用于电磁继电器的可调浪涌负载试验装置的制作方法

本发明涉及电磁继电器技术领域，尤其涉及电磁继电器电接触性能试验分析装置，具体而言，就是一种用于电磁继电器的可调浪涌负载试验装置。

背景技术：

由于电磁继电器具有一系列固体电子器件不能替代的优点，如：高转换深度、大输入输出比等，其在工业控制、通信、电力等领域被广泛应用，电磁继电器主要用于控制系统电源及信号的通断。

在实际使用电磁继电器的过程中，由于实际电路中存在分布式电感和电容，电磁继电器触点开闭时会产生瞬态过压或过流，从而导致电磁继电器触点发生瞬态电弧烧蚀受损或粘连失效，影响电磁继电器产品的电寿命。因而，通过浪涌试验对电磁继电器产品的抗浪涌能力进行测试、分析具有重要意义。

目前，针对浪涌对继电器触点影响的研究在国内外已经受到广泛关注，但是，还没有专门的试验装置根据试验方案的要求自动对多组电磁继电器试验件进行浪涌试验，并反馈试验信息，现有的浪涌试验装置主要存在以下缺点：

1、浪涌电流时间大多通过调整电容器的充放电时间进行控制，精度不高，在进行试验分析时难以定量描述浪涌电流时间与电寿命的关系；

2、当试验方案中的浪涌试验条件需要改变或者多个电磁继电器试验件试验条件不一致时，需要对各个浪涌试验设备逐一进行手工调节，试验效率低下；

3、在浪涌试验过程中，对触点电压/电流波形的监测需要通过示波器等设备实现，难以对多组电磁继电器试验件同时进行浪涌试验，且不便于试验人员实时查看试验过程中各试验件的试验信息；

4、电路结构固定，难以灵活扩展，当试验件数量超过设备允许数量时，需要试验人员手工切换并分批次进行试验，试验耗时长。

因此，本领域技术人员亟待研发一种能够定量描述浪涌电流时间与电寿命之间关系的高效率浪涌实验装置。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于电磁继电器的可调浪涌负载试验装置，解决了现有浪涌试验装置无法定量描述浪涌电流时间与电寿命之间关系的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的具体实施方式提供一种用于电磁继电器的可调浪涌负载试验装置，包括：试验操作终端、与所述试验操作终端连接的多个控制/采集电路，以及与所述控制/采集电路连接的多个浪涌负载发生单元，所述浪涌负载发生单元与电磁继电器一一对应连接，其中，所述试验操作终端用于向所述控制/采集电路下发实验控制命令，并通过所述控制/采集电路和所述浪涌负载发生单元接收电磁继电器的触点电流采样信息；所述控制/采集电路用于根据所述实验控制命令调节所述浪涌负载发生单元的电阻阻值从而向电磁继电器输出浪涌电流；所述浪涌负载发生单元用于在所述控制/采集电路的控制下向电磁继电器输出预定大小的浪涌电流，并采样电磁继电器的所述触点电流采样信息通过所述控制/采集电路反馈给所述试验操作终端。

根据本发明的上述具体实施方式可知，用于电磁继电器的可调浪涌负载试验装置至少具有以下有益效果：实现对多个电磁继电器试验件的浪涌电流时间、浪涌间隔时间及浪涌次数的独立控制；全自动完成多个电磁继电器试验件的浪涌试验，并实时显示每个电磁继电器试验件的浪涌试验持续时间、已完成的浪涌次数及触点电流波形；可以对一个电磁继电器试验件单独进行浪涌负载试验，也可以对多个电磁继电器同时进行独立试验条件的浪涌负载试验，精确测试电磁继电器的抗浪涌能力；支持对每个电磁继电器试验件的相关试验信息(如：浪涌试验持续时间、已完成的浪涌次数及触点电流波形)的实时监测与查询，能够按照不同试验方案的要求对多组电磁继电器触点同时进行浪涌负载试验，提高了试验效率。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。

图1为本发明具体实施方式提供的一种用于电磁继电器的可调浪涌负载试验装置的示意性框图；

图2为本发明具体实施方式提供的一种控制/采集电路的示意性框图；

图3为本发明具体实施方式提供的一种浪涌负载发生单元电路原理图；

图4为本发明具体实施方式提供的一种处理器通过控制/采集电路对浪涌负载发生单元进行控制的原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。

