继电器综合参数测试系统的吸合释放时间校准装置的制作方法

本实用新型属于测量仪器校准技术，尤其涉及一种继电器综合参数测试系统的吸合释放时间校准装置。

背景技术：

继电器综合参数测试系统主要由时间测量单元、电源、测试夹具、电阻测量单元、电压测量单元、电流测量单元、线圈电源和计算机等部分组成。用于测试继电器的吸合时间、释放时间、线圈电阻、触头接触电阻、电压、电流等多参数的综合测试系统。

继电器综合参测试系统测试继电器吸合时间和释放时间的工作原理如说明书附图1所示。左边虚线框为继电器综合参数测试系统，右边虚线框为被测继电器。将继电器的转换触点、常闭触点和常开触点分别连接到继电器综合参数测试系统对应的转换端、常闭端和常开端。继电器的线圈接线端接到继电器综合参数测试系统的线圈电源端。

设继电器线圈所需的额定电压为V1、常闭端对转换端的电压为V2，常开端对转换端的电压为V3、继电器综合参数测试系统线圈电源端输出的电压为V4。

吸合时间测量方法如下：设置继电器综合参数测试系统为吸合时间测量功能，启动测量。当继电器综合参数测试系统的线圈电源端输出继电器线圈所需的额定电压V1时，继电器线圈通电，继电器综合参数测系统开始计时，经过一段时间后，转换触点与常开触点闭合，继电器综合参数测试系统停止计时，这一段时间间隔称为继电器的吸合时间。

释放时间测量方法如下：

设置继电器综合参数测试系统为释放时间测量功能，启动测量。测试顺序是：首先，继电器综合参数测试系统的线圈电源端输出继电器线圈所需的额定电压V1，继电器导通，转换触点与常开触点是闭合的。当继电器综合参数测试系统的线圈电源端输出的线圈额定电压由V1跳变为0V时，即给继电器线圈断电，继电器综合参数测试系统开始计时，经过一段时间后，转换触点与常闭触点接通，继电器综合参数测试系统停止计时，这一段时间间隔称为继电器的释放时间。

目前，继电器综合参数测试系统属于专用测试设备，对其进行校准还没有专用的校准装置。现行的一种校准方法连接框图如说明书附图2所示。左边2个虚线框分别为继电器综合参数测试系统和示波器，右边虚线框为被测继电器。

将继电器综合参数测试系统的线圈电源端用示波器电压探头连接到示波器的通道1上；将继电器的转换触点和常开触点用示波器电压探头连接到示波器的通道2上；将继电器的转换触点和常闭触点用示波器电压探头连接到示波器的通道3上。校准方法如下：

吸合时间校准：

设置继电器综合参数测试系统为触点闭合时间测量功能，启动测量，当继电器综合参数测试系统的线圈电源端输出的继电器线圈所需的额定电压为V1时，示波器的通道1在t1时刻测得波形，继电器通电后，经过一段时间，常开触点闭合，示波器的通道2在t2时刻测得波形，如说明书附图3所示。示波器测得的吸合时间为T0＝t2-t1，同时，继电器综合参数测试系统测得的吸合时间为T，吸合时间测量误差按公式(1)计算：

ΔT＝T-T0 (1)

式中：ΔT—吸合时间测量误差，单位：s；

T—继电器综合参数测试系统测得的吸合时间，单位：s；

T0—示波器测得的吸合时间，单位：s。

释放时间校准：

设置继电器综合参数测试系统为释放时间测量功能，启动测量，测试顺序是：首先，继电器综合参数测试系统的线圈电源端输出继电器线圈所需的额定电压V1，继电器导通，转换触点与常开触点是闭合的。当继电器综合参数测试系统的线圈电源端输出的线圈额定电压由V1跳变为0V时，即给继电器线圈断电，示波器的通道1在t1时刻测得波形，经过一段时间后，转换触点与常闭触点接通，示波器的通道3在t2时刻测得波形，如说明书附图4所示。示波器测得的释放时间为T0＝t2-t1，同时，继电器综合参数测试系统测得的释放时间为T，释放时间测量误差按公式(2)计算：

ΔT＝T-T0 (2)

式中：ΔT—释放时间测量误差，单位：s；

T—继电器综合参数测试系统测得的释放时间，单位：s；

T0—示波器测得的释放时间，单位：s。

这种校准方法的难点在于：由于校准的时间间隔点由继电器的吸合时间和释放时间所决定，而每种类型的继电器的吸合时间和释放时间是固定的，因而不能精确设定要校准的时间间隔点，如0.1ms、1ms、10ms等，尤其是继电器综合参数测试系统的时间测量的上限和下限，从而造成所校准的点不能覆盖整个量程范围。同时，这种方法还存在用示波器测量时间间隔时，分辨率不高，示波器探头对继电器综合参数测试系统有干扰等，从而造成校准精度不高，不能满足量传要求等问题。

