专利名称：电磁继电器测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电磁继电器测试仪，属于仪器仪表技术领域，可用于电磁继电器的测试，也适用于军用电磁继电器的测试与筛选。
背景技术：
电磁继电器(以下简称继电器)是机电结合的电子元件，其断态的高绝缘电阻和通态的低导通电阻使得其它电子元器件无法与其相比。因此在民用电子产品和军用电子装备中得到了广泛的应用。但由于继电器的生产过程(特别是军用继电器)中有很多工序仍采用手工操作，造成质量一致性水平较差，在应用过程中经常出现故障，成为电子元件中可靠性最差的类别之一。因此对继电器进行严格的测试和筛选成为急待解决的问题。目前国内电子产品生产厂家对于继电器的检测主要还是依赖于国外进口设备或采用通用设备对继电器各项指标进行人工检测。国外进口设备用于继电器的检测遇到的主要技术问题就是针对不同类型继电器测试的技术支持和维护很难满足用户的需求。选用通用测试设备来检测继电器，测试方法操作繁琐、安全性及可靠性低，测试数据的判断、整理、 统计都需要人工进行且数据一致性差，很难满足市场的需求。国内产品在测量电磁继电器的接触电阻时，没有全面测量所有触点的接触电阻；在动作时间测量方面，一般都只测试吸合和断开时间，不能全面地反映继电器的动作。
实用新型内容本实用新型技术解决的问题是克服现有技术的不足，提供一种可以全自动测试电磁继电器线包电阻、动作电压、触点电阻和动作时间、实现继电器主要技术指标的全自动化测试，具有测试精度高、测试参数完整、成本低、易于维护和便于技术支持的智能型电磁继电器测试仪，可适用于生产或使用电磁继电器的用户。本实用新型的技术解决方案是电磁继电器测试仪，包括工业平板电脑、数字万用表、程控电压源、时间测试模块、控制模块、测试主板和连接器，工业平板电脑通过RS232接口分别与数字万用表、程控电压源及控制模块连接，测试主板分别与数字万用表、程控电压源、时间测试模块、控制模块和连接器连接。所述的时间测试模块包括FPGA系统和时间测试接口，FPGA系统包括多路选择器、 时间数字转换器和读写控制器，测试主板通过时间测试接口与FPGA系统的多路选择器、时间数字转换器和读写控制器连接，时间数字转换器分别与多路选择器和读写控制器连接。所述的控制模块包括DSP最小系统、外部I/O空间扩展模块、RS232通信接口和控制模块输入输出接口，DSP最小系统分别与外部I/O空间扩展模块、RS232通信接口和控制模块输入输出接口连接，控制模块输入输出接口与外部I/O空间扩展模块连接，测试主板通过控制模块输入输出接口与DSP最小系统和外部I/O空间扩展模块连接，工业平板电脑通过RS232通信接口与DSP最小系统连接。所述的测试主板包括时间测试信号生成模块、触点电阻测试模块、输入输出隔离模块、电平转换模块、测试开关阵列、连接器接口、时间测试模块接口、控制模块接口、数字万用表接口和控制电压接口，测试开关阵列分别与时间测试信号生成模块、触点电阻测试模块、输入输出隔离模块、连接器接口、控制模块接口和数字万用表接口连接，输入输出隔离模块分别与时间测试信号生成模块、电平转换模块和测试开关阵列连接，电平转换模块分别与输入输出隔离模块、时间测试模块接口和控制电压接口连接，时间测试模块通过时间测试模块接口分别与电平转换模块和控制电压接口连接，控制模块通过控制电压接口分别与时间测试模块接口和电平转换模块连接。所述的触点电阻测试模块包括信号发生器、低通滤波器、功率放大器、恒流控制模块和信号处理模块，信号发生器与低通滤波器连接，低通滤波器分别与信号发生器和功率放大器连接，功率放大器分别与低通滤波器和恒流控制模块连接，测试开关阵列分别与恒流控制模块和信号处理模块连接。