一種機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)時(shí)間的測量方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)時(shí)間的測量方法及裝置，首先從微型計(jì)算機(jī)啟動(dòng)抖動(dòng)時(shí)間測試軟件，完成用戶設(shè)置后，進(jìn)行FPGA系統(tǒng)的初始化，然后不斷采樣機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的狀態(tài)，并將狀態(tài)值保存在環(huán)形寄存器內(nèi)；根據(jù)連續(xù)采樣得到的機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的狀態(tài)值，利用狀態(tài)機(jī)的方法判斷機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)是否處于機(jī)械抖動(dòng)狀態(tài)；如果機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)仍處于機(jī)械抖動(dòng)狀態(tài)，則累計(jì)機(jī)械抖動(dòng)的時(shí)間，并繼續(xù)采樣機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)狀態(tài)；所有機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)保持穩(wěn)定狀態(tài)后，測量數(shù)據(jù)上傳到PC機(jī)并進(jìn)行測量數(shù)據(jù)的分析與處理，處理結(jié)果顯示在軟件界面上。本發(fā)明具有操作簡便、測量自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，可以同時(shí)測量多達(dá)200個(gè)機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)，抖動(dòng)時(shí)間測量精度達(dá)到0.01mS。
【專利說明】一種機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)時(shí)間的測量方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測試儀器領(lǐng)域，尤其是機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)時(shí)間的測量方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]具有機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的低壓電器，包括繼電器、按鈕開關(guān)、溫度開關(guān)、刀開關(guān)等，在工業(yè)自動(dòng)控制、家用電器、電力系統(tǒng)及自動(dòng)化裝置等領(lǐng)域，應(yīng)用非常廣泛。為確保低壓電器正常工作，生產(chǎn)廠家必須對低壓電器的性能進(jìn)行嚴(yán)格檢測，尤其是對低壓電器的機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)性能進(jìn)行嚴(yán)格檢測。
[0003]根據(jù)國家及企業(yè)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，測試檢驗(yàn)低壓電器十分繁瑣、困難，國內(nèi)多采用傳統(tǒng)的模擬試驗(yàn)手段對其性能進(jìn)行檢測，這種方法不但效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、測量速度慢、誤差大，而且對標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的某些試驗(yàn)項(xiàng)目測量不準(zhǔn)確，甚至有些項(xiàng)目根本無法檢測，例如，機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的抖動(dòng)時(shí)間就很難準(zhǔn)確測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了準(zhǔn)確測量機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的抖動(dòng)時(shí)間，本發(fā)明提供一種機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)時(shí)間的測量方法及裝置。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0006]一種機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)時(shí)間的測量方法，包括如下步驟:
A)啟動(dòng)運(yùn)行于PC機(jī)的抖動(dòng)時(shí)間測試軟件，首先從軟件界面接受用戶輸入，通過軟件界面選擇低壓電器的類型、機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的數(shù)量，并點(diǎn)擊“開始測量”命令；
B)然后進(jìn)行FPGA系統(tǒng)的初始化，包括對FPGA系統(tǒng)內(nèi)部控制邏輯電路的初始化、計(jì)數(shù)器復(fù)位清O等；
C)實(shí)時(shí)檢測機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的狀態(tài)，每隔0.0lmS檢測一次機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的狀態(tài)，并將當(dāng)前狀態(tài)值保存在FPGA系統(tǒng)內(nèi)部的環(huán)形寄存器內(nèi)，所述環(huán)形寄存器能夠寄存800個(gè)狀態(tài)值；
D)判斷是否為機(jī)械抖動(dòng)，根據(jù)連續(xù)實(shí)時(shí)檢測得到的機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的800個(gè)狀態(tài)值，采用狀態(tài)機(jī)的方法判斷機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)是否處于機(jī)械抖動(dòng)狀態(tài)；
