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。
中图分类号：U224.4 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.244875
中文引用格式： 夏磊，吕亮，廉迪雅. 基于FPGA的电磁继电器在线测试系统设计[J]. 电子技术应用，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，吕亮，廉迪雅. 基于FPGA的电磁继电器在线测试系统设计[J]. 电子技术应用，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
电磁继电器是实现控制目标、信号传递、电路隔离的关键设备，其可靠性能够影响整个系统的稳定与安全[1]，特别是航空航天、国防、交通等系统，一旦发生故障将造成巨大的经济损失。因此要求其触点必须动作一致、可靠、准确且有稳定的时间特性和电气参数特性。触点的退化会导致其表面形貌发生改变，引起触点接触失效，随着触点表面污染物成分逐渐增多，将出现有效接触面积减小，进而缩短其电寿命直至失效。
继电器的时间参数是反映其工作特性及可靠性的一项重要指标，精确地进行电气参数测试和时间参数分析计算，不仅有助于分析继电器失效的机理，还可为其性能分析和寿命预测提供重要数据支持[2]。近年来，科研人员在继电器时间参数方面进行了大量的研究[3]。Li等人[4]为了研究航空航天用电磁继电器的接触可靠性，提出了一种电磁继电器稳定时间的测量方法，并设计了相应测试设备，可高精度测量超程使间、燃弧时间等时间参数。Zhou等人[5]还验证了超程时间、吸合时间等参数是用于诊断继电器故障的有效参数。众多研究表明，对电磁继电器的时间参数进行计算和分析具有重要的研究价值。
本文通过分析电磁继电器的特性参数，提出了一种基于FPGA的继电器参数在线测试系统，对继电器的时间特性参数进行测试，下文对所设计的系统进行详述。
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作者信息：
夏磊1，吕亮2，廉迪雅3
（1.中车南京浦镇车辆有限公司，江苏 南京 210000；
2.上海地铁维护保障有限公司车辆分公司，上海 200000；
3.西南交通大学 机械工程学院，四川 成都 610031）
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