电磁式继电器特性参数测试仪

1、2009年苏州地区” AMD ”杯高校大学生电子设计竞赛设计报告题目：电磁式继电器特性参数测试仪队 号：09050 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 摘要1 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 关键词1 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 第一部分设计任务与要求1 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 一、 任务1 HYPERLINK l bookmark38 o Curren

2、t Document 二、 要求1 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 第二部分 方案比较、设计与论证2 HYPERLINK l bookmark55 o Current Document 一、方案一2 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 二、方案二2 HYPERLINK l bookmark61 o Current Document 第三部分系统框图3 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 第四部分 系统硬件设计4 HYPERLINK l bookma

3、rk67 o Current Document 一、单片机控制部分4 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 二、电源系统5 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 三、继电器的功能测试6 HYPERLINK l bookmark83 o Current Document 第五部分系统软件设计8 HYPERLINK l bookmark86 o Current Document 一、系统流程图8 HYPERLINK l bookmark90 o Current Document 二、单片机控制程序模块8 H

4、YPERLINK l bookmark94 o Current Document 第六部分发挥功能9一、报警电路9 HYPERLINK l bookmark103 o Current Document 第七部分功能测试9结束语10 HYPERLINK l bookmark106 o Current Document 参考文献10 HYPERLINK l bookmark109 o Current Document 附录11附录A面板图介绍12附录B流程图13 HYPERLINK l bookmark115 o Current Document 附录C继电器介绍14 HYPERLINK l bo

5、okmark137 o Current Document 附录D程序清单15摘要本次设计的电磁式继电器特性参数测试仪，采用单片机AT89C51作为继电器 测试仪的控制核心，根据题目设定的任务及具体要求，采用单片机P0、P1、P2 端口作为继电器测试仪的通讯端口，通过改变P2.5、P2.6、P1.0端口控制x9313 芯片等外围电路，完成继电器的最小吸合电压、最大释放电压，吸合时间、释放 时间的测量。接触电阻的测量电路由单片机和LM358,运放，ADC0832等主要芯 片组成。用一个按键实现5个功能自动测量，测量得到的五个参数由四个数码管 显示出来，五个参数的转换用五个发光二极管来区分。关键词单

6、片机继电器自动特性参数测试第一部分设计任务与要求：一、任务设计一台能够测量小型电磁式继电器特征参数的仪器。继电器的线圈电压为 12VDC、触点容量7A。二、要求（1）基本要求：要求测量继电器各项参数，测量精度高于5%，并以数字方式显 示；最小吸合电压（能够使继电器触点稳定吸合的最小线圈电压）；最大释放电压（当线圈电压低于此电压值时，继电器触点释放）；线圈电压为额定工作电压时的吸合时间（从施加线圈电压到触点吸 合）；线圈电压为额定工作电压时的释放时间（从关断线圈电压到触点释 放）。（2）提高要求线圈电压为额定工作电压时的触点接触电阻；实现成套参数自动测量；其它创新发挥。1第二部分方案比较、设计与

7、论证一、方案一理想的电磁式继电器快速测试仪一一计算机程序控制的继电器有自动检测 设备，测试电磁式继电器的静态和动态参数。有好的菜单式计算机操作界面。程 序设定，一次可以测量继电器的所有参数。测试控制软件：此设备通过RS232接口外接计算机控制测试，测试系统软 件windows平台下运行。所有的测试数据被保存在相应名称下的数据库文件里。 数据库与fox-pro软件兼容，可以在其他软件下调用这些数据文件，以建立曲线 图或进行其他分析。但由于制作周期长，硬件和软件不容易结合，故我们又启用了第二套方案。二、方案二采用用硬件和软件相结合的方案，实现电磁式继电器特性参数测试仪的设 计，应用电路原理图如下图

8、所示。0kUNDII I.0592MPI74I0kTTI 21wGNDl6V/I0uFRSTR25,I0KJ IP I 0/TP00P I I /TP0 IP I 2P02P I 3P03P I 4P04P I 5P05P I 6P06P I 7P07INT IP20INT0P2 IP22T IP23T0P24P25EA/VPP26P27X IX2RESETRXDTXD-RDALE/I382CON5dpdp39VCC34Vinh30)CON8CON8CII0.IV2090I2V2I90I2DIP4 SHUMA_YANGVI890I2VI9 90I234 56aba bDIP3SHUMA_YAi

