基于TMS320F28335的繼電器參數采集系統設計

摘要 設計了一種基于新型浮點DSP—TMS320F28335的微型繼電器測試系統，該系統通過內部A／D及外部采樣電路對繼電器線圈電流、觸電電壓和驅動電源電壓的值進行實時采樣，得到能反映繼電器特性參數的數據。并通過這些數據進行分析處理，最后顯示在液晶屏上，并且使用DSP的串口將數據傳到PC端。該系統體積小便于攜帶，功耗低、測試精度高，具有良好的判斷電磁繼電器性能。
關鍵詞 TMS320F28335；時間參數；數據采集

隨著科技的發展，對系統的可靠性要求越來越高，電磁繼電器是工業、航天航空、軍事武器系統中不可缺少的元器件之一，由此可見，電磁繼電器的性能測試尤為重要。
針對國內電磁繼電器測試不便、分辨率較低的現狀，文中設計了測試時間采樣率為1μs的數據采集系統。控制器采用德州儀器(TI)公司的新型浮點DSP—TMS320F28335數字信號控制器，其內部嵌入32位DSP核，其片上集成32位單精度浮點運算單元(FPU)，每秒可作300兆次浮點運算，最高運算速度達150 MI／s，其芯片還配置了豐富的外設，具備較強的運算能力和控制、通信功能。
文中基于DSP的強數字信號處理能力的特點，設計多通道同步高速數據采集及處理單元，根據采集的線圈電流和觸點電壓波形，計算出時間參數。并根據采集到的驅動電源電壓的波形，與觸點電壓波形相結合，得出電磁繼電器的吸合電壓和釋放電壓。

1 該系統主要技術指標
(1)線圈電阻測試范圍10～500 Ω。(2)采集波形：觸點電壓、驅動電源電壓、線圈電流。(3)計算參數：吸合電壓、釋放電壓、吸合時間、釋放時間、超程時間和彈跳時間。(4)時間參數測試范圍0～65 ms。(5)采集參數分辨率1μs。(6)測試觸點組數為1組。

2 電磁繼電器的參數
電磁繼電器的參數包括機械參數和電氣參數，其性能由機械參數和電氣參數決定，測試系統可通過測試這兩項參數來確定其性能好壞。但現在的電磁繼電器不同于其他低壓電器，可直接測試和實驗。其多為密封電磁繼電器，其機械參數和電氣參數在電磁繼電器裝配完成后是無法測試的，而繼電器觸點時間參數是可測試的。由于觸點時間參數可定性地反映觸點機械參數的變化，而觸點機械參數直接影響觸點接觸的可靠性，所以觸點時間參數是保證繼電器質量特性的重要參數之一。GJB65B-1999對電磁繼電器可靠性參數做了詳細規定，吸合時間和超程時間均可通過繼電器線圈電流和觸點電壓動態測試波形直觀的表示出來，同樣，燃弧時間和彈跳時間、彈跳次數等參數均可通過觸點電壓動態波形求取。各參數定義：曲線1為繼電器線圈電流動態波形；曲線2為繼電器觸點電壓動態波形；t1觸動時間；t2為吸合動斷時間；t3為觸點燃弧結束時間；t4為吸合動合時間；t5為銜鐵完全閉合時間；t6為觸點回跳結束時間。如圖1所示。

吸合時間指處于釋放狀態下的繼電器，從線圈上電至動觸點和動合靜觸點第一次接觸的時間間隔，在圖1中為(t4-t1)。
超程時間是從動觸點與靜觸點接觸瞬間到銜鐵鐵芯完全閉合的時間間隔，即為圖1中t5到t4的時間間隔，是觸點在超程階段移動所需的時間。
彈跳時間指吸合過程動觸點和動合靜觸點第一次接觸至觸點彈跳結束的時間間隔(t6-t4)。國軍標規定，當出現任何≥90％的開路電壓，且脈沖寬度≥10μs的現象則認為是觸點回調。
吸合電壓是指電磁繼電器的所有觸點從釋放狀態到達工作狀態時，所需繞組電壓的最小值。即指能使其電磁系統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態波形；曲線2為繼電器觸點電壓動態波形；t7為釋放動合時間；t8為觸點燃弧結束時間；t9為釋放動斷時間；t10為觸點回跳結束時間。

釋放時間指從線圈掉電至動觸點和靜合靜觸點第一次接觸的時間間隔t9，不包括彈跳時間。
釋放電壓是指能使其電磁系統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。