基于TMS320F28335的繼電器參數采集系統設計

摘要 設計了一種基于新型浮點(diǎn)DSP—TMS320F28335的微型繼電器測試系統，該系統通過(guò)內部A／D及外部采樣電路對繼電器線(xiàn)圈電流、觸電電壓和驅動(dòng)電源電壓的值進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，得到能反映繼電器特性參數的數據。并通過(guò)這些數據進(jìn)行分析處理，最后顯示在液晶屏上，并且使用DSP的串口將數據傳到PC端。該系統體積小便于攜帶，功耗低、測試精度高，具有良好的判斷電磁繼電器性能。
關(guān)鍵詞 TMS320F28335；時(shí)間參數；數據采集

隨著(zhù)科技的發(fā)展，對系統的可靠性要求越來(lái)越高，電磁繼電器是工業(yè)、航天航空、軍事武器系統中不可缺少的元器件之一，由此可見(jiàn)，電磁繼電器的性能測試尤為重要。
針對國內電磁繼電器測試不便、分辨率較低的現狀，文中設計了測試時(shí)間采樣率為1μs的數據采集系統?？刂破鞑捎玫轮輧x器(TI)公司的新型浮點(diǎn)DSP—TMS320F28335數字信號控制器，其內部嵌入32位DSP核，其片上集成32位單精度浮點(diǎn)運算單元(FPU)，每秒可作300兆次浮點(diǎn)運算，最高運算速度達150 MI／s，其芯片還配置了豐富的外設，具備較強的運算能力和控制、通信功能。
文中基于DSP的強數字信號處理能力的特點(diǎn)，設計多通道同步高速數據采集及處理單元，根據采集的線(xiàn)圈電流和觸點(diǎn)電壓波形，計算出時(shí)間參數。并根據采集到的驅動(dòng)電源電壓的波形，與觸點(diǎn)電壓波形相結合，得出電磁繼電器的吸合電壓和釋放電壓。

1 該系統主要技術(shù)指標
(1)線(xiàn)圈電阻測試范圍10～500 Ω。(2)采集波形：觸點(diǎn)電壓、驅動(dòng)電源電壓、線(xiàn)圈電流。(3)計算參數：吸合電壓、釋放電壓、吸合時(shí)間、釋放時(shí)間、超程時(shí)間和彈跳時(shí)間。(4)時(shí)間參數測試范圍0～65 ms。(5)采集參數分辨率1μs。(6)測試觸點(diǎn)組數為1組。

2 電磁繼電器的參數
電磁繼電器的參數包括機械參數和電氣參數，其性能由機械參數和電氣參數決定，測試系統可通過(guò)測試這兩項參數來(lái)確定其性能好壞。但現在的電磁繼電器不同于其他低壓電器，可直接測試和實(shí)驗。其多為密封電磁繼電器，其機械參數和電氣參數在電磁繼電器裝配完成后是無(wú)法測試的，而繼電器觸點(diǎn)時(shí)間參數是可測試的。由于觸點(diǎn)時(shí)間參數可定性地反映觸點(diǎn)機械參數的變化，而觸點(diǎn)機械參數直接影響觸點(diǎn)接觸的可靠性，所以觸點(diǎn)時(shí)間參數是保證繼電器質(zhì)量特性的重要參數之一。GJB65B-1999對電磁繼電器可靠性參數做了詳細規定，吸合時(shí)間和超程時(shí)間均可通過(guò)繼電器線(xiàn)圈電流和觸點(diǎn)電壓動(dòng)態(tài)測試波形直觀(guān)的表示出來(lái)，同樣，燃弧時(shí)間和彈跳時(shí)間、彈跳次數等參數均可通過(guò)觸點(diǎn)電壓動(dòng)態(tài)波形求取。各參數定義：曲線(xiàn)1為繼電器線(xiàn)圈電流動(dòng)態(tài)波形；曲線(xiàn)2為繼電器觸點(diǎn)電壓動(dòng)態(tài)波形；t1觸動(dòng)時(shí)間；t2為吸合動(dòng)斷時(shí)間；t3為觸點(diǎn)燃弧結束時(shí)間；t4為吸合動(dòng)合時(shí)間；t5為銜鐵完全閉合時(shí)間；t6為觸點(diǎn)回跳結束時(shí)間。如圖1所示。

吸合時(shí)間指處于釋放狀態(tài)下的繼電器，從線(xiàn)圈上電至動(dòng)觸點(diǎn)和動(dòng)合靜觸點(diǎn)第一次接觸的時(shí)間間隔，在圖1中為(t4-t1)。
超程時(shí)間是從動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)接觸瞬間到銜鐵鐵芯完全閉合的時(shí)間間隔，即為圖1中t5到t4的時(shí)間間隔，是觸點(diǎn)在超程階段移動(dòng)所需的時(shí)間。
彈跳時(shí)間指吸合過(guò)程動(dòng)觸點(diǎn)和動(dòng)合靜觸點(diǎn)第一次接觸至觸點(diǎn)彈跳結束的時(shí)間間隔(t6-t4)。國軍標規定，當出現任何≥90％的開(kāi)路電壓，且脈沖寬度≥10μs的現象則認為是觸點(diǎn)回調。
吸合電壓是指電磁繼電器的所有觸點(diǎn)從釋放狀態(tài)到達工作狀態(tài)時(shí)，所需繞組電壓的最小值。即指能使其電磁系統的銜鐵恰能吸合而不致在中途停留的電器線(xiàn)圈所通電壓的最小值。
圖2中，曲線(xiàn)1為繼電器線(xiàn)圈電流動(dòng)態(tài)波形；曲線(xiàn)2為繼電器觸點(diǎn)電壓動(dòng)態(tài)波形；t7為釋放動(dòng)合時(shí)間；t8為觸點(diǎn)燃弧結束時(shí)間；t9為釋放動(dòng)斷時(shí)間；t10為觸點(diǎn)回跳結束時(shí)間。

釋放時(shí)間指從線(xiàn)圈掉電至動(dòng)觸點(diǎn)和靜合靜觸點(diǎn)第一次接觸的時(shí)間間隔t9，不包括彈跳時(shí)間。
釋放電壓是指能使其電磁系統的銜鐵可靠釋放至起始位置的最高電壓，即使銜鐵恰能釋放至原始位置而不至在中途停留的電器線(xiàn)圈所通電壓的最大值。