基于LabVIEW的繼電器測試系統設計

　　1.引言

　　繼電器是自動(dòng)控制系統、遙控遙測系統和通信系統的關(guān)鍵元件之一，它廣泛應用于航空、航天、電子、通信、機械等裝備中，繼電器的可靠性直接影響到由其組成的設備、系統的可靠性，繼電器的測試是保證其可靠性的重要技術(shù)。

　　目前國內的繼電器測試系統有很多，但大部不夠完善。手動(dòng)方式的測試系統，操作復雜，易受主觀(guān)因素影響，測試結果誤差較大：

　　其余方式的測試系統，功能單一、靈活性差，開(kāi)發(fā)周期長(cháng)，維護困難。這些測試系統對超小電流進(jìn)行準確測量比較困難，而且無(wú)法一次準確測量繼電器的多組觸點(diǎn)狀態(tài)，繼電器錯判率高，不夠可靠。

　　本系統采用NI發(fā)布的Lab-VIEW8.5軟件，通過(guò)對研華功能板卡的控制，實(shí)現對繼電器進(jìn)行自動(dòng)測試和數據采集。系統消除了人為主觀(guān)因素的影響，高分辨率的研華功能板卡也使得測試結果的精度大大提高;對超小電流的測量采用霍爾電流傳感器進(jìn)行測量，解決了小電流的測試問(wèn)題;特殊的電路設計可以一次性檢測繼電器多組觸點(diǎn)的好壞，降低了繼電器錯判率：測試數據自動(dòng)存儲到數據庫相應的數據表內，無(wú)需人為進(jìn)行測試數據記錄，把試驗者從復雜繁瑣的測試中解放出來(lái)，節省了工作時(shí)間，提高了工作效率。

　　2.繼電器綜合測試系統設計方案

　　本文介紹的繼電器綜合測試系統的設計方案，解決了兩大類(lèi)繼電器--電壓繼電器盒時(shí)間繼電器的測試和測試數據的存儲問(wèn)題。電壓繼電器需要測試的參數主要有吸臺電壓、釋放電壓、消耗電流、線(xiàn)圈電阻;時(shí)間繼電器的測試參數有接通延時(shí)時(shí)間、保持時(shí)問(wèn)、斷開(kāi)延時(shí)時(shí)間等。

　　2.1 吸合/釋放電壓的測試方案

　　系統利用LabVIEW軟件程序控制研華功能板卡。通過(guò)研華功能板卡控制程控電壓源，使它輸出電壓，此電壓被送于被測繼電器的線(xiàn)圈。逐步升高或降低輸出電壓，同時(shí)監測繼電器的常開(kāi)常閉觸點(diǎn)狀態(tài)，當產(chǎn)品的觸點(diǎn)狀志轉換時(shí)，將此時(shí)程控電壓源電壓回讀端口的電壓值讀出，即測得吸合/釋放電壓。

　　2.2 消耗電流/線(xiàn)圈電阻的測試方案

　　給繼電器供電27伏時(shí)，利用霍爾電流傳感器測量消耗電流，測量結果直接由研華功能板卡讀出;測量線(xiàn)圈電阻時(shí)，先測量線(xiàn)圈電流，然后利用公式R=U/I即得線(xiàn)圈電阻值。

　　2.3 延時(shí)時(shí)間的測試方案

　　利用研華功能板卡上的計數器0輸出一系列方波，通過(guò)軟件讀取方波信號的高低電平個(gè)數，同時(shí)在繼電器狀態(tài)轉換時(shí)讀取計數器的計數值，通過(guò)計算得出延時(shí)時(shí)間。

　　2.4 數據處理方案

　　使用LabVIEW的ActiveX自動(dòng)化功能將測試數據存儲于A(yíng)ccess數據庫中，使用LabVIEW的免費工具包LabSQL訪(fǎng)問(wèn)數據庠。

　　3.繼電器綜合測試系統的硬件設計

　　3.1 硬件系統組成

　　系統的硬件系統由研華工控機、研華功能板卡、朝陽(yáng)電源、測試接口箱及精確的霍爾傳感器組成。

　　3.1.1 研華工控機

　　工控機是系統控制和數據處理中心。該工控機是采用4U高14槽機架安裝工業(yè)整機，通用14槽無(wú)源底扳，4個(gè)PCI、8個(gè)ISA、取冷卻風(fēng)扇，前端接線(xiàn)的USB和PS/2鍵盤(pán)，I/O接口可以連接各種外部設備。具有穩定性、擴展性、散熱性強的特點(diǎn)。

　　3.1.2 研華功能板卡

　　采用研華PCI-1716板卡用來(lái)對被測產(chǎn)品的信號進(jìn)行采集和處理。它是一款強大的高分辨率、多功能PCI數據采集卡。在系統中，我們利用PCI-1716的模擬輸出端輸出一個(gè)電壓值控制程控電壓源，將程控電壓源的回測電壓值及電流值送于PCI-1716的模擬輸入端、A/D轉換器：產(chǎn)品觸點(diǎn)的狀態(tài)于PCI-1716數字輸入端讀入，所有的延時(shí)時(shí)間由PCl-1716內的計數器完成。PCI-1716扳卡有如下特點(diǎn)：

　　·PCI總線(xiàn)主控進(jìn)行數據傳輸。

　　·16路單端或8路差分A/D輸入。

　　·16位A/D轉換器，采樣速率高達250KS/S.

