摘? 要: 介紹一種以8051單片機(jī)為核心的電纜故障測(cè)試系統(tǒng)" title="測(cè)試系統(tǒng)">測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試原理及組成。此系統(tǒng)能檢測(cè)長(zhǎng)距離、多芯電纜" title="多芯電纜">多芯電纜的多種常見(jiàn)故障,可用于通信、軍事、工業(yè)、醫(yī)學(xué)等多種領(lǐng)域。?

　　關(guān)鍵詞: 電纜? 單片機(jī)? 斷路? 短路? 故障? 測(cè)試系統(tǒng)?

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　　多芯電纜是被廣泛應(yīng)用的信號(hào)傳輸或能量傳輸?shù)闹匾d體。與其應(yīng)用的廣泛性相比,它的測(cè)試方法的落后日益受到廣大技術(shù)人員的關(guān)注。長(zhǎng)期以來(lái),人們常用人工測(cè)試電纜,但該方法既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力,準(zhǔn)確性也比較差。針對(duì)以上問(wèn)題,本文提出一種新型的電纜故障測(cè)試系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)對(duì)多芯電纜的斷路、短路、斷路點(diǎn)、短路點(diǎn)的測(cè)試。?

1 測(cè)試功能?

??? 在多芯電纜實(shí)際應(yīng)用中,常見(jiàn)問(wèn)題為電纜某芯線(xiàn)斷路和電纜中某兩根芯線(xiàn)之間短路。本系統(tǒng)針對(duì)上述問(wèn)題具有以下測(cè)試功能" title="測(cè)試功能">測(cè)試功能:?

　　(1)短路測(cè)試——精確測(cè)得電纜芯線(xiàn)之間是否有不必要的連接及短路點(diǎn)的具體位置。?

　　(2)斷路測(cè)試——能測(cè)得電纜中某芯線(xiàn)是否連通及斷路點(diǎn)的具體位置。?

　　(3)統(tǒng)計(jì)及顯示——統(tǒng)計(jì)并顯示一次測(cè)量中開(kāi)路及短路的芯線(xiàn)數(shù)及芯線(xiàn)號(hào)。?

　　(4)適用于芯線(xiàn)數(shù)目較多和長(zhǎng)距離的電纜測(cè)試場(chǎng)合。?

　　(5)測(cè)試準(zhǔn)確、方便、快速,具有自動(dòng)測(cè)試的特點(diǎn)。?

2 測(cè)試原理?

2.1 斷路、短路測(cè)試?

　　以8051單片機(jī)組成的最小系統(tǒng)為核心,配以多選二開(kāi)關(guān)陣列" title="開(kāi)關(guān)陣列">開(kāi)關(guān)陣列(模擬開(kāi)關(guān)組合實(shí)現(xiàn))。該開(kāi)關(guān)陣列連接在電纜的某一端,原理框圖如圖1。采取單端測(cè)量法來(lái)完成整個(gè)測(cè)量過(guò)程,該方案在測(cè)量斷路與短路時(shí),具有不同的操作過(guò)程。?

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　　(1)測(cè)試芯線(xiàn)斷路?

　　首先將多芯電纜一端所有芯線(xiàn)連到一起,然后將芯線(xiàn)另一端連接開(kāi)關(guān)陣列,由單片機(jī)8051控制開(kāi)關(guān)陣列從某一條芯線(xiàn)輸入電信號(hào),再由除此芯線(xiàn)以外的其余芯線(xiàn)掃描讀取此信號(hào)。如果讀不到此信號(hào),說(shuō)明此芯線(xiàn)斷路,或除芯線(xiàn)以外的其余芯線(xiàn)都斷路。?

　　(2)測(cè)試芯線(xiàn)短路?

　　首先將電纜中的所有芯線(xiàn)的一端全部斷開(kāi)(即互不相連),然后由單片機(jī)8051控制與芯線(xiàn)另一端相連的開(kāi)關(guān)陣列,使得從某一條芯線(xiàn)輸入電信號(hào),從除此以外的其余芯線(xiàn)掃描讀取該信號(hào),若能讀得該信號(hào),則說(shuō)明芯線(xiàn)與被掃描芯線(xiàn)之間有短路情況,并記錄相互短路的芯線(xiàn)號(hào)。?

2.2 斷路點(diǎn)、短路點(diǎn)測(cè)試?

　　前文敘述了電纜有短路及斷路等故障檢測(cè)方法。如果檢測(cè)出某一電纜有斷路故障,某兩根電纜有短路故障,故障點(diǎn)在何處呢?如何判斷呢?下面分別做簡(jiǎn)要說(shuō)明。?

　　(1)斷路故障點(diǎn)檢測(cè)?

