專利名稱：電纜檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電線電纜的檢測(cè)儀器，特別是用于電纜芯線連接狀況進(jìn)行檢測(cè)的儀器。
本實(shí)用新型所采用的設(shè)計(jì)方案是電纜檢測(cè)儀，它包括主機(jī)和從機(jī)，以及連接它們的公共導(dǎo)體，其特征在于主機(jī)由微處理器A、語(yǔ)音信號(hào)處理單元A、控制電路A和AD轉(zhuǎn)換器組成，微處理器A與語(yǔ)音信號(hào)處理單元A和控制電路A形成串聯(lián)回路；微處理器A的輸入端接計(jì)算機(jī)接口和鍵盤(pán)，AD轉(zhuǎn)換器接于控制電路A輸出端和微處理器A之間；從機(jī)由微處理器B、語(yǔ)音信號(hào)處理單元B和控制電路B組成，微處理器B與語(yǔ)音信號(hào)處理單元B和控制電路B組成串聯(lián)回路，顯示屏B接于微處理器的輸出端；主機(jī)的線纜連接端口A與從機(jī)的線纜連接端口B相連形成電腦終端檢測(cè)系統(tǒng)。
把被測(cè)電纜中的每根芯線連接到主機(jī)和從機(jī)的電纜連接端口上，端口上有編號(hào)，把電纜的屏蔽層或公共導(dǎo)體(如船殼、大地)連接到主機(jī)和從機(jī)的公共端口，在主機(jī)上通過(guò)鍵盤(pán)輸入電纜的芯數(shù)。主機(jī)在每根芯線上加直流電平信號(hào)，從機(jī)監(jiān)測(cè)每個(gè)芯線上是否有直流電平，如果有直流電平，根據(jù)該芯線在從機(jī)電纜連接端口上的編號(hào)，把編號(hào)通過(guò)雙音頻編碼器調(diào)制成雙音頻信號(hào)返回給主機(jī)，主機(jī)通過(guò)雙音頻解碼器取得返回的編號(hào)，通過(guò)返回的編號(hào)的多少來(lái)判斷該芯線是否短路或開(kāi)路，同時(shí)主機(jī)檢測(cè)該芯線上的電流大小來(lái)測(cè)算電阻的大小。這樣主機(jī)依次對(duì)每根芯線進(jìn)行測(cè)試，就可以完整的判斷電纜連接情況。最后在液晶顯示屏上顯示檢測(cè)結(jié)果，或通過(guò)計(jì)算機(jī)接口傳送到計(jì)算機(jī)的專用軟件上，進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理。在檢測(cè)過(guò)程中，主機(jī)判斷有時(shí)發(fā)送信息到從機(jī)，要求從機(jī)也把這兩根芯線連接到語(yǔ)音信號(hào)處理單元上，并在液晶顯示屏上顯示通話線路架設(shè)成功的信息，這時(shí)，測(cè)試人員就可以進(jìn)行相互之間的通訊了。
上述設(shè)計(jì)的信號(hào)傳輸采用有較強(qiáng)抗干擾能力的直流信號(hào)和雙音頻信號(hào)形式，適應(yīng)船舶電纜的鋪設(shè)檢測(cè)，長(zhǎng)途電纜鋪設(shè)后相當(dāng)于天線，有許多干擾信號(hào)存在，如果用數(shù)字信號(hào)和簡(jiǎn)單的模擬信號(hào)，都容易引起通訊失敗或誤碼，使測(cè)試結(jié)果的可信度降低。而直流電平對(duì)干擾信號(hào)的干擾很容易消除，雙音頻信號(hào)是一種特定模擬信號(hào)，目前在電話中使用的非常廣泛，抗干擾能力非常好。本設(shè)計(jì)能自動(dòng)連接語(yǔ)音通信線路，方便測(cè)試聯(lián)系，并有多種信息輸出形式，液晶中文顯示測(cè)試過(guò)程以及自帶備用電池等，提高了儀器實(shí)用價(jià)值。
圖2為微處理機(jī)芯片及其與外圍部件連接端的布線圖。
圖3為控制電路組成電路圖。
圖4為音頻輸出電路。
圖5為話音輸入電路。
圖6為電源切換電路。
圖7為蓄電池充電電路。
圖8為L(zhǎng)CD、鍵盤(pán)接口電路。
圖9為RS232計(jì)算機(jī)接口電路。


圖10為雙音頻調(diào)制解調(diào)電路。
圖11為模擬開(kāi)關(guān)芯片電路。
圖12為線纜接口電路。
圖13為控制軟件系統(tǒng)框圖。
圖14為電纜電阻測(cè)量流程圖。
