一款智能參數(shù)測(cè)試儀的設(shè)計(jì)

3.1 微處理器控制程序

圖4 所示是本系統(tǒng)的微處理器控制程序。本程序的核心部分是線圈電阻子程序、觸點(diǎn)電阻子程序、吸合/ 釋放電壓子程序、吸合/ 釋放時(shí)間子程序。

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3.2 吸合電壓算法設(shè)計(jì)

對(duì)于吸合/ 釋放電壓的測(cè)試，這里將對(duì)比三種測(cè)試算法：

二分算法、步進(jìn)自適應(yīng)中值算法和差異比較算法[8].

3.2.1 二分算法

函數(shù)f(x)，對(duì)于一個(gè)實(shí)數(shù)a,當(dāng)x=a 時(shí)，若f(a)=0,則把x=a 叫做函數(shù)f(x) 的零點(diǎn)。設(shè)f(x) 在區(qū)間(X,Y) 上連續(xù)，a、b 屬于區(qū)間(x,y)，且f(a)，f(b) 異號(hào)，則在區(qū)間(a,b) 內(nèi)一定存在至少一個(gè)零點(diǎn)，然后求f[(a+b)/2].假定a0,那么：

如果f[(a+b)/2]=0,則x=(a+b)/2 就是零點(diǎn)。

如果f[(a+b)/2]<0,說(shuō)明區(qū)間((a+b)/2,b) 內(nèi)有零點(diǎn)，再次對(duì)新區(qū)間((a+b)/2,b) 取中值代入函數(shù)，進(jìn)行中點(diǎn)函數(shù)值判斷。

如果f[(a+b)/2]>0,說(shuō)明區(qū)間(a,(a+b)/2) 內(nèi)有零點(diǎn)，再次對(duì)新區(qū)間(a,(a+b)/2) 取中值代入函數(shù)，進(jìn)行中點(diǎn)函數(shù)值判斷。

通過(guò)以上反復(fù)的區(qū)間取值，可以把f(x) 的零點(diǎn)所在小區(qū)間收縮一半，使區(qū)間的兩個(gè)端點(diǎn)逐步迫近函數(shù)的零點(diǎn)，最終以求得零點(diǎn)的近似值。

這就是二分算法的基本原理。

3.2.2 步進(jìn)自適應(yīng)中值算法

同簡(jiǎn)單二分算法一樣，確定A、B 兩個(gè)電壓值，其中A 無(wú)法使觸點(diǎn)吸合，B 保證發(fā)生觸點(diǎn)吸合。然后求得A、B 的平均值C,如果C 小于觸點(diǎn)的閾值電壓，則在B 電壓量的基礎(chǔ)上步進(jìn)式地減小一定幅度的電壓X,得到電壓量D ;如果C 大于觸點(diǎn)的觸發(fā)電壓，那么在A 電壓量的基礎(chǔ)上，步進(jìn)式地增加一定幅度的電壓X[9],然后重復(fù)以上步驟。如果發(fā)生某一步進(jìn)增加時(shí)，觸點(diǎn)發(fā)生吸合，則繼電器的吸合電壓介于觸點(diǎn)觸發(fā)的前后兩個(gè)電壓平均數(shù)值之間。

3.2.3 差異比較算法

差異比較算法是通過(guò)比較輸入值和輸出值的大小，將發(fā)生差異型變化的數(shù)值進(jìn)行篩選并記錄。選擇這個(gè)算法主要是針對(duì)二次發(fā)生的吸合釋放過(guò)程。

三種算法中，二分算法有可能讓程序進(jìn)入死循環(huán)，差異比較算法相對(duì)前兩者速度較慢，所以本系統(tǒng)最終采用步進(jìn)自適應(yīng)中值算法。

3.3 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的上位機(jī)界面程序采用C++ 程序編寫，它主要包括參數(shù)設(shè)置區(qū)域、參數(shù)顯示區(qū)域、繼電器類型選擇和控制按鍵等幾部分。參數(shù)設(shè)置區(qū)域是完成對(duì)所測(cè)繼電器的相關(guān)參數(shù)上下限參數(shù)的設(shè)置，比如吸合電壓上下限的設(shè)置。參數(shù)顯示區(qū)域是顯示所測(cè)參數(shù)大小的，這里還包括了一個(gè)參數(shù)選擇復(fù)選框，如果選上則表示需要對(duì)此參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，如果不選則系統(tǒng)不對(duì)此部分參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。圖5 所示為其上位機(jī)界面。

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3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在調(diào)試好的樣機(jī)上分別可對(duì)吸合電壓等六個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，為了減少一次測(cè)試數(shù)據(jù)的偶然性，每個(gè)參數(shù)均測(cè)試了八組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。從表1 中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，其測(cè)試數(shù)據(jù)變化范圍小，系統(tǒng)性能較穩(wěn)定，總體性能能夠令人滿意。

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4 結(jié)語(yǔ)

本文是結(jié)合前人的研究成果基礎(chǔ)上而提出的一種基于STM32 的智能參數(shù)測(cè)試儀的設(shè)計(jì)方案，該方案中所設(shè)計(jì)的測(cè)試儀由STM32 作為主控芯片，并結(jié)合先進(jìn)的電子測(cè)量線路來(lái)對(duì)繼電器的主要電氣參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性高，工作穩(wěn)定，總體性能令人滿意。