CN218068224U - 一种多通道继电器触点抖动测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型继电器检测技术领域，尤其涉及一种多通道继电器触点抖动测试系统。包括主控单元、计数单元、底板、交换机和测试接口；主控单元和计数单元集成于底板上，并通过底板连接交换机；计数单元中包含有若干个计数模块；底板上通过A/D电源转换模块连接有电源接口；主控单元上连接有BNC接口和线圈电源单元；测试接口与计数单元连接；线圈电源单元基于主控单元的控制，输出到测试接口；交换机上连接有LAN接口和/或显控单元。本技术方案通过增加BNC接口拓展了振动传感器接口，通过振动传感器配合主控单元，整体实现了振动频率监测功能，使得测试系统的整体监测功能更加完善，有利于产品故障时的分析。

Description

一种多通道继电器触点抖动测试系统

技术领域

本实用新型继电器检测技术领域，尤其涉及一种多通道继电器触点抖动测试系统。

背景技术

具有机械开关触点的低压电器，包括继电器、按钮开关、温度开关、刀开关等，在工业自动控制、家用电器、电力系统及自动化装置等领域，应用非常广泛。为确保低压电器正常工作，生产厂家必须对低压电器的性能进行严格检测，尤其是对低压电器的机械开关触点性能进行严格检测。

根据国家及企业规定的标准，测试检验低压电器十分繁琐、困难，国内多采用传统的模拟试验手段对其性能进行检测，这种方法不但效率低、劳动强度大、测量速度慢、误差大。基于此，现有技术中有采用继电器触点抖动测试仪进行相关测试实验，现有的用继电器触点抖动测试仪不具备振动台频率监测功能，所以出现触点抖动异常时的振动频率无法捕捉，无法对造成触点抖动异常的故障原因进行有效的分析。另外，现有的测试技术多采用ADC进行模拟采样，由FPGA实现硬件逻辑控制以及硬件缓冲，最终通过软件算法进行数据判读，这种设计方案的缺点有以下几个方面：

1）完整采集到1us脉冲信号，需要ADC采样率至少在10MSa/s以上，100通道ADC采样数据会非常庞大，设备通信负荷高；

2）高速的ADC采样如果集成度太高，整体的功耗（发热量）也会非常的巨大，工作的稳定性将会随着时间推移逐渐下降；

3）FPGA逻辑在实现高速ADC采样时占用的逻辑门资源比较多，相同单位下可实现ADC采样的通道较少，必然会导致多通测试系统集成度不高，系统比较庞大。

发明内容

本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种多通道继电器触点抖动测试系统，具体方案如下：

一种多通道继电器触点抖动测试系统，包括主控单元、计数单元、底板、交换机和测试接口；所述主控单元和计数单元集成于底板上，并通过底板连接交换机；所述计数单元中包含有若干个计数模块；所述底板上通过A/D电源转换模块连接有电源接口；所述主控单元上连接有BNC接口和线圈电源单元；所述测试接口与计数单元连接；线圈电源单元基于主控单元的控制，输出到测试接口；所述交换机上连接有LAN接口和/或显控单元。

优选的，所述主控单元采用基于ARM架构的嵌入式MCU作为核心部件。

优选的，所述计数单元中包含有10个计数模块；

优选的，所述计数器模块采用MCU+FPGA的硬件架构，包括有MCU模块、FPGA模块、比较器、放大器以及与所述测试接口电性连接的负载模块；测试接口通过通过差分运放模块接入比较器的第一输入端；放大器的输出端接入比较器的第二输入端，比较器的输出端通过FPGA模块连接MCU模块；MCU模块通过D/A转换模块接入放大器的输入端，并通过I/O拓展接口连接负载模块。

优选的，所述负载模块包括依次电性连接的程控开关Ⅱ、电阻负载、板载触点电源和程控开关Ⅲ，程控开关Ⅱ的输入端和程控开关Ⅲ的输出端分别与线圈触点电性连接。

优选的，所述显控单元包括串口屏和显控板，串口屏通过显控板连接所述交换机。

优选的，所述显控板采用基于ARM架构的嵌入式MCU作为核心部件。

优选的，所述线圈电源单元包括依次电性连接的线圈电源本体、程控开关Ⅰ和A/D转换模块Ⅰ，线圈电源本体的输入端和A/D转换模块Ⅰ的输出端分别与主控单元连接，程控开关Ⅰ和A/D转换模块Ⅰ之间接入所述测试接口。

优选的，所述底板上设置有主控槽和若干功能槽；所述主控单元通过主控槽与底板可拆卸连接；所述计数模块与功能槽一一对应，并通过功能槽与底板可拆卸连接。

本技术方案与现有技术相比，具有以下优点：

1）本技术方案通过增加BNC接口拓展了振动传感器接口，通过振动传感器配合主控单元，整体实现了振动频率监测功能，使得测试系统的整体监测功能更加完善，有利于产品故障时的分析；

