繼電器延遲時間測量電路的研究與設計

楊夢琳

（成都信息工程學院電子工程學院 電子信息科學與技術，四川 成都 610225）

繼電器延遲時間測量電路的研究與設計

楊夢琳

（成都信息工程學院電子工程學院 電子信息科學與技術，四川 成都 610225）

由于繼電器觸點開關“吸合”“釋放”時要產(chǎn)生延時參數(shù)。此延時給自動控制帶來麻煩。本文論述了繼電器觸點“開”“關”延遲理論。設計了一種簡單可靠的延時測試電路。用此電路對市場上兩種繼電器抽檢測試結(jié)果，均符合繼電器技術條件要求。論文從理論上計算了它的延遲時間，并與測試結(jié)果進行了分析。本電路可應用于對繼電器有延時要求的設計師和工廠檢驗人員制作檢測裝置或設備使用。

存儲磁能；“開”“關”延時；簡單可靠；線性元件；校正位置；數(shù)字化測量

繼電器觸點開關，廣泛應用于各類網(wǎng)絡自動控制中，但由于它的“開”“關”功能有延遲缺點，對于自動控制中的“指令”連接會造成誤判。本文設計的電路專為測量繼電器“開”“關”延遲時間。這樣在自動控制設計時，將它的延遲時間給予扣除，就可使自動控制系統(tǒng)的“指令”順利連接網(wǎng)絡。

1 繼電器觸點開關產(chǎn)生延時理論

繼電器工作電路如圖1(a)所示，由于它的線圈是儲存磁能元件[1]，當K接通時，線圈產(chǎn)生自感電勢使IL逐漸增加至I′L（觸點開關K′吸合時的線圈電流值）時，K′才吸合。此時，t′是K′延時吸合時間，如圖1(b)所示。反之，當K斷開時，線圈又產(chǎn)生自感電勢使 IL逐漸下降至 I″L時，K′才釋放。 這時，t″是K′延遲釋放時間，如圖 1(c)所示[2]。

2 測量延時電路的設計

為測量方便，將被測繼電器線圈供電開關“K”設計為自動開關“K自動”，用產(chǎn)生方波的多諧振蕩器的G2輸出拖動“J1”完成K自動

圖1 繼電器觸點開關產(chǎn)生延時原理Fig.1 Principle generate delay relay contact switch

[3]，如圖2所示，K自動與E2構成方波源給被測繼電器線圈供電，方波前沿測吸合延遲時間，后沿測延遲釋放時間，K自動開關切換頻率約為85次/分。為提高測量精度，測量電路采用線性元件組成。圖中R5、R6為測量被測繼電器“J2”觸點開關“K3”吸合延時取樣元件。 R7、R8、D4、D5為測量“J2”觸點開關“K3”釋放延時取樣元件。D3為隔斷“J2”線圈釋放時自感電流從R8、R7支路放電影響延遲參數(shù)值的測量。電路中的K1、K2為單刀雙連開關。用示波器接入K2動片端R9進行測量。此電路的多謝振蕩器也可用555時基集成電路輸出方波[4]用三極管拖動“J1”完成 K自動功能。

圖2 繼電器開關延遲測試電路Fig.2 Relay switching delay test circuit

圖2中，K1、K2置于“合”時，是測量繼電器觸點開關吸合時間，當K自動于“合”瞬間，VA給被測繼電器線圈供電同時，經(jīng)R6輸出高電位VR6（t1），此后繼電器線圈通電產(chǎn)生自感電流 IL，使 K3延時閉合，R6上立即降至零電位 VR6=0（t2）。 示波器上讀出（t2– t1=t合）t合為 K3延遲吸合時間。 反之，在 K1、K2置于“放”時，是測量繼電器觸點開關釋放時間，當K自動由“合”至打開時，VA=0 瞬間，VR8由高電位降至零電位（t′1），繼電器線圈產(chǎn)生自感電流IL，使K3延遲打開，VR6立即上升至高電位（t′2）。 示波器上讀出（t′2-t′1=t放）t放為 K3延遲打開時間。 上述工作過程中，由 K自動（VA）、IL、t1（t2）、t′1（t′2）的時域關系，得到t合的t放和波形如圖3所示，從示波器屏上時標直接讀出和值。（示波器X軸微調(diào)“校準”旋鈕順時針旋到底）

圖3 繼電器觸點吸合釋放波形圖Fig.3 Relay contacts pull-release waveform

3 電路實驗

按圖2電路對抽查2種繼電器“常開”觸點開關延時值的測量如下：

1 )繼電器手冊上2種繼電器技術指標

2 )用示波器測試結(jié)果

JRC–7M型繼電器測試記錄（電源E2=16 V)

