慢上升，致使测试速度较慢。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的方法及其装置，既能快速、精确地判断出电磁继电器的磁路闭合，又有操作简单，可实现自动测量的特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的方法，是在电磁继电器线圈上施加一个能使触点接通的动作电压，并保持一段时间后，MCU通过D/A输出一个0V的驱动电压供给电磁继电器的线圈；用电流采样电路获取线圈上对应于所施加电压变化状态的电流信号，并将该电流信号送至微处理器MCU处理；微处理器MCU的中央处理单元对电流波形进行分析处理，电流波形中对应于线圈上释放的电流出现拐点时，该电磁继电器磁路闭合；电流波形中对应于线圈上释放的电流没有拐点出现时，该电磁继电器磁路未闭合。

所述的动作电压由微处理器MCU产生。

一种用于实现上述快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的方法的装置，它包括一线圈驱动电路、一D/A输出电路、一电流采样电路、一放大电路、一微处理器MCU；线圈驱动电路的正输出端接至电磁继电器线圈的一端，电磁继电器线圈的另一端接至线圈驱动电路的负输出端；电流采样电路采用电流互感器，设置在电磁继电器线圈的回路中，电流采样电路的输出通过放大电路接至微处理器MCU的输入；微处理器MCU的输出接至线圈驱动电路的输入，前者向后者提供驱动电压。

所述的线圈驱动电压为MCU通过D/A输出端口提供给线圈驱动电路，驱动电路的电压输出两端与电磁继电器线圈相连接。

本发明的一种快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的方法，在电磁继电器衔铁接触时，电磁继电器线圈的电感量会有一个突变。在衔铁接触的瞬间，由于线圈的电感量突变，阻碍电流上升，使得线圈电流会产生一个拐点。当衔铁接触好后线圈电流又线性上升。在电磁继电器上施加一个能使触点接通的动作电压并保持一段时间后，MCU通过D/A输出一个0V的驱动电压供给电磁继电器的线圈，线圈电流会慢慢下降。当衔铁与铁芯放开的瞬间，线圈的电感量突变，阻碍电流下降，使得线圈电流会产生一个拐点(上升拐点)。本发明就是利用这一现象进行磁路闭合的判断。

本发明的一种快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的装置，采用了微处理器MCU，一方面，微处理器MCU可以通过数模转换器向线圈驱动电路输出电压信号，使电磁继电器线圈获得动作电压并保持一段时间，然后MCU通过D/A输出一个0V的驱动电压供给电磁继电器的线圈；另一方面，它接受电流采样电路通过放大电路送来的线圈电流信号，通过对电流信号中对应于线圈上释放的电流有无出现拐点的识别，以此来判断电磁继电器有无磁路闭合；而且，通过微处理器MCU的D/A输出信号输出端对线圈驱动电路的控制，达到了调整线圈电压的目的。

本发明的一种快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的装置，电流采样电路采用了电流互感器，这种测试方法是符合国际电工委员会电磁继电器标准IEC61810-7：2006的。电流采样电路输出的信号很小，因而要通过放大电路放大后输给微处理器MCU；在放大电路中，设有可调电阻，可调电阻的大小可以随线圈电阻的大小而变。

测试时，由微处理器MCU的中央处理单元通过D/A转换电路(即数模转换)向线圈驱动电路输出一个电压信号(模拟信号)，使电磁继电器线圈JA获得一个能使触点接通的动作电压，在触点动作保持一段时间后，微处理器MCU通过D/A输出一个0V的驱动电压供给电磁继电器的线圈，使电磁继电器线圈电压相当于被断开，电流采样电路获取线圈上释放的电流，该信号经放大电路放大后，送至微处理器MCU，由微处理器MCU的中央处理单元对电流波形进行分析处理，电流波形中对应于线圈上释放的电流出现拐点时，该电磁继电器磁路闭合；电流波形中对应于线圈上释放的电流没有拐点出现时，该电磁继电器磁路未闭合。

