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繼電器動態(tài)電阻在線檢測技術(shù)

文檔作者：王華林文輝黃金池陳文薌文檔來源：廈門大學(xué)機(jī)電工程		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年11月24日
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Technology&amp;amp;Application l技術(shù)與應(yīng)用
注：廈門市科技計(jì)劃項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：3502220123013)
摘要：針對生產(chǎn)企業(yè)對繼電器觸點(diǎn)動態(tài)電阻在線檢測的需求，在分析對比了當(dāng)前接觸電阻常用檢測
方法的基礎(chǔ)上，提出了一種動態(tài)接觸電阻在線定性檢測的方法，利用微分回路與比例回路將繼電器
觸點(diǎn)動態(tài)電阻的峰值與穩(wěn)定值分開檢測，使動態(tài)電阻的在線檢測成為可能。生產(chǎn)線實(shí)際使用中的檢
測表明，該方法能夠準(zhǔn)確檢測出接觸電阻不合格的產(chǎn)品。
關(guān)鍵詞：繼電器；動態(tài)電阻；在線檢測
中圖分類號：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1 006—883X(201 3)07—001 5-04
收稿日期：2013-04-19
王華林文輝黃金池陳文薌
廈門大學(xué)機(jī)電工程系，福建廈門361005
一、引言
轉(zhuǎn)觸電阻是電磁繼電器～項(xiàng)重要指標(biāo)，隨著汽車
J多‘、工業(yè)繼電器用量越來越大，低阻、高可靠成為
繼電器接觸必須保證的基本要求，為此，要求繼電器
生產(chǎn)過程中接觸電阻必須進(jìn)行100％檢測。觸點(diǎn)作為
執(zhí)行部件，其吸合釋放過程中熔焊與接觸不良是主要
的失效原因。由于觸點(diǎn)從剛開始接觸到完全接觸存在
一個(gè)過程，這個(gè)過程可由動態(tài)電阻來描述，它在很大
程度上決定了繼電器觸點(diǎn)的性能，美國軍用規(guī)范MIL．
R-39106D《有可靠性指標(biāo)的電磁繼電器總規(guī)范》中就
對繼電器動態(tài)電阻提有要求。
文獻(xiàn)[1．5】對繼電器動態(tài)電阻檢測有較詳細(xì)的介
紹，主流檢測方法是采用恒流源驅(qū)動的四端法檢測觸
點(diǎn)壓降實(shí)現(xiàn)動態(tài)電阻檢測，其中文獻(xiàn)[2】將恒流源改為
5A脈沖電流以減少干擾對檢測結(jié)果的影響。這些方法
都只能在實(shí)驗(yàn)室對繼電器進(jìn)行抽樣檢測，不適用于繼
電器生產(chǎn)線的在線檢測，在繼電器生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)繼電器
動態(tài)電阻檢測目前還未見相關(guān)報(bào)道。本文針對繼電器
生產(chǎn)企業(yè)的需求，給出了一種在線動態(tài)電阻檢測的方
法，并將其實(shí)際用于汽車?yán)^電器生產(chǎn)線上，以每小時(shí)
2500個(gè)產(chǎn)品的速度實(shí)時(shí)在線檢測動態(tài)電阻，根據(jù)檢測
結(jié)果判定產(chǎn)品是否為良品。
二、繼電器觸點(diǎn)動態(tài)接觸電阻特性
繼電器工作時(shí)，當(dāng)線圈通電后，線圈產(chǎn)生電磁吸
力吸引銜鐵帶動觸點(diǎn)運(yùn)動，運(yùn)動過程中觸點(diǎn)存在一個(gè)
由初始接觸到完全接觸的過程。接觸電阻值有一個(gè)如
圖l所示的變化過程?【91。
t．為從線圈開始通電到動靜觸點(diǎn)剛接觸的時(shí)間，
此時(shí)接觸電阻最大，稱為最大接觸電阻RMAx。f2為觸
萬方數(shù)據(jù) _■然WW砒黧S斟熬餾O忽m陽C．，mO．勰Cn■一l
技術(shù)與應(yīng)用●Technology＆Application
點(diǎn)可靠接觸時(shí)刻，此時(shí)刻及之后的接觸電阻穩(wěn)定，稱
為接觸電阻穩(wěn)定值R，。對于通用繼電器乞通常在1~2
毫秒以內(nèi)。通常RMAx值為幾十毫歐，R∥值為幾毫歐?㈣。
一燃勰黑l
三、觸點(diǎn)動態(tài)電阻檢測方案
圖2為繼電器動態(tài)電阻檢測原理圖H。圖中K為
待測繼電器，R為繼電器觸點(diǎn)接觸電阻，R。、R：、C
組成檢測回路，其中C、R：構(gòu)成微分回路，R。構(gòu)成為
比例回路，且為微分通路提供放電路徑，微分回路檢
測接觸電阻最大值尺M(jìn)AX，比例回路檢測接觸電阻穩(wěn)定
值尺，。電流傳感器用于檢測流經(jīng)微分回路及比例回路
的電流值。
測量時(shí)序如圖3所示，吸合電壓U周期性地加在
繼電器吸合線圈上，繼電器觸點(diǎn)周期性吸合與開斷。
通斷過程電流，變化規(guī)律為：
(1)t；0瞬間，當(dāng)繼電器動靜觸點(diǎn)剛接觸到時(shí)，
回路閉合，產(chǎn)生電流，此時(shí)繼電器接觸電阻為最大值
尺M(jìn)AX，由于電容上電壓不能突變，配=0，電流，出現(xiàn)
最大值kAX：
卜k=fl+i2 2瓦贏壽面㈩
(2)¨。時(shí)段，隨著電容充電，R，漸漸退出回路。
