继电器延迟时间测量电路的研究与设计

杨梦琳

（成都信息工程学院电子工程学院 电子信息科学与技术，四川 成都 610225）

继电器延迟时间测量电路的研究与设计

杨梦琳

（成都信息工程学院电子工程学院 电子信息科学与技术，四川 成都 610225）

由于继电器触点开关“吸合”“释放”时要产生延时参数。此延时给自动控制带来麻烦。本文论述了继电器触点“开”“关”延迟理论。设计了一种简单可靠的延时测试电路。用此电路对市场上两种继电器抽检测试结果，均符合继电器技术条件要求。论文从理论上计算了它的延迟时间，并与测试结果进行了分析。本电路可应用于对继电器有延时要求的设计师和工厂检验人员制作检测装置或设备使用。

存储磁能；“开”“关”延时；简单可靠；线性元件；校正位置；数字化测量

继电器触点开关，广泛应用于各类网络自动控制中，但由于它的“开”“关”功能有延迟缺点，对于自动控制中的“指令”连接会造成误判。本文设计的电路专为测量继电器“开”“关”延迟时间。这样在自动控制设计时，将它的延迟时间给予扣除，就可使自动控制系统的“指令”顺利连接网络。

1 继电器触点开关产生延时理论

继电器工作电路如图1(a)所示，由于它的线圈是储存磁能元件[1]，当K接通时，线圈产生自感电势使IL逐渐增加至I′L（触点开关K′吸合时的线圈电流值）时，K′才吸合。此时，t′是K′延时吸合时间，如图1(b)所示。反之，当K断开时，线圈又产生自感电势使 IL逐渐下降至 I″L时，K′才释放。 这时，t″是K′延迟释放时间，如图 1(c)所示[2]。

2 测量延时电路的设计

为测量方便，将被测继电器线圈供电开关“K”设计为自动开关“K自动”，用产生方波的多谐振荡器的G2输出拖动“J1”完成K自动

图1 继电器触点开关产生延时原理Fig.1 Principle generate delay relay contact switch

[3]，如图2所示，K自动与E2构成方波源给被测继电器线圈供电，方波前沿测吸合延迟时间，后沿测延迟释放时间，K自动开关切换频率约为85次/分。为提高测量精度，测量电路采用线性元件组成。图中R5、R6为测量被测继电器“J2”触点开关“K3”吸合延时取样元件。 R7、R8、D4、D5为测量“J2”触点开关“K3”释放延时取样元件。D3为隔断“J2”线圈释放时自感电流从R8、R7支路放电影响延迟参数值的测量。电路中的K1、K2为单刀双连开关。用示波器接入K2动片端R9进行测量。此电路的多谢振荡器也可用555时基集成电路输出方波[4]用三极管拖动“J1”完成 K自动功能。

图2 继电器开关延迟测试电路Fig.2 Relay switching delay test circuit

图2中，K1、K2置于“合”时，是测量继电器触点开关吸合时间，当K自动于“合”瞬间，VA给被测继电器线圈供电同时，经R6输出高电位VR6（t1），此后继电器线圈通电产生自感电流 IL，使 K3延时闭合，R6上立即降至零电位 VR6=0（t2）。 示波器上读出（t2– t1=t合）t合为 K3延迟吸合时间。 反之，在 K1、K2置于“放”时，是测量继电器触点开关释放时间，当K自动由“合”至打开时，VA=0 瞬间，VR8由高电位降至零电位（t′1），继电器线圈产生自感电流IL，使K3延迟打开，VR6立即上升至高电位（t′2）。 示波器上读出（t′2-t′1=t放）t放为 K3延迟打开时间。 上述工作过程中，由 K自动（VA）、IL、t1（t2）、t′1（t′2）的时域关系，得到t合的t放和波形如图3所示，从示波器屏上时标直接读出和值。（示波器X轴微调“校准”旋钮顺时针旋到底）

图3 继电器触点吸合释放波形图Fig.3 Relay contacts pull-release waveform

3 电路实验

按图2电路对抽查2种继电器“常开”触点开关延时值的测量如下：

1 )继电器手册上2种继电器技术指标

2 )用示波器测试结果

JRC–7M型继电器测试记录（电源E2=16 V)