目前，典型的继电器综合参数测试系统的吸合时间和释放时间测量的主要技术指标为：时间测量范围：10μs～200ms，最大允许误差：±0.1％；触点负载：有6V/10mA、6V/100mA、28V/10mA、28V/100mA等多种档位。以触点负载6V/10mA所表示的意义为例进行说明：它为电压源，电源电压为6V，其内阻为6V/10mA＝600Ω，既使电源外部短路，最大电流为10mA。根据继电器触点电流大小，选择合适的档位，不会损坏继电器的触点。它加到继电器的触点上，当继电器吸合或断开时，触点接触或断开，测量继电器的相关参数。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题：提供一种继电器综合参数测试系统的吸合释放时间校准装置，以解决现有技术不能精确设定要校准的时间间隔点，尤其是继电器综合参数测试系统的时间测量的上下限，从而造成所校准的点不能覆盖整个量程范围的难题。同时现有校准方法精度不高，不能满足量传要求等问题。

本实用新型技术方案

一种继电器综合参数测试系统的吸合释放时间校准装置，它包括单刀双投开关，单刀双投开关的转换端B引出到接线端A；单刀双投开关的D端引出到第一NPN型晶体三极管的基极；单刀双投开关的C端引出到第二NPN型晶体三极管的基极，第一NPN型晶体三极管的集电极引出到接线端E；第二NPN型晶体三极管的集电极引出到接线端F；第一NPN型晶体三极管的发射极引出到接地端GND；第二NPN型晶体三极管的发射极引出到接地端GND。

所述接线端A、E和F均为BNC接头。

继电器综合参数测试系统线圈电源端的正端与函数或任意波形发生器的外触发输入端相连；继电器综合参数测试系统的常开端与校准装置的F端相连；继电器综合参数测试系统的常闭端与校准装置的E端相连；函数或任意波形发生器的输出端与校准装置的A端相连。

函数或任意波形发生器的内部晶振用外接参考频标代替。

所述的继电器综合参数测试系统的吸合释放时间校准装置的校准方法，它包括吸合时间的校准方法和释放时间的校准方法，所述吸合时间的校准方法包括：

步骤1、将校准装置的单刀双投开关打到C位置；

步骤2、设置函数或任意波形发生器为外触发，触发沿为上升沿，触发延迟时间为T0；

步骤3、根据函数或任意波形发生器外触发输入电压的范围要求，调节继电器综合参数测试系统线圈电源端输出的电压V4，使电压V4满足范围要求；

步骤4、设置函数或任意波形发生器输出波形为脉冲波，周期为T1，脉冲宽度为Tw，T1和Tw的选择原则是：T1比Tw大，Tw能使校准装置的二个NPN型晶体三极管可靠的饱和导通和截止；脉冲波的低电平为-1V，高电平为1V，开起函数或任意波形发生器的脉冲串功能，脉冲串设为1个；

步骤5、设置继电器综合参数测试系统为吸合时间测量功能，启动测量，当继电器综合参数测试系统的线圈电源端输出电压V4时，继电器综合参数测试系统开始计时，同时触发函数或任意波形发生器，经延迟时间T0后，从函数或任意波形发生器的输出端输出1个单脉冲信号，经端点A、单刀双投开关的端点B和端点C后，到达第二NPN型晶体三极管的基极，使第二NPN型晶体三极管饱和导通；则继电器综合参数测试系统的常开端短路，继电器综合参数测试系统停止计时；如继电器综合参数测试系统测得的吸合时间为T，则吸合时间校准的误差：ΔT＝T-T0。

释放时间的校准方法包括：

步骤1、将校准装置的单刀双投开关打到D位置；

步骤2、设置函数或任意波形发生器为外触发，触发沿为下降沿，触发延迟时间为T0；

步骤3、根据函数或任意波形发生器外触发输入电压的范围要求，调节继电器综合参数测试系统线圈电源端输出的电压V4，使电压V4满足范围要求；

步骤4、设置函数或任意波形发生器输出波形为脉冲波，其周期为T1，脉冲宽度为Tw，T1和Tw的选择原则是：T1比Tw大，Tw能使校准装置的2个NPN型晶体三极管可靠的饱和导通和截止；脉冲波的低电平为-1V，高电平为1V，开起函数发生器的脉冲串功能，脉冲串设为1个；

