中心論題：
- 典型時(shí)間繼電器時(shí)間參數(shù)測試電路
- 基于單片機(jī)的測試系統(tǒng)
- 程序流程
- 單片機(jī)的選用
解決方案：
- 典型時(shí)間繼電器時(shí)間參數(shù)測試電路
- 基于單片機(jī)的測試系統(tǒng)
引言
時(shí)間繼電器是一種時(shí)間控制元件，其具有延時(shí)精度高，延時(shí)范圍寬、使用壽命長、功耗小、輸出觸點(diǎn)容量大、調(diào)整方便和直觀；另外還具有外觀體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。從功能種類上分：有通電延時(shí)型、接通延時(shí)型、斷電延時(shí)型、短開延時(shí)型、間隔延時(shí)型、往復(fù)延時(shí)型(周期通斷)、累計(jì)定時(shí)、多路延時(shí)型、星—三角起動型和多功能延時(shí)型。而涉及到時(shí)間繼電器具體所需檢驗(yàn)的延時(shí)參數(shù)：如延時(shí)重復(fù)誤差Er、整定誤差Eset、電壓波動誤差Ev、溫度誤差Et、綜合誤差Ec等在具體測試時(shí)較煩瑣，尤其在上述延時(shí)參數(shù)Er(重復(fù)誤差)、Eset(整定誤差)、Ev(電壓波動誤差)又是判斷時(shí)間繼電器延時(shí)性能的重要依據(jù)，而上述參數(shù)在檢驗(yàn)人員進(jìn)行檢測時(shí)就必須逐臺在專用的時(shí)間繼電器測試臺上與高出被測產(chǎn)品一定精度的時(shí)間計(jì)時(shí)儀進(jìn)行同步類比，將其被測產(chǎn)品設(shè)定顯示值與其高精度計(jì)時(shí)儀相比對以計(jì)時(shí)儀所顯示的時(shí)間為延時(shí)參數(shù)，并且還需對每次所測量的參數(shù)進(jìn)行記錄，待所測規(guī)定次數(shù)達(dá)到后，然后再根據(jù)相應(yīng)的誤差公式對其數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)算處理。對其結(jié)果與規(guī)定的允許誤差值比較，最終判定該誤差產(chǎn)品某項(xiàng)誤差指標(biāo)是否達(dá)到規(guī)定要求。
上述傳統(tǒng)的檢測手段則對檢驗(yàn)測試人員的要求較高，相應(yīng)的檢驗(yàn)強(qiáng)度及人為的數(shù)據(jù)處理工作量也很大，而在檢測和記錄中難免會出現(xiàn)誤差，從而影響到對被檢測的正確判斷?；谏鲜隹紤]，用單片機(jī)和相應(yīng)外圍檢測系統(tǒng)將時(shí)間繼電器延時(shí)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測并儲存保留，待所確定的檢測次數(shù)完成后，通過對其存儲的記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行 處理，對處理后的延時(shí)誤差值與被測產(chǎn)品允許的延時(shí)誤差相比較來判定產(chǎn)品延時(shí)誤差是否符合要求，并將其最終結(jié)果傳輸?shù)轿C(jī)中并且打印出來。通過單片機(jī)對檢測過程中的自動檢測，這在檢測過程中大大降低了檢驗(yàn)人員的工作強(qiáng)度，對產(chǎn)品的檢測也更加科學(xué)，更加規(guī)范，相應(yīng)的延時(shí)誤差及延時(shí)參數(shù)也醒目直觀，在很大程度上保證了產(chǎn)品的檢測精度?？傊?，智能化對時(shí)間繼電器參數(shù)的檢測有其很強(qiáng)的適用性，它不僅大大簡化了相應(yīng)檢測操作，也為檢測的準(zhǔn)確可靠提供了較好的保證，所以智能化的檢測會在時(shí)間延時(shí)參數(shù)檢測方面會越來越體現(xiàn)出其優(yōu)越性。
典型時(shí)間繼電器時(shí)間參數(shù)測試電路
