專利名稱：基于動態(tài)特性的繼電器可靠性壽命試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子檢測技術(shù)，具體說就是基于動態(tài)特性的繼電器 可靠性壽命試驗(yàn)系統(tǒng)。
(二)
背景技術(shù)：
繼電器應(yīng)用于現(xiàn)代化的電子設(shè)備中，是工業(yè)自動化、國防現(xiàn) 代化系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。其正常工作壽命往往決定 了整體系統(tǒng)的工作壽命。對繼電器進(jìn)行可靠性壽命實(shí)驗(yàn)，可以得 到其可靠性的參數(shù)特征，以此對產(chǎn)品進(jìn)行篩選、鑒定和對產(chǎn)品質(zhì) 量的改進(jìn)。
目前，對于繼電器的壽命測試有一定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，如
GJB65B-99、 GJB1042A-2002等。但僅限于對繼電器進(jìn)行普通的 壽命實(shí)驗(yàn)測試，測試時間較長，屬于破壞性實(shí)驗(yàn)，效率低下。同 時，測試的特征量較少，不能充分地表現(xiàn)繼電器壽命特征。而加 速壽命實(shí)驗(yàn)相對普通的壽命實(shí)驗(yàn)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，測試時間短， 效率較高。但目前對于繼電器的加速壽命實(shí)驗(yàn)尚無明確的標(biāo)準(zhǔn)規(guī) 定，實(shí)驗(yàn)條件尚在研究階段。
因此，研究繼電器的加速壽命測試技術(shù)，特別是加速壽命實(shí) 驗(yàn)的條件和檢測對象以及對繼電器的壽命預(yù)測方法，對整體繼電 器壽命檢測方向具有重要的理論和實(shí)際意義。對整個工業(yè)自動化 和國防電子系統(tǒng)的發(fā)展，具有重要的應(yīng)用價值。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對當(dāng)前壽命實(shí)驗(yàn)裝置中實(shí)驗(yàn)效率低、周期 長、成本高、具有破壞性等缺點(diǎn)，在一定的加速壽命理論研究基礎(chǔ)上， 提出一種基于動態(tài)特性的繼電器可靠性壽命試驗(yàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠以繼 電器的動作頻率和負(fù)載作為繼電器加速壽命的環(huán)境變量，實(shí)現(xiàn)一種非 破壞性、高效的試驗(yàn)測試技術(shù)。
本發(fā)明基于動態(tài)特性的繼電器可靠性壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，至少可同時 測試的轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)總數(shù)為10組，線圈總數(shù)為10組，并具有靈活擴(kuò)展性；
采樣的參數(shù)分辨率為l|is;動作頻率可設(shè)定為不超過120次/min。
本發(fā)明基于動態(tài)特性的繼電器可靠性壽命試驗(yàn)系統(tǒng)包括主控制 單元、繼電器驅(qū)動單元、數(shù)據(jù)采集及處理單元、上位機(jī)處理單元。主
控制單元和計(jì)算機(jī)通過USB接口連接，主控制單元通過控制繼電器
驅(qū)動單元控制待測試?yán)^電器的線圈電壓大小，主控制單元和各個數(shù)據(jù)
采集處理單元通過CAN總線連接。數(shù)據(jù)采集及處理單元可以根據(jù)實(shí) 際測試的繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量，靈活增減CAN總線上的數(shù)量。
所述的主控制單元，接收解析上位機(jī)單元傳遞的命令，并向CAN 總線進(jìn)行命令傳遞；向上位機(jī)單元發(fā)送CAN總線上傳遞的數(shù)據(jù)；控 制DAC輸出所需繼電器線圈電壓大小，并將信號傳遞至繼電器驅(qū)動 單元。
所述的繼電器驅(qū)動單元，接收主控單元傳遞的信號，并將信號功 率放大，達(dá)到能夠驅(qū)動繼電器線圈的目的。
所述的數(shù)據(jù)采集及處理單元，接收CAN總線上的控制信號，其 內(nèi)部的控制處理模塊按照控制命令，分配本單元的采集對象，然后由 其內(nèi)部的時序邏輯控制模塊控制整體的采集邏輯關(guān)系，其內(nèi)部的AD 采集數(shù)據(jù)輸送至內(nèi)部的控制處理模塊中，計(jì)算出需要的參數(shù)，并傳送 至CAN總線上。
所述的上位機(jī)單元，向主控單元發(fā)送控制命令；接收主控單元傳 送的實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)，并分析計(jì)算當(dāng)前壽命試驗(yàn)的狀況以及預(yù)測以后的 運(yùn)行情況。
