本實(shí)用新型涉及網(wǎng)線(xiàn)參數(shù)測(cè)量研究領(lǐng)域，特別涉及一種單端測(cè)量網(wǎng)線(xiàn)長(zhǎng)度的裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在市面上，測(cè)量網(wǎng)線(xiàn)(電線(xiàn))長(zhǎng)度一般采用下面三種裝置：

第一種是采用卷尺直接度量，使用該裝置雖然計(jì)算準(zhǔn)確，但是需要大量的人工和時(shí)間，效率非常低。

第二種是采用滾動(dòng)裝置，通過(guò)計(jì)算滾動(dòng)裝置圓周長(zhǎng)和滾動(dòng)圈數(shù)來(lái)計(jì)算長(zhǎng)度。這種裝置某種程度上可以減少人工和時(shí)間，但由于每圈半徑不一致，而計(jì)算時(shí)是按滾動(dòng)裝置的圓周長(zhǎng)計(jì)算的，故隨著圈數(shù)增加誤差也跟著增大。

第三種是采用基于電阻法的電子測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量，采用這種裝置測(cè)試時(shí)需要把導(dǎo)線(xiàn)的頭尾兩端分別插到儀器上，才可以測(cè)量。如果導(dǎo)線(xiàn)已經(jīng)是安裝投入使用的線(xiàn)材就無(wú)法測(cè)量。

除了以上三種裝置，還有電子儀器通過(guò)對(duì)線(xiàn)材發(fā)送脈沖波，然后檢測(cè)回波，計(jì)算從發(fā)送到接收到回波的時(shí)間來(lái)計(jì)算線(xiàn)材長(zhǎng)度。這種裝置必須應(yīng)用高精度的ADC或者高速FPGA處理芯片才可以檢測(cè)到微弱的回波，故成本相對(duì)較高。

因此，研究一種準(zhǔn)確、效率高且成本較低的測(cè)量網(wǎng)線(xiàn)長(zhǎng)度的裝置具有重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種單端測(cè)量網(wǎng)線(xiàn)長(zhǎng)度的裝置，其不管網(wǎng)線(xiàn)是否接入網(wǎng)絡(luò)，都可以方便地測(cè)量出網(wǎng)線(xiàn)中各個(gè)線(xiàn)芯的長(zhǎng)度，進(jìn)而得出網(wǎng)線(xiàn)的長(zhǎng)度以及是否有線(xiàn)芯發(fā)生開(kāi)路，具有準(zhǔn)確、效率高且成本較低的優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種單端測(cè)量網(wǎng)線(xiàn)長(zhǎng)度的裝置，包括采集模塊、多諧振蕩電路、控制器，所述采集模塊中包括模擬開(kāi)關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)電容和待測(cè)網(wǎng)線(xiàn)采集模塊，在測(cè)量時(shí)，待測(cè)網(wǎng)線(xiàn)與待測(cè)網(wǎng)線(xiàn)采集模塊相連；所述標(biāo)準(zhǔn)電容和待測(cè)網(wǎng)線(xiàn)采集模塊通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)與多諧振蕩電路相連，所述多諧振蕩電路輸出方波到控制器；控制器用于控制模擬開(kāi)關(guān)的切換，計(jì)算方波的個(gè)數(shù)以及計(jì)算待測(cè)網(wǎng)線(xiàn)的長(zhǎng)度。

優(yōu)選的，所述待測(cè)網(wǎng)線(xiàn)采集模塊設(shè)有8個(gè)端口和一個(gè)待測(cè)線(xiàn)芯切換電路，8個(gè)端口分別與待測(cè)網(wǎng)線(xiàn)中的八個(gè)線(xiàn)芯相連，待測(cè)線(xiàn)芯切換電路用于將相應(yīng)端口接入模擬開(kāi)關(guān)。從而可以對(duì)每個(gè)線(xiàn)芯進(jìn)行長(zhǎng)度的測(cè)量。