本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

图1为本发明具体实施方式提供的一种用于电磁继电器的可调浪涌负载试验装置的示意性框图，如图1所示，该可调浪涌负载试验装置包括：试验操作终端1、与多个所述试验操作终端1连接的控制/采集电路2和与电磁继电器连接的浪涌负载发生单元3；可调浪涌负载试验装置完成对电磁继电器的浪涌负载试验。

如图所示，可调浪涌负载试验装置主要包括：试验操作终端1(主要由上位机11和处理器12组成)、多个控制/采集电路3、多个浪涌负载发生单元3。上位机11、处理器12和控制/采集电路3具体描述如下：

(1)上位机11

所述上位机11具体可以为装有试验管理软件的PC机，PC机通过CAN总线与处理器12连接，PC机通过CAN总线向所述处理器12发送浪涌试验条件设置命令，PC机还用于显示通过CAN总线接收的处理器12反馈的电磁继电器浪涌负载试验信息；本发明的具体实施例中，浪涌试验条件设置命令包括每个所述浪涌负载发生单元的浪涌电流时间、浪涌间隔时间及浪涌次数；所述浪涌负载试验信息包括每个所述浪涌负载发生单元的浪涌试验持续时间、已完成的浪涌次数及电磁继电器试验件触点电流采样信息。

(2)处理器12

本发明的具体实施例中，处理器12可以采用STM32单片机，处理器12用于接收上位机11发送的浪涌试验条件设置命令，并反馈电磁继电器试验件的浪涌负载试验信息；所述处理器12还用于通过控制/采集电路2控制多个浪涌负载发生单元3根据浪涌试验条件的要求向多组电磁继电器输出浪涌电流。

(3)控制/采集电路2

所述控制/采集电路2用于接收所述处理器12发送的控制命令，并按命令通过浪涌负载发生单元3对指定的电磁继电器进行试验；控制/采集电路2还用于在浪涌试验过程中监测电磁继电器的触点电流采样信息，并将监测到的触点电流采样信息反馈给处理器12。

图2为本发明具体实施方式提供的一种控制/采集电路的示意性框图，如图2所示，每个控制/采集电路2包括一个板选电路21、一个主控单元22、一个数据采集电路23、一个线圈驱动电路24，每个控制/采集电路2可以连接8个浪涌负载发生单元3。其中，所述板选电路21的使能信号输入端与所述处理器12的电路选择信号输出引脚连接；所述主控单元22的数据采集控制I/O口与所述数据采集电路23的数据输出引脚连接，所述主控单元22的线圈驱动控制I/O口与所述线圈驱动电路24的控制输入端口连接，所述主控单元22的CS端口、IN端口和OUT端口与所述处理器12的控制与数据采集I/O口连接；所述主控单元22、所述数据采集电路23和所述线圈驱动电路24的电源输入端均与所述板选电路21连接。

再次参见图2，板选电路21主要由第一继电器211、三极管212、第一电阻213和第二电阻214组成。其中，第一继电器211具有线圈2111和常开触点2112，第一继电器211的线圈2111及常开触点2112的一端短接后与电源正极VCC连接，第一继电器211的常开触点2112的另一端与主控单元22、数据采集电路23及线圈驱动电路24的电源输入端连接；第一继电器211的线圈2111的另一端与三极管212的集电极相连，三极管212的发射极接地，三极管212的发射极与基极之间通过第一电阻213和第二电阻214连接，第一电阻213和第二电阻214之间的节点为板选电路21的使能信号输入端，板选电路21的使能信号输入端与所述处理器12的一个电路选择信号输出引脚相连。

数据采集电路23包括分压电路、跟随电路及A/D转换芯片(图中未绘示)，浪涌负载发生单元3的E端口通过分压电路、跟随电路连接到A/D转换芯片的输入引脚，A/D转换芯片的输出引脚与主控单元22的一组数据采集控制I/O口相连；本发明的具体实施例中，跟随电路主要由LF356构成，A/D转换芯片可以为AD9220。

线圈驱动电路24可以由晶体管阵列ULN2803组成，晶体管阵列的8个控制输入端口与主控单元22的一组线圈驱动控制I/O口相连，晶体管阵列的8个输出端口分别与8个浪涌负载发生单元3的D端口相连。

主控单元22可以采用FPGA芯片EP2C35F484，主控单元22的一组数据采集控制I/O口连接数据采集电路23的数据输出引脚，主控单元22的一组线圈驱动控制I/O口连接线圈驱动电路24的控制输入端口，主控单元22的CS端口、IN端口和OUT端口与处理器12的一组控制与数据采集I/O口相连。

