CN1180269C - 触点动态接触电阻测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
触点动态接触电阻测试装置及测试方法，属于低压电器产品触点的动态接触电阻测试装置和测试方法。本发明解决了动态接触电阻的精确测试问题，它包括触点动态接触电阻测试电路、试品驱动控制电路、调温调湿箱和工业控制用计算机，其连接方式是：工业控制用计算机分别与触点动态接触电阻测试电路、试品驱动控制电路相连，触点动态接触电阻测试电路与试品触点相连，试品驱动控制电路与试品线圈相连。该装置采用蓄电池降低电压波动，测试时触点上施加较大短时脉冲电流，解决了精确测试问题。该装置操作简便，实现了自动测试。可用于各接触器、继电器厂，提高生产产品的可靠性，并使应用这些产品的控制系统少出故障，从而带来重大社会效益和经济效益。
Description
技术领域：
本发明属于一种接触电阻测试装置及测试方法，特别涉及低压电器产品触点的动态接触电阻测试装置和方法的设计。
技术背景：
国内外学术界对触点的接触可靠性研究十分重视，尤其是小容量触点的接触可靠性研究更为重要。因为，各种有触点电器中一般都有小容量触点，它们广泛应用于机械、电力、冶金、化工、电子等各个工业部门的各种控制系统与装置中。对低压电器产品的小容量触点来说，其主要问题是接触电阻过大且不稳定，即接触可靠性不高，这往往导致触点接触失效，引起使用这些触点的装置或系统发生故障，甚至产生巨大经济损失。而对触点接触可靠性来说，当前的研究大多集中在研究触点的静态接触电阻上，对动态接触电阻研究较少，特别是在实际使用环境温度、湿度条件下动态接触电阻的测试和稳定性还未见有深入的研究。由于实际运行时，触点是在不断打开、闭合的，静态接触电阻合格，不一定能保证触点多次打开闭合后接触电阻仍能合格，所以更重要的是应研究不同实际使用环境温湿度条件下，触点不断打开闭合时，动态接触电阻的变化及其稳定性，并进而找出保证与提高触点接触可靠性的途径。另外，采用普通直流电源作为触点间负载电源，由于其电压易受谐波和电磁干扰，给测试带来较大的数据误差，而使用蓄电池则无此缺点。测试装置的自动化程度不高，则限制了测试的可靠性和效率，劳动强度较大，并人为地增加了不可靠因素。
发明内容：
解决的问题：
本发明针对上述情况，解决了不同实际使用环境温度湿度条件下触点不断打开闭合时动态接触电阻的精确测试问题，进而找出保证与提高触点接触可靠性的途径，即提供了动态接触电阻的测试方法和装置。
技术方案：
动态接触电阻(Dynamic Contact Resistance)就是指触点闭合或断开时，随触点压力大小而变化的接触电阻(一般在毫欧级)。利用工业控制用计算机，配以模块化电路和数字高速采集系统对小容量触点动态接触电阻进行即时测试。本发明的触点动态接触电阻测试装置，主要包括触点动态接触电阻测试电路、试品驱动控制电路、调温调湿箱和工业控制用计算机A。其连接方式是：工业控制用计算机A分别与触点动态接触电阻测试电路、试品驱动控制电路相连，触点动态接触电阻测试电路与试品触点相连，试品驱动控制电路与试品线圈相连。
上述触点动态接触电阻的测试电路，包括同步控制电路、数字高速采集系统、缓冲器和工业控制用计算机A。其连接方式是：将触点J1与数字高速采集系统测试端相连，同步控制电路由触点J2上取同步信号，并依次与数字高速采集系统、缓冲器和工业控制用计算机A连接。该装置采用蓄电池作为触点间负载电源，这样可降低电压的波动，减小所测数据的误差。
