CN102830348A - 一种单线圈磁保持继电器用弹跳测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单线圈磁保持继电器用弹跳测试装置，其特征在于，包括连接上位机的MCU微控制单元，MCU微控制单元分别连接继电器驱动电路和检测电路，被测试继电器分别和继电器驱动电路以及检测电路连接；所述继电器驱动电路连接直流电源。本发明还公开了一种单线圈磁保持继电器用弹跳测试装置的测试方法，包括：读取上位机发送的控制脉冲宽度参数；投切控制；上位机绘制出信号的电平图，并输出总的脉冲弹跳时间与最大一次脉冲弹跳时间；MCU微控制单元反复上述投切控制步骤若干次；待投切控制步骤全部结束后，输出上述总的脉冲弹跳时间与最大一次脉冲弹跳时间各自最大的一次，从而完成测试。

Description

一种单线圈磁保持继电器用弹跳测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及开关电器领域中的磁保持继电器测试领域，特别是一种单线圈磁保持继电器用弹跳测试装置及其测试方法。

背景技术

相比较传统的直流继电器，磁保持继电器只需要在控制端加一脉冲即可以使其动作，继电器内的永磁体可以令动作状态保持，即是掉电也不会复位。这样的控制方式带来了功率的降低与可靠性的增加。因此，直流磁保持继电器作为一种常用的低压电器应用在电气设备的各个领域。

但是机械开关固有的弹跳问题一直影响着磁保持继电器的使用，其最主要的原因就是弹跳会引起投入过程中不可避免的剧烈涌流。该浪涌电流会直接对开关及下级负载造成无法愈合的损伤。

因此低压电气设备厂家往往在使用继电器之前都需要进行一定的筛选工作，挑选出适合产品需求的继电器。目前针对继电器弹跳的测试设备关注较少，常用的继电器弹跳设备多是基于激光位移传感器或CCD摄像头等光感应原理进行检测。这种设备并不适合做大批量的检测，仅仅适用于实验室研究。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种单线圈磁保持继电器用弹跳测试装置及其测试方法。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种单线圈磁保持继电器用弹跳测试装置，包括连接上位机的MCU微控制单元，MCU微控制单元分别连接继电器驱动电路和检测电路，被测试继电器分别和继电器驱动电路以及检测电路连接；所述继电器驱动电路连接直流电源。

本发明中，所述继电器驱动电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管、第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管；

其中，第一三极管、第二三极管、第四三极管以及第六三极管的基极各自分别接MCU微控制单元；

第一三极管发射极接地，集电极接第三三极管的基极；第三三极管的发射极接直流电源和第一二极管的负极，集电极接第二三极管的集电极、第一二极管的正极、第二二极管的负极以及被测试继电器的一端；第二三极管的发射极接地以及第二二极管的正极；

第六三极管发射极接地，集电极接第五三极管的基极以及直流电源；第五三极管的发射极接直流电源和第三二极管的负极，集电极接第四三极管的集电极、第三二极管的正极、第四二极管的负极以及被测试继电器的另一端；第四三极管的发射极接地以及第四二极管的正极。

本发明中，所述检测电路包括分别连接被测试继电器开关的电阻和信号输出端，电阻的另一端接电源，信号输出端连接MCU为控制单元。

本发明还公开了一种单线圈磁保持继电器用弹跳测试装置的测试方法，包括以下步骤：

MCU微控制单元收到测试命令后，开始读取上位机发送的控制脉冲宽度参数；

投切控制：MCU微控制单元延时5s，发出relay on控制脉冲，捕捉1000us之内，每一次上升及下降沿时刻，将第一个下降沿、最后一个下降沿及中间最大的3次脉冲宽度，按照时间先后顺序发送给上位机；MCU微控制单元延时5s，发出relay off控制脉冲；

上位机接收继电器上传的时间结果，绘制出信号的电平图，并输出总的脉冲弹跳时间与最大一次脉冲弹跳时间；

MCU微控制单元反复上述投切控制步骤若干次；

待投切控制步骤全部结束后，输出上述总的脉冲弹跳时间与最大一次脉冲弹跳时间各自最大的一次，从而完成测试。

本发明中上位机和作为下位机的MCU微控制单元进行通讯，传递测试命令及测试结果，所述上位机可以采用普通的工控机或者电脑。MCU可以拖动若干组继电器驱动电路同时测试或分别测试。按照目前设计，一个MCU带6组测试电路。每一组驱动电路驱动一只继电器进行投切，检测电路则负责检测继电器的弹跳及开关状态，并反馈给MCU。MCU将该继电器的弹跳数据进行打包，再上传给上位机。上位机生成弹跳测试波形，并依据先前制定的弹跳判定规则判断继电器是否合格。使用本设备时，继电器的驱动电压、驱动脉冲宽度皆可以调节，以达到不同额定参数继电器及对继电器不同的控制要求下弹跳的测试。

有益效果：本发明的有益效果为：使用本发明时，被测试的继电器的驱动电压、驱动脉冲宽度皆可以调节，以达到不同额定参数继电器及对继电器不同的控制要求下弹跳的测试，且造价低，能适合实际生产时批量检测要求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为本发明工作原理图。