图3为本发明具体实施方式提供的一种浪涌负载发生单元电路原理图，参见图3，浪涌负载发生单元3的具体实施例如下：

浪涌负载发生单元3具体包括第三电阻31、第四电阻32、第五电阻33、MOS管34、第六电阻35和第七电阻36，其中，第三电阻31，其一端通过A端口与电磁继电器的动合静触点连接，另一端与B端口连接；第四电阻32，其一端与B端口连接，另一端接地；第五电阻33，其一端与A端口连接；MOS管34，其漏极与所述第五电阻33的另一端连接，基极与C端口连接，源极与E端口连接；第六电阻35，其一端与所述MOS管34的漏极连接，另一端与所述MOS管34的源极连接；第七电阻36，其一端与所述MOS管34的源极连接，另一端接地。

本发明的具体实施例中，第三电阻31的阻值为7500欧姆；所述第四电阻32的阻值为1000欧姆；所述第五电阻33的阻值为5.6欧姆；所述第六电阻35的阻值为22欧姆；所述第七电阻36的阻值为0.1欧姆。

浪涌负载发生单元3用于按照控制/采集电路2的指令向电磁继电器输出浪涌电流；浪涌负载发生单元3还用于按照控制/采集电路2的指令驱动对应电磁继电器的线圈(即绕线)，使电磁继电器运转；所述浪涌负载发生单元3还用于对电磁继电器浪涌试验过程中的触点电流进行采样；所述浪涌负载发生单元3还可通过调节第五电阻33、第六电阻35的阻值从而控制浪涌电流的大小。

图4为本发明具体实施方式提供的一种处理器通过控制/采集电路对浪涌负载发生单元进行控制的原理图，图4所示，图4所示的处理器12通过控制/采集电路2对浪涌负载发生单元3进行控制的原理图进行说明，图3中浪涌负载发生单元3的A端口(即端子A)连接电磁继电器试验件动合静触点4-1，用于控制所述电磁继电器动合触点组4-1、4-3浪涌电流的通断；图3中浪涌负载发生单元3的B端口(即端子B)连接控制/采集电路2的Bi(i＝1,2…8)端口，用于反馈电磁继电器动合静触点的电平状态；图3中C端口(即端子C)连接控制/采集电路2的Ci(i＝1,2…8)端口，用于接收所述控制/采集电路2对MOS管34的控制信号；图3中D端口(即端子D)连接控制/采集电路2的Di(i＝1,2…8)端口，用于按照所述控制/采集电路2输出的控制命令对电磁继电器的动作进行控制；图3中E端口(即端子E)连接控制/采集电路2的Ei(i＝1,2…8)端口，用于在试验过程中向所述控制/采集电路2输出电磁继电器动合触点组的采样电压；所述第三电阻31的第一端与所述第五电阻33的第一端及所述一个电磁继电器的动合静触点连接；所述第四电阻32的第一端接地GND；所述第三电阻31的第二端与所述第四电阻32的第二端与端子B连接；所述第五电阻33的第二端与所述第六电阻35的第一端及MOS管34的漏极连接；所述第六电阻35的第二端与所述第七电阻36的第一端及所述MOS管34的源极连接；所述第七电阻36的第二端接地GND；所述第三电阻31(阻值为7500欧姆)与所述第四电阻32(电阻为1000欧姆)构成分压电路，用于对电磁继电器动合静触点电压进行分压，使电压大小满足所述控制/采集电路2的输入电平要求(控制/采集电路2的输入电平要求为3.3V)，具体为所述当动合静触点电平为28V时，分压电路接通：+28V→动合触点组→所述第三电阻31→所述第四电阻32→GND，端子B处电平等于28V/(7.5KΩ+1KΩ)×(1KΩ)≈3.3V，当动合静触点电平为0V时，分压电路断开，端子B处电平为0V；所述第五电阻33、所述第六电阻35及所述MOS管34用于按照端子C的电平状态控制电磁继电器动合触点组的浪涌电流通断；所述第七电阻36(电阻为0.1欧姆)用于对流经动合触点组的电流进行采样。