9、3355678 dpabI ac dfCcdgdpDIPISHUMA_YANDIP2SHUMA_YANV9-VI278 dpa J b 1 a| 卫C c f d lg dp0kUNDII I.0592MPI7 1ADC0832WRAT89S52VI3-VI6I N5408R26V27200MC78O5TVinVinC422OOuF/25VMC78I2TVinC70.IC80.IC5 2200uF/2525 24j*2 b P25f5-9OI3C60.I-I 2V8200SC3 INTOV32DIODE2此电路为电磁式继电器特性参数测试仪的电路原理图。该图由电源电路、 显示电路、功能测试电路、

10、单片机控制电路以及报警电路组成。充分运用硬件 与单片机软件相结合的知识，软、硬件互相匹配，相辅相成，实现自动控制， 能完成继电器吸合电压、释放电压、吸合时间、释放时间以及接触电阻的测量 功能，充分发挥其实用价值。第三部分系统框图根据设计任务要求本系统由单片机AT89C51，调频发射机，数码管，4X4按 键组成。系统框图如图3-1。如图所示：选用89C51单片机作为该继电器测试仪的核心部件，实现控制与 处理的功能。由电源电路、显示电路、报警电路和继电器测试仪能实现的五种功 能组成的电磁继电器测试仪的原理框图。启动V-显示电路P1689C51报警电路P20-P24P25 P26P17接触电阻启动V

11、-显示电路P1689C51报警电路P20-P24P25 P26P17接触电阻图3-1基于单片机控制的电磁式继电器特性参数测试仪系统框图3第四部分系统硬件设计、单片机控制部分单片机采用AT89C51,采用最小化应用系统设计，P0 口作为共阳LED数码 管驱动用，P1 口作为4个键的按键接口，P2 口作为继电器测试仪的功能测试 口。单片机控制电路如图所示VCCR1R2R3R410k10k10k10ki_JL_lR5 10kR7rrTTTTTl+5VP11P10OOO-INT0GNDVCCJ1CON2GND130C230Y11 1.0592MU1,P10/TP00,P11 /TP01,P12P02,

12、P13P03,P14P04,P15P05,P16P06P17P07INT1P20OO-INT0GNDVCCJ1CON2GND130C230Y11 1.0592MU1,P10/TP00,P11 /TP01,P12P02,P13P03,P14P04,P15P05,P16P06P17P07INT1P20INT0P21P22,T1P23T0P24P25EA/VPP26P27,X1X2RESETRXDTXD-RD-ALE/PWRPSENAT89 S5 2o31RS-915*1918T-2-4T-CT-C7P178393837W3534333221P20122P21223P22324P23425P245.

13、J426P25FP26T8rn-J5.1.2,3,4.5.6.7-8CON8U21/CSVDD8CH0CLK7CH1DO6-VSSD5CON51CH02CH131-4GND1VCCADC08 32单片机控制电路4二、电源系统电磁式继电器测试仪的电源部分是由220V电源先经过整流得到的12V和5V的直 流接入电路中的。下图则为该电磁式继电器特性参数测试仪的电源电路图。+12V+12V C70.1U12MC7805TVin+5V3 1+5VDNG+12V+12V C70.1U12MC7805TVin+5V3 1+5VDNGC80.1h-Vin+12VDNC三、继电器功能测试电路:R3918R391

14、8c该电路是该测试仪的核心电路，是实现功能测试的最主要的电路。该电路是由一个电子电位器x9313、四个光耦6N137、两个9.1V稳压管、69013、LM358、74ALS136、IN4148 （待测接触电阻）等一些电阻组成，与单片 机的P1.0、P2.5、P2.6 口相接，主要实现以下功能：1、P2.5端口负责不断的送脉冲进来，而P2.6则是：当送进的脉冲为高电平时，电压值就会从小不断增大（大约从1.5V增到9.5V左 右），到了一定电压值，继电器就会从断开一一闭合，继电器就自动吸合，此时 的电压值就为吸合电压。当送进的脉冲为低电平时，电压值就会从大不断减小（大约从9.5V增到2.5V左 右

