關(guān)于混合延時(shí)繼電器測(cè)試夾具的研制

，

(陜西群力電工有限責(zé)任公司，陜西 寶雞，721300)

1 引言

在混合延時(shí)繼電器的生產(chǎn)過(guò)程中要使用到時(shí)間測(cè)量?jī)x，但一般的時(shí)間測(cè)量?jī)x只能測(cè)試動(dòng)作延時(shí)和釋放延時(shí)類型的產(chǎn)品相關(guān)參數(shù)，其它延時(shí)類型產(chǎn)品用該型的時(shí)間測(cè)量?jī)x是無(wú)法完成定時(shí)循環(huán)和再循環(huán)時(shí)間的測(cè)試。

筆者根據(jù)繼電器的延時(shí)情況，采用合適的電路將繼電器的間隔定時(shí)轉(zhuǎn)換成動(dòng)作延時(shí)和釋放延時(shí)進(jìn)行測(cè)試，以保證可以在該型時(shí)間測(cè)量?jī)x上進(jìn)行定時(shí)循環(huán)和再循環(huán)時(shí)間的測(cè)試。而不需要重新購(gòu)置其它時(shí)序的時(shí)間測(cè)量?jī)x。

2 針對(duì)限時(shí)定時(shí)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換電路

2.1 時(shí)序分析

在GJB1513A-2009《混合和固體延時(shí)繼電器通用規(guī)范》中規(guī)定限時(shí)定時(shí)的時(shí)序圖見圖1所示。

在GJB1513A-2009《混合和固體延時(shí)繼電器通用規(guī)范》中規(guī)定動(dòng)作延時(shí)的時(shí)序圖見圖2所示。

動(dòng)作延時(shí)，在輸入控制電路激勵(lì)后，其切換或負(fù)載電路按規(guī)定時(shí)間到達(dá)動(dòng)作狀態(tài)的延時(shí)繼電器。

從圖中可以明顯看出兩種時(shí)序的差異，限時(shí)定時(shí)是加激勵(lì)，繼電器就動(dòng)作，動(dòng)作時(shí)間到達(dá)后，繼電器斷開，而動(dòng)作延時(shí)是輸入端加激勵(lì)，繼電器延時(shí)后才能動(dòng)作，且去激勵(lì)后，產(chǎn)品不動(dòng)作。所以測(cè)試動(dòng)作延時(shí)的時(shí)間測(cè)量?jī)x是無(wú)法直接對(duì)限時(shí)定時(shí)(間隔定時(shí))繼電器進(jìn)行測(cè)量的，必須通過(guò)轉(zhuǎn)換。下面是筆者設(shè)計(jì)的一個(gè)轉(zhuǎn)換電路，在間隔定時(shí)電路上加上該轉(zhuǎn)換電路后，其輸出轉(zhuǎn)換為動(dòng)作延時(shí)，以便進(jìn)行測(cè)試。

圖1 限時(shí)定時(shí)(間隔定時(shí))

圖2 運(yùn)作延時(shí)

根據(jù)動(dòng)作延時(shí)測(cè)試的情況看，繼電器輸入端加激勵(lì)，時(shí)間測(cè)量?jī)x就開始計(jì)時(shí)，直到繼電器吸合，時(shí)間測(cè)量?jī)x停止并顯示定時(shí)循環(huán)時(shí)間。也就是說(shuō)動(dòng)作延時(shí)的測(cè)試就是從輸入端加激勵(lì)到輸出端動(dòng)作相隔的一段時(shí)間。如果用它測(cè)試限時(shí)定時(shí)的繼電器時(shí)，由于限時(shí)定時(shí)的繼電器輸入端加激勵(lì)就吸合，所以限時(shí)定時(shí)繼電器表現(xiàn)為加電就觸發(fā)時(shí)間測(cè)量?jī)x停止，測(cè)出的延時(shí)時(shí)間是混合延時(shí)繼電器內(nèi)部電磁繼電器吸合的時(shí)間，而不是混合延時(shí)繼電器的定時(shí)循環(huán)時(shí)間。

2.2 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

怎么將限時(shí)定時(shí)的定時(shí)循環(huán)時(shí)間轉(zhuǎn)換為輸入端加激勵(lì)到輸出端動(dòng)作相隔的一段時(shí)間呢？而根據(jù)以上分析的特性可以從這兩點(diǎn)達(dá)到測(cè)試限時(shí)定時(shí)繼電器定時(shí)循環(huán)時(shí)間的目的。