电磁继电器部分主要包括：

用于进行浪涌负载试验的电磁继电器试验件，数量可根据实际需要及所述浪涌负载发生单元的数量灵活设计。

如图4所示，以电磁继电器1、9的浪涌负载试验为例进行详细说明：在试验操作终端设置浪涌试验条件(浪涌负载发生单元1的浪涌电流时间5ms、浪涌间隔10ms、浪涌次数2000次；浪涌负载发生单元9的浪涌电流时间10ms、浪涌间隔10ms、浪涌次数1000次)，试验操作终端通过CAN总线将浪涌试验条件发送给处理器；处理器使能EN1、EN2、CS1、CS2端口之后，通过OUT1、OUT2端口分别将电磁继电器试验件1、9的试验条件发送到控制/采集电路1和控制/采集电路2的IN端口，并发送试验开始命令。对于电磁继电器试验件1(9)：控制/采集电路1(2)的C1端口输出高电平，所述浪涌负载发生单元1(9)中的MOS管将第六电阻(22欧姆)短路；所述控制/采集电路1(2)的D1端口输出高电平，电磁继电器(9)开始动作，所述控制/采集电路1(2)开始对浪涌负载发生单元1(9)的端子E的电压数据进行连续采集；当所述控制/采集电路1(2)检测到浪涌负载发生单元1(9)的端子B电平由低变高时，端口C1保持输出高电平5ms(10ms)，在此过程中浪涌回路导通：+28V→动合触点组→第五电阻(5.6欧姆)→MOS管→所述第五电阻(0.1欧姆)→GND，回路电流等于28V/(5.6Ω+0.1Ω)≈5A；然后，端口C1输出低电平，所述MOS管断开，所述第六电阻接入回路，负载回路导通：+28V→动合触点组→所述第五电阻(5.6欧姆)→所述第六电阻(22欧姆)→所述第七电阻(0.1欧姆)→GND，回路电流为28V/(5.6Ω+22Ω+0.1Ω)≈1A，所述控制/采集电路1(2)停止对浪涌负载发生单元1(9)的端子E的电压数据采集；电磁继电器试验件1(9)完成一次浪涌试验，所述控制/采集电路1(2)通过OUT端口将采集到的浪涌负载发生单元1(9)的端子E的电压数据反馈到所述处理器的IN1端口；所述处理器将电磁继电器1(9)的浪涌次数加1，并通过CAN总线将电磁继电器1(9)的浪涌次数及端子E的电压数据反馈到试验操作终端，试验操作终端将端子E的电压数据转化为电磁继电器1(9)动合触点组的电流波形，并对浪涌试验信息进行显示；所述控制/采集电路1(2)的C1端口持续输出低电平10ms之后，进行下一次浪涌试验；直到完成2000次(1000次)浪涌次数，控制/采集电路1(2)向所述处理器返回试验结束信息，所述处理器停止使能EN1、EN2、CS1、CS2端口，电磁继电器1(9)的浪涌试验完成。本实施例的电磁继电器用可调浪涌负载试验装置具有电路简洁、成本低、可根据试验方案进行灵活扩展、试验过程无需人工操作、性能稳定等特点。

综上所述，本发明上述实施例至少还具有以下有益效果：

1、本发明能够按照电磁继电器浪涌试验要求，通过试验操作终端设置浪涌试验条件，从而自动、独立地控制一组或多组电磁继电器触点的浪涌电流时间及浪涌试验次数，可同时执行多组试验方案，节省试验时间；2、上位机可以实时接收处理器反馈的浪涌试验信息，便于试验人员查询；3、本发明电路结构简洁、成本低、可扩展，试验过程全自动，人工干预少，可同时对多个电磁继电器进行浪涌试验，降低试验成本。

本发明提供一种用于电磁继电器的可调浪涌负载试验装置，实现同时对多个电磁继电器试验件的浪涌电流时间、浪涌间隔时间及浪涌次数的独立控制；全自动完成多个电磁继电器的浪涌试验，并实时显示每个电磁继电器的浪涌试验持续时间、已完成的浪涌次数及触点电流波形；可以对一个电磁继电器单独进行浪涌负载试验，也可以对多个电磁继电器同时进行独立试验条件的浪涌负载试验，精确测试电磁继电器的抗浪涌能力；支持对每个电磁继电器的相关试验信息(如：浪涌试验持续时间、已完成的浪涌次数及触点电流波形)的实时监测与查询，能够按照不同试验方案的要求对多组电磁继电器触点同时进行浪涌负载试验，提高了试验效率。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述的本发明实施例可在各种硬件、软件编码或两者组合中进行实施。例如，本发明的实施例也可为在数据信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)中执行上述方法的程序代码。本发明也可涉及计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)执行的多种功能。可根据本发明配置上述处理器执行特定任务，其通过执行定义了本发明揭示的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来完成。可将软件代码或固件代码发展为不同的程序语言与不同的格式或形式。也可为不同的目标平台编译软件代码。然而，根据本发明执行任务的软件代码与其他类型配置代码的不同代码样式、类型与语言不脱离本发明的精神与范围。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。