本發(fā)明不僅能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)無間斷的監(jiān)測繼電器壽命試驗(yàn)中的大 量有用數(shù)據(jù)信息，而且結(jié)構(gòu)靈活，組合性強(qiáng)，適用不同種類和數(shù)量的 繼電器壽命試驗(yàn)。同時，本發(fā)明能夠?qū)^電器進(jìn)行以負(fù)載大小和動作 頻率作為加速因子的加速壽命試驗(yàn)。數(shù)據(jù)采集精度高，響應(yīng)速度快，
數(shù)據(jù)分析完備。

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框圖
圖2為本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集及處理單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框圖 具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
首先用戶在上位機(jī)單元控制選擇當(dāng)前試驗(yàn)繼電器的型號，驅(qū) 動電壓大小、測試樣品數(shù)量以及進(jìn)行加速壽命試驗(yàn)的加速因子和
加速模型。上位機(jī)單元將這些參數(shù)設(shè)置命令通過USB傳輸至主控
制單元。
主控制單元解析分析命令后，將控制命令通過CAN總線傳遞 至各個數(shù)據(jù)采集及處理單元，使其組合成適應(yīng)不同類型和不同測 試對象的要求。如需要檢測1組線圈和IO組轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)的繼電器， 系統(tǒng)可同時檢測1只，此時主控制單元使所有的數(shù)據(jù)采集及處理 單元都采用統(tǒng)一的線圈電流輸入信號，保證數(shù)據(jù)采集同步；若需 要檢測1組線圈和2組轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)的繼電器，系統(tǒng)可同時檢測5只， 此時每兩個數(shù)據(jù)采集及處理單元采用統(tǒng)一的線圈電流輸入信號。 其他各種組合方式，以此類推。
同時，主控制單元內(nèi)部的DA根據(jù)選擇的繼電器的型號和驅(qū) 動電壓大小，向繼電器驅(qū)動單元傳送電壓信號，使其電壓信號滿 足實(shí)際驅(qū)動電壓大小的要求。此時，繼電器驅(qū)動單元根據(jù)電壓信 號，通過內(nèi)部的功率放大模塊，將驅(qū)動信號進(jìn)行功率放大，以使 其滿足繼電器驅(qū)動功率的需要。
此時.，完成了壽命試驗(yàn)的初始化工作，可以開始進(jìn)行壽命試 驗(yàn)過程。
用戶在上位機(jī)單元控制壽命試驗(yàn)測試啟動，通過主控制單元 的解析和命令傳遞，各個數(shù)據(jù)采集及處理單元開始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
數(shù)據(jù)采集及處理單元內(nèi)部的控制模塊ARM接收到CAN總線 上開始采集的控制命令后，其內(nèi)部的邏輯時序控制模塊FPGA開 始工作，同時啟動單元內(nèi)部的AD芯片開始數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換功能。
需要采集的繼電器參數(shù)信號包括線圈電流、觸點(diǎn)電壓、觸點(diǎn)壓降和觸點(diǎn)電流。參數(shù)信號通過數(shù)據(jù)釆集及處理單元內(nèi)部的調(diào)
理電路，使其滿足后續(xù)AD采集范圍的要求。AD將采集的數(shù)據(jù)存 儲至單元內(nèi)部的存儲RAM中，此后控制模塊ARM讀取RAM中 的采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理分析計(jì)算，得到需要的繼電器的 各種壽命試驗(yàn)參數(shù)，并將數(shù)據(jù)信息通過CAN總線傳遞至主控制單 元，并通過主控制單元的USB接口傳輸至上位機(jī)單元，顯示在上 位機(jī)單元的軟件界面中。此時，裝置完成了一次繼電器壽命試驗(yàn) 中的動作過程。此后，以此方式，繼電器可以進(jìn)行不間斷的壽命 試驗(yàn)動作。
當(dāng)需要壽命試驗(yàn)停止時，用戶在上位機(jī)單元直接發(fā)送停止控 制命令，或者通過開始進(jìn)行壽命試驗(yàn)時設(shè)定的動作次數(shù)或動作時 間，在達(dá)到一定時間或動作次數(shù)后，上位機(jī)單元自動發(fā)送停止控 制命令。該命令通過USB接口傳送至主控制單元中，使其解析命 令后，發(fā)送至各個數(shù)據(jù)采集及處理單元中，使其內(nèi)部運(yùn)行程序停 止工作，等待下一條控制命令到來。此時，壽命試驗(yàn)停止。
