NI Switch Health Center
概觀
為簡化高通道數系統的繼電器維護與穩定性，所有 NI SwitchBlock 模組及部分 PXI 切換器模組皆隨附 NI Switch Health Center。NI Switch Health Center 包含整合式繼電器測試，並可存取儲存在 NI 切換器硬體上的繼電器計數追蹤資料。此外，部分切換器模組還會回報機板溫度。繼電器測試結果會以圖形方式顯示於繼電器卡圖表上，方便您找到需要更換的繼電器。您可以使用繼電器計數資訊找出因測試程式碼效率不彰而過度使用的繼電器，以及相對閒置的繼電器，以延長繼電器卡的使用壽命。最後，NI Switch Health Center 可產生 HTML 報告，記錄 NI SwitchBlock 中每個繼電器的測試結果與週期計數。
本技術文章屬於 NI SwitchBlock 入門系列的一部分。
內容
圖 1.NI Switch Health Center 顯示已完成的繼電器測試及其 HTML 報告。
整合式繼電器測試
切換器模組的測試方式是透過每個介面卡的路由組合傳送訊號，以驗證每個繼電器的狀態。測試完成後，會判斷每個繼電器是否功能正常、持續開啟、持續關閉，或因機板故障而無法驗證。功能測試完成後，特定切換器模組會進行進一步測試，測量每個繼電器的電阻變化，並針對電阻變化較大的繼電器傳回警告。測試結果會覆蓋在繼電器卡的示意圖上，並列於包含軟體拓撲位置的表格中，以便您實際找到需要更換的繼電器，並識別可能受影響的路由。
圖 2.整合式繼電器測試可提供故障繼電器的實體地點與軟體拓撲地點。
為避免在繼電器測試中使用的訊號不慎連接至外部電路，NI Switch Health Center 要求從 NI 切換器模組斷開任何連接線或可互換測試介面 (ITA)。對於 NI SwitchBlock，安全聯鎖電路會防止繼電器測試執行，直到所有外部連線斷開為止。同樣的電路也會用於當前接頭暴露時中斷繼電器卡與類比匯流排的連接，使繼電器卡達到指觸安全。
圖 3.NI Switch Health Center 是繼電器週期計數與整合式繼電器測試的一站式平台。
報表產生
在每個繼電器測試結束時，您可以選擇產生報告，記錄每個繼電器卡上的所有繼電器狀態及其週期計數。該報告以 HTML 形式建立，並包含連結，可讓您線上前往系統中每個繼電器卡的型號頁面。每個繼電器卡也隨附硬體圖，用於辨識需要更換繼電器的實體地點。
圖 4.產生並儲存 HTML 報告，以隨時間追蹤繼電器狀態。
繼電器替換
大多數 NI 切換器模組皆提供現場替換選項，適用於已到期或發現短路或持續開啟的繼電器。NI 切換器說明包含每個繼電器卡的「繼電器替換」主題標題，以及繼電器製造商資訊及更換繼電器的指示。完成替換程序後，請參閱重設繼電器計數主題，以追蹤新繼電器的使用壽命。
例如，您可在 NI 切換器說明檔案中找到 NI 2810 繼電器替換的詳細說明，以及繼電器製造商與料號資訊，如圖 5 所示。
圖 5.NI 切換器說明中包含每個 NI 切換器模組繼電器替換的相關部分。
NI 切換器模組的繼電器替換套件通常包含 10 個繼電器。
注意：若重複使用的繼電器仍在保固期時需要更換，請遵循說明文件指示並自行正確更換繼電器，不會影響保固。
如果其中一個繼電器卡上的多數繼電器需要同時更換，或其中一個板卡損壞，您可以聯絡 ni.com 支援，安排將整個繼電器卡寄回 NI 進行替換。這通常比購買全新模組更便宜。
繼電器計數追蹤
由於機械繼電器的使用壽命有限，維持準確的繼電器週期計數對確保測試系統穩定性至關重要。NI 切換器模組提供內建繼電器計數追蹤功能，您可以在 NI Switch Health Center、NI-SWITCH 軟體人機介面或透過 NI-SWITCH 驅動程式查看。繼電器計數會儲存在切換器硬體上，方便在硬體於不同系統間移動時監控繼電器致動。您可以運用這項資訊，執行預防性繼電器維護、偵測效率不彰的切換程式碼，並在部分應用中透過平衡機板上的繼電器使用率，延長繼電器卡的使用壽命。
圖 6.NI Switch Health Center 可顯示繼電器週期計數，以確保長期穩定性。