E)如果機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)仍處于機(jī)械抖動(dòng)狀態(tài)，則累計(jì)機(jī)械抖動(dòng)的時(shí)間，并返回到步驟C)繼續(xù)運(yùn)行；
F)如果機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)不是處于機(jī)械抖動(dòng)狀態(tài)，則保存機(jī)械抖動(dòng)時(shí)間，并等待PC機(jī)指
令；
G)用戶判斷所有機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)保持穩(wěn)定狀態(tài)后，通過測試軟件界面點(diǎn)擊“結(jié)束測量”命令，則FPGA系統(tǒng)經(jīng)串行口上傳測量數(shù)據(jù)到PC機(jī)；
H)進(jìn)行測量數(shù)據(jù)的分析與處理，并將處理結(jié)果顯示在軟件界面上，同時(shí)保存處理結(jié)
果O
[0007]一種機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)時(shí)間的測量裝置，包括微型計(jì)算機(jī)(PC機(jī))、抖動(dòng)時(shí)間測試軟件、FPGA芯片、有源晶振、RS232通信協(xié)議接口電路、液晶顯示模塊、上拉電阻和被檢測的機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)；其中，微型計(jì)算機(jī)通過RS232通信協(xié)議接口電路與FPGA芯片相連接；機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的一端接地，另一端與上拉電阻連接，并且連接到FPGA芯片；有源晶振連接到FPGA芯片；液晶顯示模塊與FPGA芯片相連接。
[0008]所述FPGA芯片是一種超大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷捎脟H標(biāo)準(zhǔn)的硬件描述語言(VHDL語言)進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，用戶對FPGA芯片完成設(shè)計(jì)開發(fā)后，就成為了一種具有用戶所需要的特定功能的專用集成電路，這時(shí)FPGA芯片的功能完全由其內(nèi)部純硬件電路完成，所述FPGA芯片的型號是EP2C8Q208。
[0009]所述狀態(tài)機(jī)的方法，是一種時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法，本發(fā)明利用VHDL語言實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)機(jī)存在于FPGA芯片EP2C8Q208內(nèi)部，能夠準(zhǔn)確地判斷機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)是否處于機(jī)械抖動(dòng)狀態(tài)。
[0010]所述抖動(dòng)時(shí)間測試軟件運(yùn)行于微型計(jì)算機(jī)，包括以下模塊:
A)設(shè)置輸入模塊:從軟件界面接受用戶輸入，通過軟件界面設(shè)置低壓電器的類型、機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的數(shù)量，并可以選擇“開始測量”、“結(jié)束測量”指令；
B)通信控制模塊:按照RS232串行通信協(xié)議，控制實(shí)現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)與FPGA芯片之間的數(shù)據(jù)通信；
C)數(shù)據(jù)采集與處理模塊:經(jīng)RS232串行口采集測量數(shù)據(jù)，包括全部被檢測機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的抖動(dòng)時(shí)間數(shù)據(jù)，并將它們實(shí)時(shí)保存，同時(shí)經(jīng)過信號濾波、數(shù)據(jù)較驗(yàn)、單位轉(zhuǎn)換后，將得到的抖動(dòng)時(shí)間顯示在軟件界面上。
[0011]所述抖動(dòng)時(shí)間測試軟件利用MSComm6.0控件由Visual Basic 6.0語言開發(fā)寫成，對串行口的設(shè)置情況是:“波特率”為2400bps，無“校驗(yàn)位”，“數(shù)據(jù)位”為8，“停止位”為I。
[0012]本發(fā)明具有操作簡便、測量自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)；由于本發(fā)明引入了 FPGA芯片，所以能夠獲得較好的技術(shù)指標(biāo):可以同時(shí)測量多達(dá)200個(gè)機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)，而且抖動(dòng)時(shí)間的測量準(zhǔn)確度高，抖動(dòng)時(shí)間的測量精度達(dá)到0.0lmS ;另外，F(xiàn)PGA芯片的功能完全由其內(nèi)部純硬件電路完成，沒有CPU程序，所以該系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的測量方法流程圖。
[0014]圖2為本發(fā)明的機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)時(shí)間測量裝置實(shí)施實(shí)例的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0016]參考圖1，要進(jìn)行機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)時(shí)間的測量，用戶需要首先打開測量系統(tǒng)電源，并且開啟微型計(jì)算機(jī)。
[0017]從微型計(jì)算機(jī)啟動(dòng)抖動(dòng)時(shí)間測試軟件，從軟件界面完成用戶輸入，用戶通過軟件界面選擇低壓電器的類型、機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的數(shù)量，這里的每一個(gè)設(shè)置輸入都有一系統(tǒng)默認(rèn)值，例如，低壓電器的類型是復(fù)式按鈕開關(guān)，機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的數(shù)量是200。