本发明的有益效果是，由于采用了在电磁继电器线圈上施加一个能使触点接通的动作电压，并保持一段时间后，MCU通过D/A端口输出一个0V的驱动电压供给电磁继电器的线圈，用电流采样电路获取线圈上对应于所施加电压变化状态的电流信号，并将该电流信号送至微处理器MCU处理成电流波形，微处理器MCU的中央处理单元对电流波形进行分析处理，通过对电流波形中对应于线圈上释放的电流是否出现拐点的识别，来判断电磁继电器是否存在磁路闭合，使磁路闭合测量由定性测量变为定量测量，测量精度上一个档次，而且测量速度得到大大提高；由于采用了微处理器MCU来提供施加电压，采用了微处理器MCU对电流采样电路获取的线圈上释放的逐渐减小的电流信号进行分析处理，采用了MCU通过D/A输出一个0V的驱动电压供给电磁继电器的线圈以撤掉线圈上施加的电压，使整个测量过程实现了自动化，避免了人为带来的误差；采用该方法及装置，既能快速、精确地判断出电磁继电器的磁路闭合，又有操作简单，可实现自动测量的优点。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的方法及其装置不局限于实施例。

附图说明

图1是电磁继电器线圈两端的电压波形——电流变化过程示意图；

图2是本发明装置的电路示意图；

图3是本发明装置的线圈驱动电路示意图。

具体实施方式

参见附图所示，本发明的一种快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的方法，是在电磁继电器线圈JA上施加一个能使触点接通的动作电压，并保持一段时间后，MCU通过D/A输出一个0V的驱动电压供给电磁继电器的线圈；用电流采样电路即电流互感器K1获取线圈JA上对应于所施加电压变化状态的电流信号，并将该电流信号送至微处理器MCU处理成电流波形；微处理器MCU的中央处理单元对电流波形进行分析处理，电流波形中对应于线圈上释放的电流出现拐点时，该电磁继电器磁路闭合；电流波形中对应于线圈上释放的电流没有拐点出现时，该电磁继电器磁路未闭合。

在电磁继电器衔铁接触时，电磁继电器线圈的电感量会有一个突变。在衔铁接触的瞬间，由于线圈JA的电感量突变，阻碍电流上升，使得线圈JA电流会产生一个拐点，当衔铁接触好后线圈电流又线性上升。在电磁继电器上施加一个能使触点接通的动作电压并保持一段时间后，MCU通过D/A输出一个0V的驱动电压供给电磁继电器的线圈，线圈JA电流会慢慢下降。当衔铁与铁芯放开的瞬间，线圈的电感量突变，阻碍电流下降，使得线圈电流会产生一个拐点(上升拐点)，图1中的A点即为拐点。本发明就是利用这一现象进行磁路闭合的判断。

其中，动作电压由微处理器MCU产生，当然，也可以由其它电器元件来产生。

本发明的一种用于实现上述快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的方法的装置，它包括一线圈驱动电路1、一电流采样电路3、一放大电路4、一微处理器5；线圈驱动电路1的正输出端接至电磁继电器线圈JA的一端，电磁继电器线圈JA的另一端接至线圈驱动电路1的负输出端；电流采样电路3采用电流互感器，设置在电磁继电器线圈的回路中，电流采样电路3的输出通过放大电路4接至微处理器MCU5的输入；微处理器MCU5的输出接至线圈驱动电路1的输入，前者向后者提供驱动电压。

其中，所述的线圈驱动电压为MCU通过D/A输出端口提供给线圈驱动电路1，驱动电路1的电压输出两端与电磁继电器线圈JA相连接；放大电路4包括集成放大器IC1、可调电阻RP，可调电阻RP用于电阻值的调整，以便与线圈电阻相适配，放大电路4的输出通过电阻R4接至微处理器MCU的输入端即AN0引脚；微处理器MCU的DA引脚与线圈驱动电路1相连接，即接在线圈驱动电路1内的集成放大器的同相输入端上。

