基于TMS320F28335的繼電器參數(shù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要 設(shè)計(jì)了一種基于新型浮點(diǎn)DSP—TMS320F28335的微型繼電器測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)內(nèi)部A／D及外部采樣電路對(duì)繼電器線圈電流、觸電電壓和驅(qū)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(shù)的數(shù)據(jù)。并通過(guò)這些數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳到PC端。該系統(tǒng)體積小便于攜帶，功耗低、測(cè)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(shù)；數(shù)據(jù)采集

隨著科技的發(fā)展，對(duì)系統(tǒng)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(tǒng)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(cè)試尤為重要。
針對(duì)國(guó)內(nèi)電磁繼電器測(cè)試不便、分辨率較低的現(xiàn)狀，文中設(shè)計(jì)了測(cè)試時(shí)間采樣率為1μs的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。控制器采用德州儀器(TI)公司的新型浮點(diǎn)DSP—TMS320F28335數(shù)字信號(hào)控制器，其內(nèi)部嵌入32位DSP核，其片上集成32位單精度浮點(diǎn)運(yùn)算單元(FPU)，每秒可作300兆次浮點(diǎn)運(yùn)算，最高運(yùn)算速度達(dá)150 MI／s，其芯片還配置了豐富的外設(shè)，具備較強(qiáng)的運(yùn)算能力和控制、通信功能。
文中基于DSP的強(qiáng)數(shù)字信號(hào)處理能力的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)多通道同步高速數(shù)據(jù)采集及處理單元，根據(jù)采集的線圈電流和觸點(diǎn)電壓波形，計(jì)算出時(shí)間參數(shù)。并根據(jù)采集到的驅(qū)動(dòng)電源電壓的波形，與觸點(diǎn)電壓波形相結(jié)合，得出電磁繼電器的吸合電壓和釋放電壓。

1 該系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)
(1)線圈電阻測(cè)試范圍10～500 Ω。(2)采集波形：觸點(diǎn)電壓、驅(qū)動(dòng)電源電壓、線圈電流。(3)計(jì)算參數(shù)：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(shù)測(cè)試范圍0～65 ms。(5)采集參數(shù)分辨率1μs。(6)測(cè)試觸點(diǎn)組數(shù)為1組。

2 電磁繼電器的參數(shù)
電磁繼電器的參數(shù)包括機(jī)械參數(shù)和電氣參數(shù)，其性能由機(jī)械參數(shù)和電氣參數(shù)決定，測(cè)試系統(tǒng)可通過(guò)測(cè)試這兩項(xiàng)參數(shù)來(lái)確定其性能好壞。但現(xiàn)在的電磁繼電器不同于其他低壓電器，可直接測(cè)試和實(shí)驗(yàn)。其多為密封電磁繼電器，其機(jī)械參數(shù)和電氣參數(shù)在電磁繼電器裝配完成后是無(wú)法測(cè)試的，而繼電器觸點(diǎn)時(shí)間參數(shù)是可測(cè)試的。由于觸點(diǎn)時(shí)間參數(shù)可定性地反映觸點(diǎn)機(jī)械參數(shù)的變化，而觸點(diǎn)機(jī)械參數(shù)直接影響觸點(diǎn)接觸的可靠性，所以觸點(diǎn)時(shí)間參數(shù)是保證繼電器質(zhì)量特性的重要參數(shù)之一。GJB65B-1999對(duì)電磁繼電器可靠性參數(shù)做了詳細(xì)規(guī)定，吸合時(shí)間和超程時(shí)間均可通過(guò)繼電器線圈電流和觸點(diǎn)電壓動(dòng)態(tài)測(cè)試波形直觀的表示出來(lái)，同樣，燃弧時(shí)間和彈跳時(shí)間、彈跳次數(shù)等參數(shù)均可通過(guò)觸點(diǎn)電壓動(dòng)態(tài)波形求取。各參數(shù)定義：曲線1為繼電器線圈電流動(dòng)態(tài)波形；曲線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(jié)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(jié)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(jié)束的時(shí)間間隔(t6-t4)。國(guó)軍標(biāo)規(guī)定，當(dāng)出現(xiàn)任何≥90％的開(kāi)路電壓，且脈沖寬度≥10μs的現(xiàn)象則認(rèn)為是觸點(diǎn)回調(diào)。
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(dá)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(tǒng)的銜鐵恰能吸合而不致在中途停留的電器線圈所通電壓的最小值。
圖2中，曲線1為繼電器線圈電流動(dòng)態(tài)波形；曲線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(jié)束時(shí)間；t9為釋放動(dòng)斷時(shí)間；t10為觸點(diǎn)回跳結(jié)束時(shí)間。

釋放時(shí)間指從線圈掉電至動(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(tǒng)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圈所通電壓的最大值。