中心議題：
- 繼電器加速壽命試驗分析
- 電磁繼電器的硬件設計
- 電磁繼電器的應用軟件模塊設計
一、引言
電磁繼電器廣泛應用于產業控制、農業、交通運輸、國防軍事、空間技術及日常生活等領域，是遠控、遠測、通訊、檢測、保護等電子設備不可缺少的基本元件，它是否正常工作將直接關系到含有該繼電器的設備或產品的穩定性和可靠性。隨著繼電器技術的發展及繼電器應用范圍的不斷擴大，對繼電器的性能、壽命、可靠性等方面的要求越來越高。
在整個壽命期內，任何產品都有貯存、運輸、待命、工作等任務階段，每個任務階段對應不同的環境剖面與時間，要求產品在任何工作階段均能完成規定的功能。對長期處于工作狀態的產品，產品的工作可靠度主要取決于工作階段的環境與工作時間。對一次性使用的產品，由于貯存時間遠遠大于使用時間，其工作可靠度與貯存時間有關。因此，如何使用更科學的技術手段，對產品的工作可靠性和貯存可靠性進行較客觀的猜測與評估，是產品應用與發展的關鍵環節之一。
國內部分生產單位開始用微機檢測系統對電磁繼電器的壽命及其他參數進行檢測，但它是在正常工作條件下，采用一般壽命試驗方法估計產品的各種可靠性特征。對壽命特別長的產品來說，這種方法并分歧適。由于它需要花費很長的試驗時間，甚至來不及作完壽命試驗，新的產品又設計出來，老產品就要被淘汰。針對以上間題，經過不斷研究，在壽命試驗的基礎上，本文提出了加大應力、縮短時間的加速壽命試驗方法。
二、加速壽命試驗分析
加速壽命試驗就是用人工方法加大試驗應力(如熱應力、濕應力、機械應力等)的方法，加快元器件失效，縮短試驗時間，以便在較短的時間內猜測出在正常的(即額定的或實際使用的)條件下的壽命特征。加速壽命試驗的分析方法主要是利用元器件的失效數據，運用加速壽命曲線推算出該批元器件在正常條件下的可靠性壽命特征。這類試驗方法應用較廣泛，主要原因是研究周期短，可大大縮短試驗時間。
加速壽命試驗通常分以下3種：
(一)恒定應力加速壽命試驗
即把一種應力加在受試產品樣品上，該應力水平在整個試驗中保持不變，為了達到加速失效縮短試驗時間的目的，要求各組壽命試驗的應力都高于正常工作條件下的應力。即在不改變產品失效機理的條件下，模擬實際的環境因素，適當進步應力等級，在短期內得出與現場長期貯存試驗相似的結果。
(二)步進應力加速壽命試驗
這是一種隨時間、分階段逐步在受試樣品上增加應力，直到樣品開始出現大量失效為止的試驗方法。
(三)序進應力加速壽命試驗
這是一種隨時間等速增加應力到受試產品樣品上，直到樣品開始出現大量失效為止的試驗方案。采用該方案時，產品不分組，應力不分檔，應力等速升高，直到發生一定數目的故障為止。它所施加的應力水平將隨時間等速上升，因此這種試驗需要有專門的設備。
在上述3種加速壽命試驗中，恒定應力加速壽命試驗更為成熟，數據易處理，外推精度高。盡管這種試驗所需時間不是最短，但與一般的壽命試驗相比還是縮短了不少時間，因此它較常用。
影響電磁繼電器壽命的因素很多。比如，在存貯過程中，產品的各項性能受溫度、濕度、光照、腐蝕、氧化、干裂、軟化、霉變、結晶等環境因素的影響很大。特別是非金屬材料，在溫度、濕度、天氣等條件下，更有明顯的老化現象，貯存時間越長，老化越嚴重，甚至失效報廢，其中溫度對電磁繼電器壽命的影響尤為明顯，因而本試驗裝置采用溫度為恒定應力加速壽命試驗的加速應力，即將測試樣品放進一定溫度，丈量在此環境下的試驗數據。
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三、硬件設計
電磁繼電器壽命加速試驗裝置包括試驗控制柜、負載、自動調溫箱(提供加速應力)3部分，其中控制柜由工控機、數據采集控制電路、線圈驅動電路組成，是設計的主要內容。硬件電路結構框圖 如圖1所示。