本实用新型与现有技术相比有益效果为(1)本实用新型采用主从控制方式，工业平板电脑通过RS232串口通信方式与各功能模块相连，用户只需通过上位机软件的编程选项来配置被测继电器的属性及参数即可自动完成继电器的技术参数测试；(2)本实用新型采集数据快速、准确、精度高、功能全、可靠性高，具有人工测试记录无法比拟的优越性；(3)本实用新型选取了 8组转换触点，可以对目前市场上所有电磁继电器进行测试，同时还可以测量出每组静触点和动触点的接触电阻以及触点动作的各种动作时间参数，因而较目前已有的测试仪具有更大的优越性；(4)本实用新型既可用于电磁继电器的器件检测，也可用于具有较高可靠性指标要求的电磁继电器的筛选；(5)本实用新型相对于国内同类产品功能更全面，具有较强的推广价值。
图1为本实用新型的整体原理框图；图2为本实用新型时间测试模块原理框图；图3为本实用新型控制模块原理框图；图4为本实用新型测试主板原理框图；图5为本实用新型触点电阻测试模块原理框图图6为本实用新型上位机软件总流程图；图7为本实用新型线包电阻测试软件流程图；图8为本实用新型动作电压测试软件流程图；图9为本实用新型触电电阻测试软件流程图；图10为本实用新型动作时间测试软件流程图。
具体实施方式本实用新型以8组转换触点为模型，全面测量各组静合点和动合点的接触电阻， 全面测试了继电器动作过程的各种动作时间。[0027]本实用新型如图1所示，包括工业平板电脑1、数字万用表2、程控电压源3、时间测试模块4、控制模块5、测试主板6和连接器7，工业平板电脑1通过RS232接口分别与数字万用表2、程控电压源3及控制模块4连接，测试主板6分别通过其对应的接口与数字万用表2、程控电压源3、时间测试模块4、控制模块5及连接器7连接。工业平板电脑1选用了联合工控的型号为PPC-104B平板电脑，数字万用表2选用了 Agilent Technology的U3402A，程控电压源3选用了台湾固伟的PSM-6003。工业平板电脑1是本实用新型的上位机控制平台，使用者通过上位机软件的人机交互界面装订被测电磁继电器的信息及技术参数，即可自动完成信号调节、测量、试验数据自动采集、储存和处理、自动生成测试报告。上位机软件的总流程如图6所示，其中线包电阻测试、动作电压测试、触点电阻测试及动作时间测试流程。软件流程中发送的指令都是通过串口发给控制模块5，返回指令都是控制模块5通过串口返回给上位机。具体测试过程如下1、测试线包电阻流程如图7所示，工业平板电脑1通过RS232串口发送控制指令给控制模块5从而生成相应的控制信号给测试主板6，待测试主板6响应控制信号后，工业平板电脑1通过RS232串口控制数字万用表2来读取线包电阻的测试数据。2、测量动作电压流程如图8所示，工业平板电脑1由RS232串口发送控制指令给控制模块5从而生成相应的控制信号给测试主板6，测试主板6响应指令切换通路形成相应的测试电路后，工业平板电脑1按要求发送指令给程控电压源3来调节其输出电压并通过控制模块5来读取程控电压施加于电磁继电器线包引起的相应状态的变化来测量动作电压。3、测量触点电阻流程如图9所示，工业平板电脑1发指令给程控电压源3控制其输出电压为被测电磁继电器的额定电压，然后由工业平板电脑1发送指令给控制模块5生成控制信号去控制测试主板6的相应测试通路，最后由工业平板电脑1发送指令控制数字万用表2读取测试数据，对测试数据校正后得到触点电阻的测试值。4、测量动作时间流程如图10所示，通过控制控制模块5来选通测试主板6的相应测试通路和使能时间测试模块4，然后控制程控电压源3输出相应的电压给电磁继电器线包从而产生电磁继电器触点动作的时间信号，时间信号经时间测试模块4处理后得到相应的数字信号，该数字信号由控制模块5读取后通过串口送给工业平板电脑1。时间测试模块4如图2所示，对电磁继电器触点动作的时间进行测试，由FPGA系统8和时间测试接口 9组成。FPGA系统8包括多路选择器81、时间数字转换器82和读写控制器83，测试主板6通过时间测试接口 9与FPGA系统8的多路选择器81、时间数字转换器82和读写控制器83连接，时间数字转换器82分别与多路选择器81和读写控制器83连接。