優(yōu)選的，所述多諧振蕩電路包括555定時(shí)器、第一電阻、第二電阻、充放電電容，所述555定時(shí)器包括第一比較器和第二比較器，第一比較器內(nèi)設(shè)置高觸發(fā)閾值，第二比較器內(nèi)設(shè)置低觸發(fā)閾值；在測(cè)量過(guò)程中，對(duì)充放電電容進(jìn)行充放電，若充電過(guò)程中多諧振蕩電路中的電壓達(dá)到高觸發(fā)閾值，則第一比較器輸出為低電平，多諧振蕩電路輸出置0，充放電電容進(jìn)行放電；當(dāng)放電過(guò)程中多諧振蕩電路中的電壓達(dá)到低觸發(fā)閾值，則第二比較器輸出為低電平，多諧振蕩電路輸出置1，一次充放電完成一個(gè)周期振蕩，輸出一個(gè)方波。

更進(jìn)一步的，所述裝置包括量程切換模塊，用于調(diào)節(jié)多諧振蕩電路中第一電阻、第二電阻的阻值。從而使裝置可以進(jìn)行任意長(zhǎng)度網(wǎng)線(xiàn)的測(cè)量。

優(yōu)選的，所述多諧振蕩電路和計(jì)數(shù)器之間設(shè)有前置濾波模塊，用于對(duì)多諧振蕩電路輸出的方波進(jìn)行去毛刺處理。

優(yōu)選的，所述裝置包括LCD顯示模塊，與控制器相連，用于顯示當(dāng)前測(cè)量的數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述裝置包括按鍵輸入模塊，與控制器相連。從而實(shí)現(xiàn)更便捷的人機(jī)交互。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

本實(shí)用新型只需連接網(wǎng)線(xiàn)的一端，不管網(wǎng)線(xiàn)是否接入網(wǎng)絡(luò)，均可馬上得到網(wǎng)線(xiàn)的長(zhǎng)度。整機(jī)成本低、操作方便，可以很方便地測(cè)量出需要準(zhǔn)備多長(zhǎng)的網(wǎng)線(xiàn)進(jìn)行更換，尤其適合在網(wǎng)線(xiàn)安裝更換時(shí)使用。同時(shí)本實(shí)用新型還可以測(cè)量出網(wǎng)線(xiàn)開(kāi)路的具體位置，誤差在2米內(nèi)。具有準(zhǔn)確、效率高且成本較低的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是采用電容法進(jìn)行網(wǎng)線(xiàn)長(zhǎng)度測(cè)量的示意圖。

圖2是本實(shí)施例所述裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖3是本實(shí)施例所述裝置的硬件電路圖。

圖4是本實(shí)施例所述裝置的工作流程圖。

圖5是本實(shí)施例555定時(shí)器的電路圖。

圖6是本實(shí)施例多諧振蕩電路的電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1

本實(shí)施例所述的單端測(cè)量網(wǎng)線(xiàn)長(zhǎng)度的裝置針對(duì)的對(duì)象是圖1所示的網(wǎng)線(xiàn)，網(wǎng)線(xiàn)有8根線(xiàn)芯，本實(shí)施例采用電容法進(jìn)行網(wǎng)線(xiàn)長(zhǎng)度的測(cè)量，如果用戶(hù)確認(rèn)網(wǎng)線(xiàn)沒(méi)有問(wèn)題，僅僅是要測(cè)量網(wǎng)線(xiàn)的長(zhǎng)度，那么可以隨意取其中一個(gè)線(xiàn)芯進(jìn)行測(cè)量，將其他七根線(xiàn)芯接地，將測(cè)量值作為網(wǎng)線(xiàn)的長(zhǎng)度值。如果用戶(hù)不確認(rèn)網(wǎng)線(xiàn)有沒(méi)有開(kāi)路，那么可以將一根網(wǎng)線(xiàn)的8根線(xiàn)芯輪番接入本實(shí)施例所述裝置，測(cè)量得到每根線(xiàn)芯的長(zhǎng)度，如果8根線(xiàn)芯長(zhǎng)度在一定的誤差范圍內(nèi)，那么可以認(rèn)定網(wǎng)線(xiàn)正常，如果其中一根或者幾根線(xiàn)芯長(zhǎng)度與線(xiàn)芯最大值比較，超過(guò)一定的限值，那么可認(rèn)為這些線(xiàn)芯出現(xiàn)了開(kāi)路，由于當(dāng)前計(jì)算的線(xiàn)芯長(zhǎng)度是指連接端到開(kāi)路的長(zhǎng)度，那么就能夠直接得到開(kāi)路的位置。特別適合于網(wǎng)線(xiàn)安裝更換時(shí)測(cè)量網(wǎng)線(xiàn)長(zhǎng)度。