數據采集控制電路主要包括譯碼電路、數據采集電路及比較電壓給定電路。工控機通過地址總線將地址傳給譯碼器進行譯碼，譯碼電路選定該地址所對應的芯片，以便對其進行讀寫操縱。數據采集電路的工作原理是測試樣品觸頭電壓與比較電壓，通過電壓比較器進行比較，將得到的觸頭狀態經光電耦合器傳送給觸頭狀態寄存器。當執行“讀”檢測數據的操縱時，寄存器中的數據通過緩沖器傳到數據總線上;同時用數據采集卡采集觸頭上實際電壓值，送至工控機進行存儲顯示。比較電壓給定電路的工作原理是通過譯碼電路選定鎖存器，進行“寫”操縱，并將其輸出的數字信號經光電耦合器送給D/A轉換器，以產生試驗所需的比較電壓。
線圈驅動電路通過控制工控機的輸出來控制電磁繼電器線圈的通斷電操縱，使其能閉合或斷開，以模擬正常的工作狀態。該部分電路由直流電源、固態繼電器及電磁繼電器線圈組成，其中直流電源提供加在線圈上的電信號，固態繼電器控制加在電磁繼電器線圈上的直流電源的通斷。當某一測試樣品失效后，需要立即停止對該測試樣品的操縱，這時只要不給固態繼電器控制信號即可實現。假如在以后的試驗過程中一直不給固態繼電器電信號，那么該試驗樣品將不會再動作，從而實現了對失效試驗樣品的屏蔽。
四、應用軟件模塊設計
隨著計算機多媒體技術及圖形、圖像技術的蓬勃發展，可視化編程得到了廣泛的重視，越來越多的計算機專業職員和非專業職員都開始研究并應用可視化技術。要支持可視化編程，通常需要相應的可視化開發環境，Visual C++就是Mi-crosoft公司推出的支持可視化編程的集成開發環境。它是在多年使用、精益求精的基礎上推出的用于支持Win 95以上平臺應用程序(Applica-tion)、服務(Service)、控件(Control)的開發環境，能夠提供功能強大的向導工具(MFC App Wi-zard、Class Wizard)，支持多線程應用程序開發，能夠直接嵌套匯編語言控制硬件，并能方便地對地質及端口進行操縱，且執行速度快。本試驗系統利用Visual C++6.0中的MFC類庫對用戶界面進行開發。
本系統應用軟件由6個功能模塊組成：參數設置及初始化模塊、信息顯示模塊、線圈通斷電控制模塊、數據采集模塊、數據處理模塊、失效判定及處理模塊，其結構框圖如圖2所示。
參數設置是在試驗開始前，記錄試驗樣品的型號等參數及測試職員信息、測試時間，為顯示失效狀況及打印相關內容做的預備。系統初始化主要是對線圈、觸頭進行對號，判定是否有測試樣品，由此確定是否驅動該路線圈;對號碼進行記錄，以便正確判定測試樣品是否失效，并對數據進行處理;同時根據參數設置模塊中提供的數據確定比較電壓的數值。
信息顯示模塊將與試驗相關的信息顯示出來，實現實時檢測，它包括觸點狀態顯示、失效狀態顯示、測試樣品信息顯示、測試人信息及測試日期顯示。
線圈通斷電控制模塊有兩個功能：一是根據系統初始化時得到的測試樣品安裝情況實現對側試樣品線圈通斷電的控制，即給有測試樣品的回路通電，沒有測試樣品的不通電，即完玉成部測試樣品線圈的通斷電操縱控制;二是控制單個測試樣品線圈的通斷電操縱，主要對失效次數已達到規定的測試樣品進行屏蔽。
數據采集模塊是系統的核心，實現系統的試驗功能，即在試驗過程中，采集觸頭的接觸壓降、觸頭斷開電壓、觸頭閉合時間、觸頭斷開時間等參數，為信息顯示模塊、失效及處理模塊、數據處理模塊提供必要的試驗數據。失效判定及處理模塊的功能是檢測觸頭狀態寄存器中的觸頭信息，并判定是否為失效信息。即根據目前測試樣品線圈的通斷電狀態及數據線上觸頭間電壓與比較信號電壓比較后的輸出電平的高低，判定本次試驗操縱是否正常;同時對發生的失效作出類型判定，記錄失效的類型、失效時的時間(也可是電磁繼電器動作的次數)、發生失效的測試樣品編號、觸頭編號、該測試樣品的失效次數。
數據處理模塊包括分析處理數據(采用一元線性回回分析、指數回回分析、加權指數回回分析、最小二乘法、灰色理論分析中的一種或幾種對數據進行處理，推算出在正常應力條件下電磁繼電器的壽命值)、存儲試驗結果及數據、打印測試樣品參數、試驗結果及數據、丈量職員信息和丈量日期等。
五、結束語
本文根據加速壽命試驗的原理及影響電磁繼電器壽命的環境因素，以溫度為加速試驗的加速應力，采用恒定應力加速試驗方法，設計了電磁繼電器加速壽命試驗系統硬件電路，并用VC++ 6.0開發出了相關的應用軟件，從而為正確猜測電磁繼電器壽命提供了快速、有效的試驗系統。