FPGA系统8为EP1C6T144C7的最小系统，配置芯片为EPCS4S18。FPGA系统8实现的功能模块为多路选择器81、时间数字信号转换器82及读写控制器83。多路选择器81 实现依据控制信号的要求选取相应的时间信号给时间数字转换器82，它利用宏功能块的多路复用器来实现。时间数字信号转换器82对多路选择器81送来的时间信号的启动信号和停止信号构成的脉宽时间信号采用量化时延的方法进行计时，本质上就是利用计数器和延迟链计数器来实现，延迟链的时钟由PLL配置获得。读写控制器83实现了时间测试模块4与控制模块5的数据读写控制，它通过读写控制信号的时序设计来实现。控制模块5如图3所示，它是本实用新型的下位机控制器，完成与工业平板电脑1 的通信、时间测试模块4的控制及各种测试控制信号的生成功能，由DSP最小系统10、外部 I/O空间扩展模块11、RS232通信接口 12及控制模块输入输出接口 13组成。DSP最小系统 10分别与外部I/O空间扩展模块11、RS232通信接口 12和控制模块输入输出接口 13连接， 控制模块输入输出接口 13与外部I/O空间扩展模块11连接，测试主板6通过控制模块输入输出接口 13与DSP最小系统10和外部I/O空间扩展模块11连接，工业平板电脑1通过 RS232通信接口 12与DSP最小系统10连接。DSP最小系统10由TMS320LFM07A的最小系统构成，它通过IOPB 口来读取时间测量模块4的转换数据，由SCI控制器实现DSP最小系统10与工业平板电脑1的通信，利用地址线A13-A15、IS、TO、STRB来产生外部I/O空间扩展模块11的所需的信号。外部I/O 空间模块11由CPLD译码和锁存电路来实现，CPLD译码负责将信号A13-A15、IS、TO、STRB 进行译码产生信号P0RT0000-P0RTE000，译码产生的信号来控制锁存电路将数据总线上的数据D7-D0锁存输出到控制模块输入输出接口上，也即是说通过利用访问外部1/0空间来产生所需要的控制信号，CPLD译码由EPM7032AETC44-10来实现，锁存电路采用SN74HC273 来实现。RS232通信接口 12由MAX232ACWE来实现。如图4所示，测试主板6包括时间测试信号生成模块14、触点电阻测试模块15、输入输出隔离模块16、电平转换模块17、测试开关阵列18、连接器接口 19、时间测试模块接口 20、控制模块接口 21、数字万用表接口 22及控制电压接口 23。测试开关阵列18分别与时间测试信号生成模块14、触点电阻测试模块15、输入输出隔离模块16、连接器接口 19、控制模块接口 21和数字万用表接口 22连接，输入输出隔离模块16分别与时间测试信号生成模块14、电平转换模块17和测试开关阵列18连接，电平转换模块17分别与输入输出隔离模块16、时间测试模块接口 20和控制电压接口 23连接，时间测试模块4通过时间测试模块接口 20分别与电平转换模块17和控制电压接口 23连接，控制模块5通过控制电压接口 23 分别与时间测试模块接口 20和电平转换模块17连接。测试主板6将继电器动作的各类待测时间间隔的启动和停止信号通过时间测试接口 9送入FPGA系统8，FPGA系统8将待测的各种时间间隔信号根据时间测试接口 9上的控制信号要求通过多路选择器81进行分组并将这些分组信号分别送入时间数字转换器 82，在时间数字转换器82中将时间间隔的启动和停止信号形成的脉宽时间信号转换成数字信号，转换完成后的数字信号由读写控制器83送给控制模块5，然后通过RS232接口由控制模块5将该数字信号送入工业平板电脑1。