一種基于pwm的電纜故障測距用脈沖信號發(fā)生器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種脈沖信號發(fā)生器，特別是一種基于PWM的電纜故障測距用脈 沖信號發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著技術(shù)和社會生產(chǎn)力的發(fā)展，電力電纜在電力系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用， 而電纜也隨時(shí)可能發(fā)生各種各樣的故障，一旦電纜出現(xiàn)故障而又不能快速準(zhǔn)確地定位故 障位置，就不能使電纜得到及時(shí)的維修，從而造成更大的經(jīng)濟(jì)損失，特別是在軍事、醫(yī)院、石 油、礦產(chǎn)等特殊的場合，停電可能會造成安全隱患。所以，當(dāng)電纜發(fā)生故障時(shí)，如何準(zhǔn)確迅速 的定位電纜故障位置便成為一個具有科研價(jià)值和實(shí)用價(jià)值的熱點(diǎn)課題。
[0003] 對電纜故障點(diǎn)進(jìn)行定位分為三步，第一步是判斷故障類型，第二步是對 故障點(diǎn)的位置進(jìn)行測距，即粗定位，第三步是對故障點(diǎn)進(jìn)行精確定位。對于故 障點(diǎn)進(jìn)行測距主要采用行波法，其原理為向電纜中注入一個脈沖，根據(jù)行波理 論，這個脈沖遇到斷路或短路時(shí)會發(fā)生反射，入射脈沖和反射脈沖的時(shí)間差為 Al，脈沖在電纜中的傳播速度為V，那么故障點(diǎn)到脈沖注入點(diǎn)的距離為D=v.Ai；/2。
[0004] 傳統(tǒng)脈沖信號發(fā)生器的脈寬不夠窄，對于短距離電纜故障探測時(shí)，測距精度不高， 調(diào)整不靈活，脈沖寬度分辨率較低。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于PffM的電纜故障測距用脈沖信號 發(fā)生器。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案如下。
[0007] -種基于PffM的電纜故障測距用脈沖信號發(fā)生器，包括電壓跟隨器、單片機(jī)、觸摸 屏和A/D采樣板；所述單片機(jī)與所述觸摸屏雙向連接，所述電壓跟隨器的輸入端接所述單 片機(jī)的相應(yīng)輸出端，其輸出端經(jīng)A/D采樣板采樣后與單片機(jī)相連。
[0008] 所述單片機(jī)為STM32F103單片機(jī)。
[0009] 單片機(jī)STM32F103的I/O口PAll引腳與THS3202的5引腳相連。單片機(jī)STM32F103 的SPI口的MISO、MOSI、SCK、NSS、PA1、PA2 引腳分別與觸摸屏LCM2401286 的MISO、M0SI、 SCK、/SS、/NT、/WAKE引腳連接。
[0010] ADS822數(shù)據(jù)輸出引腳D2~D9與AL822的DIO~DI7相連，其外部時(shí)鐘CLK與 CDCE706的YO腳相連。CDCE706的SDATA和SCLOCK引腳與STM32單片機(jī)的PClO和PCll 相連，AO和Al引腳與STM32單片機(jī)的PC12和PC13相連。CDCE706的輸入時(shí)鐘CLK_IN0與 40MHz的有源晶振相連。AL822B的寫入時(shí)鐘WCK由可編程時(shí)鐘芯片⑶CE706的YO腳相連， 數(shù)據(jù)輸出引腳DOO~D07分別與STM32單片機(jī)PCO~PC7相連，0E、WE、RCK、WRST和RRST 引腳分別與STM32單片機(jī)的PB1、PB6、PB7、PB8和PB9腳相連。
[0011] 所述的基于PWM的電纜故障測距用脈沖信號發(fā)生器，還包括電源電路，所述電源 電路的輸入端接交流電源，其輸出端分別與觸摸屏模塊、單片機(jī)和A/D采樣板和電壓跟隨 器的電源輸入端連接。
[0012] 本實(shí)用新型取得的有益效果在于：
[0013] 本實(shí)用新型采用PffM原理，能夠產(chǎn)生脈寬為40ns_10us間任意可調(diào)的脈沖信號，特 別適用于短距離電纜故障測距，能夠根據(jù)電纜的長度輸出上述范圍內(nèi)合適的脈寬，為提高 故障測距的精度提供了保障。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實(shí)用新型的原理框圖；
[0015] 圖2為本實(shí)用新型的電路原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017] 實(shí)施例1 :