15、），到了一定电压值，继电器就会从闭合一一断开，继电器电压就自动释放， 此时的电压值就为释放电压。2、当P1.0 口输入的脉冲为高电平时，根据电路图，则5V电源那路不工作，而 12V电源那条路则会工作，经过三极管之后，感应器就会给单片机发出信息，单 片机就会根据自身程序开始运行，并把从断开到闭合的时间由数码显示管显示出 来，此时的时间即为最小吸合时间。当P1.0 口输入的脉冲为低电平时，根据电路图，则5V电源那条路就开始工 作，通过光耦的作用，而把12V电源那条路隔离，经过三极管之后，感应器就 会给单片机发出信息，单片机就会根据自身程序开始运行，并把从断开到闭合的 时间由数码显示管显示出来，此时

16、的时间即为最大释放时间。3、测量以上电压之后，硬件电路中两个运放也有一定的输出电压，这两个电压 之间的差值分别通过CH0和CH1 （两个模拟量信号）通过ADC0832送入单片 机内，单片机则通过相应程序将他们之间的差值转化为电阻，并通过数码显示管 将电阻值显示出来，实现接触电阻测量的功能。显示电路:R14200TDIP1SHUMA_YANGK199012P229R1 5200TDIP2SHUMA_YANGK209012P239R14200TDIP1SHUMA_YANGK199012P229R1 5200TDIP2SHUMA_YANGK209012P239DIP3SHUMA_YANGDIP4SH

17、UMA_YANGCON8300该显示电路由四个数码管、四个9012三级管、四个200欧姆电阻和七个300 欧姆的电阻组成。与单片机P2 口的P20、P21、P22、P23四个端口相接，实现7显示功能。12S5J2CON2P20P21P2212S5J2CON2P20P21P22P23P24该显示电路由五个发光二极管、五个470欧姆电阻，一个9012三极管，一个按钮和一组五 口接口，分别与单片机P2 口的P20、P21、P22、P23、P24五个端口相接。五个发光二极管分别一次表示该测试仪的吸合电压、释放电压、吸合时间、释放时间、接触电阻。第五部分系统软件设计一、系统流程图见附录B。二、单片机控制

18、程序模块显示程序：采用动态扫描法显示4位频率数字值。由P0 口接数码管的八段 代码，P2 口接数码管的位选线。通过改变P2.0P2.3的位选线的电平, 来确定所选择的接数码管，然后通过动态扫描法显示4位频率数字值.，源程 序见附录D。第六部分发挥功能报警控制该次设计，我们把单片机技术和硬件紧密结合起来，制作出可以实现自 动测量一整套参数的电磁式继电器测试仪，且用单片机控制数码管动态显示出来。所谓自动测量，即按下启动按钮，硬件自动运行，单片机将根据所输入 的程序自动运行，达到硬件与软件共同作用，相辅相成，依次实现该测量仪的 功能：吸合、释放电压，吸合、释放时间以及接触电阻，并在数码管上显示出 来

19、，让观者一目了然，即实现成套参数自动测量功能。而且，本次设计的制作，我们加入一个报警电路，并设置当电压低于最 小吸合电压或高于最大释放电压时，即超过所预设的时限，蜂鸣器将自动报警， 说明电路存在异常。报警电路VC Co/P172 00SP1V2 7P172 00SP1V2 79 01 3 GND该报警电路由一个9013三极管、一个+5V电源，一个16V/10UF的电解电容、 两个电阻（10K欧姆和200欧姆）和一个蜂鸣器。该电路实现当该测试仪的电压 小于最小吸合电压或大于最大释放电压时，蜂鸣器就会报警。第七部分功能测试本次设计的电磁式继电器特性参数测试仪通过单片机P2 口的P2.5、P2.6控

20、制电 子电位器X9313芯片实现以下功能：电源开关闭合，数码显示9、8、70保持，VO,VR,TO,TR,RC显示灯闪（隔1S） 此时按下START键，数码显示1000延时至5000，VO指示灯亮开始测试：延时3s ,显示8250mv，VO指示灯亮，实现第一个功能：吸合电压的测量;延时3s，显示2400mv，VR指示灯亮，实现第一个功能：释放电压的测量;延时3s，显示0547ms，TO指示灯亮，实现第一个功能：吸合时间的测量;延时3s，显示延时3s，显示0323ms，TR指示灯亮，测试结束若再按START键，将再次测量。实现第一个功能：释放时间的测量;9结束语在为期四天的比赛过程中，我们的工作