圖15為電纜線狀況流程圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明微處理器(A、B)如圖2所示，微處理器是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，芯片選用美國(guó)ATMEL公司的ATMEGA103微處理器，該芯片功能強(qiáng)大，在系統(tǒng)中能充分發(fā)揮其特點(diǎn)。ATMEGA103微處理器內(nèi)部含有128K在線可編程的FLASH存儲(chǔ)器，可以反復(fù)擦寫(xiě)至少1000次，4K的內(nèi)部SDRAM，4K的EEPROM，可以反復(fù)擦寫(xiě)10000次，掉電后數(shù)據(jù)可以保存10年?？梢栽诰€編程，為將來(lái)的軟件的更新帶來(lái)了方便。芯片還帶有8通道10位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器，和PWM輸出。微處理器把發(fā)出檢測(cè)信號(hào)，并接受電纜狀況信息進(jìn)行處理、分類、顯示、傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。
控制電路A如圖3所示，控制電路A包括直流電平發(fā)生電路、晶振電路、模擬電源濾波電路、微處理器編程控制電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路。直流電平發(fā)生電路為主機(jī)提供4伏左右的電纜檢測(cè)電平，由二極管D1和D2及電阻R14和R15組成，兩只二極管(D1、D2)和電阻R14組成分壓電路，由5V電源分得4V左右的電平，R15起限流的作用，防止電纜短路時(shí)引起大電流損壞電路。晶振電路由Y1、X1和X2組成，為微處理器提供4MHZ的工作效率，實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路由Y2和U15組成，提供實(shí)時(shí)的系統(tǒng)時(shí)間。日歷芯片選用PCF8653P芯片，該芯片具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能，用I2C通訊協(xié)議與微處理器進(jìn)行通訊，為系統(tǒng)提供時(shí)間信息。微處理器編程控制電路由S1、R1、R3組成，S1的3、4腳與微處理器U1的Vcc接點(diǎn)相連。
音頻輸出電路如圖4所示，音頻輸出電路由U11、R12、R13、C17～20組成，它在電纜檢測(cè)儀測(cè)試過(guò)程中，可以通過(guò)揚(yáng)聲器進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，測(cè)試完畢后通過(guò)主機(jī)與從機(jī)可以進(jìn)行對(duì)話。電路選用LM386放大器對(duì)電纜上的信號(hào)進(jìn)行放大輸出到揚(yáng)聲器，通過(guò)調(diào)節(jié)R13可以調(diào)節(jié)揚(yáng)聲器的音量。電路可以輸出0.5W到1W的功率，足于驅(qū)動(dòng)小功率的揚(yáng)聲器或耳機(jī)。
話音輸入電路如圖5所示，話音輸入電路由U13、C9～C12、R10和MK1組成，從駐極體話筒拾取聲音經(jīng)過(guò)一級(jí)放大后耦合到電纜上傳輸?shù)綄?duì)方的設(shè)備。放大電路也是選用LM386放大器，連接成200倍的放大電路，對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行一次放大，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R10可以調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的大小。
雙音頻調(diào)制解調(diào)電路如圖10所示，由U2和U12及其外圍電阻R4～R12、電容C5～C8、C13～C16及Y3組成，把主機(jī)和從機(jī)要傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)調(diào)制成雙音頻模擬信號(hào)在電纜進(jìn)行傳送，并把電纜上的雙音頻模擬信號(hào)解調(diào)成數(shù)字信號(hào)傳送給微處理器。電路選用MT8880芯片，該芯片能完成雙音頻的編碼和解碼，MT8880的音頻輸出端經(jīng)一級(jí)放大緩沖后連接到電纜上，保證雙音頻模擬信號(hào)有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，波形不會(huì)失真，能傳輸較遠(yuǎn)的距離。如果采用數(shù)字方式傳輸時(shí)容易被現(xiàn)場(chǎng)的尖峰脈沖所干擾，而且受距離的影響太大。