步骤5、设置继电器综合参数测试系统为释放时间测量功能，启动测量，测试顺序是：首先，将在继电器综合参数测试系统的线圈电源端输出电压V4，当线圈电源端输出电压由V4跳变为0V时，继电器综合参数测试系统开始计时，同时触发函数或任意波形发生器，经延迟时间T0后，从函数或任意波形发生器的输出端输出1个单脉冲信号，经端点A、单刀双投开关的端点B和端点D后，到达第一NPN型晶体三极管的基极，使第一NPN型晶体三极管饱和导通，则继电器综合参数测试系统的常闭端短路，继电器综合参数测试系统停止计时，如继电器综合参数测试系统测得的释放时间为T，则释放时间校准的误差为：ΔT＝T-T0本实用新型的有益效果：

本实用新型简单可靠，使用方便；通过1个单刀双投开关和2个NPN型晶体三极管即可构成校准装置。利用函数/任意波形发生器的外触发延迟功能，将继电器综合参数测试系统线圈电源端输出的线圈电压信号精确的延迟时间T0后，去触发函数/任意波形发生器，函数/任意波形发生器输出一个单脉冲电压信号，去控制校准装置的2个NPN型晶体三极管的饱和导通和截止，来精确模拟继电器的吸合时间和释放时间，从而实现对继电器综合参数测试系统吸合时间和释放时间的校准。本实用新型解决了现有技术不能精确设定要校准的时间间隔点，尤其是继电器综合参数测试系统的时间测量的上下限，从而造成所校准的点不能覆盖整个量程范围的难题。同时现有校准方法精度不高，不能满足量传要求等问题。如用高精度的外接参考频标代替函数/任意波形发生器的内部晶振，可大幅提高延迟时间输出的精度。

附图说明：

图1为现有技术继电器综合参数测试系统测试继电器的吸合时间和释放时间的原理框图；

图2为现有技术用示波器校准继电器综合参数测试系统的吸合时间和释放时间的原理框图；

图3为现有技术用示波器校准继电器综合参数测试系统的吸合时间时的波形图；

图4为现有技术用示波器校准继电器综合参数测试系统的释放时间时的波形图；

图5为本实用新型电路结构示意图；

图6为本实用新型用校准装置与函数/任意波形发生器校准继电器综合参数测试系统的吸合时间和释放时间的原理框图；

图7为本实用新型用校准装置和函数/任意波形发生器校准继电器综合参数测试系统的吸合时间时的波形图；

图8为本实用新型用校准装置和函数/任意波形发生器校准继电器综合参数测试系统的释放时间时的波形图。

具体实施方式：

一种继电器综合参数测试系统吸合时间和释放时间的校准装置(以下简称校准装置)如说明书附图5所示。它包括单刀双投开关1的转换端B引出到接线端A；单刀双投开关1的D端引出到第一NPN型晶体三极管2的基极；单刀双投开关1的C端引出到第二NPN型晶体三极管3的基极。第一NPN型晶体三极管2的集电极引出到接线端E；第二NPN型晶体三极管3的集电极引出到接线端F；第一NPN型晶体三极管2的发射极引出到接地端GND；第二NPN型晶体三极管3的发射极引出到接地端GND。

接线端A、E和F均为BNC接头。

如用高精度的外接参考频标代替函数/任意波形发生器的内部晶振，可大幅提高延迟时间输出的精度。

校准连接框图如说明书附图6所示。继电器综合参数测试系统线圈电源端的正端与函数/任意波形发生器的外触发输入端相连；继电器综合参数测试系统的常开端与校准装置的F端相连；继电器综合参数测试系统的常闭端与校准装置的E端相连；函数/任意波形发生器的输出端与校准装置的A端相连。

利用函数/任意波形发生器的外触发延迟功能，将继电器综合参数测试系统线圈电源端输出的线圈电压信号精确的延迟时间T0后，去触发函数/任意波形发生器，函数/任意波形发生器输出一个单脉冲电压信号，去控制校准装置的2个NPN型晶体三极管的饱和导通和截止，来精确模拟继电器的吸合时间和释放时间，从而实现对继电器综合参数测试系统吸合时间和释放时间的校准。

所述的继电器综合参数测试系统的吸合释放时间校准装置的校准方法，它包括吸合时间的校准方法和释放时间的校准方法，所述吸合时间的校准方法包括：

步骤1、将校准装置的单刀双投开关打到C位置；

步骤2、设置函数或任意波形发生器为外触发，触发沿为上升沿，触发延迟时间为T0；

步骤3、根据函数或任意波形发生器外触发输入电压的范围要求，调节继电器综合参数测试系统线圈电源端输出的电压V4，使电压V4满足范围要求；

步骤4、设置函数或任意波形发生器输出波形为脉冲波，周期为T1，脉冲宽度为Tw，T1和Tw的选择原则是：T1比Tw大，Tw能使校准装置的二个NPN型晶体三极管可靠的饱和导通和截止；脉冲波的低电平为-1V，高电平为1V，开起函数或任意波形发生器的脉冲串功能，脉冲串设为1个；