时间信号生成模块14由比较电路和整形电路组成，比较电路采用电阻分压和 0PA2241比较电路来实现，电阻分压的输出端通过测试开关阵列18与电磁继电器的常闭点或常开点相连，电磁继电器的不动触点通过测试开关阵列18接地，从而使电阻分压输出端就会因为电磁继电器触点动作而产生电平变化，通过该电平与另一个设定电平比较就产生了触点动作信号；整形电路是将所有的触点动作信号都变成上升沿信号，它由74LS244及 74LS240来实现，即原来是上升沿的触点动作信号由74LS244来实现，原来是下降沿的触点动作信号由74LS240变为上升沿信号；通过比较电路和整形电路后，时间信号生成模块14 就产生了测试电磁继电器触点动作所需的时间信号。时间测试信号生成模块14的输出信号先送给输入输出隔离模块16然后由输入输出隔离模块16的相应输出端送入电平转换模块17，电平转换模块17分别与时间测试模块接口 20、控制模块接口 23及输入输出隔离模块16连接。触点电阻测试模块15如图5所示，包括信号发生器25、低通滤波器沈、功率放大器27、恒流控制模块观和信号处理模块四。信号发生器25与低通滤波器沈连接，低通滤波器26分别与信号发生器25和功率放大器27连接，功率放大器27分别与低通滤波器沈和恒流控制模块观连接，测试开关阵列18分别与恒流控制模块观和信号处理模块四连接。信号发生器25由MAX038来实现，产生一个频率为IKHz的正弦信号。低通滤波器 26采用0PA2241设计了巴特沃思型滤波器，截止频率为2KHz。功率放大器27用0PA544来实现，实现了正弦信号的功率放大。恒流控制模块观采用运算放大器来实现，即采用Howland 电流泵，运放选用AD620。信号处理模块四主要包括前级放大、低通滤波、后级放大及RMS 转换，前级放大利用差分运放INA134实现信号的提取和放大，低通滤波也是采用0PA2241 设计的巴特沃思型滤波器来实现，后级放大由0PA2241运放的放大电路构成，RMS转换采用 AD637设计实现了 AC-RMS的转换。信号发生器25的输出通过低通滤波器沈与功率放大器 27的输入连接，功率放大器27的输出与恒流控制模块观连接，信号处理模块四与测试主板6的测试开关阵列18连接。输入输出隔离模块16主要的功能就是将模拟信号与数字信号进行隔离，它由 PS2801-4型光藕电路来实现。电平转换模块17就是将5V电平与3. 3V电平相互转换，它将控制模块接口 21送来的控制信号转换后送给输入输出隔离模块16，同时它也将输入输出隔离模块16送来的时间信号转换后送给时间测试模块接口 20，它由74LVC164245构成的电路来实现。测试开关阵列18由继电器阵列和驱动电路组成，驱动电路由UL拟803驱动芯片来实现，继电器阵列所选用的继电器为Omron的G5V-2及G5NB-1A，测试开关阵列18的控制信号来自于输入输出隔离模块16。时间测试模块接口 20除了接收来自于电平转换模块 17的时间信号外，还接收来自于控制模块5的控制信号给时间测试模块4。触点电阻测试模块15主要实现电磁继电器触点电阻测试的各功能电路，它通过测试开关阵列18的选通来连接电磁继电器的被测触点。连接器7是被测电磁继电器与测试仪之间的连接通道，采用一个DB62芯插座来实现，与测试主板的连接器接口连接。由于电磁继电器封装形式的多样化，需要把电磁继电器规范成统一的接口这样才有利于测试仪的使用。众所周知，电磁继电器按触点动作形式可以分为常闭型、常开型、转换型，而转换型中包含了常闭常开，即常闭型和常开型都是转换型继电器的子集，因而可以以转换型电磁继电器的触点模型来统一所有继电器的触点模型，进而可以统一规划测试接口。本实用新型以8组转换触点来设计测试接口，即8个静合点、8个动合点及8个不动点。被测电磁继电器安装在印制板，印制板上将各组触点依次按触点定义的顺序走线连接到一个DB62芯的插头，将该插头插入连接器7即可进行测试。本实用新型未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