　　電路原理圖如圖2。IC1及周?chē)M成典型文氏橋式正弦波振蕩電路,如圖2設(shè)計(jì)的參數(shù),振蕩頻率f約為1.6kHz。圖2中IC2作跟隨器,起隔離作用,提高電路帶負(fù)載的能力;兩個(gè)二極管利用其非線(xiàn)性以達(dá)到自動(dòng)穩(wěn)幅的效果。后加的輸出變壓器是為檢測(cè)短路故障點(diǎn)的需要,檢測(cè)斷路故障點(diǎn)時(shí)可以不用。?

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　　將有斷路故障的電纜芯線(xiàn)一端接入A點(diǎn),將一個(gè)盒式錄音機(jī)的放音磁頭靠近此電纜線(xiàn),打開(kāi)錄音機(jī),將其沿著電纜線(xiàn)移動(dòng),錄音機(jī)中可以聽(tīng)到音頻信號(hào)" title="音頻信號(hào)">音頻信號(hào)。到斷路點(diǎn)以后,音頻信號(hào)無(wú)法傳送過(guò)來(lái),錄音機(jī)中聽(tīng)不到音頻信號(hào),這樣就可以判斷出斷路點(diǎn)的位置。需注意的是:當(dāng)檢測(cè)多芯線(xiàn)纜某一根斷路故障時(shí),其余芯線(xiàn)最好接地,以減小分布電容的影響,這樣檢測(cè)的效果較好。?

　　(2)短路點(diǎn)檢測(cè)?

　　將有短路故障的兩根電纜芯線(xiàn)分別接入B、C處,仍用錄音機(jī)磁頭靠近故障電纜線(xiàn),并沿著電纜線(xiàn)移動(dòng),錄音機(jī)中可以聽(tīng)到音頻信號(hào)。到短路點(diǎn)以后,則聽(tīng)不到音頻信號(hào),這樣可以判斷出短路點(diǎn)的位置(以錄音機(jī)原理可生產(chǎn)一種便攜式探測(cè)器)。?

2.3 測(cè)試功能轉(zhuǎn)換?

　　此系統(tǒng)測(cè)試功能的轉(zhuǎn)換,是通過(guò)單片機(jī)控制上文所提及的模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)的,簡(jiǎn)圖如圖3。其中8051單片機(jī)通過(guò)向模擬開(kāi)關(guān)K1的1IN、2IN管腳輸入電信號(hào),以控制各功能轉(zhuǎn)換。當(dāng)1IN為高電平,2IN為高電平時(shí),K1的開(kāi)關(guān)1、2導(dǎo)通(A管腳接圖2 的A點(diǎn)，此信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)1輸入,OUT管腳接放大整形電路再輸出給CPU),由CPU通過(guò)外圍電路提供芯線(xiàn)選通信號(hào)1、2,以分別選通兩條不同芯線(xiàn)(圖3中LIN通過(guò)芯線(xiàn)接口單元接電纜各芯線(xiàn),K2、K3可級(jí)聯(lián)或并聯(lián)擴(kuò)展成足夠的端口以接盡可能多的芯線(xiàn))進(jìn)行斷路或短路掃描檢測(cè);當(dāng)1IN為高電平,2IN為任意電平時(shí),K1的開(kāi)關(guān)1導(dǎo)通(圖2 的A點(diǎn)信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)1輸入),由CPU通過(guò)外圍電路提供芯線(xiàn)選通信號(hào)2,以選通一開(kāi)路芯線(xiàn),進(jìn)行開(kāi)路點(diǎn)檢測(cè);當(dāng)1IN為低電平,2IN為低電平時(shí),K1的開(kāi)關(guān)3、4導(dǎo)通(B、C管腳信號(hào)接入電路,B、C管腳分別與圖2的B、C點(diǎn)相連),由CPU通過(guò)外圍電路提供芯線(xiàn)選通信號(hào)1、2,分別選通兩條短路芯線(xiàn),進(jìn)行短路點(diǎn)檢測(cè)。?

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3 系統(tǒng)電路組成?

??? 系統(tǒng)電路組成如圖4所示。?

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4 程序流程?

??? 程序流程如圖5所示。?

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　　上述判別電纜斷路點(diǎn)和短路點(diǎn)故障的方法既簡(jiǎn)單又實(shí)用。對(duì)于非屏蔽和非預(yù)埋在地下的電纜及一般導(dǎo)線(xiàn),上述檢測(cè)方法均能達(dá)到較為滿(mǎn)意的效果。至于屏蔽電纜及預(yù)埋在地下的電纜,本文介紹的斷路及短路檢測(cè)方法仍然適用。?

參考文獻(xiàn)?

1 丁元杰.單片微機(jī)原理及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996?

2 何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編(3).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1996?

3 邱關(guān)源.電路.北京:高等教育出版社,1999?