本實(shí)施例一種單端測(cè)量網(wǎng)線(xiàn)長(zhǎng)度的裝置包括采集模塊、多諧振蕩電路、控制器、LCD顯示模塊和按鍵輸入模塊，控制器采用CPU控制器實(shí)現(xiàn)。下面結(jié)合圖2、3、5、6，對(duì)其具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。

所述采集模塊包括模擬開(kāi)關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)電容和待測(cè)網(wǎng)線(xiàn)采集模塊，標(biāo)準(zhǔn)電容的電容已知，即為C1，待測(cè)網(wǎng)線(xiàn)采集模塊設(shè)有8個(gè)端口和一個(gè)待測(cè)線(xiàn)芯切換電路，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，8個(gè)端口分別與待測(cè)網(wǎng)線(xiàn)中的八個(gè)線(xiàn)芯相連，8個(gè)端口的通斷是通過(guò)待測(cè)線(xiàn)芯切換電路完成，在要檢測(cè)其中一個(gè)線(xiàn)芯的時(shí)候，就僅將該線(xiàn)芯導(dǎo)通。標(biāo)準(zhǔn)電容和待測(cè)網(wǎng)線(xiàn)采集模塊分別與模擬開(kāi)關(guān)的一個(gè)輸入端相連，模擬開(kāi)關(guān)與CPU控制器連接，根據(jù)CPU控制器的控制信號(hào)選擇導(dǎo)通標(biāo)準(zhǔn)電容還是待測(cè)網(wǎng)線(xiàn)采集模塊。模擬開(kāi)關(guān)的輸出端與多諧振蕩電路連接。

由于長(zhǎng)度一米的普通5類(lèi)網(wǎng)線(xiàn)的電容值大概只有49pF左右，如果只通過(guò)單次充放電時(shí)間很難精確地測(cè)量出電容的大小，而且測(cè)試得隨機(jī)誤差也會(huì)比較大。所以本實(shí)施例采用利用振蕩電路對(duì)待測(cè)線(xiàn)芯多次充放電從而得到比較精確的充放電時(shí)間。

參見(jiàn)圖5，本實(shí)施例振蕩電路采用555定時(shí)器，555含有兩個(gè)第一比較器A1、第二比較器A2。A1參考電壓(高觸發(fā)閾值)為A2的參考電壓(低觸發(fā)閾值)為當(dāng)時(shí)，A2輸出為1；當(dāng)U_TL<Ucc時(shí)，A2輸出為0,則使R-S觸發(fā)器置1。當(dāng)U_TH<Ucc時(shí)，A1輸出為1；U_TH>Ucc時(shí)，A1輸出為0，使R-S觸發(fā)器置0。5端為電壓控制端，通過(guò)外接一個(gè)參考電源，可以改變上、下觸發(fā)電位值，不用時(shí)，可通過(guò)一個(gè)0.01uF旁路電容接地。4端為觸發(fā)復(fù)位端，不用時(shí)應(yīng)接高電平?？傊?55定時(shí)器相當(dāng)于一個(gè)可以模擬電壓來(lái)控制翻轉(zhuǎn)的R-S觸發(fā)器。