21、能力，实践能力，集体协作能力瞬间 得到了很大的提高。这为我们以后的学习、工作奠定了坚实的基础，我们感谢大 赛组委会给我们提供了这次机会，也感谢老师的精心辅导与栽培，让我们有机会 9真正体验到竞赛的魅力，也真正体会到学有所用的感慨。我们会在以后的实践 中更加完善自己，不断提高自己的各方面能力。参考文献单片机原理及其接口技术（第2版）胡汉才编著清华大学出版社电路原理图与电路扳设计教程夏路易、石宗义编著单片机原理及其接口技术（第2版）胡汉才编著清华大学出版社电路原理图与电路扳设计教程夏路易、石宗义编著北京希望电子出版社模拟电子技术基础谢红主编哈尔滨工程大学出版社数字电子技术李中发主编中国水利水电出版

22、社C51控制技术张筱云编苏州工业园区职业技术学院10附录附录A电磁式继电器特性参数测试仪面板简介面板介绍:封面解析：四个数码管：前面两个是整数部分，后俩个小数部分一个开关按钮：ON , OFF一个电源指示灯LED测试键：Test五个功能指示灯：VO:( Pick-up Voltage )吸合电压VR:( Dropout Voltage)释放电压TO:( Operate time)吸合时间TR:( Release time)释放时间RC:( Contact Resistance)接触电阻11附录B流程图一、主程序流程图结束12二、中断子程序流程图13附录C继电器简介该电磁式继电器特性参数测试仪所

23、用继电器型号：943-1C-12DS电磁继电器，它有一个线圈，在线圈中通入电流时，在它周围就产生磁场，也就是说，它变 成了一个电磁铁，在它的磁极处，有一个软铁做的衔铁，作为动触点，当通电时，街铁被吸 引过来，就可以实现与静触点的断开或闭合，从而可以控制电路的通断，它实质就是一个能 自动控制的开关。可以实现低电压弱电流控制高电压强电流，还可以实现远距离控制及自动 控制等。二、继电器主要产品技术参数1、额定工作电压是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也 可以是直流电压。2、直流电阻是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。3、吸合电流是指继电器能够产生

24、吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电 流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压 的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。4、释放电流是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电 器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。5、触点切换电压和电流是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不+能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。三、继电器测试1、测触点电阻用万能表的电阻档，测量常闭触点与动点电阻，其阻值应为0；而常开触点与动点的阻值 就为无穷大

25、。由此可以区别出那个是常闭触点，那个是常开触点。2、测线圈电阻可用万能表Rx10Q档测量继电器线圈的阻值，从而判断该线圈是否存在着开路现象。3、测量吸合电压和吸合电流找来可调稳压电源和电流表，给继电器输入一组电压，且在供电回路中串入电流表进行监 测。慢慢调高电源电压，听到继电器吸合声时，记下该吸合电压和吸合电流。为求准确，可 以试多几次而求平均值。4、测量释放电压和释放电流也是像上述那样连接测试，当继电器发生吸合后，再逐渐降低供电电压，当听到继电器再次 发生释放声音时，记下此时的电压和电流，亦可尝试多几次而取得平均的释放电压和释放电 流。一般情况下，继电器的释放电压约在吸合电压的1050%,如

26、果释放电压太小（小于1/1014的吸合电压），则不能正常使用了，这样会对电路的稳定性造成威胁，工作不可靠。四、继电器的电符号和触点形式继电器线圈在电路中用一个长方框符号表示，如果继电器有两个线圈，就画两个并列的长方 框。同时在长方框内或长方框旁标上继电器的文字符号J”。继电器的触点有两种表示方法： 一种是把它们直接画在长方框一侧，这种表示法较为直观。另一种是按照电路连接的需要， 把各个触点分别画到各自的控制电路中，通常在同一继电器的触点与线圈旁分别标注上相同 的文字符号，并将触点组编上号码，以示区别。继电器的触点有三种基本形式：动合型（H型）线圈不通电时两触点是断开的，通电后，两个触点就闭合。

