CN219831316U - 继电器维检一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型的继电器维检一体机，包括控制组件，所述控制组件包括继电器测试控制模块和微处理器；所述继电器测试控制模块包括触点参数测试电路和线圈阻值测试电路；触点参数测试电路，用于将采集到的继电器吸合、释放电压，触点电阻，触点电平信号和线圈阻值输出给微处理器，其输入端连接被测继电器，其输出端连接微处理器；线圈阻值测试电路，用于将采集到的被测继电器线圈的阻值输出给微处理器，其输入端连接被测继电器，其输出端连接欧姆表；微处理器，根据用户的操作指令，控制被测继电器的通断，根据收到的被测的继电器的参数，计算测试结果。该装置测试功能丰富且智能。

Description

继电器维检一体机

【技术领域】

本实用新型涉及轨道交通安全技术领域，具体而言，具体涉及一种继电器维检一体机。

【背景技术】

随着我国铁道系统的现代化水平越来越高，车辆上使用的各关键性继电器在整个配电系统以及控制系统中都扮演着非常重要的角色，这些继电器是保证地铁车辆安全运行的重要组成部分，其性能的好坏直接影响着机车高速行驶安全性的高低。继电器试验台能够对地铁车辆中起关键性作用的继电器性能进行相应试验，判断其是否满足在车辆上使用的要求，确保行车安全。

为综合评测继电器的性能，目前铁道车辆继电器需求的检查、维护项目主要包含以下几点：

1、外观检查(人工检查，无需平台):主要检查防拆标签、外壳、内部结构、引出端、触点是否完好。

2、基本测试：检测线圈阻值、吸合电压、释放电压值。

3、动作试验：检测吸合时间、释放时间、弹跳时间。

4、接触电阻：检测常开、常闭触点电阻。

5、磨合/疲劳测试：多次动作进行故障检测(卡滞/粘连)。

6、触点清洁：去除触点氧化层(维护)。

现有的试验台主要由输入配电、直流可调开关稳压电源、直流恒流源、交流电压源、交流电流源、操作控制模块、电量检测模块、接口与转换模块、人机界面系统、部件安装组件与机架、工业系统微机等组成。多数试验台仅具有基本测试和动作试验测试功能，接触电阻测量一般采用低电阻测试仪手动搭建电路测试，测试不够便捷，易造成测试误差。不具备疲劳测试和触点清洁功能，此类功能通常由用户自建平台实现。

【实用新型内容】

有鉴于此，本实用新型构造一种继电器维检一体机。继电器维检一体机，包括控制组件，所述控制组件包括继电器测试控制模块和微处理器；所述继电器测试控制模块包括触点参数测试电路和线圈阻值测试电路；

触点参数测试电路，用于将采集到的继电器吸合、释放电压，触点电阻，触点电平信号和线圈阻值输出给微处理器，其输入端连接被测继电器，其输出端连接微处理器；

线圈阻值测试电路，用于将采集到的被测继电器线圈的阻值输出给微处理器，其输入端连接被测继电器，其输出端连接欧姆表；

微处理器，根据用户的操作指令，控制被测继电器的通断，根据收到的被测的继电器的参数，计算测试结果。

优选的，所述触点参数测试电路还包括动作时间检查和触点清洁电路；

动作时间检查和触点清洁电路，用于将采集到的继电器闭合和断开时间输出给微处理器，并根据微处理器的清洁指令，控制继电器的断合和触点通过的电流，轻微拉弧灼烧去除触点氧化层，其输入端连接被测继电器，其输出端连接微处理器。