用555定時(shí)器組成的多諧振蕩電路的原理圖參見(jiàn)圖6。多諧振蕩電路包括555定時(shí)器、第一電阻R1、第二電阻R2、充放電電容C。當(dāng)Vc因電源接通對(duì)C充電而上升到時(shí)，第一比較器A1輸出為低電平，使R-S觸發(fā)器輸出置0，T導(dǎo)通，電容C通過(guò)T放電；當(dāng)Vc因電容放電而減少到略低于時(shí)，第二比較器A2輸出為低電平，使R-S觸發(fā)器輸出置1，T截止，電容C繼續(xù)充電直到Vc略高于時(shí)，觸發(fā)器又翻轉(zhuǎn)到0，從而完成一個(gè)周期振蕩。

其振蕩頻率可用以下公式計(jì)算：

f＝1.43/(R₁+2R₂)C；

所以當(dāng)電阻R1和R2已知時(shí)，只要測(cè)量輸出的振蕩頻率f就可以求出電容值C。

根據(jù)多諧振蕩電路脈沖計(jì)算公式f＝1.43/(R₁+2R₂)C，當(dāng)R1和R2固定時(shí)，C越來(lái)越大，f就會(huì)越來(lái)越小，方波周期越來(lái)越大，當(dāng)C達(dá)到一定值后，會(huì)導(dǎo)致方波觀察不到。為了有效增加本實(shí)施例所述裝置的測(cè)量量程，設(shè)置了一量程切換模塊，該量程切換模塊與CPU控制器相連，用于調(diào)節(jié)圖6所示多諧振蕩電路中第一電阻R1、第二電阻R2的阻值，從而可以避免方波檢測(cè)不到的情況。

本實(shí)施例多諧振蕩電路輸出的方波先經(jīng)過(guò)一前置濾波模塊進(jìn)行濾波后再進(jìn)入CPU控制器中的計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。前置濾波模塊用于對(duì)多諧振蕩電路輸出的脈沖方波進(jìn)行去毛刺處理，以保證后面數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性。

本實(shí)施例，CPU控制器分別與LCD顯示模塊、按鍵輸入模塊、模擬開(kāi)關(guān)、前置濾波模塊、量程切換模塊相連，作用包括處理按鍵輸入模塊輸入的指令、控制量程切換、切換待測(cè)線(xiàn)纜和標(biāo)準(zhǔn)電容、對(duì)多諧振蕩電路輸出的方波進(jìn)行計(jì)數(shù)、計(jì)算待測(cè)網(wǎng)線(xiàn)的長(zhǎng)度、將長(zhǎng)度數(shù)據(jù)和開(kāi)路數(shù)據(jù)送到LCD顯示模塊進(jìn)行顯示等等。

本實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)原理是：

首先，將一個(gè)已知參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)電容(假設(shè)其電容容量為C1，注意，盡量選擇高精度的電容)接入多諧振蕩電路產(chǎn)生一個(gè)頻率為f1的方波脈沖。然后利用CPU控制器的計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)時(shí)間t內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)，假設(shè)為n1。

其次，斷開(kāi)已知標(biāo)準(zhǔn)電容與多諧振蕩電路的連接，將待測(cè)網(wǎng)線(xiàn)接入代替標(biāo)準(zhǔn)電容，設(shè)C2為該待測(cè)網(wǎng)線(xiàn)的電容，此時(shí)多諧振蕩電路產(chǎn)生一個(gè)頻率為f2的方波脈沖，同樣利用CPU控制器的計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)時(shí)間t內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)n2。

根據(jù)多諧振蕩輸出脈沖頻率與電容C的關(guān)系：f＝1.43/(R₁+2R₂)C,可得：f1/f2＝C2/C1。因?yàn)閒1＝n1/t,f2＝n2/t，所以n1/n2＝C2/C1,故只要知道n1,n2和標(biāo)準(zhǔn)電容C1的值，就可以換算出電容C2的值。