在典型時(shí)間繼電器測試電路中，一般常規(guī)采用石英計(jì)時(shí)儀與被檢測時(shí)間繼電器進(jìn)行延時(shí)同步比對。石英計(jì)時(shí)儀精度可達(dá)10-4~10-7h，且檢測時(shí)間范圍可調(diào)(可根據(jù)被檢測產(chǎn)品選擇相應(yīng)的S、min、h計(jì)量單位)，每次測試后可控制使其自動清零。被檢測時(shí)間繼電器延時(shí)顯示最小時(shí)間為0.01S(10ms)，石英計(jì)時(shí)儀精度可滿足其測試精度要求。
因時(shí)間繼電器使用范圍較廣，也從而導(dǎo)致工作電壓規(guī)格的多檔性。如考慮使用模擬式指針儀表可考慮1.5級，并且使AC(DC)電壓顯示均考慮分檔顯示其電壓值應(yīng)使其刻度在1/3~2/3處使用，以確保其精度。如DP(數(shù)字)面板表可考慮采用表來指示其電壓值。另外對ACV考慮其波形失真度不應(yīng)大于7%，其頻率誤差不大于50Hz+2%；DCV峰值紋波系數(shù)不大于5%。
以被測產(chǎn)品工作AC220V，延時(shí)時(shí)間10S，測試AC220V試驗(yàn)電路示于圖1(a)。
圖1
電路中的元器件：C45—小型斷路器，SA1、SA2—控制開關(guān)，—工作電壓指示(AC) ，Hz—頻率表，KT—被測產(chǎn)品，K—小型中間繼電器，KT1—保持用時(shí)間繼電器，KT2—休止用時(shí)間繼電器 KC—計(jì)數(shù)繼電器，PT—石英計(jì)時(shí)儀。
在檢測開始先閉合SA1開關(guān)，Hz頻率表來監(jiān)視AC220V電壓頻率，電壓表來指示被測產(chǎn)品的工作電壓，選擇PT石英計(jì)時(shí)儀“S”檔(根據(jù)被測產(chǎn)品延時(shí)時(shí)間來確定)。
將被測KT接入檢測線路中，閉合SA2，中間繼電器K得電吸合，常開K-2閉合，被測試KT線圈得電延時(shí)開始，同時(shí)繼電器K常閉觸點(diǎn)K-1斷開，使PT石英計(jì)時(shí)儀與被測產(chǎn)品計(jì)時(shí)同步開始；當(dāng)被測KT延時(shí)到達(dá)后，延時(shí)閉合的動合觸點(diǎn)接通，延時(shí)斷開的動斷觸點(diǎn)斷開，使PT石英計(jì)時(shí)儀顯示時(shí)間數(shù)據(jù)保持暫停記錄其延時(shí)值，并使保持時(shí)間繼電器KT1得電開始延時(shí)，當(dāng)所設(shè)保持時(shí)間0.5~1S延時(shí)時(shí)間到后，KT1延時(shí)閉合的動合觸點(diǎn)閉合，延時(shí)斷開的動斷觸點(diǎn)斷開，使KT2休止用時(shí)間繼電器線圈得電開始延時(shí)，并對KT延時(shí)閉合的動合觸點(diǎn)自鎖，使KT1繼續(xù)保持通電狀態(tài)。當(dāng)休止用時(shí)間繼電器KT2延時(shí)時(shí)間到后，KT2延時(shí)閉合動合觸點(diǎn)和延時(shí)斷開動斷觸點(diǎn)分別接通斷開，動合觸點(diǎn)加入KC計(jì)數(shù)繼電器計(jì)數(shù)端對被測產(chǎn)品測試次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，KT1保持用時(shí)間繼電器失電，使中間繼電器K又重新開始得電工作，進(jìn)行下一次(輪)對被測產(chǎn)品的延時(shí)參數(shù)進(jìn)行檢測，工作程序如上分析。當(dāng)被測次數(shù)n與KC計(jì)數(shù)繼電器所預(yù)置相同時(shí)，計(jì)數(shù)繼電器控制常閉觸點(diǎn)KC斷開，使整個(gè)測試過程結(jié)束。