(1)將時(shí)間測(cè)量?jī)x停止的時(shí)間點(diǎn)錯(cuò)過(guò)，不讓時(shí)間測(cè)量?jī)x停止，而一直計(jì)時(shí)到繼電器動(dòng)作。

(2)將常開轉(zhuǎn)換為常閉。

2.2.1 下面是把限時(shí)定時(shí)轉(zhuǎn)換為動(dòng)作延時(shí)的電路圖。按圖3所示，1#、2#端子接時(shí)間測(cè)量?jī)x電源端，3#、4#端子接時(shí)間測(cè)量?jī)x的觸點(diǎn)端。

圖3 時(shí)序轉(zhuǎn)換電路1

2.2.2 通過(guò)以上的電路轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)以下功能：

(1)待測(cè)繼電器J1(限時(shí)定時(shí))輸入端加激勵(lì)后，時(shí)間測(cè)量?jī)x不接待測(cè)繼電器J1的常開觸點(diǎn)，待測(cè)繼電器J1第一次動(dòng)作時(shí)不觸發(fā)時(shí)間測(cè)量?jī)x；

(2)選擇待測(cè)繼電器J1的常閉觸點(diǎn)動(dòng)作觸發(fā)使端子3、4完全導(dǎo)通來(lái)達(dá)到測(cè)試待測(cè)繼電器J1的動(dòng)作時(shí)間的目的。

2.2.3 下圖為圖3電路各觸點(diǎn)的時(shí)序圖：

圖4 轉(zhuǎn)換電路1時(shí)序圖

2.2.4 各時(shí)間段觸點(diǎn)的具體動(dòng)作情況見表1：

表1 時(shí)序轉(zhuǎn)換電路1的觸點(diǎn)動(dòng)作情況

(1)端子3、4間的兩個(gè)開關(guān)分別為待測(cè)繼電器J1的常閉觸點(diǎn)k1，短延時(shí)繼電器J2的常開觸點(diǎn)K2。測(cè)量?jī)x啟動(dòng)(時(shí)序見圖4中a點(diǎn))，圖3轉(zhuǎn)換電路中輸入端加激勵(lì)即給1、2端子加輸入電壓，時(shí)間測(cè)量?jī)x開始計(jì)時(shí)，待測(cè)繼電器J1及短時(shí)間延時(shí)繼電器J2均加輸入激勵(lì)電壓。待測(cè)繼電器J1動(dòng)作，J1的常閉觸點(diǎn)K1斷開。這時(shí)短延時(shí)繼電器J2的延時(shí)時(shí)間未到， J2的常開觸點(diǎn)K2處斷開狀態(tài)，端子3、4間未導(dǎo)通，時(shí)間測(cè)量?jī)x不會(huì)停止計(jì)時(shí)。

(2)短延時(shí)繼電器J2延時(shí)時(shí)間到(時(shí)序見圖4中b點(diǎn))，J2的常開觸點(diǎn)K2閉合。這時(shí)雖然K2閉合，但待測(cè)繼電器J1的常閉觸點(diǎn)是斷開的，所以端子3、4間仍未導(dǎo)通，時(shí)間測(cè)量?jī)x仍不會(huì)停止計(jì)時(shí)。

(3)當(dāng)待測(cè)繼電器J1再次轉(zhuǎn)換時(shí)(時(shí)序見圖4中c點(diǎn))，J1的常閉觸點(diǎn)K1閉合.這時(shí)，由于短延時(shí)繼電器J2輸入端仍在加電，所以其常開觸點(diǎn)K2為閉合，當(dāng)K1閉合時(shí)，端子3、4間完全導(dǎo)通，給時(shí)間測(cè)量?jī)x發(fā)信號(hào)，時(shí)間測(cè)量?jī)x停止計(jì)時(shí)并顯示計(jì)時(shí)時(shí)間(即ac之間的延時(shí)時(shí)間t34)。