试品驱动控制电路包括光控双向晶闸管SR、三极管T、光耦合器SU、锁存器和工业控制用计算机A，其连接方式是：试品线圈的两端分别与光控双向晶闸管SR和单刀双掷开关的公共端K相连，光控双向晶闸管SR另一端与交流电源相连，同时工业控制用计算机A输出的驱动信号经锁存器与光控双向晶闸管SR的门极控制端相连；工业控制用计算机A又依次与锁存器、光耦合器SU、三极管T基极相连，三极管T发射极与直流电源负极相连，三极管T集电极与交流电源相连，单刀双掷开关的一端1与交流电源相连，另一端2与直流电源的正极相连。
触点动态接触电阻的测试方法是：在不同温度下对试品进行可靠性测试，使试品在DC24V/1A的负载下进行可靠性测试操作，并且每操作一定次数进行一次触点动态接触电阻的测试，直至试品全部失效。利用工业控制用计算机A配以模块化电路和数字高速采集系统，对小容量触点动态接触电阻进行即时测试。在测试中，模拟试品现场工作状况，将试品放入调温调湿箱中。为了确保所测结果与实际工作状况相吻合，在工作热态下即时进行测试，即每操作一定次数后立即进行测试，而不是采用冷态滞后测试的方法。这样测得结果能够较好地反映实际状况。因接触电阻相对较小，在小电流下不能较好的反映出触点闭合的动态过程，为提高测试精度和灵敏度，测试中在触点上施加较大短时脉冲电流来测试触点闭合过程中触点上的动态接触电阻。其所施加的电流，应在所用试品的额定发热电流范围内。当采样测试过程一结束，立刻回馈信号，切断电流，故对试品触点影响很小。
有益效果：
本发明专利研制了一台能对触点每次操作的动态接触电阻进行测试的测试装置，实现了对低压电器产品进行自动测试，从而成功地解决了触点动态接触电阻的精确测试这一关键问题。该装置操作简便，提高了测试效率、减少了劳动强度、同时也减少了人为原因造成的不可靠因素，保证了测试的精度。另外，本发明采用具有高速数字记忆功能，以及高速A/D转换器的数字高速采集系统，可完成对高频现象的测试、记忆和分析。通过在工业控制用计算机上运行应用软件实现了测试的自动控制。
在应用软件开发中，充分利用了汇编语言强大的硬件处理功能和高级语言的流程控制、模块化结构和绘图功能，达到了使测试装置的控制直观和增强装置性能的目的。该装置软件是通过比较独立的子程序模块来完成，便于调用。其中用户界面的主要作用是对测试运行软件进行统一的组织管理，方便用户操作。因此，在用户界面的设计过程中，注意了所应遵循的原则，屏幕界面软件本着直观、易读的原则对屏幕窗口、帮助信息等进行设计。本装置的应用软件设有帮助信息栏，在每一操作过程中给以必要的指导说明，同时对各菜单的功能有专门的注释窗口予以说明。
在测试中，为模拟试品现场工作状况，我们引入了调温调湿箱，确保了所测结果与实际工作状况相吻合，在工作热态下即时进行测试，即每操作一定次数后立即进行，而不是采用冷态滞后测试的方法，这样测得结果能够较好地反映实际状况。在不同环境条件下对触点动态接触电阻进行了测试并对试验数据进行了统计分析，提出提高触点接触可靠性的措施，对提高电器产品质量有重要作用。我们采用了较大短时脉冲电流，来测试触点闭合过程中触点上动态接触电阻；所施加电流为所用试品的额定发热电流范围内的短时脉冲电流，即采样测试过程一结束，立刻回馈信号，切断电流，故对试品触点影响很小。
本发明专利可应用于各接触器、继电器生产厂家。使他们的产品可靠性得到提高，这样，不仅可提高企业的信誉和销售量，带来显著的经济效益，更重要的是由于产品可靠性的提高，可使应用这些产品的控制系统少出故障、减少损失，从而带来重大的社会效益。综上所述该装置具有以下特点：
(1)该装置采用蓄电池作为触点间负载电源，极大地降低了电压的波动，减小了所测数据的误差；
(2)采用工业控制用计算机作为主机，控制与检测电路采用模块化结构，输入输出光隔离等抗干扰措施，具有较强的抗干扰能力；
