继电器详细参数采集系统
摘 要 继电器接触时间、接触电阻、回跳时间等是继电器重要的参数。接触时间短，接触电阻小为常规测量仪器带来了诸多不便。该检测系统使用四线测量法采集触点接触电阻，电路简便可靠，利用多路模拟开关扩展信号传输通道达到多个触点同时采集、一次采集多个继电器参数。
【关键词】继电器各参数 四线测量法 模拟开关 通道复用
继电器接触器等电磁控制器件触点电阻及其微小，触点在使用中产生氧化、磨损等使触点电阻增大。继电器内部的弹性器件时间久了后产生老化，接触压力变小、触点行程增大等，同样会增大接触电阻、接触时间，严重时接触不到位，继电器失效。目前对继电器进行参数检测多是手动测量接触电阻，时间参数一般不进行测量，这种判断方式不够严谨。虽然市场上有一些继电器检测的专用仪器，大多是针对继电器某一项参数做测试，并不能对继电器做全面的分析。本系统通过设计专用的测量电路，完成继电器各项参数采集与分析。
1 触点电阻测量方法
继电器等控制器件触点接触电阻极小，通常为几毫欧，如果用常规的参数测量方法，会引入传输线电阻。采用开尔文四线测量法可以避免在测量结果中计入引线电阻，电路实现简便可靠。测量电路如图1所示，R为被测量电阻，R1，R2为传输线电阻。被测量电阻流过横流电流i，使用转换精度为16位的数据采集卡测量电阻两端电压V。只要能够尽量的缩短测试点1、2与电阻之间连接线的长度，传输线电阻对被测电阻造成的影响越小。
2 单个继电器多触点参数同时采集
单个继电器测试信号采集组成电路如图2所示：K1为继电器，4组转换触点；CA为触点电阻测量提供恒定电流。八个二极管串联组成稳定的横流通路，各组触点按照图示并联在二极管两端。测试电路通过1A电流，触点导通时测量的电压为触点两端电压；如果触点未导通，则测量到的电压为二极管两端电压。
测试单元通电后，继电器触点上的压降一般<0.1V，与二极管压降0.5V左右存在明显区别，通过数据采集卡采集触点两端电压值，即可求出触点电阻。连续快速采集触点接触过程中的电压值，据此绘制出触点回跳波形。若继电器完全吸合后触点两端电压仍为0.5V左右，此时电阻达到500mΩ左右，该继电器触导通电阻过大。
3 多个继电器“同时”采集
高速数据采集卡通道数量有限，只有16通道，无法完成一次测试多个继电器。使用模拟开关对多个图2所示的测量单元信号传输通道分时连接到采集卡模拟量输入端，可完成多个继电器的同时测量。
ADG409为高速模拟开关，双电源供电时，通道开关时间为纳秒级（典型值为ton125ns，toff65ns），切换频率达到1MHz以上。ADG409导通电阻最大值100Ω远远小于采集卡输入电阻150MΩ，可传输±VDD范围内的模拟信号。同时该芯片在100KHz下关断隔离度为-75dB，通道串扰85dB；快速切换时以极小失真度将继电器触点电压信号送入数据采集卡进行采集。
线圈电阻测量：多个被测件线圈并联，由程控电压源供电，每个图2所示单元电路分别测量各个被测元件线圈电流，再通过软件计算出线圈电阻值。
触点接触电阻测量：由程控多路直流恒流源供电，每一个单元电路使用单独的一路恒流电源。控制模拟开关将需要测试的单元电路信号传输总线与数据采集卡模拟量输入端导通，即可测量该被测元件触点上的电压降，采集到数据后通过软件计算出接触电阻值。
4 总结
接触器、断路器与电磁继电器结构类似，因此该系统能够用于测试类似的器件。试验系统最终设置16组如图2所示的测试接口，测试过程为自动化扫描检测，能够同时测试16只继电器、接触器、断路器等电气元件。测试结果由计算机根据程序设定进行自动判断，对测试数据与设定值进行对比并输出结果。同时根据采集到的数据绘制电气元器件的性能曲线，所有试验数据等信息存入数据库形成元器件档案，供查询与分析。
参考文献
[1]蔡永健，黄爱国.电磁继电器触点接触电阻分析[J]. 机电元件，2011（3）.
[2]李建新.基于恒流源的电阻测量[J].现代电子技术，2004（19）.
[3]用模拟开关实现信号复用[J].电子设计技术，2008（9）.
[4]王潜，刘红星.关于多通道分组切换装置的设计[J].计算机测量与控制，2009.
作者简介
何玉琴（1970-），女，江苏省南京市人。大学本科学历。现为南京地铁建设有限责任公司高级工程师。主要研究方向为电力牵引与传动控制。
安刚虎（1979-），男，山东省青岛市人。硕士研究生学历。现为青岛海能电气有限公司工程师。 主要研究方向为电力系统及其自动化。
曹闯（1984-），男，江苏省南京市人。硕士研究生学历。现为南京南车浦镇城轨车辆有限责任公司工程师。研究方向为智能控制与工程。
作者单位
1.南京地铁建设有限责任公司 江苏省南京市 210000
2.青岛海能电气有限公司 山东省青岛市 266000
3.南京南车浦镇城轨车辆有限责任公司 江苏省南京市 210000