优选的，所述控制组件还包括连接接口转换模块；

连接接口转换模块，用于将被测继电器不同的测试端口标准化，一端连接被测继电器的测试接口，另一端连接继电器测试控制模块。

优选的，所述控制组件还包括无线通讯模块和无线交互模块；

无线通讯模块，用于无线交互模块和微处理器之间信息的无线通讯；

无线交互模块，用于显示用户操作指令以及微处理器发送的信息，与无线通讯模块进行无线通讯。

优选的，所述无线通讯模块和无线交互模块采用WIFI通讯。

优选的，所述控制组件设置在控制盒内。

本实用新型的有益技术效果是：

1、除了无线交互模块可自由活动，其他模块根据实际需求均可以设于控制盒内。本装置将各组件高度集成至一个控制盒内，单人可轻松携带，适用于现场检查及设备借用。

2、具备触点清洁功能，通过轻微拉弧灼烧去除触点氧化层，由于通过电压较低，不会损坏触点表面镀层。

3、功能丰富且测试智能。

4、采用连接接口转换电路和测试结果矫正，减小了触点电阻测试结果偏差，贴近实际阻值。

【附图说明】

图1实施例一中的继电器维检一体机一个角度的结构示意图；

图2实施例一中的继电器维检一体机控制组件的组成框图；

图3实施例一中的继电器维检一体机电源转换模块的电路原理图；

图4实施例一中的继电器维检一体机有线通讯模块和无线通讯模块的电路原理图；

图5实施例一中的继电器维检一体机存储模块的电路原理图；

图6实施例一中的继电器维检一体机触点参数测试电路的电路结构简图；

图7实施例一中的继电器维检一体机线圈控制及吸合/释放电压检测电路的电路原理图；

图8实施例一中的继电器维检一体机动作时间检查和触点清洁电路的电路原理图；

图9实施例一中的继电器维检一体机触点电阻检测电路的电路原理图；

图10实施例一中的继电器维检一体机继电器时间逻辑示意图；

图11实施例一中的铁路继电器检测和维护装置控制方法中被测继电器的时间检测方法流程图；

图12实施例一中的铁路继电器检测和维护装置控制方法中被测继电器触点吸合电压、释放电压测试方法流程图；

图13实施例一中的铁路继电器检测维护系统组成框图；

图14实施例一中的铁路继电器检测维护系统生成的报告示意图。

【具体实施方式】

为了使本专利的技术方案和技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本专利的具体实施方式进行详细描述。

实施例一：

如图1，本实施例中的继电器维检一体机，包括控制盒和控制组件。如图2，所述控制组件包括外部电源处理模块，急停开关，测试电源，设备电源，电源转换模块，有线通讯模块，无线通讯模块，有线交互模块，无线交互模块，连接接口转换模块，存储模块，继电器测试控制模块和微处理器。除了无线交互模块可自由活动，其他模块根据实际需求均可以设于控制盒内。本装置将各组件高度集成至一个控制盒内，单人可轻松携带，适用于现场检查及设备借用。

外部电源处理模块，其输入连接AC220V,50Hz交流电，输出端连接急停开关，用于保护整个装置。交流电通过三芯插座接入继电器维检一体机，经保险管，连接急停开关。

急停开关，一端连接外部电源处理模块，另一端分别连接测试电源和设备电源的电源输入端。急停开关为继电器维检一体机的总开关，带显示灯，在紧急情况下断开AC220V,50Hz交流电，实现欧姆表和设备电源的隔离，型号是YJ139-LA38-11ZS。

测试电源，用于将交流电转换成直流电，其输入端连接急停开关，其输出端连接被测继电器的电源输入端；为被测继电器提供线圈驱动电源，使被测设备适用于各电压等级的继电器测试。本实施例中的测试电源为直流可调开关电源，输入AC200-240V，输出DC0-110V，采用脉冲调宽技术，设有电压数显和调节旋钮，其型号为S-350-110。

设备电源，用于将交流电转换成直流电，其输入端连接急停开关，其输出端连接电源转换模块的输入端。本实施例中的设备电源为直流开关电源，输入AC85-264V，输出24V，采用脉冲调宽技术，其型号是LRS-150-23。

电源转换模块，用于将设备电源的直流电降压到合适的电压供各模块和/或内部电路使用，其输入端连接设备电源的输出端，其输出端连接各模块和/或内部电路的电源输入端。电路图如图3。设备电源输出的24V电压经经不同电压的稳压块输出更低的电压，每级电压后均设置电容滤除杂波。

有线通讯模块，用于有线交互模块和微处理器之间信息的通讯，一端连接微处理器，一端连接有线交互模块。本实施例中，有线通讯模块接口是通过USB通信实现，也可以是其它串口通信方式，如RS232。