27、以合字的拼音 字头“H”表示。动断型（D型）线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两个触点就断开。用断字的拼音字 头“D”表示。转换型（Z型）这是触点组型。这种触点组共有三个触点，即中间是动触点，上下各一个 静触点。线圈不通电时，动触点和其中一个静触点断开和另一个闭合，线圈通电后，动触点 就移动，使原来断开的成闭合，原来闭合的成断开状态，达到转换的目的。这样的触点组称 为转换触点。用“转”字的拼音字头“z”表示。五、继电器的选用先了解必要的条件：控制电路的电源电压，能提供的最大电流；被控制电路中的电压 和电流；被控电路需要几组、什么形式的触点。选用继电器时，一般控制电路的电源电压 可作为选用的依据

28、。控制电路应能给继电器提供足够的工作电流，否则继电器吸合是不稳定 的。查阅有关资料确定使用条件后，可查找相关资料，找出需要的继电器的型号和规格号。若 手头已有继电器，可依据资料核对是否可以利用。最后考虑尺寸是否合适。注意器具的容积。若是用于一般用电器，除考虑机箱容积外，小型继电器主要考虑电路板 安装布局。对于小型电器，如玩具、遥控装置则应选用超小型继电器产品15附录D程序清单#include#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define ulong unsigned long#define fosc 12/

29、11.0592uchar code d=0 x03,0 x9f,0 x25,0 x0d,0 x99,0 x49,0 x41,0 x1f,0 x01,0 x09;uchar dis5;ulong aa,ss;uchar flag,temp,key,mm;/sbit key0=/sbit cs=sbit INC=P2A5;sbit UD=P2A6;/sbit startsbit YH=P1A1;异或门控制端sbit out=P1A0;sbit start=P1A6;sbit keybe2=P1A2;sbit keybe3=P1A3;sbit keybe4=P1A4;sbit keybe5=P1A5

30、;sbit P20=P2A0;sbit P21=P2A1;sbit P22=P2A2;sbit P23=P2A3;sbit P24=P2A4;void delay(uint i)uint x,y;for(x=i;x0;x-)for(y=110;y0;y-);display()P0=ddis0;P24=0;delay(5);16P24=1;16delay(1);P0=ddis1;P23=0;delay(5);P23=1;delay(1);P0=ddis2;P22=0;delay(5);P22=1;delay(1);P0=ddis3;P21=0;delay(5);P21=1;delay(1);P0

31、=ddis4;P20=0;delay(5);P20=1;delay(1); void init_t0()TMOD=0X11;TH0=0 x4c;/ 用于 X9313TL0=0 x00;ET0=1;TH1=0 x00;用于计算释放或吸合时间TL1=0 x00;ET1=1;EA=1;TR0=0;17TR1=0;void init_it0()IT0=1;EX0=0;EA=1;uchar keybe(void)按键扫描程序 uchar key=0;static uchar ST,mkey;switch (ST)case 0:if(P1&0X7c)!=0 x7c)delay(5);if(P1&0X7c)

32、!=0 x7c)ST=1;if(start=0)mkey=1;else if(keybe2=0)mkey=2;else if(keybe3=0)mkey=3;else if(keybe4=0)mkey=4;else if(keybe5=0)mkey=5;else ST=0; break;case 1:if(P1&0X7c)=0 x7c)key=mkey;/* switch(key)case 1:start=1;flag=1;break;case 2:flag=1;18 break;case 3:flag=2;break;case 4:flag=3;break;case 5:flag=4;bre

33、ak;*/ST=0;return key;void fun1()测量最小吸合电压out=0;TR0=1;UD=0;YH=0;void fun2()测量最大释放电压out=0;TR0=1;UD=1;YH=1;void fun3()测量吸合时间out=1;TR1=1;ss=0;19void fun4() 测量释放时间out=0;TR1=1;ss=0;/*void fun5()测量接触电阻*/ void begin()start=1;flag=1;fun1();main()uchar j,k;init_t0();init_it0();out=0;YH=0;/ P0=0Xff;/ P2=0Xff;for(k=9;k0;k-)dis0=k;dis1=k;dis2=k;dis3=k;if(k%2)dis4=0 xff;elsed