步骤5、设置继电器综合参数测试系统为吸合时间测量功能，启动测量，当继电器综合参数测试系统的线圈电源端输出电压V4时，继电器综合参数测试系统开始计时，同时触发函数或任意波形发生器，经延迟时间T0后，从函数或任意波形发生器的输出端输出1个单脉冲信号，经端点A、单刀双投开关的端点B和端点C后，到达第二NPN型晶体三极管的基极，使第二NPN型晶体三极管饱和导通；则继电器综合参数测试系统的常开端短路，继电器综合参数测试系统停止计时；如继电器综合参数测试系统测得的吸合时间为T，则吸合时间校准的误差：ΔT＝T-T0。

释放时间的校准方法包括：

步骤1、将校准装置的单刀双投开关打到D位置；

步骤2、设置函数或任意波形发生器为外触发，触发沿为下降沿，触发延迟时间为T0；

步骤3、根据函数或任意波形发生器外触发输入电压的范围要求，调节继电器综合参数测试系统线圈电源端输出的电压V4，使电压V4满足范围要求；

步骤4、设置函数或任意波形发生器输出波形为脉冲波，其周期为T1，脉冲宽度为Tw，T1和Tw的选择原则是：T1比Tw大，Tw能使校准装置的2个NPN型晶体三极管可靠的饱和导通和截止；脉冲波的低电平为-1V，高电平为1V，开起函数发生器的脉冲串功能，脉冲串设为1个；

步骤5、设置继电器综合参数测试系统为释放时间测量功能，启动测量，测试顺序是：首先，将在继电器综合参数测试系统的线圈电源端输出电压V4，当线圈电源端输出电压由V4跳变为0V时，继电器综合参数测试系统开始计时，同时触发函数或任意波形发生器，经延迟时间T0后，从函数或任意波形发生器的输出端输出1个单脉冲信号，经端点A、单刀双投开关的端点B和端点D后，到达第一NPN型晶体三极管的基极，使第一NPN型晶体三极管饱和导通，则继电器综合参数测试系统的常闭端短路，继电器综合参数测试系统停止计时，如继电器综合参数测试系统测得的释放时间为T，则释放时间校准的误差为：ΔT＝T-T0

线圈电压的延迟和单脉冲电压信号由函数/任意波形发生器产生，本实施例以美国安捷伦公司生产的33522A型函数/任意波形发生器为例，以校准吸合时间和释放时间1ms点进行说明。

根据33522A型函数/任意波形发生器外触发电平输入范围，设置继电器综合参数测试系统线圈电源电压V4为5V。

按前面板上的CH1(通道1)，在Output(输出)中选on，即开启通道1输出，电压信号从CH1端输出。

按前面板上的Waveforms(波形)键，再按pulse(脉冲)键，即选择输出波形为脉冲波。

按前面板上的Units(单位)键，按Period(周期)键，按前面板上的Parameters(波形参数)键，设置周期为20ms。按Pulse Width(脉冲宽度)键，设置脉冲宽度为10ms。按Amplitude(幅度)键，设置脉冲幅度为2Vpp。按Offset(偏置)键，设置偏置电压为0.0V。则每次触发33522A型函数/任意波形发生器后，从通道1输出1个脉冲宽度为10ms，低电平为-1V，高电平为1V的单脉冲。

按前面板上的Burst(脉冲串)键，按on键，即开启脉冲串功能。按#of Cycles键，设置为1Cyc,即设置输出波形为1个单脉冲。

按前面板上的Trigger(触发)键，按Source(触发源)键，选Ext(外触发)。按Sync Src(同步源)选CH1(通道1)。按Trigger Setup(触发设置)键，设置Delay(延迟)为1ms，即T0＝1ms。触发沿设置：当要校准吸合时间时，按Rising(上升沿)为上升沿触发，当要校准释放时间时，按Falling(下降沿)为下降沿触发，按Done(确认)键。

主要技术指标：

本校准装置用函数/任意波形发生器的外触发延迟功能，来精确模拟产生继电器的吸合时间和释放时间。因此，校准装置的主要指标取决于所用函数/任意波形发生器。同时，用外接高精度的参考频标代替函数/任意波形发生器的内部晶振，可大幅提高输出单脉冲电压信号的时间精度。如用33522A型函数/任意波形发生器，输出延迟时间范围：4ns～1ks，连续可调，最大允许误差：±5×10^-8×Tw，其中Tw为脉冲宽度。