无线通讯模块，用于无线交互模块和微处理器之间信息的无线通讯。本实施例中，无线通讯模块接口是通过WIFI通信实现。

有线通讯模块和无线通讯模块的电路原理图如图4，其中有线通讯模块由USBLC6-2SC6完成，无线通讯模块由ESP8266完成，STMPS2141负责USB芯片的的电源管理。

有线交互模块，用于显示用户操作指令以及微处理器发送的信息，与有线通讯模块电连接。有线交互模块可以是触摸屏。

无线交互模块，用于显示用户操作指令以及微处理器发送的信息，与无线通讯模块进行无线通讯。无线交互模块可以是手机，平板等其它移动设备。

本实施例中的有线交互模块和无线交互模块，有继电器型号选择、测试功能选择、标准参数输入、测试参数显示、结果判断显示、故障代码指示、测试报告生产及发送等功能。本实施例中的有线交互模块采用了7.0英寸VGUS(武汉中显)组态屏SDWa070C03T/C/N，分辨率800x480。

连接接口转换模块，用于将被测继电器不同的测试端口标准化，一端连接被测继电器的测试接口，另一端连接继电器测试控制模块。本实施例中，该电路通过端子排与被测继电器的原配插座电连接，可避免继电器引脚搭接与使用环境不同造成得触点电阻测量偏差。

存储模块，用于存储微处理器运行中需要保存的数据，与微处理器的输入输出脚电连接。本实施例中NorFlash型号是W25Q128JV,如图5；EEPROM型号是24AA02E4ST,如图5。

继电器测试控制模块包括触点参数测试电路和线圈阻值测试电路，触点参数测试电路包括包括线圈控制及吸合/释放电压检测电路，动作时间检查和触点清洁电路，触点电阻检测电路和继电器线圈阻值测试电路；用于将采集到的继电器吸合/释放电压，触点电阻，触点电平信号和线圈阻值输出给微处理器，其输入端连接连接接口转换电路，其输出端连接微处理器。

如图6，为触点参数测试电路的电路结构简图。开关S0控制继电器线圈得失电，通道CH0检测继电器吸合/释放电压。开关S1控制触点电阻检测功能，设备给出6V/1A电流经过被测继电器触点，通道CH1～CH8检测触点电势，经过测算得到触点电阻，量程可达0.1mΩ,精度约为±1mΩ。功能选择开关S3至上端10kΩ电路时，开关S2控制动作时间检查功能，通道CH9检测触点电平信号。功能选择开关S3至下端12Ω时，开关S2控制触点清洁功能，此时触点经过电流为24V/2A，再通过合理的断合动作可灼蚀触点氧化层。

线圈控制及吸合/释放电压检测电路，用于控制继电器动作，并将采集到的继电器吸合/释放电压输出给微处理器，其输入端连接连接接口转换电路，其输出端连接微处理器。如图7，该电路采用单激励量缓慢施加法测试继电器线圈的吸合/释放电压值。通过D/A转换电路，精准运放，双极晶体管，实现线圈电压定时定量升降，升降单位为0.1v/ms,测试流程图如图12。在线圈升降压过程中，捕捉继电器触点电平信号。在电平变化时，通过变化时间测算线圈电压并记录。反复动作6次后，微处理器计算平均值，将结果反馈至有线交互模块或者无线交互模块。

动作时间检查和触点清洁电路，用于将采集到的继电器闭合和断开时间输出给微处理器，并根据微处理器的清洁指令，控制继电器的断合，轻微拉弧灼烧去除触点氧化层，其输入端连接连接接口转换电路，其输出端连接微处理器。如图8，该电路主要由通过DA转换电路、选择开关和限流电阻组成。本实施例中的装置在触点电路通过24V2A电流，同时控制继电器断合5次，通过轻微拉弧灼烧去除触点氧化层，由于通过电压较低，不会损坏触点表面镀层。每次触点清洁过后可通过阻值测量检测清洁效果，可以反复使用此功能直至继电器触点电阻满足要求。