(3)采用较大的脉冲电流来测试触点的动态接触电阻，提高了测试精度，同时不影响触点寿命；
(4)由主机自动控制试品的操作，并完成触点动态接触电阻的测试。
附图说明：
图1：本发明的装置结构连接图；
图2：本发明的触点动态接触电阻的测试电路原理示意图；
图3：本发明的试品驱动控制电路原理示意图；
图4：本发明的计算机软件程序框图。
具体实施方式：(结合附图具体说明)
实施例1：
工业控制用计算机A配以模块化电路和数字高速采集系统对小容量触点动态接触电阻进行实时测试。从图1可见，一种触点动态接触电阻测试装置包括触点动态接触电阻的测试电路、试品驱动控制电路、调温调湿箱和工业控制用计算机A等，其连接方式是：工业控制用计算机A分别与触点动态接触电阻测试电路、试品驱动控制电路相连，触点动态接触电阻测试电路与试品触点相连，试品驱动控制电路与试品线圈相连。为模拟试品现场工作状况，我们将试品HH52P型电磁继电器(DC24V线圈电压，包括两对转换触点)放入调温调湿箱中，在-20℃下对试品进行测试。为了确保所测结果与实际工作状况相吻合，在负载DC24V/1A的工作热态下即时进行测试，即每操作一定次数后立即进行，而不是采用冷态滞后测试的方法，并每操作一定次数进行一次触点动态接触电阻的测试，直至试品全部失效，这样测得结果能够较好地反映实际状况。所施加电流应在所用试品的额定发热电流范围内，为短时脉冲电流，当采样测试过程一结束，立刻回馈信号，切断电流。由于触点闭合时触点电压相当小，我们采用较大短时脉冲电流，来测试触点闭合过程中触点上动态接触电阻的变化过程。由于触点的动态接触电阻随时间变化，故操作过程中需要随时检测。
图1中的触点动态接触电阻的测试电路如图2所示，包括同步控制电路、数字高速采集系统、缓冲器和工业控制用计算机A。其连接方式是：将触点J1与数字高速采集系统测试端相连，同步控制电路由触点J2上取同步信号，并依次与数字高速采集系统、缓冲器和工业控制用计算机A连接。其中，J1、J2为一对转换触点，J1为被测触点，J2为同步控制用触点；R1为测试用负载电阻，R2为同步控制用负载电阻。需要说明的是，该装置采用蓄电池作为触点间负载电源，这样可降低电压的波动，减小所测数据的误差。测试中在触点上施加5A较大短时脉冲电流来测试触点闭合过程中触点上的动态接触电阻。
图1中的试品驱动控制电路如图3所示，包括光控双向晶闸管SR、三极管T、光耦合器SU、锁存器和工业控制用计算机A。其连接方式是：试品线圈的两端分别与光控双向晶闸管SR和单刀双掷开关的公共端K相连，光控双向晶闸管SR另一端与交流电源相连，同时工业控制用计算机A输出的驱动信号经锁存器与光控双向晶闸管SR的门极控制端相连；工业控制用计算机A又依次与锁存器、光耦合器SU、三极管T基极相连，三极管T发射极与直流电源负极相连，三极管T集电极与交流电源相连，单刀双掷开关的一端1与交流电源相连，另一端2与直流电源的正极相连。本试品线圈为直流，单刀双掷开关K要与端子2相连。
对于直流线圈的控制，我们在电路中加上了光耦合器SU和三极管T。通过控制光控双向晶闸管SR和光耦合器SU的通、断来完成直流试品线圈通、断电控制。工业控制用计算机A先经锁存器给光控双向晶闸管SR以触发导通信号，使之处于导通状态；然后又通过锁存器给光耦合器SU以触发导通信号使之导通，光耦合器SU的导通为三极管T提供了使之导通的基极电流，从而使输出回路导通，线圈通电；当工业控制用计算机A给光耦合器SU以关断信号使之截止时，三极管T失去了使之导通的基极电流，导致输出回路截止，全部线圈断电，完成直流线圈的断电控制操作。由此可见，光控双向晶闸管SR在直流输出回路中起总开关的作用。当工业控制用计算机A执行输出控制程序时，输出的信号数据送至锁存器保存，并通过光控双向晶闸管SR和光耦合器SU及三极管T的通、断来控制试品的吸合与释放。工业控制用计算机A向光控双向晶闸管SR发出触发脉冲，线圈处于通电状态。撤消脉冲后，由于直流电没有过零现象，控制直流线圈时，利用光耦合器SU在脉冲撤消后不导通，线圈完成断电。在温度-20℃条件下测试后，再调节调温调湿箱，分别设定20℃和55℃的条件，进行测试。