從表1可以看出輸入端加激勵(lì)時(shí)，端子3、4間串聯(lián)的K1和K2觸點(diǎn)總有一組不閉合，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致端子3、4間收不到閉合的信號(hào)，時(shí)間測(cè)量?jī)x就不會(huì)動(dòng)作，只有到待測(cè)繼電器J1延時(shí)時(shí)間到后，K1和K2觸點(diǎn)才會(huì)全部呈現(xiàn)閉合狀態(tài)，使端子3、4間收到閉合的信號(hào)，觸發(fā)時(shí)間測(cè)量?jī)x動(dòng)作。 從圖4可以看出端子3、4的輸出狀態(tài)和圖2中繼電器的輸出時(shí)序一致。

3 短延時(shí)繼電器J2和繼電器J3的選取

3.1 短延時(shí)繼電器J2延時(shí)時(shí)間選取

從上述時(shí)序圖中可以看出，短延時(shí)繼電器的吸合時(shí)間必選小于待測(cè)繼電器的吸合時(shí)間。

下面是針對(duì)以上電路轉(zhuǎn)換后所測(cè)繼電器延時(shí)時(shí)間精度的分析：

(1)待測(cè)繼電器J1加電，時(shí)間測(cè)量?jī)x開始計(jì)時(shí)，沒(méi)有時(shí)間差；

(2)端子3、4間的觸發(fā)信號(hào)是由待測(cè)繼電器J1的常閉觸點(diǎn)觸發(fā)的，所以沒(méi)有時(shí)間差，所測(cè)時(shí)間是待測(cè)繼電器的定時(shí)循環(huán)時(shí)間。當(dāng)然這不包括儀表的測(cè)量誤差。

3.2 繼電器J3的選取

通過(guò)時(shí)間點(diǎn)的轉(zhuǎn)換，可以很準(zhǔn)確的利用動(dòng)作延時(shí)的測(cè)量?jī)x表測(cè)試限時(shí)循環(huán)的時(shí)間，但是以上的電路僅適用于有常閉觸點(diǎn)的限時(shí)循環(huán)繼電器，如果被測(cè)繼電器沒(méi)有常閉觸點(diǎn)，以上電路就無(wú)法實(shí)現(xiàn)限時(shí)循環(huán)時(shí)序的轉(zhuǎn)換。碰到這種情況，就必須使用一個(gè)有常閉觸點(diǎn)的繼電器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。具體電路如下：

圖5 時(shí)序轉(zhuǎn)換電路2

通過(guò)以上的電路用電磁繼電器J3把待測(cè)繼電器(限時(shí)定時(shí))的常開觸點(diǎn)轉(zhuǎn)為J3的常閉觸點(diǎn)，再利用常閉觸點(diǎn)和短延時(shí)繼電器的常開觸點(diǎn)一起控制時(shí)間測(cè)量?jī)x吸合。

按圖5所示，1#、2#端子接時(shí)間測(cè)量?jī)x電源端，3#、4#端子接時(shí)間測(cè)量?jī)x的觸點(diǎn)端。

圖6是圖5電路各繼電器觸點(diǎn)的轉(zhuǎn)換時(shí)序圖。

圖6 轉(zhuǎn)換電路2時(shí)序圖

各時(shí)間段觸點(diǎn)的具體動(dòng)作情況見表2：

表2 時(shí)序轉(zhuǎn)換電路2的觸點(diǎn)動(dòng)作情況

(1)時(shí)間測(cè)量?jī)x未加激勵(lì)前，端子3、4間兩個(gè)觸點(diǎn)電磁繼電器的常閉觸點(diǎn)K3常閉，短延時(shí)繼電器的觸點(diǎn)K2常開，所以3#、4#端子處于常開狀態(tài)。

(2)a點(diǎn)的觸點(diǎn)動(dòng)作狀態(tài)：時(shí)間測(cè)量?jī)x加激勵(lì)開始計(jì)時(shí)(圖6時(shí)序圖的a1點(diǎn)，)，J1(待測(cè)繼電器)及短延時(shí)繼電器J2輸入端加額定激勵(lì)電壓。待測(cè)繼電器J1動(dòng)作，短延時(shí)繼電器J2開始延時(shí)。短延時(shí)繼電器的K2常開，所以3#、4#端子處于常開狀態(tài)。

