基于FPGA的电磁继电器在线测试系统设计
电子技术应用
夏磊1，吕亮2，廉迪雅3
1.中车南京浦镇车辆有限公司；2.上海地铁维护保障有限公司车辆分公司； 3.西南交通大学 机械工程学院
摘要： 电磁继电器在现代国防军事、工业自动化以及交通运输等领域应用广泛，当系统中的电磁继电器发生失效时将影响整个电气系统的可靠运行。为了提高电气系统的可靠性，需要检测继电器的特性参数，以评估其工作性能并提高其稳定性。针对电磁继电器触点易失效问题，设计了一套基于FPGA的电磁继电器在线测试系统。采用铁路继电器作为试品，分析继电器的各项特性参数，并选取能反映其触点退化程度的时间参数进行测试。这种能够应用于多型号继电器的便携式在线测试系统，可实时检测继电器吸合和释放过程中的电压变化波形并进行数据存储，为后续继电器的性能状态评估提供了数据支撑，也为电磁继电器的维修维护提供了参考数据。
中圖分類號：U224.4 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.244875
中文引用格式： 夏磊，呂亮，廉迪雅. 基于FPGA的電磁繼電器在線測試系統設計[J]. 電子技術應用，2024，50(6)：37-41.
英文引用格式： Xia Lei，Lv Liang，Lian Diya. Design of electromagnetic relay online test system based on FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(6)：37-41.
中文引用格式： 夏磊，呂亮，廉迪雅. 基于FPGA的電磁繼電器在線測試系統設計[J]. 電子技術應用，2024，50(6)：37-41.
英文引用格式： Xia Lei，Lv Liang，Lian Diya. Design of electromagnetic relay online test system based on FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(6)：37-41.
Design of electromagnetic relay online test system based on FPGA
Xia Lei1，Lv Liang2，Lian Diya3
1.CRRC Nanjing Puzhen Co.， Ltd.； 2.Shanghai Metro Maintenance and Support Co.， Ltd.， Vehicle Branch； 3.School of Mechanical Engineering， Southwest Jiaotong University
Abstract： Electromagnetic relays are widely used in the fields of modern national defense, military, industrial automation and transportation. When the electromagnetic relays fail in the system, the reliable operation of the entire electrical system will be affected. In order to improve the reliability of the electrical system, it is necessary to test the characteristic parameters of the relay to evaluate its working performance and improve its stability. Aiming at the problem of easy failure of electromagnetic relay contact, this paper designs a set of online testing system of electromagnetic relay based on FPGA. The railway relay is used as a sample, the characteristic parameters of the relay are analyzed, and the time parameters which can reflect the degree of contact degradation are selected for testing. This portable online test system, which can be applied to multiple relay models, can detect the waveforms of voltage changes during relay suction and release in real time and store the data. It provides data support for the subsequent performance status evaluation of relays, and also provides reference data for the repair and maintenance of electromagnetic relays.
Key words : electromagnetic relay；test system；FPGA；time parameter；data analysis
引言
電磁繼電器是實現控制目標、信號傳遞、電路隔離的關鍵設備，其可靠性能夠影響整個系統的穩定與安全[1]，特別是航空航天、國防、交通等系統，一旦發生故障將造成巨大的經濟損失。因此要求其觸點必須動作一致、可靠、準確且有穩定的時間特性和電氣參數特性。觸點的退化會導致其表面形貌發生改變，引起觸點接觸失效，隨著觸點表面污染物成分逐漸增多，將出現有效接觸面積減小，進而縮短其電壽命直至失效。
繼電器的時間參數是反映其工作特性及可靠性的一項重要指標，精確地進行電氣參數測試和時間參數分析計算，不僅有助于分析繼電器失效的機理，還可為其性能分析和壽命預測提供重要數據支持[2]。近年來，科研人員在繼電器時間參數方面進行了大量的研究[3]。Li等人[4]為了研究航空航天用電磁繼電器的接觸可靠性，提出了一種電磁繼電器穩定時間的測量方法，并設計了相應測試設備，可高精度測量超程使間、燃弧時間等時間參數。Zhou等人[5]還驗證了超程時間、吸合時間等參數是用于診斷繼電器故障的有效參數。眾多研究表明，對電磁繼電器的時間參數進行計算和分析具有重要的研究價值。
本文通過分析電磁繼電器的特性參數，提出了一種基于FPGA的繼電器參數在線測試系統，對繼電器的時間特性參數進行測試，下文對所設計的系統進行詳述。
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作者信息：
夏磊1，呂亮2，廉迪雅3
（1.中車南京浦鎮車輛有限公司，江蘇 南京 210000；
2.上海地鐵維護保障有限公司車輛分公司，上海 200000；
3.西南交通大學 機械工程學院，四川 成都 610031）
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