需要说明的是图6上述开关S0-S3仅作原理说明，实际电路中通过微处理器控制开关管和转换继电器实现电路功能切换。通过对继电器时间检测、触点电阻检测和触点清洁功能实现电路的解析，设计了整合电路，如图8所示。此电路复用了3项功能都需要使用的继电器触点接口电路，见图8右侧。通过微处理器控制转换继电器RY10C，将高精度要求触点电阻检测电路与另外2项检测电路隔离。触点电阻检测接口CoilRes1～8设置在触点位置转换继电器RY1～8B后端，被测继电器触点前端，被测继电器触点后端全部接地，并设置双地控制，通过转换继电器RY10B进行切换。如此设置可以杜绝设备内部转换继电器触点电阻对被测继电器触点电阻的影响，保证触点电阻检测精度，同时双地控制可以避免启用触点清洁功能时大电流(24V/2A)对触点电阻检测(6V/恒流控制1A)电路的冲击损伤。继电器时间检测和触点清洁功能复用了24V电源驱动，通过转换继电器RY11B通过接入不同阻值的电阻(10KΩ/12Ω)调整测试/清洁电流。通过转换继电器RY11C调整电路并联电阻，在触点清洁时，并入3.3Ω，3W电阻，在触点清洁切换时，起分流保护作用，避免时间检测光耦电路电流过大造成损坏。在控制程序中设置不同功能的测试使能信号，驱动各个转换继电器使能信号间设置一定的转换间隔时间。具体功能与动作关系如下表：

触点电阻检测电路，用于将采集到的继电器触点电平输出给微处理器其输入端连接连接接口转换电路，其输出端连接微处理器。如图9,该电路采用伏-安法测触点接触电阻,经过光耦、场效应管进行DA转换，控制运放、双极型晶体管等电子器件实现恒定的电流输出(本实施例中为1A)，见图9左侧电路。电流经过被测触点电阻后到地，触点电阻两侧电压通过运放放大，经经过模数转换IC将信号返回至微处理器，经过换算得到触点电阻数据，见图9右侧电路。继电器处于释放状态时，单独测量动断触点的接触电阻；继电器处于动作状态时，单独测量动合触点的接触电阻；每组触点共计测量3次，计算取平均值。最终数据发送至微处理器。

需要补充说明的是，本实施例中，测试接口采用的线缆、端子排、接线排均存在一定的阻值(合计约50mΩ)，且每路触点测试通道阻值不同。由于触点电阻测量精度要求高，公差在几毫欧范围内。因此电阻测试前需要对各继电器触点线路阻抗进行标定测试，测得标定值后在触摸屏输入并存入数据库。仅在首次使用或长期搁置后启用时需进行阻抗标定。标定方法为：

1、用一个已知触点电阻的继电器(可使用低电阻测试仪单独测试)或已知组织的工装，插入继电器座内。例，已知标定继电器触点1阻值为R₀。

2、用本实例测得该继电器触点1阻值为R_实测＝R₁。

3、则此类继电器触点1的线路通道阻抗R_线＝R₁-R₀。

4、将线路阻抗R_线输入触摸屏，导入该类型继电器触点数据库，完成标定。

后续测试此类继电器的触点1阻值显示为R_显＝R_实测-R_线。经标定后可以除去测试设备线路阻抗影响，避免实测偏差。

线圈阻值测试电路，用于将采集到的被测继电器线圈的阻值输出给微处理器，其输入端连接连接接口转换电路，其输出端连接电流表。由于铁道车辆继电器线圈阻值在几百至几千欧姆范围，且允许公差较大，为避免集成测试电路过于复杂造成干扰，因此本实施例中采用电阻测量表头IN5135R接入端子排对继电器线圈进行检测。

微处理器，根据用户的操作指令，控制被测继电器的通断，根据收到的被测的继电器的参数，计算测试结果并输出给有线交互模块和/或无线交互模块，并将需要存储的数据输出给存储模块存储。本实施例中的微处理器型号是STM32F401RCT6。

