专利名称：一种电工触点电性能智能实验单元的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电工触点电性能智能实验单元。
背景技术：
电工触点是开关、继电器、接触器等的关键部件，触点的性能直接影响这些电器的整体性能。触点电性能包括静态性能和动态性能两方面内容，而动态电性能与触点材料、制造工艺、应用条件密切相关，触点电性能实验主要用于新材料和新工艺的筛选、日常生产中的质量控制等。触点电性能实验主要是进行性能对比实验，即在相同环境条件下比较不同材料、不同触点结构、不同制造工艺对触点电性能的影响。实验过程中需要控制的主要环境 条件是触点接触压力、触点间隙、触点超行程、负载电流和功率因数角等。触点电性能实验通过在指定条件下模拟电器触点的开闭操作进行，实验过程长，实验环境差。当前的实验主要为机械式半自动方式，需要人工较多的频繁干预。本实用新型给出一种基于嵌入式智能控制装置的电工触点电性能智能实验单元，该智能实验单元按照预定的程序自动完成实验过程，记录实验结果，该智能实验单元可以一个单元单独使用，也可多个单元组合构成多组触点实验装置使用。
发明内容本实用新型发明目的是提供一种将微处理器、传感器、气动或电动运动控制机构、机械装置相结合的电工触点电性能智能实验单元，利用电流和功率因数可调的交流电源作为实验电源，在实验流程中进行触点的动态检测，利用一个直流恒流源作为辅助电源间隔一定时间周期性的替换实验电源接入触点主回路检测触点的静态电阻，全部流程由嵌入式智能控制装置控制。利用该智能实验单元可以方便的构成电工触点电性能智能实验系统，实现电工触点电性能实验的自动化和智能化。本实用新型是这样实现的(I)电工触点电性能智能实验单元由实验主回路电路、触点运动机构、执行控制流程的嵌入式智能控制装置构成；嵌入式智能控制装置安装在金属控制盒内，控制盒安装在触点运动机构的安装板上。(2)实验主回路电路电源由两个定触点安装夹具上的接线柱接入，避免动触点部件上大电流引线对动触点的往复运动影响；导电片安装在绝缘支架上，而绝缘支架安装在动触点往复运动机构上；实验主回路电路电源经过外部KMl，R、L、实验触点I、2、3、4构成实验主回路电路。(3)嵌入式智能控制装置以微处理器为核心，包括信号检测与处理电路、AD变换电路、功率驱动电路、光电隔离的RS485通信接口电路、光纤通信接口电路、数字显示电路；嵌入式智能控制装置分为微处理器电路B、信号检测电路A和功率驱动电路C三块电路板，控制程序存储在微处理器的程序存储器中，整个实验过程由控制程序实现智能控制，通过RS485接口将多个智能实验单元组成一个现场总线网络，利用光纤通信接口与外部计算机进行信息传送。(4)触点运动机构由动触点往复运动机构、伺服驱动元件、拉压力传感器、安装嵌入式控制装置的金属控制盒、电压检测传感器和电流检测传感器构成；在嵌入式智能控制器的控制下，动触点往复运动机构由电动或气动伺服驱动元件驱动进行往复运动，带动动触点与定触点按特定的周期闭合与分断，实现电性能实验。本实用新型较好解决了电工触点电性能实验装置的自动化程度和实验结果的可靠性。
图I为本实用新型智能实验单元的实验主回路电路原理图。图2为本实用新型智能实验单元的触点运动机构结构原理图。·图3为本实用新型智能实验单元的总电路原理图。图4为本实用新型实施实例的智能实验单元控制电路原理图。图中标记I-定触点；2_动触点；3_动触点；4_定触点；5_导电片6_定触点安装夹具；7_伺服驱动元件；8_动触点往复运动机构；9_拉压力传感器；10_电流检测传感器；11_嵌入式智能控制装置；12_电压检测传感器；13_定触点安装夹具；14_绝缘支架。
具体实施方式
实施例I :(I)电工触点电性能智能实验单元由实验主回路电路、触点运动机构、执行控制流程的嵌入式智能控制装置构成。嵌入式智能控制装置11安装在金属控制盒内，金属控制盒安装在触点运动机构的安装板上。(2)实验主回路电路电源由两个定触点安装夹具6和13上的接线柱接入，图2中的I、2、3、4就是图I实验主回路电路中的待实验触点I、2、3、4，其中的导电片5安装在绝缘支架14上，而绝缘支架14安装在动触点往复运动机构8上；实验主回路电路电源经过外部KMl，R、L、实验触点I、2、3、4构成实验主回路。(3)嵌入式智能控制装置以微处理器为核心，如图4所示，包括信号检测与处理电路、AD变换电路、功率驱动电路、光电隔离的RS485通信接口电路、光纤通信接口电路、数字显示电路；智能控制装置分为微处理器电路B、信号检测电路A、功率驱动电路C三块电路板，控制程序存储在微处理器的程序存储器中，整个实验过程由控制程序实现智能控制，通过RS485接口可将多个智能实验单元组成一个现场总线网络，利用光纤通信接口与外部计算机进行信息传送。