同時(shí)觸點(diǎn)接觸電阻也逐漸變小。當(dāng)觸點(diǎn)穩(wěn)定閉合后，
電容己充電完成，R：完全退出回路，這時(shí)繼電器接觸
電阻為R，，則此時(shí)回路電流為％：
卜鏟仁煮㈣
(3)t。一t2時(shí)段，線圈斷電后，觸點(diǎn)分開，／--0，
此時(shí)R，、尺：、C構(gòu)成放電回路。
顯然，電流波形的峰值kAx與穩(wěn)定值易能夠反映
出動態(tài)接觸電阻月。中的峰值R。Ax與穩(wěn)定值R，。根據(jù)
式(1)、(2)可得：
‰=羔一麗RlR2 ㈤
嘞=÷一R (4)
』礦
檢測電流，，就可得到R。AX、R，，實(shí)現(xiàn)繼電器動
態(tài)電阻檢測。
在圖2電路中，當(dāng)傳感器將電流，采集到后，由
于電流峰值％Ax對應(yīng)動態(tài)接觸電阻峰值，穩(wěn)定值名對
應(yīng)動態(tài)接觸電阻穩(wěn)定值，檢測過程中必須將它們分開。
為此，設(shè)計(jì)兩路檢測回路分別對電流的峰值與穩(wěn)定值
萬方數(shù)據(jù)
進(jìn)行檢測，如圖4所示。峰值電流k由高通濾波分
離出來并經(jīng)峰值保持電路保持，而穩(wěn)定值IW經(jīng)過低
通濾波、放大，峰值電流與穩(wěn)定值電流波形如圖3所
示，兩個(gè)電流信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，送人微處理器處理，
計(jì)算出RMAx、RF。
四、電路參數(shù)選取
本檢測系統(tǒng)需要嵌入生產(chǎn)線中作為生產(chǎn)過程不良
品現(xiàn)場檢測的設(shè)備，根據(jù)要求，每個(gè)產(chǎn)品都要根據(jù)標(biāo)
準(zhǔn)進(jìn)行60次檢測合格才能通過品保。生產(chǎn)線的平均生
產(chǎn)率為每小時(shí)2500個(gè)，機(jī)械部分設(shè)計(jì)中，每次檢測需
要同時(shí)檢測6個(gè)繼電器，每個(gè)產(chǎn)品做60次測試，由此
可得到一次測試過程需要的時(shí)間為：
f：!!!!：o．024s
2500X60
(5)
一次測量過程可分為裝夾繼電器、60次循環(huán)實(shí)驗(yàn)、
夾具開放及剔除不良品等三個(gè)時(shí)間段，如圖5所示，
其中用于檢測的時(shí)間就是60次循環(huán)實(shí)驗(yàn)時(shí)間屯。
每做一次完整檢測繼電器的裝夾時(shí)間與不良品的
剔除時(shí)間f，+島叫s；再考慮生產(chǎn)高峰期產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間更
短，設(shè)定產(chǎn)品每60次測試時(shí)間t2=2．4S，則圖3中的
9 d
T=—J．?！?quot;-IF X103 ms=40 ms，t．=20ms。
60
由于設(shè)計(jì)電路島數(shù)值確定了微分環(huán)節(jié)峰值電流
的大小，考慮到測量電源電壓【，為12V，輸出功率
120W，為了限制電流的大小，最終設(shè)計(jì)中取R2=lQ，
微分電容C取值影響到峰值電流峰寬，需考慮其對檢
測結(jié)果的影響，以保證電流i，具有一定的峰寬，峰寬
太窄會影響微分峰值電流峰高，峰寬太寬會影響檢測
周期。圖6給出了微分電阻R：=1Q條件下，微分電容
與如峰值電流的關(guān)系實(shí)測曲線。
由圖6中可看到，當(dāng)電容C大于40蝦后，峰值
電流的峰高就不再變化，因此最終設(shè)計(jì)取C=47肛F，則
電容充電時(shí)間r=R2C=47I_ts<R：，而尺：取值太
大則會影響對R，檢測精度。我們采用一個(gè)10rnQ標(biāo)準(zhǔn)
電阻替代繼電器接觸電阻，選擇不同R．阻值進(jìn)行檢測
實(shí)驗(yàn)。
Technology&amp;amp;Application_技術(shù)與應(yīng)用
從圖中7為檢測誤差與R，的關(guān)系曲線，根據(jù)該曲
線R。=25f2左右時(shí)，R。電阻值與相對誤差的變化率突
然大幅度上升，導(dǎo)致相對誤差變得很大，因此最終取
R．=25Q。
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五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果
系統(tǒng)研制完成后嵌入生產(chǎn)線與機(jī)械部分聯(lián)機(jī)統(tǒng)調(diào)，
各種動作協(xié)調(diào)順暢，功能正常，檢測電流，波形如圖8
所示。
檢測實(shí)驗(yàn)根據(jù)表l廠方產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)
方法是在一周內(nèi)通過生產(chǎn)線聯(lián)機(jī)運(yùn)行進(jìn)行四次檢測，
每次檢測準(zhǔn)備10000個(gè)良品和100個(gè)不良品(50個(gè)
RMAx>50m Q、50個(gè)R∥>10m Q)混搭在一起，檢
測結(jié)果如表2所示。
表1繼電器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求
RMAx 60
R∥ 60
表2檢測結(jié)果表
<50mQ><10mQ>

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