又由于線(xiàn)纜的長(zhǎng)度與其電容容量具有關(guān)系：L＝C2/C_P,式中C_P為單位長(zhǎng)度的電容值，是一個(gè)固定值，這個(gè)數(shù)據(jù)可以通過(guò)大量測(cè)量，測(cè)出線(xiàn)纜每米所帶電容值得到。通過(guò)上述分析可知，計(jì)算出待測(cè)線(xiàn)纜電容容量后就可以算出線(xiàn)纜的長(zhǎng)度。由于C_P受外界環(huán)境影響不大，因此通過(guò)該方法計(jì)算出的線(xiàn)纜長(zhǎng)度具有較高的精確度。

下面結(jié)合圖4，對(duì)本實(shí)施例的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。

1、在待機(jī)狀態(tài)時(shí)，LCD顯示模塊“請(qǐng)按下測(cè)量按鈕”，測(cè)量按鈕可以是觸摸屏上的按鈕，也可以設(shè)置在鍵盤(pán)輸入模塊上，當(dāng)然也可以作為一個(gè)單獨(dú)的按鈕設(shè)置在本實(shí)施例裝置的外端，該測(cè)量按鈕與控制器連接。

2、在用戶(hù)確定進(jìn)行測(cè)量時(shí)，按下該測(cè)量按鍵，控制器先檢測(cè)當(dāng)前檢測(cè)的是第幾根線(xiàn)芯，如果是第8根，說(shuō)明整個(gè)網(wǎng)線(xiàn)線(xiàn)纜都檢測(cè)完畢，直接輸出長(zhǎng)度數(shù)據(jù)、開(kāi)路數(shù)據(jù)等信息到LCD顯示模塊上進(jìn)行顯示。

如果當(dāng)前的待測(cè)網(wǎng)線(xiàn)其中線(xiàn)芯還沒(méi)有進(jìn)行檢測(cè)，那么就開(kāi)始進(jìn)行后面正常的測(cè)量程序。

3、為了使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，用戶(hù)根據(jù)當(dāng)前被測(cè)網(wǎng)線(xiàn)的大概長(zhǎng)度，選擇其屬于1-100m，還是超過(guò)100m，然后選擇不同的檔位。這個(gè)檔位信息輸入到控制器后，控制器將信號(hào)發(fā)送到量程切換模塊，量程切換模塊根據(jù)信號(hào)調(diào)整多諧振蕩電路中第一電阻R1、第二電阻R2的阻值。

4、根據(jù)將當(dāng)前線(xiàn)芯接入到多諧振蕩電路實(shí)現(xiàn)對(duì)形成電容原理的網(wǎng)線(xiàn)進(jìn)行充放電。CPU控制器處理并計(jì)算一定時(shí)間內(nèi)多諧振蕩電路輸出的脈沖個(gè)數(shù)，并通過(guò)與接入多諧振蕩電路的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電容同樣時(shí)間內(nèi)輸出脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行比較計(jì)算出線(xiàn)芯的電容值。然后用每米線(xiàn)纜的電容值除以所測(cè)的線(xiàn)芯電容值，即可得出當(dāng)前線(xiàn)芯長(zhǎng)度。

當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)所有8根線(xiàn)芯的長(zhǎng)度均計(jì)算出來(lái)后，將得到的八根線(xiàn)芯長(zhǎng)度進(jìn)行比較，比較方法有很多，例如可以預(yù)設(shè)一長(zhǎng)度閾值，找到線(xiàn)芯長(zhǎng)度最大值，將其他7根線(xiàn)芯的長(zhǎng)度測(cè)量值分別與線(xiàn)芯長(zhǎng)度最大值進(jìn)行比較，若二者之差超過(guò)長(zhǎng)度閾值，則判定該線(xiàn)芯發(fā)生開(kāi)路，根據(jù)線(xiàn)芯的長(zhǎng)度測(cè)量值得到開(kāi)路發(fā)生位置。然后將上述開(kāi)路位置信息發(fā)送到LCD顯示模塊進(jìn)行顯示。從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)路檢測(cè)。

上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。