(4)触点运动机构由动触点往复运动机构8、伺服驱动元件7、拉压力传感器、安装嵌入式控制装置11的金属控制盒、电压检测传感器12和电流检测传感器10构成；在嵌入式智能控制器的控制下，动触点往复运动机构8由电动或气动伺服驱动元件7驱动进行往复运动，带动动触点2和3与定触点I和4按特定的周期闭合与分断,实现电性能实验。利用电工触点电性能智能实验单元进行实验的流程①初始状态为触点断开状态，在实验开始时，实验主回路电路电源控制开关KMl闭合，直流恒流源控制开关KM2断开，将实验主回路电路电源接入实验触点主回路，设置实验次数初值N=0，按需要设定静态电阻测试间隔Ns的值、触点往复运动速度、触点闭合周期T。、触点分断周期TB，然后启动进入实验过程。②启动实验过程 后，动触点往复运动由嵌入式智能控制装置控制电动或气动伺服驱动元件使动触点往复运动机构正向运动，使触点1-2，3-4闭合，嵌入式智能控制装置在触点闭合周期T。内等间隔采样检测100次电压、电流、触点接触压力，经数字滤波后计算动态接触电阻，触点接触压力。③经过T。时间后，嵌入式智能控制装置控制气动伺服驱动元件使动触点往复运动机构反向运动，进入触点断开过程，在断开过程，以IOus采样周期检测电压和电流，利用电压电流检测值测试触点断开过程的燃弧能量，燃弧时间，同时检测触点分段拉力，以识别触点是否熔焊。④触点分断到位，同时电弧结束，则进入触点分断周期TB，选择TB=T。，然后执行触点失效算法程序，获得触点失效与否状态标记，等待Tb周期时间结束。⑤到Tb时间，识别触点是否失效，如果失效，转到步骤⑧结束实验，否则进入第⑥
止/J/ O⑥没有失效，实验次数N+1，存储当前实验测试数据，并通过光纤通信接口将实验数据发送给监控PC，然后判断N是否等于Ns的整数倍，如果N是Ns的整数倍，表示到达静态电阻检测周期，进入步骤⑦进行静态电阻测试，否则返回步骤②继续进行实验。⑦到静态电阻测试时间，则断开实验主回路电路电源控制开关KM1，闭合直流恒流源控制开关KM2，然后驱动动触点往复运动机构正向运动，使触点1-2，3-4闭合，IOmA直流恒流源I加到触点对上，通过检测触点间电压计算静态电阻，静态电阻测量完毕，使直流恒流源控制开关断开，然后使实验主回路电路电源控制开关闭合，返回步骤②继续进行实验。⑧满足实验结束条件，或者接到结束命令，进入该步骤，将实验单元状态信息通过光纤接口发送给PC，断开实验主回路电路电源控制开关和直流恒流源控制开关，动触点往复运动机构返回到触点断开位置。实施例2 动触点往复运动伺服驱动元件7使用伺服电机，其它与实施例I相同。
权利要求1.一种电工触点电性能智能实验单元，其特征在于 (1)电工触点电性能智能实验单元由实验主回路电路、触点运动机构、执行控制流程的嵌入式智能控制装置构成；嵌入式智能控制装置安装在金属控制盒内，控制盒安装在触点运动机构的安装板上； (2)实验主回路电路电源由两个定触点安装夹具上的接线柱接入；导电片安装在绝缘支架上，而绝缘支架安装在动触点往复运动机构上；实验主回路电路电源经过外部KM1，R、L、实验触点构成实验主回路电路； (3)嵌入式智能控制装置包括信号检测与处理电路、AD变换电路、功率驱动电路、光电隔离的RS485通信接口电路、光纤通信接口电路和数字显示电路；嵌入式智能控制装置分为微处理器电路B、信号检测电路A和功率驱动电路C三块电路板，控制程序存储在微处理器的程序存储器中，通过RS485接口将多个智能实验单元组成一个现场总线网络； (4)触点运动机构由动触点往复运动机构、伺服驱动元件、拉压力传感器、安装嵌入式控制装置的金属控制盒、电压检测传感器和电流检测传感器构成。
专利摘要本实用新型公开一种电工触点电性能智能实验单元。由实验主回路电路、触点运动机构、执行控制流程的嵌入式智能控制装置构成；实验主回路电路电源由两个定触点安装夹具上的接线柱接入；导电片安装在绝缘支架上，而绝缘支架安装在动触点往复运动机构上；嵌入式智能控制装置包括信号检测与处理电路、AD变换电路、功率驱动电路、光电隔离的RS485通信接口电路、光纤通信接口电路和数字显示电路；触点运动机构由动触点往复运动机构、伺服驱动元件、拉压力传感器、安装嵌入式控制装置的金属控制盒、电压检测传感器和电流检测传感器构成。本实用新型较好解决了电工触点电性能实验装置的自动化程度和实验结果的可靠性。
文档编号G01R31/327GK202710721SQ20122038451
公开日2013年1月30日 申请日期2012年8月4日 优先权日2012年8月4日
发明者金红, 蒋存波, 黎辛晓, 陶小梅 申请人:桂林理工大学