图2为本发明中继电器的驱动和检测电路示意图。

图3为本发明中测试方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了一种单线圈磁保持继电器用弹跳测试装置，包括连接上位机的MCU微控制单元，MCU微控制单元分别连接继电器驱动电路和检测电路，被测试继电器分别和继电器驱动电路以及检测电路连接；所述继电器驱动电路连接直流电源。

如图2所示，本发明所述继电器驱动电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管、第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管；其中，第一三极管、第二三极管、第四三极管以及第六三极管的基极各自分别接MCU微控制单元；第一三极管发射极接地，集电极接第三三极管的基极；第三三极管的发射极接直流电源和第一二极管的负极，集电极接第二三极管的集电极、第一二极管的正极、第二二极管的负极以及被测试继电器的一端；第二三极管的发射极接地以及第二二极管的正极；第六三极管发射极接地，集电极接第五三极管的基极以及直流电源；第五三极管的发射极接直流电源和第三二极管的负极，集电极接第四三极管的集电极、第三二极管的正极、第四二极管的负极以及被测试继电器的另一端；第四三极管的发射极接地以及第四二极管的正极。所述检测电路包括分别连接被测试继电器开关的电阻和信号输出端，电阻的另一端接电源，信号输出端连接MCU为控制单元。

如图3所示，本发明还公开了一种测试方法，包括以下步骤：

MCU微控制单元收到测试命令后，开始读取上位机发送的控制脉冲宽度参数；

投切控制：MCU微控制单元延时5s，发出relay on控制脉冲，捕捉1000us之内，每一次上升及下降沿时刻，将第一个下降沿、最后一个下降沿及中间最大的3次脉冲宽度，按照时间先后顺序发送给上位机；MCU微控制单元延时5s，发出relay off控制脉冲；

上位机接收继电器上传的时间结果，绘制出信号的电平图，并输出总的脉冲弹跳时间与最大一次脉冲弹跳时间；

MCU微控制单元反复上述投切控制步骤若干次；

待投切控制步骤全部结束后，输出上述总的脉冲弹跳时间与最大一次脉冲弹跳时间各自最大的一次，从而完成测试。

 

实施例

如图1所示，上位机和下位机设备MCU进行通讯，传递测试命令及测试结果。MCU可以拖动若干组继电器驱动电路同时测试或分别测试。按照目前设计，一个MCU可以带6组测试电路。每一组驱动电路驱动一只继电器进行投切，检测电路则负责检测继电器的弹跳及开关状态，并反馈给MCU。MCU将该继电器的弹跳数据进行打包，再上传给上位机。上位机生成弹跳测试波形，并依据先前制定的弹跳判定规则判断继电器是否合格。

如图2所示，继电器的驱动电路采用桥式电路。继电器采用桥式电路驱动，Q2~Q5四只三极管组成桥臂，Q1与Q6提供上桥臂驱动逻辑。继电器驱动电路包括三极管Q1~Q6、二极管D1~D4；其中，三极管D1、D2、D4、D6的基极各自分别接MCU微控制单元，且三极管D1和D4的触发信号相同，三极管D2和D6的触发信号相同。三极管Q1发射极接地，集电极接三极管Q3的基极；三极管Q3的发射极接直流电源VCC和二极管D1的负极，三极管Q3的集电极接三极管Q2的集电极、二极管D1的正极、二极管D2的负极以及被测试继电器的一端。三极管Q2的发射极接地以及二极管D2的正极。三极管Q6发射极接地，集电极接三极管Q5的基极以及直流电源VCC。三极管Q5的发射极接直流电源VCC和二极管D2的负极，集电极接三极管Q4的集电极、二极管D3的正极、二极管D4的负极以及被测试继电器的另一端。三极管Q4的发射极接地以及二极管D4的正极。所述检测电路包括分别连接被测试继电器开关的电阻R7和信号输出端detect，电阻的另一端接+5v电源，信号输出端连接MCU为控制单元。

由MCU发出的Relay on 和 relay off信号通过桥式电路发出正负脉冲，控制继电器合闸或分闸。驱动继电器的信号宽度可以由MCU根据上位机的控制命令进行调节，以适应不同继电器的控制需要。图中的VCC由可调直流稳压电源提供，范围是10~30V。之所以采用可调式直流稳压电源的目的是为了测量不同额定电压及不同工作电压下弹跳的情况。

这种形式的驱动电路可以由MCU控制驱动继电器的脉冲宽度，可调节的直流电源则可以调节继电器线圈的驱动电压。

本实施例中三极管Q3、Q5为PNP三极管，型号BC807，其余三极管为NPN三极管，型号为BC817，二极管D1~D4为续流二极管为，型号1N4007。

继电器检测电路则是由上拉电阻串联一个直流电源构成，detect信号接至MCU定时器捕获引脚。当继电器触点闭合的时候，detect信号为低电平；而触点断开时，detect信号则是高电平。高低电平都是标准的TTL 电平。当继电器合闸的过程之中，理论上是一个下降沿，分闸则是一个上升沿。但是由于弹跳的存在，合闸的波形是一系列不同宽度的矩形波，每一个波代表了一次弹跳。