由图4可见本发明的计算机软件程序框图。运行测试软件，首先进行系统初始化，设定系统测量参数，然后根据所输入的功能键分别执行各自子程序，包括初始化子程序，参数修改子程序，测试子程序，数据显示子程序，实验操作子程序和数据存贮子程序。
实施例2：
以试品155型电磁继电器(AC220V线圈电压，包括三对转换触点)为试品进行动态接触电阻测试。图3中单刀双掷开关K端与端子1相连，其它同实施例1。进行交流试品的测试时，在工业控制用计算机A通过锁存器始终给光控双向晶闸管SR以触发导通信号的情况下，可使光控双向晶闸管SR一直导通，从而使线圈处于通电状态；而当工业控制用计算机A通过锁存器给光控双向晶闸管SR以关断信号时，通过对电路参数的选择可使光控双向晶闸管SR不导通，则输出回路将在交流电自然过零时因通过光控双向晶闸管SR的电流小于其导通维持电流而被关断。
Claims (3)
1.触点动态接触电阻测试装置，其特征在于：它包括触点动态接触电阻的测试电路、试品驱动控制电路、调温调湿箱和工业控制用计算机(A)，其连接方式是：工业控制用计算机分别与触点动态接触电阻测试电路、试品驱动控制电路相连，触点动态接触电阻测试电路与试品触点相连，试品驱动控制电路与试品线圈相连；触点动态接触电阻的测试电路包括同步控制电路、数字高速采集系统、缓冲器和工业控制用计算机(A)，其连接方式是：将被测触点(J1)与数字高速采集系统测试端相连，同步控制电路与同步控制用触点(J2)连接，取同步信号，再依次与数字高速采集系统、缓冲器和工业控制用计算机(A)连接，并且采用蓄电池作为触点间负载电源。
2.按照权利要求1所述的触点动态接触电阻测试装置，其特征是：试品驱动控制电路包括光控双向晶闸管(SR)、三极管(T)、光耦合器(SU)、锁存器和工业控制用计算机(A)，其连接方式是：试品线圈的两端分别与光控双向晶闸管(SR)和单刀双掷开关的公共端(K)相连，光控双向晶闸管(SR)另一端与交流电源相连，同时工业控制用计算机(A)输出的驱动信号经锁存器与光控双向晶闸管(SR)的门极控制端相连；工业控制用计算机(A)又依次与锁存器、光耦合器(SU)、三极管(T)基极相连，三极管(T)发射极与直流电源负极相连，三极管(T)集电极与交流电源相连，单刀双掷开关的一端(1)与交流电源相连，另一端(2)与直流电源的正极相连。
3.按照权利要求1所述的触点动态接触电阻的测试方法，其特征是：在不同温度下对试品进行可靠性测试，使试品在DC24V/1A的负载下进行可靠性测试操作，并且每操作一定次数进行一次触点动态接触电阻的测试，直至试品全部失效；利用工业控制用计算机配以模块化电路和数字高速采集系统对小容量触点动态接触电阻进行即时测试；在测试中，模拟试品现场工作状况，将试品放入调温调湿箱中，在工作热态下即时进行测试，即每操作一定次数后立即进行测试，而不是采用冷态滞后测试的方法；测试中在触点上施加短时脉冲电流，来测试触点闭合过程中触点上的动态接触电阻，所施加电流应在所用试品的额定发热电流范围内，当采样测试过程一结束，立刻回馈信号，切断电流。
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