待測(cè)繼電器J1的常開觸點(diǎn)K1(待測(cè)繼電器的常開觸點(diǎn))閉合，電磁繼電器J3輸入端開始加激勵(lì)，電磁繼電器J3動(dòng)作(圖6時(shí)序圖a2點(diǎn))，其常閉觸點(diǎn)K3斷開，這時(shí)由于短延時(shí)繼電器的延時(shí)時(shí)間未到，其常開觸點(diǎn)K2仍處斷開狀態(tài)。3#、4#端子未閉合，時(shí)間測(cè)量?jī)x得不到3#、4#端子閉合的信息，時(shí)間測(cè)量?jī)x就不會(huì)停止計(jì)時(shí)。

(3)b點(diǎn)的觸點(diǎn)動(dòng)作狀態(tài)：由于J2是短時(shí)間動(dòng)作延時(shí)繼電器，所以J2輸入端加額定激勵(lì)電壓后，延時(shí)時(shí)間比待測(cè)繼電器的延時(shí)時(shí)間先吸合，其常開觸點(diǎn)K2閉合(圖6 時(shí)序圖b點(diǎn))。

(4)c點(diǎn)的觸點(diǎn)動(dòng)作狀態(tài)：K2閉合后，等待J1延時(shí)時(shí)間到后(圖6時(shí)序圖c1點(diǎn))，其常開觸點(diǎn)K1從閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)換為斷開狀態(tài)。

K1斷開后，J3停止動(dòng)作(圖6時(shí)序圖c2點(diǎn))，那么常閉觸點(diǎn)K3由斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)換為閉合狀態(tài)。

由于這時(shí)，K3閉合，K2閉合，所以端子3#、4#間的電路呈閉合狀態(tài)，發(fā)送信號(hào)給時(shí)間測(cè)量?jī)x，時(shí)間測(cè)量?jī)x停止計(jì)時(shí)并顯示繼電器的延時(shí)時(shí)間。

從表2可以看出輸入端加激勵(lì)時(shí)，端子3、4間串聯(lián)的K2和K3觸點(diǎn)總有一組不閉合，結(jié)果會(huì)引起端子3、4間收不到閉合的信號(hào)，時(shí)間測(cè)量?jī)x就不會(huì)吸合，只有到待測(cè)繼電器延時(shí)時(shí)間到后，K2和K3觸點(diǎn)才會(huì)全部呈現(xiàn)閉合狀態(tài)，使端子3、4間收到閉合的信號(hào)，觸發(fā)時(shí)間測(cè)量?jī)x動(dòng)作。

從圖6可以看出，轉(zhuǎn)換后的端子3、4的時(shí)序和圖2中動(dòng)作延時(shí)的輸出時(shí)序一致。

由于上述方法中還用了一個(gè)繼電器對(duì)常開觸點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所以盡量選用斷開時(shí)間短的繼電器。

3.3 圖5電路延時(shí)精度的分析

下面是針對(duì)以上電路轉(zhuǎn)換后所測(cè)繼電器延時(shí)時(shí)間精度的分析：

(1)待測(cè)繼電器J1加電，時(shí)間測(cè)量?jī)x開始計(jì)時(shí)，沒(méi)有時(shí)間差；

(2)端子3、4間的觸發(fā)信號(hào)并非是待測(cè)繼電器J1的常閉觸點(diǎn)觸發(fā)的，而是電磁繼電器J3的常閉觸點(diǎn)觸發(fā)。電磁繼電器J3的常閉觸點(diǎn)閉合是因?yàn)榇郎y(cè)繼電器J1斷開，由于待測(cè)繼電器J1是間隔定時(shí)循環(huán)繼電器，其延時(shí)時(shí)間到，常開觸點(diǎn)斷開，電磁繼電器J3斷電，其常閉觸點(diǎn)閉合，所以所測(cè)時(shí)間比待測(cè)繼電器的延時(shí)時(shí)間多了一段J3釋放的時(shí)間。所以我們?cè)跍y(cè)試前可以先確認(rèn)該繼電器J3的釋放時(shí)間，再?gòu)奈覀儨y(cè)試的時(shí)間中減去繼電器J3的釋放時(shí)間，就是待測(cè)繼電器的延時(shí)時(shí)間。取一只電磁繼電器，分別測(cè)試10次釋放時(shí)間見表3：

表3 電磁繼電器的釋放時(shí)間參數(shù)