2）本技术方案通过设置计数器模块，且计数器模块中采用MCU+FPGA的硬件架构，各取所长，FPGA模块实现高速、高精度的累加计数，MCU模块实现数据运算和数据上传，最终上传的数据即为最终测试结果，如此实现通信负荷的降低；

3）测试系统采用模块化的设计理念，将主控单元和计数单元模块化设计，底板上设置有主控槽和若干功能槽设备，达到可扩展性极好，通道数的增减极其灵活的优势。

4）相同面积和体积的情况下，相对于现有技术，本技术方案采用硬件方式进行电压测量以及数字化采样，功耗更小，稳定性更高，可集成的通道数更多。

附图说明

图1为测试系统的原理框图；

图2为线圈电源单元的原理框图；

图3为计数模块原理框图；

图4为底板原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型做进一步说明，但不应理解为本实用新型仅限于以下实例，在不脱离本实用新型构思的前提下，本实用新型在本领域的变形和改进都应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。

实施例1

本实施例公开了一种多通道继电器触点抖动测试系统（以下统称测试系统），作为本技术方案优选的实施方案，如1所示，包括主控单元、计数单元、底板、交换机和测试接口；主控单元和计数单元集成于底板上，并通过底板连接交换机；计数单元中包含有若干个计数模块；底板上通过A/D电源转换模块连接有电源接口；主控单元上连接有BNC接口和线圈电源单元；测试接口与计数单元连接；线圈电源单元基于主控单元的控制，输出到测试接口；交换机上连接有LAN接口和/或显控单元。

在实际运用中，可通过测试工装板将待测产品（继电器）接入测试系统的测试接口，并通过电源接口向测试系统接入220V的AC电源，A/D电源转换模块将220V的AC电源转化为系统中各单元/模块的工作电源；进一步的，通过底板将主控单元和计数单元进行集成，实现各项测试功能的同时，为缩小测试系统体积打下了良好的基础。

本技术方案中，通过设置专门的线圈电源单元为待测产品的线圈供电，如图3所示，测试接口通过A/D转换模块Ⅱ接入计数器模块（具体为计数器模块中的MCU模块），可实现待测产品线圈电压的检测，为待测产品提供了抖动脉宽检测条件。具体的，线圈电源单元包括依次电性连接的线圈电源本体、程控开关Ⅰ和A/D转换模块Ⅰ，线圈电源本体的输入端和A/D转换模块Ⅰ的输出端分别与主控单元连接，程控开关Ⅰ和A/D转换模块Ⅰ之间接入测试接口。另外，通过设置计数单元，以配合主控单元实现触点压降监测和触点灵敏度控制。进一步的，可通过BNC接口接入振动传感器，利用振动传感器配合主控单元实现待测产品触点抖动频率检测，在实际检测时，是将振动传感器安装于继电器的振动台上。最终，前述的测试结果可通过上位计算机或者是显控单元进行显示。

对于测试结果的显示，当测试系统只设置了LAN接口时，LAN接口用于连接上位计算机，实现对测试系统的远程联网使用，当测试系统只设置了显控单元，则可脱离计算机实现指令的下发和数据的显示。

优选的，测试系统同时具备LAN接口和显控单元，可根据实际使用需要进行使用方式的选择。具体的，显控单元包括串口屏和显控板，串口屏通过显控板连接交换机。显控板采用基于ARM架构的嵌入式MCU作为核心部件，通过100M网络通信与其他各单元/模块进行数据交互，主要实现操作按键指令下达、测试数据接收、RS232驱动串口显示屏进行数据显示等功能。

进一步的，本技术方案将主控单元和计数单元模块化设计，底板上设置有主控槽和若干功能槽；主控单元通过主控槽与底板可拆卸连接；计数模块与功能槽一一对应，并通过功能槽与底板可拆卸连接。

实施例2

本实施例公开了一种多通道继电器触点抖动测试系统（以下统称测试系统），作为本技术方案优选的实施方案，即实施例1中，如图2所述，主控单元采用基于ARM架构的嵌入式MCU作为核心部件，通过100M网络通信与其他各单元/模块进行数据交互，主要实现线圈供电控制输出、线圈电压输出监控以及振动频率的采集。

进一步的，计数单元中包含有10个计数模块，且计数器模块采用MCU+FPGA的硬件架构，即，包括有MCU模块、FPGA模块、比较器、放大器以及与所述测试接口电性连接的负载模块；测试接口通过通过差分运放模块（差分运放电路）接入比较器的第一输入端；放大器的输出端接入比较器的第二输入端，比较器的输出端通过FPGA模块连接MCU模块；MCU模块通过D/A转换模块接入放大器的输入端，并通过I/O拓展接口连接负载模块。MCU模块作计数器模块主控件，FPGA模块实现高速、高精度的累加计数，FPGA模块数据传递给MCU模块进行处理后上传。每个计数器模块实现10路转换型触点的抖动检测（20路累加计数），通过模块扩展可实现10*n（n为计数器模块个数）路触点的抖动检测，本测试系统扩展了10个计数器模块，共计100路触点的抖动检测。进一步的，计数器模块主要实现以下功能：

