NCAGE
1128Q

You are here

    AUTOMATSKA NAPRAVA ZA MERJENJE PARAMETROV RELEJEV
     
    UVOD

     

    V em.tronic-u razvita avtomatska naprava za merjenje relejev se uporablja za kontrolo električnih in mehanskih parametrov monostabilnih in bistabilnih relejev. Bistveni sestavni deli naprave so precizni enosmerni generator toka in napetosti, izmenični generator toka in napetosti za merjenje kontaktne upornosti in multifunkcijska digitalna in analogna kartica z visoko hitrostjo vzorčenja ter osebni računalnik.

    V članku so prikazani problemi in rešitve pri merjenju upornosti navitja releja, napetosti ali toka pritega in odpada, časov pritega, odpada in odbijanja kontaktnega sistema ter sočasnosti, neprekrivanja in prekrivanja med kontaktnimi sistemi ter merjenja upornosti kontaktov.

    Opisanih je nekaj programskih rešitev problemov kot so sinhronizacija digitalnih izhodov za krmiljenje strojne opreme in digitalnih ter analognih vhodov za merjenje dejanskih časovno in vrednostno medsebojno odvisnih veličin, programski vmesnik za izbiro različnih tipov in parametrov relejev, arhiviranje in protokoliranje podatkov ter statistična obdelava s histogrami.

     

    OPIS DELOVANJA MERILNE NAPRAVE

     

    Meritve se izvajajo po sledečem časovnem poteku:

     

    • meritev temperature in vlažnosti,
    • vklop elektromagnetnega merilnega podnožja,
    • meritev upornosti navitja,
    • utekanje releja,
    • meritev kontaktne upornosti mirovnih in delovnih kontaktov (maksimalno 6 kontaktnih sistemov),
    • meritev priteznih, odpadnih časov, časi odbijanja, sočasnost, prekrivanje in neprekrivanje med kontaktnimi sistemi,
    • statična kontrola za monostabilne releje:
      • nepriteg
      • priteg
      • zasičenje
      • držanje
    • za bistabilne releje:
      • nepriteg
      • priteg
      • preverjanje monostabilnega delovanja
      • zasičenje
      • neodpad
      • odpad

    Razvili smo enosmerni in izmenični generator toka in napetosti. Enosmerni generator ima 4 napetostna (15V, 80V, 125V in 200V) in 4 tokovna območja (15mA. 30mA, 150mA in 500mA).

    Merilna točnost generatorja je 0.1%, valovitost 0.1%, skočna sprememba iz 0 na 90% je največ 100 , vnihanje je nadkritično dušeno in čas vnihanja traja 1 ms.

     

    MERITEV KONTAKTNE UPORNOSTI

     

    Za meritev kontaktne upornosti smo po zahtevah razvili izmenični generator toka in napetosti, ki ima 2 tokovni območji (10mA in 100mA) ter 4 napetostna območja (30mV, 100mV, 6V in 24V) s frekvenco 1.25KHz. Omogoča meritev kontaktne upornosti od 5m? do 2k? pri 10mA območju in do 200? pri 100mA območju z merilno točnostjo 1%.

    Meritev poteka tako da na odprte sponke merjenega kontakta vsilimo predpisano napetost in po sklenitvi kontakta preklopimo na tokovni generator in vsilimo predpisan tok. Napetost in tok vzorčimo, izračunamo srednjo vrednost obeh veličin in iz njih izračunamo kontaktno upornost. Meritev kontaktne upornosti je izvedena s 4 - točkovno metodo. Zaporedno je možno meriti do 6 preklopnih kontaktnih sistemov, katerih izbira je krmiljena iz DAQ kartic preko multiplekserja.

     

    MERJENJE ČASOV

     

    Analogna in digitalna kartica sta povezani s pomočjo RTSI vmesnika, ki omogoča sinhronizacijo preko RTSI linij. “Master” analogna kartica skrbi za časovno sinhronizacijo vzorčenja s podrejeno digitalno kartico, krmili enosmerni generator ter tako omogoča sinhronizirano krmiljenje releja in branje preklopov kontaktov. Gre za hitro vzorčenje s frekvenco 1MB/s kjer se podatki shranijo v pomnilnik za kasnejšo obdelavo.

    Uporabljen je digitalni filter, ki odstrani spremembe krajše od 10?s. Iz prebranih podatkov se izračunajo časi pritega, odpada, odbijanje pri pritegu, odbijanje pri odpadu, vklopni in izklopni čas ter časi med kontaktnimi sistemi: sočasnost, prekrivanje in neprekrivanje.