Relay on与relay off是单片机发出的控制继电器投切的信号，前者高电平表示投入，后者高电平表示切除。在投入命令下，relay on信号为高电平，relay off信号为低电平，以上电平信号宽度可由上位机程序设置。在此电平控制之下，Q1、Q4基极得到电流而导通，Q1的集电极电流作为Q3的基极电流而使Q3导通，于是继电器得到正向驱动电压而投入。Relay on电平信号撤去之后，继电器线圈中储存的电能通过二极管释放。继电器中永磁体保证在电能释放完毕后依然保持继电器触点闭合，除非单片机发出切除信号。

在切除命令下，relay on信号为低电平，relay off信号为高电平。在此电平控制之下，Q6、Q2基极得到电流而导通，Q6的集电极电流作为Q5的基极电流而使Q5导通，于是继电器得到正向驱动电压而投入。Relay off电平信号撤去之后，继电器线圈中储存的电能通过二极管释放。继电器中永磁体保证在电能释放完毕后依然保持继电器触点断开。

当relay on与relay off信号都是低电平的时候，继电器维持原有状态。控制中绝不允许二者同时为高电平，以免电源VCC短路。

二极管是续流二极管，当relay on或relay off信号由高电平变为低电平的时候，继电器线圈储存的电能通过续流二极管快速释放。

三极管导通的时候，与之反并联的二极管是不流过电流的。当三极管关断之后，线圈通过与之反并联的二极管续流。续流结束后，二极管中也没有电流了。

Relay on电平信号撤去之后，继电器线圈中储存的电能通过二极管D1、D4释放。

Relay off电平信号撤去之后，继电器线圈中储存的电能通过二极管D2、D3释放。

本实施例中MCU型号是STM8S207RB。

如图3所示，MCU主要任务除了给被测试继电器提供驱动信号及检测继电器的开关状态之外，还有一点就是负责向上与上位机的通讯。二者之间的通讯采用RS485方式。上位机通过程序界面进行人机交互。检测人员通过程序下发控制指令，使某一只继电器开始检测。

本实施例的测试方法如下：MCU收到测试命令后，开始读取控制脉冲宽度参数，然后延时5s，打开相应端口捕捉，输出relay on信号，捕捉1000us之内，每一次上升及下降沿时刻，将第一个下降沿、最后一个下降沿及中间主要的3次弹跳数据，按照先后顺序发送给上位机，再延时5s，发出relay off控制脉冲，反复上述投切过程5次。上位机最后等待接受继电器上传的时间结果，并对这个结果进行解析，绘制出signal信号的电平图，并输出总的弹跳时间与最大一次弹跳时间，这是与继电器涌流相关的参数。待5次投切结束后，输出上述两个参数5次检测中各自最大的一次。

本发明提供了一种单线圈磁保持继电器用弹跳测试装置及其测试方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种单线圈磁保持继电器用弹跳测试装置，其特征在于，包括连接上位机的MCU微控制单元，MCU微控制单元分别连接继电器驱动电路和检测电路，被测试继电器分别和继电器驱动电路以及检测电路连接；所述继电器驱动电路连接直流电源。

2.根据权利要求1所述的一种单线圈磁保持继电器用弹跳测试装置，其特征在于，所述继电器驱动电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管、第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管；

其中，第一三极管、第二三极管、第四三极管以及第六三极管的基极各自分别接MCU微控制单元；

第一三极管发射极接地，集电极接第三三极管的基极；第三三极管的发射极接直流电源和第一二极管的负极，集电极接第二三极管的集电极、第一二极管的正极、第二二极管的负极以及被测试继电器的一端；第二三极管的发射极接地以及第二二极管的正极；

第六三极管发射极接地，集电极接第五三极管的基极以及直流电源；第五三极管的发射极接直流电源和第三二极管的负极，集电极接第四三极管的集电极、第三二极管的正极、第四二极管的负极以及被测试继电器的另一端；第四三极管的发射极接地以及第四二极管的正极。

3.根据权利要求1所述的一种单线圈磁保持继电器用弹跳测试装置，其特征在于，所述检测电路包括分别连接被测试继电器开关的电阻和信号输出端，电阻的另一端接电源，信号输出端连接MCU为控制单元。

4.根据权利要求1所述的一种单线圈磁保持继电器用弹跳测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

MCU微控制单元收到测试命令后，开始读取上位机发送的控制脉冲宽度参数；

投切控制：MCU微控制单元延时5s，发出relay on控制脉冲，捕捉1000us之内，每一次上升及下降沿时刻，将第一个下降沿、最后一个下降沿及中间最大的3次脉冲宽度，按照时间先后顺序发送给上位机；MCU微控制单元延时5s，发出relay off控制脉冲；

上位机接收继电器上传的时间结果，绘制出信号的电平图，并输出总的脉冲弹跳时间与最大一次脉冲弹跳时间；

MCU微控制单元反复上述投切控制步骤若干次；

待投切控制步骤全部结束后，输出上述总的脉冲弹跳时间与最大一次脉冲弹跳时间各自最大的一次，从而完成测试。

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