此測試電路的缺點(diǎn)是：電路較為復(fù)雜，另外對被測產(chǎn)品不同的電壓規(guī)格不夠兼容(如被測產(chǎn)品其它電壓規(guī)定，則需對此電路需加改進(jìn))；每次檢測產(chǎn)品數(shù)量少(單只產(chǎn)品)，延時(shí)記錄需人工對每次測試結(jié)果進(jìn)行記錄，并最終對其記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理；保持用KT1和休止用KT2兩個(gè)時(shí)間繼電器需根據(jù)產(chǎn)品延時(shí)時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置。
基于單片機(jī)的測試系統(tǒng)
基于單片機(jī)的測試系統(tǒng)示于圖2。
圖2
程序流程
在測試過程中，被測產(chǎn)品的延時(shí)數(shù)據(jù)的檢測是通過對檢測信號(用被測產(chǎn)品的延時(shí)閉合的動合觸點(diǎn))來進(jìn)行監(jiān)測，而被檢測產(chǎn)品的工作電源又為工作變壓器初級線圈(一般都為批次檢測)屬電感性負(fù)載。由于對被檢測的產(chǎn)品的時(shí)間延時(shí)參數(shù)是與產(chǎn)品工作電源的加入同步進(jìn)行，待被檢測的產(chǎn)品并對其延時(shí)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲都完成后，而相應(yīng)的執(zhí)行程序?qū)ζ浔粰z測產(chǎn)品進(jìn)行逐一檢測確定后，將被檢測產(chǎn)品工作電源關(guān)斷且延長一定時(shí)間后，然后再進(jìn)行下一次延時(shí)檢測(工作電源重新加入循環(huán)進(jìn)行)到所需檢測的次數(shù)完成后，對所存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理(將每只產(chǎn)品延時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行從大到小排列，選出N次數(shù)據(jù)量中的最大值tmax，以及最小值tmin。對其數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均值處理 。
然后再對其延時(shí)誤差
處理。
對上述被測產(chǎn)品的工作電源的控制，如同是對其感性負(fù)載進(jìn)行關(guān)斷處理。當(dāng)對電感負(fù)載的控制當(dāng)工作電源(流過電感負(fù)載的電流)被切斷時(shí)，會在感性負(fù)載上產(chǎn)生很強(qiáng)的反電動勢而形成較強(qiáng)的噪聲干擾。這種噪聲不但能產(chǎn)生電磁場，干擾其周圍電路，尤其是對弱電的信號檢測以及傳輸過程中會通過分布電容或電感耦合到信號回路中。針對上述情況分析：為使在檢測過程中對所傳輸?shù)臋z測數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠傳輸，并且不受外界信號的干擾，可在外圍線路與測試臺的制作中主要考慮以下幾個(gè)方面：
被測試產(chǎn)品工作電源
因被測繼電器工作電壓范圍寬(AC380V以下、DC220V以下)，要滿足上述電壓范圍均能進(jìn)行檢測，則需要對電源輸出分檔AC/DC處理并且配置相應(yīng)的指示儀表，以保證其檢測精度。而每檔輸出電壓可調(diào)(滿足85%~110%Ue，電源波動延時(shí)誤差測試用)。對交流而言要求應(yīng)有完整的正弦波，其波形失真度不大于7%；直流電壓其峰值紋波系數(shù)＜5%。
被測產(chǎn)品的工作電源并接，時(shí)間繼電器常用規(guī)格為通電延時(shí)型，為避免被測產(chǎn)品在通電和延時(shí)(因通電和延時(shí)同步進(jìn)行)有相應(yīng)的干擾串入檢測或信號傳輸回路中，在電源輸出口增加RC吸收回路，并考慮在每只產(chǎn)品電源測試端口加抗干擾電容。另外在電源輸出端采用雙股屏蔽線(屏蔽層一端接地)，且與多股屏蔽信號線分開布線，以防在產(chǎn)品通電時(shí)產(chǎn)生的EMI(電磁干擾)串入信號采樣電路中。檢測臺外殼接地，以防測試臺殼體帶電，保證其因絕緣等原因造成殼體帶電能及時(shí)將電荷泄放掉，以確保安全操作。