所述继电器维检一体机，测试功能齐全——同时具备检测线圈阻值、吸合电压、释放电压值、检测吸合时间、释放时间、弹跳时间、接触电阻检测、磨合测试、触点清洁功能。

本实施例中的继电器维检一体机使用流程图步骤如下：

S1:被测试继电器先人工进行外观检查，检查防拆标签、外壳、内部结构、引出端、触点是否完好；

S2:根据继电器品牌型号，确认插座类型，将被测试继电器插入对应继电器座中；

S3:开启总电源，拔起急停开关；

S4:通过继电器线圈阻值测试电路，读出被测继电器线圈阻值；

S5:点击有线交互模块，选择当前继电器型号，调用该继电器测试参数标准值，线路接口参数值；

S6:若数据库内无此继电器参数数据、数据有变或者测试要求改变，点击触摸屏设置“齿轮”按钮，进入测试参数修改页面，点击进行测试参数修改；

S7:根据实际情况，使用参数测试、触点清洁、疲劳测试功能。各项测试可交替使用，例如参数测试发现继电器触点电阻异常，可选择触点清洁功能，清洁完毕后可再次进行参数复测。测试报告数据仅保留最后一次，历史数据可通过数据线mini-usb，连接微处理器下载获得；

S8:测试完成后，获取测试报告，可通过无线交互模块将报告(Execl格式)通过邮件发送至指定邮箱；

S9:当前继电器测试完毕，按下急停按钮，拔出当前被测继电器；

S10:若需继续测试其他继电器，重复一至九过程，结束则关闭主电源。

图10中：t1为线圈得电时间点；t2为线圈得电后，触点初次得电时间点；t3为触点电平稳定时间点；ton为设置的吸合时间上限；t4为线圈失电时间点；t5为触点失电时间点；toff为设置的断开时间上限。

如图11，以常开触点为例，本实施例中的继电器维检一体机控制方法，被测继电器的时间检测方法有如下步骤：

S711：被测继电器各测试参数初始化；

S712：判断被测继电器线圈是否得电；如得电，执行步骤S713；如未得电，执行步骤S712；

S713：打开定时器，开始计时；

S714：判断被测继电器是否吸合；如吸合，执行步骤S715；如未吸合，执行步骤S714；

S715：关闭定时器；

S716：判断计时的时间是否小于设定值；如是，执行步骤S717；如否，执行步骤S718；

S717：被测继电器测试状态正常；

S718：被测继电器测试状态卡滞；

S719：显示和存储数据。

继电器动作时间检测是通过图8中检查电路中对继电器线圈、触点电平进行采集。电平信号通过高速光耦隔离输入至微处理器。如图10所示，吸合时间为t合＝t2－t1；弹跳时间为t弹＝t3－t2；释放时间为t释＝t5－t4；t合＞ton系统判定为触点卡滞；t释＞toff系统判定为触点粘连。

常闭触点电平信号与常开触点电平信号相反，方法相同，在此不在赘述。

需要补充说明的是触点卡滞/粘连判定用于测试结果和设备疲劳测试功能。疲劳测试功能是在被测继电器反复动作过程中，检测触点状态。若判定触点卡滞/粘连故障，继电器动作停止，保留故障状态。疲劳测试可以设置磨合次数和动作快慢，最多可循环动作999次。在疲劳测试时，若设备连接了无线交互模块，测试人员可以远程获知测试结果。疲劳测试动作结束或故障停止时，移动端会通过邮件将测试信息发至指定邮箱。

如图12，以常开触点为例，本实施例中的继电器维检一体机控制方法，被测继电器触点吸合电压、释放电压测试方法有如下步骤：

S721：被测继电器各测试参数初始化；

S722：启动触点动作捕捉，触点动作捕捉通过触点电平变化而获取；

S723：使线圈升压，逐步升高被测继电器的线圈电压，通过调节测试电源的输出电压实现；

S724：判断触点是否吸合；如是，执行步骤S725；如否，执行步骤S723；

S725：标记吸合电压；

S726：使线圈降压，逐步降低被测继电器的线圈电压，通过调节测试电源的输出电压实现；

S727：判断触点是否断开；如是，执行步骤S728；如否，执行步骤S726；

S728：标记释放电压；

S729：测试次数加1；

S730：判断测试次数达到6；如是，执行步骤S723；如否，执行步骤S731；

S731：计算数据并显示。

常闭触点电平信号与常开触点电平信号相反，方法相同，在此不在赘述。

如图13，本实施例中的铁路继电器检测维护系统，配置的APP在android studio平台开发，适用于所有安卓系统设备；包括账户管理单元，通讯管理单元、远程操控单元、数据处理单元和报告呈现单元。