图4 触点开关吸合、释放波形及延迟时间Fig.4 Contact switch pull,release waveform and delay time

测试结果：“吸合”“释放” 波形均符合图 3t合、t放设计波形要求;“吸合”“释放”时间均符合继电器技术条件要求

结论：合格

JZX–10M型继电器测试记录（电源E2=27 V）

图5 触点开关吸合、释放波形及延迟时间Fig.5 Contact switch pull,release waveform and delay time

测试结果：“吸合”“释放” 波形均符合图3 t合、t放设计波形要求;“吸合”“释放”时间均符合继电器技术条件要求。

结论：合格

实验仪器：HY1711双路电源、CALTE—10M示波器、500HA型三用表、VICTOR6243电感测试仪

3）从理论上讲，将图3中的t合和t放作为门控信号，去控制时标信号源可实现更精确的数字化测量。如图6所示。

图6 数字化测量Fig.6 Digital measurement

4 对测试分析

根据吸合电流和释放电流计算t合和t放值，与测试的t合和t放值进行比较分析；

1）对图2中的K3延时吸合时间计算

图2中，当K自动闭合时，继电器线圈产生自感电流IL(t)，使K3延时闭合，继电器线圈的IL—t变化关系如图1(b)所示，其IL的表达式为：

对继电器JCR—7M而言

对上式两边取自然对数

2）对图2中的K3延迟释放时间计算

图2中，当K自动断开时，继电器线圈产生自感电流Li（t），此自感电流使 K3延迟释放，如图 1(c)所示，i放（t）表达式如下：

式中，I0为线圈工作时的稳定电流，即i（∞）值

对继电器JCR—7M而言

上式两边取自然对数

3）对t放和t合测试与计算比较、分析如表1。

表1 吸合、释放时间的测试与计算结果Tab.1 pull,release time of the test and calculation results

分析：测试值t合明显比计算值t合大，这说明开关弹簧片有弹力存在。由于实验继电器的开关平时处于“常开”状态，当开关在吸合过程中，F磁力要克服阻力F弹力才能闭合，所以延长了吸合时间，即t合计算﹤t合测试。而在释放过程中，只要F磁力﹤F弹力时，开关就能释放，所以缩短了释放时间，即 t放计算﹥t放测试。

5 结论

1）可行性：从图4～图5看出，实验测出的开关吸合和释放波形与设计推理产生的波形图3一致，以及测试的吸合延迟时间与释放延迟时间均符合继电器技术条件要求。为此，本设计电路是可行的。

2）可靠性：从图2看出，将左边多谐电路与右边测试电路隔断，使多谐电路对被测继电器电路完全无影响。重要的是延时测试电路全部采用线性元件，从而避免了非线性因素对测量参数的影响，提高了测量的准确性。更重要的是测试电路元件少，从电路产生故障的概率而言，电路元件越少，它工作的可靠度越高。

3）重复性：本电路对继电器短时间内可重复测量。重复性对高端产品极为重要，例如卫星上天，控制器在工作多次中有一次不动作或接触不良时，可想而知对整个事件就会失败，本测量电路在一分钟内可重复测量85次，若有一次不动作或接触不良时，示波器上都可以发现。

4）数字化；对t合、t放要求更精确测量时，可采用本论文中“数字化测量”方案。

[1]南京无线电工业学校编.电工学上[M].北京：国防工业出版，1959.

[2]李瀚荪电路分析基础中[M].2版.北京：高等教育出版社.

[3]清华大学、电子系、自动化系.晶体管脉冲数字电路[M].北京：科学出版社，1971.

[4]杨志忠、章忠全.集成电路及元器件[M].北京：机械工业出版，2010.

[5]陕西群力无线电器材厂.SJ1755-81.继电器产品手册[S].陕西，2004.

[6]中国振华集团群英无线电器材厂.SJ1755-81.群英继电器产品手册[S].贵州，2002.

Research and design of relay time delay measuring circuit

YANG Meng-lin
（Electronic Information，Science and Technology，Electronic Engineering， Chengdu University of Information Technology，Chengdu 610225，Chian）

Since the relay contacts switch ＂pull＂＂release＂to generate delay parameters.This delay to the automatic control of trouble.This article discusses the relay contacts ＂on＂and ＂off＂delay theory.Designed a simple and reliable test circuit delay.With this circuit on the market,two kinds of relay sampling test results are in line with the relay technical conditions.Paper from its theoretically calculated delay time and the test results are analyzed.This circuit can be applied to the relay with delay requirements of designers and factory inspectors making detection devices or equipment to use.

stored magnetic energy;＂on＂and ＂off＂delay;simple and reliable;linear element;corrected position;digital measurement

TN7

A

1674-6236（2014）13-0120-03

2013-08-24 稿件编号：201308160

杨梦琳（1993—），女，重庆人。研究方向：自动控制。