　　·每個(gè)通道增益可編程。

　　·用于板載采樣FIFO緩沖器。IK采樣率。

　　·16位數字輸入和16位數字輸出。

　　·2個(gè)16位的D/A輸出。

　　·板載可編程計數器/定時(shí)器。其中1個(gè)計數器作為事件計數器，用于對輸入通道的事件或脈沖觸發(fā)進(jìn)行計數，另外兩個(gè)級聯(lián)在一起，用作脈沖觸發(fā)時(shí)的32位定時(shí)器。

　　·自動(dòng)通道/增益掃描。用戶(hù)根據輸入電壓范圍的需要，為每個(gè)通道設置相應的增益值。

　　3.1.3 朝陽(yáng)電源

　　系統中，我們利用朝陽(yáng)程控電源的電壓輸出端給繼電器供電，從它的電壓回饋端讀取電壓數據。它能夠提供0~35V，10A的寬電壓、大電流，它有遠程遙控、電壓電流回測、可預置電壓電流保護值的過(guò)壓過(guò)流保護等特點(diǎn)，而且同時(shí)具有自動(dòng)與手動(dòng)調節功能。

　　3.1.4 測試接口箱

　　產(chǎn)品插座箱是接口部分，選用專(zhuān)用繼電器插座，測試產(chǎn)品時(shí)，只需將產(chǎn)品直接插入其對應型號的產(chǎn)品插座，無(wú)需另外接線(xiàn)，測試完成后將產(chǎn)品取下即可，插座箱上同時(shí)增加了繼電器觸點(diǎn)狀態(tài)(常開(kāi)、常閉)指示燈，和一組繼電器觸點(diǎn)接線(xiàn)柱，包括常開(kāi)、常閉、中間刀、線(xiàn)圈+、線(xiàn)圈-，對于沒(méi)有專(zhuān)有插座的繼電器，都可通過(guò)這些接線(xiàn)柱與繼電器連接，完成測試，同時(shí)這些接線(xiàn)柱也作校驗用。

　　3.1.5 霍爾傳感器

　　如果被測試產(chǎn)品的線(xiàn)圈消耗電流在50毫安以下，則程控電源的電流范圍過(guò)大，小電流信號沒(méi)辦法準確測量，故而采用霍爾電流傳感器作為小電流的測量。本系統采用了輸入電流范圍0-200mA.輸出為0-5v的霍爾電流傳感囂。

　　霍爾電流傳感器的工作原理為：當原邊導線(xiàn)經(jīng)過(guò)電流傳感器時(shí)，原邊電流Ip一會(huì )產(chǎn)生磁力絨，原邊磁力線(xiàn)集中在磁芯氣隙周?chē)?，內置在磁芯氣隙中的霍爾電片可產(chǎn)生和原邊磁力線(xiàn)成正比的，大小僅為幾毫伏的感應電壓，通過(guò)后續電子電路可把這個(gè)微小的信號轉變成副邊電流Is，并存在以下關(guān)系式：Is*Ns=Ip*Np.其中，Np-原邊線(xiàn)圈匝數：Ns-副邊線(xiàn)圈匝數，一般取Np=1.電流傳感器的輸出信號是副邊電流Is，輸出電流經(jīng)過(guò)測量電阻Rm，則可以得到一個(gè)與原邊電流成正比的大小為幾伏的電壓輸出信號與其它檢測電流元件相比，霍爾電流傳感器具有非接觸、長(cháng)壽命、高精度、體積小、重量輕、線(xiàn)性度好、響應快等特點(diǎn)。

　　測試系統原理框圖如圖1所示。

　　3.2 電路設計

　　圖2所示為繼電器綜合測試系統的電路原理圖。

　　如圖2所示：被測繼電器的中間刀接入PCI-1716板卡的數字地端，常開(kāi)觸點(diǎn)(CK)、常閉觸點(diǎn)(CB)接入板卡的數字輸入端。只有一組觸點(diǎn)的繼電器可以用此方法直接測試，但大多數繼電器的觸點(diǎn)一般有兩組或兩組以上，為避免把某組觸點(diǎn)有問(wèn)題的繼電器判斷為合格品，本測試系統采用了圖3所示電路連接方法。