    Spodnji del slike 3 in slike 4 prikazuje kdaj je tuljavica vzbujana, zgornja dela slik pa kažeta stanje mirnega in delovnega kontakta enokontaktnega sistema. Na sliki 3 je prikazan vklop. Pritezni čas je čas od začetka vzbujanja tuljavice do trenutka ko se delovni kontakt prvič sklene. Nato sledi odbijanje delovnega kontakta. Seštevek priteznega časa in odbijanja delovnega kontakta predstavlja vklopni čas.

    Pri izklopu, ki ga prikazuje slika 4 pa merimo čas odpada in odbijanje mirovnega kontakta. Odpadni čas je čas od prenehanja vzbujanja tuljavice do trenutka ko se prvič sklene mirovni kontakt. Nato sledi še odbijanje mirovnega kontakta in seštevek obeh časov predstavlja izklopni čas.

     

    STATIČNA KONTROLA

     

    Pri meritvi statične kontrole je potrebno izmeriti napetost ali tok pritega in odpada. Postopek meritve je izveden tako da se pred meritvijo pripravita dve linearni funkciji rampe ena s pozitivnim in ena z negativnim naklonom, ki se shranita v pomnilnik (“buffer”). Po tej funkciji se nato povečuje napetost napetostega generatorja ali tok tokovnega generatorja odvisno od tega kakšen je merjeni rele. Pri neki napetosti ali toku rele vklopi in v tem trenutku prenehamo z generacijo rampe preverimo vse kontakte in odčitamo vrednost napetosti ali toka na merjencu. Nato se meritev nadaljuje s skokom v nasičenje potem pa z negativno rampo do izklopa releja, kjer se ugotovi napetost ali tok odpada. Težava pri “bufferskem” generiranju napetosti za krmiljenje napetostnega ali tokovnega generatorja je v prenehanju generacije v trenutku preklopa saj gre za zelo hitro generiranje vzorcev. Zato smo uporabili “buffersko” generiranje z uporabo zunanjega takta.

    Razvili smo externo vezje ki ob preklopu releja odvzame zunanji takt in s tem ustavi generacijo rampe v trenutku preklopa. Potrebno je samo še preveriti vse mirne kontakte releja ali so odpustili in vse delovne kontakte releja ali so pritegnili. Napetost na merjencu oz. tok skozi merjenec predstavlja v trenutku preklopa napetost ali tok pritega. Postopek meritve je podoben tudi za odpad.

    Pri vklopu startne napetosti rampe je pomembno da ni prenihaja, ki bi lahko rele takoj vklopil. Enako velja za prehod iz napetosti nasičenja v startno vrednost odpadne rampe. Če bi prenihaj bil, bi rele lahko že izklopil.

    Bistabilni tip releja se razlikuje od monostabilnega po tem, da če po vklopu releja odvzamemo vzbujanje rele ostane vklopljen. Izklopimo ga z negativnim impulzom. Tako se diagram vzbujanja za bistabilni rele razlikuje le po izklopu. Vklop releja je identičen monstabilnemu, pri izklopu pa generiramo rampo negativne napetosti ali toka.

     

    UPORABNIŠKI VMESNIK

     

    Program za spremljanje meritev relejev je napisan z orodjem za programiranje uporabniških vmesnikov Labview, ki teče v operacijskem sistemu Windows. Izbire različnih nastavitev (parametri releja, strmine ramp, število utekanj, temperaturna kompenzacija, sprememba gesla …) in spremljanja različnih tipov meritev (avtomatska, koračna, testna) so omogočene s pomočjo uporabe tipkovnice in miške s pomočjo menijev.

    Za različne tipe relejev se vpisujejo in dodajajo predpisi parametrov relejev glede na katere se meritev izvaja. Dodana so tudi orodja za testiranje, kalibracijo in diagnostiko napak.

    Vse meritve in predpisi se shranjujejo na disk, vodi se statistika, podatki se lahko tudi pregledajo in izpišejo v obliki poročil, tabel in histogramov.

    Slika «Pregled rezultatov upornosti tuljave serije v obliki histograma » prikazuje pregled rezultatov meritve upornosti tuljave celotne serije. Podobno se generirajo histogrami za priteg, odpad, kontaktne upornosti posameznih kontaktov, časov pritega, odpada, odbijanj posameznih kontaktov, sočasnosti, prekrivanja in neprekrivanja med posameznimi kontaktnimi sistemi ter vklopa in izklopa releja.

     

    Blokovna shema merilnika

     

     

    Blokovna shema enosmernega generatorja

     

    Diagram vzbujanja in vklopa releja

     

    Diagram vzbujanja in izklopa releja

     

    Diagram vzbujanja pri statični kontroli za monostabilni rele

     

     

    Zaslonska slika meritve

     

     

    Zaslonska slika meritve kontaktne upornosti

     

    Pregled rezultatov upornosti tuljave serije v obliki histograma