[0018]完成設(shè)置輸入后，用戶點(diǎn)擊“開始測量”命令。接收到開始測量命令后，F(xiàn)PGA系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行初始化，包括對FPGA系統(tǒng)內(nèi)部控制邏輯電路的初始化、計(jì)數(shù)器復(fù)位清O等；然后，F(xiàn)PGA系統(tǒng)開始每隔0.01mS檢測一次機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的狀態(tài)，并將當(dāng)前狀態(tài)值保存在FPGA系統(tǒng)內(nèi)部的環(huán)形寄存器內(nèi)，所述環(huán)形寄存器能夠寄存800個(gè)狀態(tài)值，環(huán)形寄存器中總是保存著連續(xù)采樣得到的當(dāng)前最新的800個(gè)機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)狀態(tài)值；根據(jù)連續(xù)實(shí)時(shí)檢測得到的機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的800個(gè)狀態(tài)值，采用狀態(tài)機(jī)的方法判斷機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)是否處于機(jī)械抖動(dòng)狀態(tài)；如果機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)仍處于機(jī)械抖動(dòng)狀態(tài)，則累計(jì)機(jī)械抖動(dòng)的時(shí)間，并繼續(xù)采樣機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)狀態(tài)，判斷是否為機(jī)械抖動(dòng)；如果機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)不是處于機(jī)械抖動(dòng)狀態(tài)，則保存機(jī)械抖動(dòng)時(shí)間且將該機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的抖動(dòng)時(shí)間送到液晶顯示模塊顯示出來，并等待PC機(jī)指令。 [0019]所有機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)保持穩(wěn)定狀態(tài)后，用戶點(diǎn)擊“結(jié)束測量”命令。接收到結(jié)束測量命令后，F(xiàn)PGA系統(tǒng)經(jīng)串行口上傳測量數(shù)據(jù)到PC機(jī)；抖動(dòng)時(shí)間測試軟件進(jìn)行測量數(shù)據(jù)的分析與處理，并將處理結(jié)果顯示在軟件界面上，同時(shí)保存處理結(jié)果。
[0020]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施實(shí)例中，包括PC機(jī)、抖動(dòng)時(shí)間測試軟件、FPGA芯片EP2C8Q208、50MHz有源晶振、RS232通信協(xié)議接口電路、液晶顯示模塊LCM240128、上拉電阻R1~R6和被檢測的機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)K1~K2、SB1~SB3 ;其中，PC機(jī)通過RS232通信協(xié)議接口電路與FPGA芯片EP2C8Q208相連接；機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的一端接地，另一端分別與上拉電阻R1~R6連接，并且連接到FPGA芯片EP2C8Q208 ；50MHz有源晶振連接到FPGA芯片EP2C8Q208 ;液晶顯示模塊LCM240128與FPGA芯片EP2C8Q208相連接。
[0021]所述抖動(dòng)時(shí)間測試軟件運(yùn)行于PC機(jī)，該測試軟件利用MSComm6.0控件由VisualBasic 6.0語言開發(fā)寫成，對串行口的設(shè)置情況是:“波特率”為2400bps，無“校驗(yàn)位”，“數(shù)據(jù)位”為8，“停止位”為I。
[0022]所述上拉電阻Rf R6，是阻值為IOkQ的排電阻，作上拉電阻使用，上拉電阻Rf R6的上端連接至電源+VCC，電源+VCC是+5V直流電源。
[0023]所述被檢測的機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)Κ1?(2、SBf SB3，其中Κ--(2表示刀開關(guān)的機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)，抑或是繼電器的觸點(diǎn)；SB1表示常開按鈕開關(guān)的機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)；SB2表示常閉按鈕開關(guān)的機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)；SB3表示復(fù)式按鈕開關(guān)的機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)，它包括一個(gè)常開觸點(diǎn)和一個(gè)常閉觸點(diǎn)，二者是聯(lián)動(dòng)的；顯然，該系統(tǒng)可以很方便地添加更多的待檢測的機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)。被檢測的機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)K1~K2、SB1~SB3的左端接地，右端分別與FPGA芯片EP2C8Q208的輸入端 ContactsIn [5..0]相連接。
[0024]所述RS232通信協(xié)議接口電路，由MAX232CPE芯片構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)TTL電平到RS232電平的轉(zhuǎn)換，保證RS232通信協(xié)議順利完成。
[0025]所述液晶顯示模塊LCM240128，當(dāng)被檢測的某個(gè)機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，用于實(shí)時(shí)顯示該機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的抖動(dòng)時(shí)間。EP2C8Q208的控制信號Contrl [6..0]分別與LCM240128的7個(gè)控制輸入端連接，這7個(gè)控制輸入端的引腳號分別是1、5、6、7、8、9、18 ；EP2C8Q208的數(shù)據(jù)輸出信號Data[7..0]與LCM240128的8個(gè)數(shù)據(jù)輸入端D0~D7連接。
