中心論題：
- 典型時(shí)間繼電器時(shí)間參數(shù)測(cè)試電路
- 基于單片機(jī)的測(cè)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(cè)試電路
- 基于單片機(jī)的測(cè)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(zhǎng)、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(kāi)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(dòng)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(dòng)誤差Ev、溫度誤差Et、綜合誤差Ec等在具體測(cè)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(dòng)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(cè)時(shí)就必須逐臺(tái)在專用的時(shí)間繼電器測(cè)試臺(tái)上與高出被測(cè)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(cè)產(chǎn)品設(shè)定顯示值與其高精度計(jì)時(shí)儀相比對(duì)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(duì)每次所測(cè)量的參數(shù)進(jìn)行記錄，待所測(cè)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(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)算處理。對(duì)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(cè)手段則對(duì)檢驗(yàn)測(cè)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(cè)和記錄中難免會(huì)出現(xiàn)誤差，從而影響到對(duì)被檢測(cè)的正確判斷。基于上述考慮，用單片機(jī)和相應(yīng)外圍檢測(cè)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(cè)并儲(chǔ)存保留，待所確定的檢測(cè)次數(shù)完成后，通過(guò)對(duì)其存儲(chǔ)的記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行 處理，對(duì)處理后的延時(shí)誤差值與被測(cè)產(chǎn)品允許的延時(shí)誤差相比較來(lái)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(lái)。通過(guò)單片機(jī)對(duì)檢測(cè)過(guò)程中的自動(dòng)檢測(cè)，這在檢測(cè)過(guò)程中大大降低了檢驗(yàn)人員的工作強(qiáng)度，對(duì)產(chǎn)品的檢測(cè)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(cè)精度。總之，智能化對(duì)時(shí)間繼電器參數(shù)的檢測(cè)有其很強(qiáng)的適用性，它不僅大大簡(jiǎn)化了相應(yīng)檢測(cè)操作，也為檢測(cè)的準(zhǔn)確可靠提供了較好的保證，所以智能化的檢測(cè)會(huì)在時(shí)間延時(shí)參數(shù)檢測(cè)方面會(huì)越來(lái)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(cè)試電路
在典型時(shí)間繼電器測(cè)試電路中，一般常規(guī)采用石英計(jì)時(shí)儀與被檢測(cè)時(shí)間繼電器進(jìn)行延時(shí)同步比對(duì)。石英計(jì)時(shí)儀精度可達(dá)10-4~10-7h，且檢測(cè)時(shí)間范圍可調(diào)(可根據(jù)被檢測(cè)產(chǎn)品選擇相應(yīng)的S、min、h計(jì)量單位)，每次測(cè)試后可控制使其自動(dòng)清零。被檢測(cè)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(cè)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(jí)，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(lái)指示其電壓值。另外對(duì)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(cè)產(chǎn)品工作AC220V，延時(shí)時(shí)間10S，測(cè)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(kāi)關(guān)，—工作電壓指示(AC) ，Hz—頻率表，KT—被測(cè)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(cè)開(kāi)始先閉合SA1開(kāi)關(guān)，Hz頻率表來(lái)監(jiān)視AC220V電壓頻率，電壓表來(lái)指示被測(cè)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(cè)產(chǎn)品延時(shí)時(shí)間來(lái)確定)。
將被測(cè)KT接入檢測(cè)線路中，閉合SA2，中間繼電器K得電吸合，常開(kāi)K-2閉合，被測(cè)試KT線圈得電延時(shí)開(kāi)始，同時(shí)繼電器K常閉觸點(diǎn)K-1斷開(kāi)，使PT石英計(jì)時(shí)儀與被測(cè)產(chǎn)品計(jì)時(shí)同步開(kāi)始；當(dāng)被測(cè)KT延時(shí)到達(dá)后，延時(shí)閉合的動(dòng)合觸點(diǎn)接通，延時(shí)斷開(kāi)的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，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(kāi)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(dòng)合觸點(diǎn)閉合，延時(shí)斷開(kāi)的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，使KT2休止用時(shí)間繼電器線圈得電開(kāi)始延時(shí)，并對(duì)KT延時(shí)閉合的動(dòng)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(dòng)合觸點(diǎn)和延時(shí)斷開(kāi)動(dòng)斷觸點(diǎn)分別接通斷開(kāi)，動(dòng)合觸點(diǎn)加入KC計(jì)數(shù)繼電器計(jì)數(shù)端對(duì)被測(cè)產(chǎn)品測(cè)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(kāi)始得電工作，進(jìn)行下一次(輪)對(duì)被測(cè)產(chǎn)品的延時(shí)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，工作程序如上分析。當(dāng)被測(cè)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(kāi)，使整個(gè)測(cè)試過(guò)程結(jié)束。
此測(cè)試電路的缺點(diǎn)是：電路較為復(fù)雜，另外對(duì)被測(cè)產(chǎn)品不同的電壓規(guī)格不夠兼容(如被測(cè)產(chǎn)品其它電壓規(guī)定，則需對(duì)此電路需加改進(jìn))；每次檢測(cè)產(chǎn)品數(shù)量少(單只產(chǎn)品)，延時(shí)記錄需人工對(duì)每次測(cè)試結(jié)果進(jìn)行記錄，并最終對(duì)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(cè)試系統(tǒng)
