基于TMS320F28335的继电器参数采集系统设计

摘要 设计了一种基于新型浮点DSP—TMS320F28335的微型继电器测试系统，该系统通过内部A／D及外部采样电路对继电器线圈电流、触电电压和驱动电源电压的值进行实时采样，得到能反映继电器特性参数的数据。并通过这些数据进行分析处理，最后显示在液晶屏上，并且使用DSP的串口将数据传到PC端。该系统体积小便于携带，功耗低、测试精度高，具有良好的判断电磁继电器性能。
关键词 TMS320F28335；时间参数；数据采集

随着科技的发展，对系统的可靠性要求越来越高，电磁继电器是工业、航天航空、军事武器系统中不可缺少的元器件之一，由此可见，电磁继电器的性能测试尤为重要。
针对国内电磁继电器测试不便、分辨率较低的现状，文中设计了测试时间采样率为1μs的数据采集系统。控制器采用德州仪器(TI)公司的新型浮点DSP—TMS320F28335数字信号控制器，其内部嵌入32位DSP核，其片上集成32位单精度浮点运算单元(FPU)，每秒可作300兆次浮点运算，最高运算速度达150 MI／s，其芯片还配置了丰富的外设，具备较强的运算能力和控制、通信功能。
文中基于DSP的强数字信号处理能力的特点，设计多通道同步高速数据采集及处理单元，根据采集的线圈电流和触点电压波形，计算出时间参数。并根据采集到的驱动电源电压的波形，与触点电压波形相结合，得出电磁继电器的吸合电压和释放电压。

1 该系统主要技术指标
(1)线圈电阻测试范围10～500 Ω。(2)采集波形：触点电压、驱动电源电压、线圈电流。(3)计算参数：吸合电压、释放电压、吸合时间、释放时间、超程时间和弹跳时间。(4)时间参数测试范围0～65 ms。(5)采集参数分辨率1μs。(6)测试触点组数为1组。

2 电磁继电器的参数
电磁继电器的参数包括机械参数和电气参数，其性能由机械参数和电气参数决定，测试系统可通过测试这两项参数来确定其性能好坏。但现在的电磁继电器不同于其他低压电器，可直接测试和实验。其多为密封电磁继电器，其机械参数和电气参数在电磁继电器装配完成后是无法测试的，而继电器触点时间参数是可测试的。由于触点时间参数可定性地反映触点机械参数的变化，而触点机械参数直接影响触点接触的可靠性，所以触点时间参数是保证继电器质量特性的重要参数之一。GJB65B-1999对电磁继电器可靠性参数做了详细规定，吸合时间和超程时间均可通过继电器线圈电流和触点电压动态测试波形直观的表示出来，同样，燃弧时间和弹跳时间、弹跳次数等参数均可通过触点电压动态波形求取。各参数定义：曲线1为继电器线圈电流动态波形；曲线2为继电器触点电压动态波形；t1触动时间；t2为吸合动断时间；t3为触点燃弧结束时间；t4为吸合动合时间；t5为衔铁完全闭合时间；t6为触点回跳结束时间。如图1所示。

吸合时间指处于释放状态下的继电器，从线圈上电至动触点和动合静触点第一次接触的时间间隔，在图1中为(t4-t1)。
超程时间是从动触点与静触点接触瞬间到衔铁铁芯完全闭合的时间间隔，即为图1中t5到t4的时间间隔，是触点在超程阶段移动所需的时间。
弹跳时间指吸合过程动触点和动合静触点第一次接触至触点弹跳结束的时间间隔(t6-t4)。国军标规定，当出现任何≥90％的开路电压，且脉冲宽度≥10μs的现象则认为是触点回调。
吸合电压是指电磁继电器的所有触点从释放状态到达工作状态时，所需绕组电压的最小值。即指能使其电磁系统的衔铁恰能吸合而不致在中途停留的电器线圈所通电压的最小值。
图2中，曲线1为继电器线圈电流动态波形；曲线2为继电器触点电压动态波形；t7为释放动合时间；t8为触点燃弧结束时间；t9为释放动断时间；t10为触点回跳结束时间。

释放时间指从线圈掉电至动触点和静合静触点第一次接触的时间间隔t9，不包括弹跳时间。
释放电压是指能使其电磁系统的衔铁可靠释放至起始位置的最高电压，即使衔铁恰能释放至原始位置而不至在中途停留的电器线圈所通电压的最大值。