預防性繼電器維護
為應用選擇繼電器時，一項重要特性是預期使用壽命，通常以繼電器週期為規格。一個週期是指開啟與關閉繼電器的動作。大多數切換產品都提供機械與電力預期使用壽命。
機械使用壽命是繼電器在乾切換條件下 (無電負載切換) 可承受的典型週期數，並取決於彎曲臂或簧片開關內部金屬疲勞。這個數字通常遠高於電力使用壽命，且切換系統很少達到。
切換主動電力訊號 (尤其是高功率訊號) 會在繼電器觸點間產生電弧。這種電弧會在觸點表面產生凹坑，並加速觸點磨損。電力使用壽命規格是指在負載下切換週期數，直到觸點電阻高於特定值，或在簧片繼電器中，簧片開關觸點焊接閉合為止。此電力使用壽命規格常用作特定繼電器的週期限制；但除非測試系統中切換的負載與判斷繼電器規格時所用負載一致，否則無法作為繼電器故障的主要指標。
您可以使用繼電器計數追蹤功能，更準確判斷每個繼電器及其負載的預期使用壽命。此外，若已監控，追蹤功能可用於預測繼電器隨時間發生故障的情況。您可以使用 NI-SWITCH 驅動程式隨時從硬體讀取這項資訊，並整合至測試程式碼中，在繼電器超出預期電力使用壽命時向操作人員發出警告。
偵測效率不彰的切換程式碼
隨著時間推移，您可能會發現繼電器計數因切換程式碼效率不彰而出現巨大差異。舉例來說，若使用類比匯流排 0 將繼電器卡 1 上某一欄的訊號連接至繼電器卡 2 上某一欄的訊號，則需先閉合每個卡上各欄連接至第一列的繼電器，再閉合每個卡上連接至類比匯流排 0 的類比匯流排繼電器 (請參閱圖 4 中的紅色路由)。若要接著從繼電器卡 1 的相同欄連接至繼電器卡 2 的不同欄，最有效率的方式是僅更改繼電器卡 B 的列轉欄繼電器，並保持其餘三組繼電器閉合 (請參閱圖 4 中的綠色路由)。不過，如果軟體在連接第二個路由前斷開所有 4 組繼電器，則其中 3 組繼電器會不必要地循環。
圖 7.四組繼電器中有三組共用紅色路由與綠色路由。將這些繼電器在從紅色切換至綠色時保持閉合，可將繼電器週期降至最低。
為最佳化您的切換程式碼，NI Switch Executive API 包含 Connect and Disconnect VI，可檢查兩個路徑，並讓兩個路由共用的繼電器保持閉合，以將繼電器致動降至最低。或者，您也可以使用多連接模式在測試期間關閉過度使用的繼電器，以解決這些問題。
平衡繼電器使用率
若透過單線矩陣路由差動訊號，將近一半的繼電器會閒置，如圖 5 所示。您可以透過繼電器計數追蹤驗證這類繼電器使用率，並在使用列欄訊號路由的切換時，透過軟體變更及微小接線變更來平衡其效益。
圖 8.切換差動訊號通常會導致閒置繼電器。切換 DMM 的 HI 與 LO，並對軟體進行微小變更，即可平衡繼電器使用率。
圖 9.在使用欄對欄訊號路由的系統中，不需變更外部接線即可平衡差動訊號的繼電器使用率。
溫度監控
由於溫度會影響電阻準位與資料讀數，監控模組溫度可讓使用者更好地了解並考量測試條件。部分 NI PXI 切換器模組內建溫度感測器，可回報溫度讀數，您可以在 NI Switch Health Center 或 NI-SWITCH 軟體人機介面中檢視，或透過 NI-SWITCH 驅動程式檢視。
圖 10.NI-SWITCH 驅動程式可透過 niSwitch 屬性節點存取機板溫度
電阻繼電器測試
部分 NI PXI 切換器模組包含整合式電阻繼電器測試，這是 Switch Health Center 的額外功能，可檢查繼電器電阻的變化。觸點電阻隨時間出現大幅變化，可能表示繼電器接近或已到達使用壽命終點。NI Switch Health Center 使用整合式繼電器電阻測試來檢測電阻變化。透過 NI Switch Health Center 執行繼電器測試時，您可以查看個別繼電器的電阻變化，以判斷繼電器是否接近使用壽命終點。針對每個繼電器會進行多次電阻量測並報告，包括最小、最大及平均電阻變化。整合式繼電器電阻測試會回報電阻相對於裝置製造時量測到的基準電阻的變化。電阻與基準值出現大幅變化，表示繼電器即將需要更換。
圖 11.NI Switch Health Center 可顯示機板溫度及繼電器電阻變化。