账户管理单元，用于设置登录权限和接收检测结果的接收邮件账户。测试人员通过账户、密码设置管理登陆权限；设置接收邮箱账户，获取检测报告和疲劳测试完成提醒信息。

通讯管理单元，用于账户管理单元和数据处理单元之间，远程操控单元和数据处理单元之间，报告呈现单元和数据处理单元之间得通讯。连接WIFI后，通过IP地址和端口号建立通信；通过定时应答机制，确认微处理器和无线交互模块的连接状态；通过邮箱授权，建立邮件信息发送功能。

远程操控单元，根据测试人员的操作指令，向系统请求对应的功能。APP通过定义命令码实现设备测试功能、测试参数和报告获取命令发送。继电器参数测试请求为“cmd102”，疲劳测试请求为“cmd 1004x”，x为疲劳测试次数值；报告数据请求为“cmd 100”。

数据处理单元，根据远程操控单元的请求，完成相应的检测功能及数据生成。如请求时测试功能请求时，完成测试并计算测试数据；如是报告数据请求，系统将获得设备数据报文。报文包括了继电器参数实测值及数据库的设置标准值，每个数据通过空格隔开，便于程序检索。数据匹配完成后，程序将按要求比对实测值与标准值，得出测试结果，生成测试报告。

报告呈现单元，用于显示测试报告。测试报告可在无线交互模块上呈现和查看，APP内可存储近3次报告记录。报告为Execl格式，具体如图14所示。

继电器仅需一次插拔即可完成全部检测，通过有线通讯模块和无线通讯模块可以便捷操作和获取报告。若仅参数测试，2分钟内即可完成测试并获得测试报告。并且测试精度高——全自动化测试、避免了手动误差。

Claims (6)

1.继电器维检一体机，包括控制组件，其特征在于：所述控制组件包括继电器测试控制模块和微处理器；所述继电器测试控制模块包括触点参数测试电路和线圈阻值测试电路；

触点参数测试电路，用于将采集到的继电器吸合、释放电压，触点电阻，触点电平信号和线圈阻值输出给微处理器，其输入端连接被测继电器，其输出端连接微处理器；

线圈阻值测试电路，用于将采集到的被测继电器线圈的阻值输出给微处理器，其输入端连接被测继电器，其输出端连接欧姆表；

微处理器，根据用户的操作指令，控制被测继电器的通断，根据收到的被测的继电器的参数，计算测试结果。

2.根据权利要求1所述的继电器维检一体机，其特征在于：所述触点参数测试电路还包括动作时间检查和触点清洁电路；

动作时间检查和触点清洁电路，用于将采集到的继电器闭合和断开时间输出给微处理器，并根据微处理器的清洁指令，控制继电器的断合和触点通过的电流，轻微拉弧灼烧去除触点氧化层，其输入端连接被测继电器，其输出端连接微处理器。

3.根据权利要求1或2中所述的继电器维检一体机，其特征在于：所述控制组件还包括连接接口转换模块；

连接接口转换模块，用于将被测继电器不同的测试端口标准化，一端连接被测继电器的测试接口，另一端连接继电器测试控制模块。

4.根据权利要求3中所述的继电器维检一体机，其特征在于：所述控制组件还包括无线通讯模块和无线交互模块；

无线通讯模块，用于无线交互模块和微处理器之间信息的无线通讯；无线交互模块，用于显示用户操作指令以及微处理器发送的信息，与无线通讯模块进行无线通讯。

5.根据权利要求4中所述的继电器维检一体机，其特征在于：所述无线通讯模块和无线交互模块采用WIFI通讯。

6.根据权利要求3中所述的继电器维检一体机，其特征在于：所述控制组件设置在控制盒内。