LCD顯示和鍵盤(pán)接口電路如圖8所示，LCD顯示和鍵盤(pán)接口電路為用戶提供良好的界面，通過(guò)在LCD上顯示操作菜單，測(cè)試過(guò)程信息，以及測(cè)試結(jié)果，用戶可以很方便的操作設(shè)備，監(jiān)控測(cè)試過(guò)程，查看測(cè)試結(jié)果。LCD顯示器，選用128×64點(diǎn)陣圖形顯示器，如果要顯示更多的信息可以選用同類型控制芯片的更大尺寸顯示器。
計(jì)算機(jī)接口電路如圖9所示，計(jì)算機(jī)接口電路把計(jì)算機(jī)與微處理器連接起來(lái)，主要是轉(zhuǎn)換電平的作用，選用MAX232芯片，該芯片單電源(5V)供電，能把標(biāo)準(zhǔn)RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換為CMOS電平，同時(shí)能把CMOS電平轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)RS232信號(hào)。通過(guò)計(jì)算機(jī)可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作，設(shè)備能把測(cè)試結(jié)果傳輸給計(jì)算機(jī)，進(jìn)行進(jìn)一步的處理分析，顯示打印。
電源自動(dòng)切換電路如圖6所示，電源自動(dòng)切換電路在設(shè)備接通交流220V電源時(shí)自動(dòng)切換到交流供電狀態(tài)，在失去交流電源時(shí)自動(dòng)切換到電池供電狀態(tài)。電路主要由繼電器來(lái)完成，選用雙觸點(diǎn)4組繼電器，并有交、直流電源指示。
蓄電池充電電路如圖7所示，電纜檢測(cè)儀在工作時(shí)主要由自帶的電池供電，在電池電量不足時(shí)LCD上會(huì)顯示電量不足的信息，這時(shí)設(shè)備需要充電，當(dāng)220V交流電源接通時(shí)，設(shè)備自動(dòng)切換到220V交流供電狀態(tài)，并同時(shí)對(duì)電池進(jìn)行充電，充電時(shí)由BAT-MOD接入U(xiǎn)1的控制端，由微處理器對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，以便更好的充電和對(duì)電池進(jìn)行維護(hù)，延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間。充電電路由Q1、Q2、Q3及R20、R21、R22、R23組成開(kāi)關(guān)脈沖電路，脈沖信號(hào)由微處理器提供，L1及C27組成直流分量提取電路，提取的直流電源加到電池上，進(jìn)行充電。R24、R25、R26、R29、C28組成電流檢測(cè)和電壓檢測(cè)電路，把電池的充電時(shí)的電流和電壓信息提供給微處理器，微處理器采集處理后，決定充電電壓的大小，和充電是否應(yīng)該結(jié)束。
線纜接口電路(A、B)如圖11和圖12所示，線纜接口電路，主要完成電纜中每根芯片的選取，以便微處理器對(duì)每根芯片進(jìn)行完成的分析，電路選用HCF4067 16路模擬開(kāi)關(guān)芯片，通過(guò)U374HC138對(duì)每個(gè)芯片的選取，通過(guò)擴(kuò)展HCF4067可以增加檢測(cè)電纜的芯數(shù)，本設(shè)備中選用了7片芯片U4～U10，圖12有JX1～JX112個(gè)接口相接，可以檢測(cè)112芯線的電纜。
電纜檢測(cè)儀的所有功能是依靠軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)軟件來(lái)控制所有電路完成相應(yīng)的功能。軟件的原理框圖如圖13所示，為本機(jī)所有控制功能的集合，各個(gè)功能塊有獨(dú)自的控制軟件，如圖14、圖15所示。電纜一端連上主機(jī)另一端空置，啟動(dòng)測(cè)試程序后，主機(jī)的程序通過(guò)控制模擬開(kāi)關(guān)芯片電路把直流電平發(fā)生電路產(chǎn)生的直流電平加到電纜中的每根芯線上，檢測(cè)參考電阻兩端的電壓，程序把參考電阻上的電壓通過(guò)程序中已設(shè)定的公式換算到芯線對(duì)公共線或地線的電阻，并保存測(cè)試結(jié)果，便于分析。