通過(guò)上表中電磁繼電器部分的測(cè)試結(jié)果，同一只電磁繼電器釋放時(shí)間相差在微秒級(jí)。每次的混合延時(shí)繼電器(待測(cè)繼電器)的測(cè)試時(shí)間多出了電磁繼電器的釋放時(shí)間，由于同一只電磁繼電器釋放時(shí)間的差異，相差均在幾十微秒，所以該電路測(cè)出的時(shí)間減去電磁繼電器的釋放時(shí)間，精度一般在微秒級(jí)。如果不減去電磁繼電器的釋放時(shí)間，該電路測(cè)出的混合延時(shí)繼電器的延時(shí)精度一般在毫秒級(jí)。例如：定時(shí)循環(huán)時(shí)間為50ms，按上述線路進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試時(shí)間會(huì)增加1.5ms左右。1.5ms的偏差剛好是大了3%。但是隨著延時(shí)時(shí)間的加長(zhǎng)，這1.5ms造成的誤差就基本可以忽略不計(jì)了。例如混合延時(shí)繼電器的動(dòng)作時(shí)間為1s時(shí)，1.5ms造成的偏差為0.15%。所以延時(shí)時(shí)間特別短的，可從測(cè)試的時(shí)間上減掉繼電器J3的釋放時(shí)間。延時(shí)時(shí)間特別長(zhǎng)的，就直接進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)電磁繼電器的釋放時(shí)間造成的偏差，精度最多偏差10μs～20μs，相對(duì)于混合延時(shí)繼電器(待測(cè)繼電器)的延時(shí)時(shí)間可忽略不計(jì)。(當(dāng)然這里不包括儀表的偏差。)

(3)取一只與電磁繼電器相同功能的固體繼電器，測(cè)量固體繼電器的釋放時(shí)間見表4：

表4 固體繼電器的釋放時(shí)間參數(shù)

通過(guò)上表中固體繼電器的測(cè)試結(jié)果，同一只固體繼電器釋放時(shí)間相差在微秒級(jí)，每次釋放時(shí)間相差均為1～2μs，所以該延時(shí)電路測(cè)出的時(shí)間精度一般在微秒級(jí)，而混合延時(shí)繼電器的延時(shí)精度一般在毫秒級(jí)。例如：定時(shí)循環(huán)時(shí)間為50ms，按上述電路進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試時(shí)間會(huì)增加0.04ms左右。0.04ms的偏差對(duì)所測(cè)時(shí)間基本沒(méi)有影響。如果要求更精確，可從測(cè)試的時(shí)間上減掉繼電器J3的釋放時(shí)間，根據(jù)固體繼電器的釋放時(shí)間，精度最多偏差1μs～2μs，相對(duì)于混合延時(shí)繼電器(待測(cè)繼電器)的延時(shí)時(shí)間可忽略不計(jì)。

4 總結(jié)

從上面的分析可以看出，轉(zhuǎn)換時(shí)序主要在以下幾點(diǎn)：

(1)想辦法在時(shí)間測(cè)量?jī)x輸入端加激勵(lì)時(shí)，時(shí)間測(cè)量?jī)x采集輸出端子不能有信號(hào)，通過(guò)電路將輸出端子的信號(hào)錯(cuò)開；

(2)想辦法將待測(cè)繼電器輸出端子的信號(hào)通過(guò)電路轉(zhuǎn)換成動(dòng)作延時(shí)傳送到時(shí)間測(cè)量?jī)x輸出端子采集處。

從以上幾種時(shí)序的轉(zhuǎn)換方法可以看出，時(shí)間的測(cè)試無(wú)論它是常開或常閉，都要想辦法把定時(shí)循環(huán)的起點(diǎn)轉(zhuǎn)換為時(shí)間測(cè)量?jī)x開始計(jì)時(shí)的點(diǎn)，而把定時(shí)循環(huán)的終點(diǎn)轉(zhuǎn)換為時(shí)間測(cè)量?jī)x停止計(jì)時(shí)的點(diǎn)。這樣就很容易測(cè)試我們要的延時(shí)時(shí)間了。

其它重復(fù)循環(huán)定時(shí)、規(guī)定時(shí)序都可以采用同樣的方法進(jìn)行電路轉(zhuǎn)換進(jìn)行測(cè)試。