基于單片機(jī)的測(cè)試系統(tǒng)示于圖2。
圖2
程序流程
在測(cè)試過(guò)程中，被測(cè)產(chǎn)品的延時(shí)數(shù)據(jù)的檢測(cè)是通過(guò)對(duì)檢測(cè)信號(hào)(用被測(cè)產(chǎn)品的延時(shí)閉合的動(dòng)合觸點(diǎn))來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而被檢測(cè)產(chǎn)品的工作電源又為工作變壓器初級(jí)線圈(一般都為批次檢測(cè))屬電感性負(fù)載。由于對(duì)被檢測(cè)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(cè)的產(chǎn)品并對(duì)其延時(shí)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)都完成后，而相應(yīng)的執(zhí)行程序?qū)ζ浔粰z測(cè)產(chǎn)品進(jìn)行逐一檢測(cè)確定后，將被檢測(cè)產(chǎn)品工作電源關(guān)斷且延長(zhǎng)一定時(shí)間后，然后再進(jìn)行下一次延時(shí)檢測(cè)(工作電源重新加入循環(huán)進(jìn)行)到所需檢測(cè)的次數(shù)完成后，對(duì)所存儲(chǔ)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(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均值處理 。
然后再對(duì)其延時(shí)誤差
處理。
對(duì)上述被測(cè)產(chǎn)品的工作電源的控制，如同是對(duì)其感性負(fù)載進(jìn)行關(guān)斷處理。當(dāng)對(duì)電感負(fù)載的控制當(dāng)工作電源(流過(guò)電感負(fù)載的電流)被切斷時(shí)，會(huì)在感性負(fù)載上產(chǎn)生很強(qiáng)的反電動(dòng)勢(shì)而形成較強(qiáng)的噪聲干擾。這種噪聲不但能產(chǎn)生電磁場(chǎng)，干擾其周圍電路，尤其是對(duì)弱電的信號(hào)檢測(cè)以及傳輸過(guò)程中會(huì)通過(guò)分布電容或電感耦合到信號(hào)回路中。針對(duì)上述情況分析：為使在檢測(cè)過(guò)程中對(duì)所傳輸?shù)臋z測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠傳輸，并且不受外界信號(hào)的干擾，可在外圍線路與測(cè)試臺(tái)的制作中主要考慮以下幾個(gè)方面：
被測(cè)試產(chǎn)品工作電源
因被測(cè)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(cè)，則需要對(duì)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(cè)精度。而每檔輸出電壓可調(diào)(滿足85%~110%Ue，電源波動(dòng)延時(shí)誤差測(cè)試用)。對(duì)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(cè)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(cè)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(cè)或信號(hào)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(cè)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(hào)線分開(kāi)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(hào)采樣電路中。檢測(cè)臺(tái)外殼接地，以防測(cè)試臺(tái)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(cè)產(chǎn)品的檢測(cè)信號(hào)需通過(guò)傳輸線將檢測(cè)信號(hào)經(jīng)單通道模擬開(kāi)關(guān)傳輸?shù)诫S機(jī)存儲(chǔ)器中。在傳輸過(guò)程中為防止檢測(cè)產(chǎn)品電源加入口對(duì)其產(chǎn)生電磁干擾，可考慮采用多股(根據(jù)每個(gè)檢測(cè)臺(tái)測(cè)試產(chǎn)品的數(shù)量而定)屏蔽電纜線來(lái)傳輸檢測(cè)信號(hào)，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(wú)噪聲電流流過(guò)，使屏蔽層內(nèi)信號(hào)線上無(wú)感應(yīng)噪聲電壓產(chǎn)生，以保證信號(hào)傳輸無(wú)干擾信號(hào)疊加在測(cè)量信號(hào)之上，避免數(shù)據(jù)采集誤差增加和干擾信號(hào)淹沒(méi)測(cè)量信號(hào)的現(xiàn)象。
通過(guò)對(duì)工作信號(hào)采集傳輸線的處理，使信號(hào)檢測(cè)的質(zhì)量得以保證，為下步數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)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(cè)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(chǔ)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(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)傳遞。此特點(diǎn)尤其對(duì)自動(dòng)化檢測(cè)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(yǔ)
單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使檢測(cè)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(dòng)誤差(Ev)等參數(shù)大大簡(jiǎn)化，減輕了檢測(cè)人員的工作強(qiáng)度，大大提高了檢測(cè)效率，并使檢測(cè)的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)處理也更加科學(xué)合理。通過(guò)微機(jī)可將被測(cè)產(chǎn)品無(wú)論批量檢測(cè)或抽檢，在輸出打印記錄中均反映出該檢驗(yàn)產(chǎn)品型號(hào)、生產(chǎn)批次號(hào)、產(chǎn)品誤差參數(shù)值以及檢驗(yàn)日期，也可將檢測(cè)記錄存儲(chǔ)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(cè)數(shù)據(jù)信息。
另外在連續(xù)檢測(cè)過(guò)程中也對(duì)檢測(cè)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(cè)從這個(gè)方面避免了人工逐臺(tái)檢測(cè)時(shí)對(duì)該方面的忽略。通過(guò)在檢測(cè)中單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，在未來(lái)發(fā)展中應(yīng)更能體現(xiàn)檢測(cè)智能化；譬如對(duì)檢測(cè)產(chǎn)品的內(nèi)部執(zhí)行繼電器在檢測(cè)過(guò)程中因某次接觸不良導(dǎo)致該次測(cè)量失效的故障，或者檢測(cè)產(chǎn)品的電源(如內(nèi)部變壓器初級(jí)線圈是否呈開(kāi)路狀態(tài))等故障都可在記錄中有所反映。這樣就使被測(cè)產(chǎn)品的檢測(cè)記錄更加完善，也使檢測(cè)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(cè)發(fā)展目標(biāo)。