本发明的一种快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的装置，采用了微处理器MCU，一方面，微处理器MCU可以通过数模转换器向线圈驱动电路1输出电压信号，使电磁继电器线圈获得动作电压并保持一段时间后，MCU通过D/A输出一个0V的驱动电压供给电磁继电器的线圈；另一方面，它接受电流采样电路3通过放大电路4送来的线圈电流信号，通过对电流信号中对应于线圈上释放的逐渐减小的电流有无出现拐点的识别，以此来判断电磁继电器有无磁路闭合。

本发明的一种快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的装置，电流采样电路3采用了电流互感器K1来采集电流信号，该信号很小，因而要通过放大电路4放大后输给微处理器MCU；在放大电路4中，设有可调电阻RP，可调电阻RP的大小可以随线圈电阻的大小而变。

测试时，由微处理器MCU5的中央处理单元通过D/A转换电路(即数模转换)向线圈驱动电路输出一个电压信号(模拟信号)，使电磁继电器线圈JA获得一个能使触点接通的动作电压，在触点动作保持一段时间后，MCU通过D/A输出一个0V的驱动电压供给电磁继电器的线圈，使电磁继电器线圈电压断开，电流采样电路3获取线圈上释放的电流，该电流信号经放大电路4放大后，送至微处理器MCU，由微处理器MCU的中央处理单元对电流波形进行分析处理，电流波形中对应于线圈上释放的电流出现拐点时，该电磁继电器磁路闭合；电流波形中对应于线圈上释放的电流没有拐点出现时，该电磁继电器磁路未闭合。

本发明一种快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的方法的另一种实施方式，是在电磁继电器线圈JA上施加一个能使触点接通的动作电压，并保持一段时间后，MCU通过D/A输出一个0V的驱动电压供给电磁继电器的线圈；用电流采样电路即电流互感器K1获取线圈JA上对应于所施加电压变化状态的电流信号，并将该电流信号送至微处理器MCU处理成对应于电流变化的数据；微处理器MCU的中央处理单元对电流变化的数据进行分析处理，电流变化的数据中对应于线圈上释放的电流出现拐点时，该电磁继电器磁路闭合；电流变化的数据中对应于线圈上释放的电流没有拐点出现时，该电磁继电器磁路未闭合。

本发明使用方法、测试原理符合IEC61810-7：2006电气电磁继电器测试方法标准。本发明的方法(装置)适合于任何体积大小的塑封电磁继电器，比如第三、四代通讯电磁继电器。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的方法及其装置，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的方法，其特征在于：是在电磁继电器线圈上施加一个能使触点接通的动作电压，并保持一段时间后，MCU通过D/A输出一个0V的驱动电压供给电磁继电器的线圈；用电流采样电路获取线圈上对应于所施加电压变化状态的电流信号，并将该电流信号送至微处理器MCU处理成电流波形；微处理器MCU的中央处理单元对电流波形进行分析处理，电流波形中对应于线圈上释放的逐渐减小的电流出现拐点时，该电磁继电器磁路闭合；电流波形中对应于线圈上释放的逐渐减小的电流没有拐点出现时，该电磁继电器磁路未闭合。

2.根据权利要求1所述的一种快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的方法，其特征在于：所述的动作电压由微处理器MCU产生。

3.一种如权利要求1所述的快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的方法的装置，其特征在于：它包括一线圈驱动电路、一电流采样电路、一放大电路、一微处理器MCU；线圈驱动电路的正输出端接至电磁继电器线圈的一端，电磁继电器线圈的另一端接至线圈驱动电路的负输出端；电流采样电路采用电流互感器，设置在电磁继电器线圈的回路中，电流采样电路的输出通过放大电路接至微处理器MCU的输入；微处理器MCU的输出接至线圈驱动电路的输入，前者向后者提供驱动电压。

4.根据权利要求3所述的一种快速精确检测电磁继电器的磁路闭合的装置，其特征在于：所述的线圈驱动电压为MCU通过D/A输出端口提供给线圈驱动电路，驱动电路的电压输出两端与电磁继电器线圈相连接。

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