圖4 觸點開關吸合、釋放波形及延遲時間Fig.4 Contact switch pull,release waveform and delay time

測試結(jié)果：“吸合”“釋放” 波形均符合圖 3t合、t放設計波形要求;“吸合”“釋放”時間均符合繼電器技術條件要求

結(jié)論：合格

JZX–10M型繼電器測試記錄（電源E2=27 V）

圖5 觸點開關吸合、釋放波形及延遲時間Fig.5 Contact switch pull,release waveform and delay time

測試結(jié)果：“吸合”“釋放” 波形均符合圖3 t合、t放設計波形要求;“吸合”“釋放”時間均符合繼電器技術條件要求。

結(jié)論：合格

實驗儀器：HY1711雙路電源、CALTE—10M示波器、500HA型三用表、VICTOR6243電感測試儀

3）從理論上講，將圖3中的t合和t放作為門控信號，去控制時標信號源可實現(xiàn)更精確的數(shù)字化測量。如圖6所示。

圖6 數(shù)字化測量Fig.6 Digital measurement

4 對測試分析

根據(jù)吸合電流和釋放電流計算t合和t放值，與測試的t合和t放值進行比較分析；

1）對圖2中的K3延時吸合時間計算

圖2中，當K自動閉合時，繼電器線圈產(chǎn)生自感電流IL(t)，使K3延時閉合，繼電器線圈的IL—t變化關系如圖1(b)所示，其IL的表達式為：

對繼電器JCR—7M而言

對上式兩邊取自然對數(shù)

2）對圖2中的K3延遲釋放時間計算

圖2中，當K自動斷開時，繼電器線圈產(chǎn)生自感電流Li（t），此自感電流使 K3延遲釋放，如圖 1(c)所示，i放（t）表達式如下：

式中，I0為線圈工作時的穩(wěn)定電流，即i（∞）值

對繼電器JCR—7M而言

上式兩邊取自然對數(shù)

3）對t放和t合測試與計算比較、分析如表1。

表1 吸合、釋放時間的測試與計算結(jié)果Tab.1 pull,release time of the test and calculation results

分析：測試值t合明顯比計算值t合大，這說明開關彈簧片有彈力存在。由于實驗繼電器的開關平時處于“常開”狀態(tài)，當開關在吸合過程中，F(xiàn)磁力要克服阻力F彈力才能閉合，所以延長了吸合時間，即t合計算﹤t合測試。而在釋放過程中，只要F磁力﹤F彈力時，開關就能釋放，所以縮短了釋放時間，即 t放計算﹥t放測試。

5 結(jié)論

1）可行性：從圖4～圖5看出，實驗測出的開關吸合和釋放波形與設計推理產(chǎn)生的波形圖3一致，以及測試的吸合延遲時間與釋放延遲時間均符合繼電器技術條件要求。為此，本設計電路是可行的。

2）可靠性：從圖2看出，將左邊多諧電路與右邊測試電路隔斷，使多諧電路對被測繼電器電路完全無影響。重要的是延時測試電路全部采用線性元件，從而避免了非線性因素對測量參數(shù)的影響，提高了測量的準確性。更重要的是測試電路元件少，從電路產(chǎn)生故障的概率而言，電路元件越少，它工作的可靠度越高。

3）重復性：本電路對繼電器短時間內(nèi)可重復測量。重復性對高端產(chǎn)品極為重要，例如衛(wèi)星上天，控制器在工作多次中有一次不動作或接觸不良時，可想而知對整個事件就會失敗，本測量電路在一分鐘內(nèi)可重復測量85次，若有一次不動作或接觸不良時，示波器上都可以發(fā)現(xiàn)。

4）數(shù)字化；對t合、t放要求更精確測量時，可采用本論文中“數(shù)字化測量”方案。

[1]南京無線電工業(yè)學校編.電工學上[M].北京：國防工業(yè)出版，1959.

[2]李瀚蓀電路分析基礎中[M].2版.北京：高等教育出版社.

[3]清華大學、電子系、自動化系.晶體管脈沖數(shù)字電路[M].北京：科學出版社，1971.

[4]楊志忠、章忠全.集成電路及元器件[M].北京：機械工業(yè)出版，2010.

[5]陜西群力無線電器材廠.SJ1755-81.繼電器產(chǎn)品手冊[S].陜西，2004.

[6]中國振華集團群英無線電器材廠.SJ1755-81.群英繼電器產(chǎn)品手冊[S].貴州，2002.

Research and design of relay time delay measuring circuit

YANG Meng-lin
（Electronic Information，Science and Technology，Electronic Engineering， Chengdu University of Information Technology，Chengdu 610225，Chian）

Since the relay contacts switch ＂pull＂＂release＂to generate delay parameters.This delay to the automatic control of trouble.This article discusses the relay contacts ＂on＂and ＂off＂delay theory.Designed a simple and reliable test circuit delay.With this circuit on the market,two kinds of relay sampling test results are in line with the relay technical conditions.Paper from its theoretically calculated delay time and the test results are analyzed.This circuit can be applied to the relay with delay requirements of designers and factory inspectors making detection devices or equipment to use.

stored magnetic energy;＂on＂and ＂off＂delay;simple and reliable;linear element;corrected position;digital measurement

TN7

A

1674-6236（2014）13-0120-03

2013-08-24 稿件編號：201308160

楊夢琳（1993—），女，重慶人。研究方向：自動控制。