當(dāng)試驗(yàn)結(jié)束后，用戶在上位機(jī)單元中可以觀測到壽命試驗(yàn)的 運(yùn)行各個參數(shù)曲線、動作次數(shù)等壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)信息。還可以根據(jù) 需要對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的一定理論預(yù)測，得出繼電器的壽 命曲線；同時，還能根據(jù)用戶選擇的不同的加速因子方式和不同 的加速試驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑢⒓铀僭囼?yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果通過一定的理論計(jì)算，推 廣至普通的壽命試驗(yàn)結(jié)果，得到繼電器的壽命曲線。
權(quán)利要求
1.一種基于動態(tài)特性的繼電器可靠性壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，能夠以繼電器的動作頻率和負(fù)載作為繼電器加速壽命的環(huán)境變量，實(shí)現(xiàn)一種非破壞性、高效的試驗(yàn)測試技術(shù)；系統(tǒng)至少可同時測試的轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)總數(shù)為10組，線圈總數(shù)為10組，并具有靈活擴(kuò)展性；采樣的參數(shù)分辨率為1μs；動作頻率可設(shè)定為不超過120次/min；系統(tǒng)組成包括主控制單元、繼電器驅(qū)動單元、數(shù)據(jù)采集及處理單元、上位機(jī)處理單元；主控制單元和計(jì)算機(jī)通過USB接口連接，主控制單元通過控制繼電器驅(qū)動單元控制待測試?yán)^電器的線圈電壓大小，主控制單元和各個數(shù)據(jù)采集處理單元通過CAN總線連接；數(shù)據(jù)采集及處理單元可以根據(jù)實(shí)際測試的繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量，靈活增減CAN總線上的數(shù)量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)特性的繼電器可靠性壽命試驗(yàn)系 統(tǒng)，其主控制單元接收解析上位機(jī)單元發(fā)送的命令，并向CAN總線 進(jìn)行命令傳遞；向上位機(jī)單元發(fā)送CAN總線上傳遞的數(shù)據(jù)；控制DAC 輸出所需繼電器線圈電壓大小，并將信號傳遞至繼電器驅(qū)動單元。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)特性的繼電器可靠性壽命試驗(yàn)系 統(tǒng)，其繼電器驅(qū)動單元，接收主控單元傳遞的信號，并將信號功率放 大，達(dá)到能夠驅(qū)動繼電器線圈的目的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)特性的繼電器可靠性壽命試驗(yàn)系 統(tǒng)，其數(shù)據(jù)采集及處理單元，接收CAN總線上的控制信號，其內(nèi)部 的控制處理模塊按照控制命令，分配本單元的采集對象，然后由其內(nèi) 部的時序邏輯控制模塊控制整體的數(shù)據(jù)采集邏輯關(guān)系，其內(nèi)部的AD 采集數(shù)據(jù)并發(fā)送至內(nèi)部的控制處理模塊中，計(jì)算出需要的參數(shù)，并傳 送至CAN總線上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)特性的繼電器可靠性壽命試驗(yàn)系 統(tǒng)，其上位機(jī)單元，向主控制單元發(fā)送控制命令；接收主控制單元傳 送的壽命實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)，并分析計(jì)算當(dāng)前壽命試驗(yàn)的狀況以及預(yù)測以 后的運(yùn)行情況。
全文摘要
本發(fā)明針對當(dāng)前壽命實(shí)驗(yàn)裝置中實(shí)驗(yàn)效率低、周期長、成本高具有破壞性等缺點(diǎn)，同時在一定的加速壽命理論研究基礎(chǔ)上，提出一種基于動態(tài)特性的繼電器可靠性壽命試驗(yàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠以繼電器的動作頻率和負(fù)載作為繼電器加速壽命的環(huán)境變量，實(shí)現(xiàn)一種非破壞性、高效的試驗(yàn)測試技術(shù)。系統(tǒng)至少可同時測試的轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)總數(shù)為10組，線圈總數(shù)為10組，并具有靈活擴(kuò)展性；采樣的參數(shù)分辨率為1μs；動作頻率可設(shè)定為不超過120次/min。系統(tǒng)組成包括主控制單元，繼電器驅(qū)動單元，數(shù)據(jù)采集及處理單元，上位機(jī)處理單元。
文檔編號G01R31/327GK101344575SQ200810136960
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月20日
發(fā)明者立 任, 瓊 余, 葉雪榮, 張賓瑞, 翟國富 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)