摘 要： 采用快速檢測儀器檢驗電纜端子壓接等效電阻RT時，可能出現超出標準值13.4 Ω以下時仍被判定為合格品的風險，導致檢驗誤判。為此，通過對通信電纜端子壓接的等效電阻分析，設計了應用單片機控制的精密檢測電路和相關程序，應用效果證明能夠滿足企業(yè)進行批量電纜端子壓接質量檢驗要求。
關鍵詞： 通信電纜；壓接質量；等效電阻；檢驗誤判；精密檢測
0 引言
對于小于4芯的電纜端子壓接質量檢測，一般采取壓接壓力檢測、壓接斷面光學成像分析方法。而對于8～128芯的數字通信電纜端子壓接質量檢測采取上述方法檢測則會因芯線多、線徑小等導致檢測效率非常低、誤差大，無法應用于企業(yè)批量生產之中。針對企業(yè)用于局用數字程控交換機的32芯0.4 mm線徑的數字通信電纜端子壓接質量問題，通過端子壓接質量分析研究，設計開發(fā)了一種通信電纜端子壓接質量快速與精密檢測儀器。
1 電纜壓接后檢測參數選擇
1.1 端子壓接后等效電阻結構與標準要求
用于局用數字程控交換機的用戶電纜和中繼電纜一般采用32芯或64芯電纜，線徑0.4 mm，由于機房大小、結構布局不同，需要的電纜長度一般在4～30 m之間。試驗證明，可以通過檢測壓接端子后的電纜等效電阻值判定壓接質量。等效電阻RT由端子與插座插接后的接觸電阻RT1、端子與銅線壓接后的壓接電阻RT2和銅芯線電阻RT3三部分串聯構成。
根據國家相關標準和電纜長度、線徑等可確定允許的最大直流等效電阻可用下列公式進行計算：
RT=2×（RT1+RT2）+RT3（1）
對線徑為0.4 mm的銅芯線電纜而言，RT1＝36 mΩ，RT2＝1.5 mΩ，4～30 m對應的RT3＝592～4 440 mΩ。通過式（1）可知，RT的取值范圍是667～4 515 mΩ。設計時按照500～5 000 mΩ考慮。
1.2 精密檢測取樣參數與電路設計
快速檢測具有檢測速度快、效率高的優(yōu)點，但對于端子壓接工藝和質量不穩(wěn)定情況下，會存在很大誤判斷問題，這時應采取精密檢測方法保障檢測效果。精密檢測取樣電路由圖1和圖2構成[1]。
在圖1中，當電纜沒有開路、錯位質量故障時，A0～A31端的電纜等效電阻RT≤7 000 mΩ時，對A0～A31端分別取樣進行精密測量。在綜合考慮IC100～IC131輸入端低電平應≤0.7 V和圖2中運算放大器輸入靈敏度兼容情況下，取恒流源IS的輸出電流為10±0.5 mA，Re0～Re31＝33 Ω±5%，Vces≤0.1±0.05 V。由圖1分析可知[2]：
VA=IS·（RT+Re）+Vces（2）
VB=IS·Re+Vces（3）
因此可以計算出VA采樣取值范圍是0.353～0.566 V，VB的采樣取值范圍是0.348～0.384 V。為此圖2中選用OPA335運算放大器，其輸入電壓范圍是0～3 V（單電源供電時），最大輸入失調電壓為5 μV。圖2中運算放大器輸出電壓V0～V31可由式（4）計算。
由于OPA335的最大輸入失調電流是70 pA，在設計中控制最大輸入電流在0.1～1 mA之間，選擇RA＝RB＝2 kΩ±5%，R1＝RF＝33 kΩ±5%，電壓增益為16.5，輸出電壓范圍0～3.6 V。
2 測量分析電路設計
2.1 A/D轉換與分析電路設計
在圖3中，A/D轉換電路ADC0809的輸入端IN0~IN7分別與圖2中運算放大器的輸出端V0～V7連接，將模擬信號轉化為8位數字輸出信號，并傳送給單片機的D0～D7端口，由單片機進行分析運算。32路模擬輸出信號共需要4塊ADC0809電路進行模數轉換。單片機P0.0～P0.7端口接收ADC0809輸出的8位數字信號后進行分析運算，并將運算結果輸出到74LS373鎖存器中備用。
2.2 存儲與計數控制電路設計
存儲與計數控制電路設計如圖4所示。圖中，74LS373鎖存器的D0~D7端口分別與圖3中單片機和ADC0809的D0~D7對應連接，74LS163構成8位計數器，其輸出端ADDA～ADDC分別與圖3中ADC0809的ADDA～ADDC對接。通過計數器同步控制模數轉換、數據存儲和分析計算。
3 電纜等效電阻檢測程序設計
3.1 標準等效電阻值確定
端子壓接后電纜等效電阻的標準值因電纜長度不同而有差異?？刹捎妙A先設定標準值和自動確定標準值兩種方法。對線徑為0.4 mm的銅芯線電纜，預先設置標準值RT標準可按照式（5）進行計算：
RT標準=75+148·L（5）
其中，L是電纜長度，單位為m；RT標準的單位是mΩ。
自動確定標準值方法是以正常工藝在質量穩(wěn)定情況下，將首根檢驗的壓接端子的電纜作為樣品，對32個芯線等效電阻進行自動檢測對比，選取其中的最小值，然后乘以系數1.05作為標準值。
3.2 自動設定標準值程序設計
標準等效電阻值存放于I2C存儲器AT24C08中。讀、寫函數如下[3]。
sbit SDA=P1^1；
sbit SCL=P1^2；
//寫數據
bit write 8 bit（unsigned char input）
{unsigned char temp；
for（temp=8；temp!=0；temp--）{
SDA=（bit）（input&0x80）；
SCL=1；
SCL=0；
input=input<<1；
}
}
//讀數據
unsigned char Read8Bit（）
{unsigned char temp，rbyte=0；
for（temp=8；temp!=0；temp--）{
SCL=1；
rbyte=rbyte<<1；
rbyte=rbyte|（（unsigned char）（SDA））；
SCL=0；
}
}
3.3 檢測程序設計
多路通信電纜端子精密檢測的主程序流程圖如圖5所示。
以下為采集的主要函數，假設通道數為36路。
#include<absacc.h>
#include<red51.h>
#include IN0 XBYTE[0x7ff8]
sbit AD_EOC=P3^2；
void ad0809（unsigned char*x）
{unsigned char i；
unsigned char*ad_adr；
ad_adr=&IN0；
for（i=0；i<36；i++）
{*ad_adr=0；
_Nop（）；
_Nop（）；
while（AD_EOC==0）；
x[i]=*ad_adr；
ad_adr++；
}
}
4 批量檢測結果分析
分別對6 m和20 m壓接端子的電纜共238根進行精密檢測，檢測結果如表1所示。
通過精密檢測發(fā)現，RT平均符合標準要求。6 m電纜的不合格率為9.41%，20 m電纜的不合格率為13.73%。對超標準不合格的29根電纜進行解剖分析，發(fā)現接觸電阻超標14根，壓接電阻超標9根，纜線電阻超標6根。通過對等效電阻超標產生的原因進行分析，有針對性地制定工藝改進措施后，經過精密檢測不合格率小于1.1%，能夠滿足生產質量要求。
參考文獻
[1] 陳彤.模擬電子技術與應用[M].北京：清華大學出版社，2010.
[2] 王亞盛.人體經絡動態(tài)電阻檢測電路的設計[J].傳感器技術，2004（10）：45-47.
[3] 馬斌.單片機原理與應用[M].北京：人民郵電出版社，2009.