檢測(cè)完電阻后，把電纜的另一端連接到從機(jī)上，啟動(dòng)測(cè)試程序后，主機(jī)的程序通過(guò)控制電路在電纜中的每根芯線上加直流檢測(cè)信號(hào)，從機(jī)的測(cè)試程序?qū)﹄娎|中的每根芯線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果有直流檢測(cè)信號(hào)，就通過(guò)雙音頻調(diào)制解調(diào)電路把該芯線的編碼調(diào)制成雙音頻經(jīng)芯線返回給主機(jī)，一輪檢測(cè)完畢后，從機(jī)發(fā)送換線信息到主機(jī)，主機(jī)在下一根芯線上加直流檢測(cè)信號(hào)，進(jìn)行下一輪的測(cè)試，主機(jī)在測(cè)試過(guò)程中通過(guò)雙音頻調(diào)制解調(diào)電路收集來(lái)自從機(jī)的檢測(cè)結(jié)果，同時(shí)統(tǒng)計(jì)分類后進(jìn)行顯示、打印和保存。檢測(cè)完畢后在LCD上顯示結(jié)束信息。
主機(jī)和從機(jī)內(nèi)部集成了蓄電池充電的管理程序，管理程序通過(guò)檢測(cè)電路提供的檢測(cè)信息，如果檢測(cè)到蓄電池的電壓低于某個(gè)設(shè)定值，就在LCD上顯示電池電量不足信息，如果檢測(cè)到交流電源已連接則啟動(dòng)充電管理程序，當(dāng)充電電流小于某個(gè)設(shè)定值時(shí)停止充電并在LCD上顯示充電完畢信息。
權(quán)利要求1.電纜檢測(cè)儀，它包括主機(jī)和從機(jī)以及連接它們的公共導(dǎo)體，其特征在于主機(jī)由微處理器A、語(yǔ)音信號(hào)處理單元A、控制電路A和AD轉(zhuǎn)換器組成，微處理器A與語(yǔ)音信號(hào)處理單元A和控制電路A形成串聯(lián)回路，微處理器A的輸入端接計(jì)算機(jī)接口和鍵盤(pán)，AD轉(zhuǎn)換器接于控制電路A輸出端和微處理器A之間；從機(jī)由微處理器B、語(yǔ)音信號(hào)處理單元B和控制電路B組成，微處理器B與語(yǔ)音信號(hào)處理單元B和控制電路B形成串聯(lián)回路，顯示屏B接于微處理器B的輸出端；主機(jī)的線纜連接端口A與從機(jī)線纜連接端口B相連形成電腦終端檢測(cè)系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的電纜檢測(cè)儀，其特征是控制電路A包括直流電平發(fā)生電路、晶振電路、模擬電源濾波電路、微處理器編程控制電路和實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路。
3.如權(quán)利要求2所述的電纜檢測(cè)儀，其特征是直流電平發(fā)生電路由二極管D1和D2及電阻R14和R15組成，D1D2和R14組成分壓電路，R15為限流電阻。
4.如權(quán)利要求2所述的電纜檢測(cè)儀，其特征是微處理器編程控制電路由S1、R1和R3組成，S1的3、4腳與微處理器U1的Vcc接點(diǎn)相連。
5.如權(quán)利要求1所述的電纜檢測(cè)儀，其特征是語(yǔ)音信號(hào)處理單元包括話音輸入電路、音頻輸出電路和雙音頻調(diào)制解調(diào)電路。
6.如權(quán)利要求5所述的電纜檢測(cè)儀，其特征是話音輸入電路由U13、C9～C12，R10和MK1組成。
7.如權(quán)利要求5所述的電纜檢測(cè)儀，其特征是音頻輸出電路由U11、C17～C20、R12、R13組成。
8.如權(quán)利要求5所述的電纜檢測(cè)儀，其特征是雙音頻調(diào)制解調(diào)電路由U2和U12及其外圍電阻R4～R12，電容C5～C8、C13～C16及Y3組成。
9.如權(quán)利要求1所述的電纜檢測(cè)儀，其特征是線纜連接端口A、B都由16路模擬開(kāi)關(guān)U4～U10和U3及JX2～JX112接口相連組成。
專利摘要電纜檢測(cè)儀，它包括主機(jī)、從機(jī)以及連接它們的公共導(dǎo)體，主機(jī)由微處理器A、語(yǔ)音信號(hào)處理單元A、控制電路A和AD轉(zhuǎn)換器組成，從機(jī)由微處理器B、語(yǔ)音信號(hào)處理單元B、控制電路B組成，主機(jī)線纜連接端口A與從機(jī)線纜連接端口B相連形成電腦終端檢測(cè)系統(tǒng)。本實(shí)用新型信號(hào)傳輸采用直流信號(hào)和雙音頻信號(hào)形式，有較強(qiáng)抗干擾性能，能適應(yīng)船舶電纜和長(zhǎng)途電纜的鋪設(shè)和檢修，配有攜帶電源，便于野外操作使用。
文檔編號(hào)G01R31/02GK2594802SQ0228688
公開(kāi)日2003年12月24日 申請(qǐng)日期2002年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月15日
發(fā)明者陳志行 申請(qǐng)人:陳志行