触点供电：通过负载模块为待测产品的触点供电。具体的，负载模块包括依次电性连接的程控开关Ⅱ、电阻负载、板载触点电源和程控开关Ⅲ，程控开关Ⅱ的输入端和程控开关Ⅲ的输出端分别与线圈触点电性连接，向板载触点电源中接入电源管理模块。主控单元通过I/O拓展接口分别控制程控开关Ⅱ和程控开关Ⅲ通断，进一步实现对待测产品触点的供电控制，进一步的，可将板载DC-DC型LDO电源芯片作为负载模块，实现为待测产品的触点提供6V/10mA的负载电压。

触点压降监测：通过高精度、高带宽差分运放电路进行压降测量。

触点压降灵敏度控制：MCU模块通过SPI总线扩展出1路高精度D/A，通过D/A程控输出阈值电压（触点的压降幅度大于10%-90%任意设置）。

抖动脉宽检测：阈值电压和触点压降送入高速、高精度的比较器，通过电压比较器进行比较后，输出I/O状态给FPGA模块，通过FPGA模块的高速、高精度的逻辑运算能力，采用累加计数方式进行抖动脉宽测量，累加计数值与预设值（1uS、10uS、100uS）进行比较，超出预设值则报故障状态和故障值给显控端（LAN接口和/或显控单元），实现触点抖动脉宽的检测。

吸合/释放电压测量：主控单元控制线圈电源阶跃输出（上升或下降），计数器模块中MCU模块的数字I/O功能检测每路触点吸合/释放状态，触点达到吸合/释放状态，通过线圈电压监测功能测量即时的电压值，即为吸合/释放电压值。

Claims (9)

1.一种多通道继电器触点抖动测试系统，其特征在于：包括主控单元、计数单元、底板、交换机和测试接口；

所述主控单元和计数单元集成于底板上，并通过底板连接交换机；

所述计数单元中包含有若干个计数模块；

所述底板上通过A/D电源转换模块连接有电源接口；

所述主控单元上连接有BNC接口和线圈电源单元；

所述测试接口与计数单元连接；线圈电源单元基于主控单元的控制，输出到测试接口；

所述交换机上连接有LAN接口和/或显控单元。

2.如权利要求1所述一种多通道继电器触点抖动测试系统，其特征在于：所述主控单元采用基于ARM架构的嵌入式MCU作为核心部件。

3.如权利要求1所述一种多通道继电器触点抖动测试系统，其特征在于：所述计数单元中包含有10个计数模块。

4.如权利要求1所述一种多通道继电器触点抖动测试系统，其特征在于：所述计数模块采用MCU+FPGA的硬件架构，包括有MCU模块、FPGA模块、比较器、放大器以及与所述测试接口电性连接的负载模块；

测试接口通过通过差分运放模块接入比较器的第一输入端；放大器的输出端接入比较器的第二输入端，比较器的输出端通过FPGA模块连接MCU模块；

MCU模块通过D/A转换模块接入放大器的输入端，并通过I/O拓展接口连接负载模块。

5.如权利要求4所述一种多通道继电器触点抖动测试系统，其特征在于：所述负载模块包括依次电性连接的程控开关Ⅱ、电阻负载、板载触点电源和程控开关Ⅲ，程控开关Ⅱ的输入端和程控开关Ⅲ的输出端分别与线圈触点电性连接。

6.如权利要求1所述一种多通道继电器触点抖动测试系统，其特征在于：所述显控单元包括串口屏和显控板，串口屏通过显控板连接所述交换机。

7.如权利要求6所述一种多通道继电器触点抖动测试系统，其特征在于：所述显控板采用基于ARM架构的嵌入式MCU作为核心部件。

8.如权利要求1所述一种多通道继电器触点抖动测试系统，其特征在于：所述线圈电源单元包括依次电性连接的线圈电源本体、程控开关Ⅰ和A/D转换模块Ⅰ，线圈电源本体的输入端和A/D转换模块Ⅰ的输出端分别与主控单元连接，程控开关Ⅰ和A/D转换模块Ⅰ之间接入所述测试接口。

9.如权利要求1所述一种多通道继电器触点抖动测试系统，其特征在于：所述底板上设置有主控槽和若干功能槽；所述主控单元通过主控槽与底板可拆卸连接；所述计数模块与功能槽一一对应，并通过功能槽与底板可拆卸连接。

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