权利要求1.电磁继电器测试仪，其特征在于包括工业平板电脑(1)、数字万用表O)、程控电压源(3)、时间测试模块(4)、控制模块(5)、测试主板(6)和连接器(7)，工业平板电脑(1)通过RS232接口分别与数字万用表O)、程控电压源C3)及控制模块( 连接，测试主板(6) 分别与数字万用表O)、程控电压源(3)、时间测试模块0)、控制模块(5)和连接器(7)连接。
2.根据权利要求1所述的电磁继电器测试仪机，其特征在于所述的时间测试模块(4) 包括FPGA系统⑶和时间测试接口(9)，FPGA系统⑶包括多路选择器(81)、时间数字转换器(82)和读写控制器(83)，测试主板(6)通过时间测试接口(9)与FPGA系统(8)的多路选择器(81)、时间数字转换器(8 和读写控制器(83)连接，时间数字转换器(8 分别与多路选择器(81)和读写控制器(8 连接。
3.根据权利要求1所述的电磁继电器测试仪，其特征在于所述的控制模块( 包括 DSP最小系统(10)、外部I/O空间扩展模块(11)、RS232通信接口 (12)和控制模块输入输出接口(13)，DSP最小系统(10)分别与外部I/O空间扩展模块(11)、RS232通信接口 (12) 和控制模块输入输出接口(1 连接，控制模块输入输出接口(1 与外部I/O空间扩展模块(11)连接，测试主板(6)通过控制模块输入输出接口 (13)与DSP最小系统(10)和外部 I/O空间扩展模块(11)连接，工业平板电脑⑴通过RS232通信接口(1 与DSP最小系统 (10)连接。
4.根据权利要求1所述的电磁继电器测试仪，其特征在于所述的测试主板(6)包括时间测试信号生成模块(14)、触点电阻测试模块(15)、输入输出隔离模块(16)、电平转换模块(17)、测试开关阵列(18)、连接器接口(19)、时间测试模块接口(20)、控制模块接口 (21)、数字万用表接口 02)和控制电压接口(23)，测试开关阵列(18)分别与时间测试信号生成模块(14)、触点电阻测试模块(15)、输入输出隔离模块(16)、连接器接口(19)、控制模块接口和数字万用表接口 02)连接，输入输出隔离模块(16)分别与时间测试信号生成模块(14)、电平转换模块(17)和测试开关阵列(18)连接，电平转换模块(17)分别与输入输出隔离模块(16)、时间测试模块接口 OO)和控制电压接口 03)连接，时间测试模块 ⑷通过时间测试模块接口 OO)分别与电平转换模块(17)和控制电压接口 03)连接，控制模块( 通过控制电压接口分别与时间测试模块接口 OO)和电平转换模块(17) 连接。
5.根据权利要求1所述的电磁继电器测试仪，其特征在于所述的触点电阻测试模块 (15)包括信号发生器(25)、低通滤波器( )、功率放大器07)、恒流控制模块08)和信号处理模块( )，信号发生器0 与低通滤波器06)连接，低通滤波器06)分别与信号发生器0 和功率放大器(XT)连接，功率放大器(XT)分别与低通滤波器06)和恒流控制模块08)连接，测试开关阵列(18)分别与恒流控制模块08)和信号处理模块09)连接。
专利摘要电磁继电器测试仪，包括工业平板电脑、数字万用表、程控电压源、时间测试模块、控制模块、测试主板和连接器，工业平板电脑通过RS232接口分别与数字万用表、程控电压源及控制模块连接，测试主板分别与数字万用表、程控电压源、时间测试模块、控制模块和连接器连接。本实用新型是一种可以测量多达8组触点的各类电磁继电器的综合测试仪器，实现了电磁继电器线包电阻、动作电压、触点电阻及动作时间参数的全自动测试，具有自动化程度高、测试时间短、测试精度高、体积小、成本低等特点，可以广泛运用于电磁继电器的器件检测及具有较高可靠性指标要求的电磁继电器的筛选。
文档编号G01R31/327GK202041623SQ20112012712
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者刘华祥, 赵兴华, 赵海娜, 韩正超 申请人:北京航天光华电子技术有限公司