被測產(chǎn)品的檢測信號需通過傳輸線將檢測信號經(jīng)單通道模擬開關(guān)傳輸?shù)诫S機(jī)存儲器中。在傳輸過程中為防止檢測產(chǎn)品電源加入口對其產(chǎn)生電磁干擾，可考慮采用多股(根據(jù)每個(gè)檢測臺測試產(chǎn)品的數(shù)量而定)屏蔽電纜線來傳輸檢測信號，并將屏蔽電纜外層屏蔽體和工作地良好連接。為防止屏蔽體兩端形成環(huán)路應(yīng)避免屏蔽層兩端同時(shí)接地，從而使屏蔽體上無噪聲電流流過，使屏蔽層內(nèi)信號線上無感應(yīng)噪聲電壓產(chǎn)生，以保證信號傳輸無干擾信號疊加在測量信號之上，避免數(shù)據(jù)采集誤差增加和干擾信號淹沒測量信號的現(xiàn)象。
通過對工作信號采集傳輸線的處理，使信號檢測的質(zhì)量得以保證，為下步數(shù)據(jù)的存儲以及處理提供了相應(yīng)的保證。
單片機(jī)的選用
在單片機(jī)選用上應(yīng)考慮檢測數(shù)據(jù)傳輸速度以及可靠性，采用抗干擾性能強(qiáng)AT90S4414單片機(jī)，該單片機(jī)是AVR增強(qiáng)性能RISC結(jié)構(gòu)的低功耗COMS技術(shù)8位控制器，該系列控制器是Atmel的全新配置的RISC AVR系列單片機(jī)。AVR單片機(jī)采用了大型快速存取寄存文件的快速單周指令，快速存取RISS寄存器文件由32個(gè)通用寄存器組成。其最大的特點(diǎn)與傳統(tǒng)的基于累加器的結(jié)構(gòu)需大量的程序代碼，以實(shí)現(xiàn)在累加器和存儲器之間的數(shù)據(jù)傳遞不同，而是用32個(gè)通道工作寄存器代替累加器，從而可避免傳統(tǒng)的累加器和存儲器之間的數(shù)據(jù)傳遞。此特點(diǎn)尤其對自動化檢測在需大量的數(shù)據(jù)傳輸上顯的更具有其更大的適用性。
結(jié)語
單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使檢測時(shí)間繼電器的延時(shí)參數(shù)值如重復(fù)誤差(Er)、整定誤差(Eset)、電壓波動誤差(Ev)等參數(shù)大大簡化，減輕了檢測人員的工作強(qiáng)度，大大提高了檢測效率，并使檢測的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)處理也更加科學(xué)合理。通過微機(jī)可將被測產(chǎn)品無論批量檢測或抽檢，在輸出打印記錄中均反映出該檢驗(yàn)產(chǎn)品型號、生產(chǎn)批次號、產(chǎn)品誤差參數(shù)值以及檢驗(yàn)日期，也可將檢測記錄存儲在微機(jī)中，也為企業(yè)以后信息管理系統(tǒng)(ERP)提供了相關(guān)的檢測數(shù)據(jù)信息。
另外在連續(xù)檢測過程中也對檢測產(chǎn)品在同一使用條件下連續(xù)可靠性方面也進(jìn)行了相應(yīng)的檢測從這個(gè)方面避免了人工逐臺檢測時(shí)對該方面的忽略。通過在檢測中單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，在未來發(fā)展中應(yīng)更能體現(xiàn)檢測智能化；譬如對檢測產(chǎn)品的內(nèi)部執(zhí)行繼電器在檢測過程中因某次接觸不良導(dǎo)致該次測量失效的故障，或者檢測產(chǎn)品的電源(如內(nèi)部變壓器初級線圈是否呈開路狀態(tài))等故障都可在記錄中有所反映。這樣就使被測產(chǎn)品的檢測記錄更加完善，也使檢測試驗(yàn)記錄更完整更趨于人性化。這也是時(shí)間繼電器檢測發(fā)展目標(biāo)。