[0026]這一基于計(jì)算機(jī)和FPGA的機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)時(shí)間測量方法及裝置，具有操作簡便、測量自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)；可以同時(shí)測量多達(dá)200個(gè)機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)，而且抖動(dòng)時(shí)間的測量準(zhǔn)確度高，抖動(dòng)時(shí)間的測量精度達(dá)到0.01mS ;另外，因?yàn)镕PGA芯片的功能完全由其內(nèi)部純硬件電路完成，沒有CPU程序，所以該測量裝置的工作穩(wěn)定性高。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)時(shí)間的測量方法，其特征在于包括如下步驟: A)啟動(dòng)運(yùn)行于PC機(jī)的抖動(dòng)時(shí)間測試軟件，首先從軟件界面接受用戶設(shè)置輸入，然后點(diǎn)擊“開始測量”命令； B)FPGA系統(tǒng)的初始化； C)實(shí)時(shí)檢測機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的狀態(tài)，并將當(dāng)前狀態(tài)值保存在FPGA系統(tǒng)內(nèi)部的環(huán)形寄存器內(nèi)； D)判斷是否為機(jī)械抖動(dòng)，根據(jù)連續(xù)實(shí)時(shí)檢測得到的機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)狀態(tài)值，采用狀態(tài)機(jī)的方法判斷機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)是否處于機(jī)械抖動(dòng)狀態(tài)； E)如果機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)仍處于機(jī)械抖動(dòng)狀態(tài)，則累計(jì)機(jī)械抖動(dòng)的時(shí)間，并返回到步驟C)繼續(xù)運(yùn)行； F)如果機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)不是處于機(jī)械抖動(dòng)狀態(tài)，則保存機(jī)械抖動(dòng)時(shí)間，并等待PC機(jī)指令； G)用戶判斷所有機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)保持穩(wěn)定狀態(tài)后，通過測試軟件界面點(diǎn)擊“結(jié)束測量”命令，則FPGA系統(tǒng)經(jīng)串行口上傳測量數(shù)據(jù)到PC機(jī)； H)進(jìn)行測量數(shù)據(jù)的分析與處理，并將處理結(jié)果顯示在軟件界面上，同時(shí)保存處理結(jié)果O
2.按照權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)時(shí)間的測量方法，其特征在于所述的FPGA系統(tǒng)由FPGA芯片構(gòu)成，F(xiàn)PGA芯片是一種超大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?，采用國際標(biāo)準(zhǔn)的硬件描述語言(VHDL語言)進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，對FPGA芯片完成設(shè)計(jì)開發(fā)后，就成為了一種具有用戶所需要的特定功能的專用集成電路，這時(shí)FPGA芯片的功能完全由其內(nèi)部純硬件電路完成，所述FPGA芯片的型號是EP2C8Q208。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)時(shí)間的測量方法，其特征在于所述的環(huán)形寄存器處于FPGA芯片內(nèi)部，F(xiàn)PGA芯片每隔0.0lmS檢測一次機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的狀態(tài)，并將當(dāng)前狀態(tài)值保存在FPGA芯片內(nèi)部的環(huán)形寄存器內(nèi)，所述環(huán)形寄存器能夠寄存800個(gè)狀態(tài)值。
4.一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述“一種機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)時(shí)間的測量方法”的測量裝置，其特征在于:包括微型計(jì)算機(jī)(PC機(jī))、抖動(dòng)時(shí)間測試軟件、FPGA芯片、有源晶振、RS232通信協(xié)議接口電路、液晶顯示模塊、上拉電阻和被檢測的機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)；其中，微型計(jì)算機(jī)通過RS232通信協(xié)議接口電路與FPGA芯片相連接；機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的一端接地，另一端與上拉電阻連接，并且連接到FPGA芯片；有源晶振連接到FPGA芯片；液晶顯示模塊與FPGA芯片相連接；所述抖動(dòng)時(shí)間測試軟件運(yùn)行于微型計(jì)算機(jī)，包括以下模塊: A)設(shè)置輸入模塊:從軟件界面接受用戶輸入，通過軟件界面設(shè)置低壓電器的類型、機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的數(shù)量，并可以選擇“開始測量”、“結(jié)束測量”指令； B)通信控制模塊:按照RS232串行通信協(xié)議，控制實(shí)現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)與FPGA芯片之間的數(shù)據(jù)通信； C)數(shù)據(jù)采集與處理模塊:經(jīng)RS232串行口采集測量數(shù)據(jù)，包括全部被檢測機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)的抖動(dòng)時(shí)間數(shù)據(jù)，并將它們實(shí)時(shí)保存，同時(shí)經(jīng)過信號濾波、數(shù)據(jù)較驗(yàn)、單位轉(zhuǎn)換后，將得到的抖動(dòng)時(shí)間顯示在軟件界面上。
【文檔編號】G01R31/327GK103576084SQ201310580792
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】歐偉明, 李圣清, 劉歡 申請人:湖南工業(yè)大學(xué)