[0018] 如圖1所示，一種基于PffM的電纜故障測距用脈沖信號發(fā)生器，
[0019] -種基于PffM的電纜故障測距用脈沖信號發(fā)生器，包括電壓跟隨器、單片機(jī)、觸摸 屏和A/D采樣板；所述單片機(jī)與所述觸摸屏雙向連接，所述電壓跟隨器的輸入端接所述單 片機(jī)的相應(yīng)輸出端，其輸出端經(jīng)A/D采樣板采樣后與單片機(jī)相連。
[0020] 所述單片機(jī)為STM32F103單片機(jī)。
[0021] 所述的基于PffM的電纜故障測距用脈沖信號發(fā)生器，還包括電源電路，所述電源 電路的輸入端接交流電源，其輸出端分別與觸摸屏模塊、單片機(jī)和A/D采樣板和電壓跟隨 器的電源輸入端連接。
[0022] 在本實(shí)施例中，電源電路采用Q-60電源模塊，可輸出5V、IOV和20V的直流電壓信 號，為觸摸屏模塊、單片機(jī)和A/D采樣板和電壓跟隨器供電。觸摸屏中包含有數(shù)字鍵盤、ns 單位、us單位、刪除、后退、確定和取消按鍵，用于向單片機(jī)輸入所要輸出的脈寬；同時(shí)顯示 A/D采樣板采集的入射波和反射波。
[0023] 單片機(jī)采用STM32F103單片機(jī)，STM32F103是ST公司生產(chǎn)的基于ARM核心的32位 增強(qiáng)型微控制器，內(nèi)核是Cortex-M3,最高工作頻率可達(dá)72MHz，支持單周期乘法和硬件除 法。內(nèi)部含有多達(dá)64K字節(jié)的SRAM和512K字節(jié)的閃存程序存儲器，帶4個片選的靜態(tài)存儲 器控制器，支持外擴(kuò)SDRAM、N0R和NAND閃存存儲器。STM32F103ZET6使用2. 0-3. 6V供電， 可以使用4-16M的晶體振蕩器。STM32F103ZET6具有非常豐富的外設(shè)資源，共有多達(dá)21個 輸入通道，轉(zhuǎn)換時(shí)間最小可以達(dá)到lus，轉(zhuǎn)換范圍為0-3. 6V，擁有兩通道12位數(shù)模轉(zhuǎn)化器。 另外，STM32F103ZET6有多達(dá)112個快速IO端口，11個定時(shí)器和13個通信接口（其中包括 5個串口和3個SPI口）。單片機(jī)根據(jù)輸入裝置輸入的要求，基于PffM原理向高速電壓跟隨 器輸出所要達(dá)到的脈沖控制信號。
[0024] 觸摸屏采用北京青云創(chuàng)新科技發(fā)展有限公司的LCM2401286液晶模塊，用于顯示 信號發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號。該液晶顯示模塊，尺寸大小為144*104mm，采用點(diǎn)陣顯示模式， 通過SPI口與單片機(jī)相連。
[0025] 電壓跟隨器采用美國德州儀器公司THS3202芯片實(shí)現(xiàn)，THS3202的單位增益帶寬 達(dá)到2GHz，電壓轉(zhuǎn)換率高達(dá)9000V/us，可以由正負(fù)3. 3V到正負(fù)7. 5V的雙電源供電，也可以 選擇使用6. 6V到15V的單電源供電；內(nèi)部集成兩個運(yùn)放，輸出電流高達(dá)175mA。采用該電 路能提高信號源的輸出阻抗和帶負(fù)載能力。
[0026] A/D采樣板主要由ADS822高速采樣芯片、時(shí)鐘芯片CDCE706和FIFO芯片AL422B 組成。
[0027] ADS822是TI公司生產(chǎn)的CMOS模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，+5V供電。最高采樣速率為40MSPS， 采樣范圍0~5V?？梢宰杂蛇x擇內(nèi)外基準(zhǔn)，自由選擇輸入范圍，可以使用單端或者差分的輸 入形式以及能夠提供兩種形式的輸出邏輯。
[0028] ⑶CE706是TI公司推出的一款高穩(wěn)定性可編程時(shí)鐘合成器。它體積小巧、價(jià)格低 廉，并且能夠通過單片機(jī)進(jìn)行控制。⑶CE706輸出頻率最高可達(dá)300MHz，有可以同時(shí)輸出6 個不同頻率的方波。輸出頻率可以用I2C總線通信方式來設(shè)置。
[0029] AL422B是AverLogic公司推出的一個存儲容量為393216字節(jié)X8位的FIFO存儲 芯片。可以選擇工作在3. 3V或者5V模式。
[0030] 本實(shí)用新型用于電纜故障測距時(shí)，首先通過導(dǎo)線將信號線接線端子和地線接線端 子與電纜線路相連接；然后通過觸摸屏LCM2401286設(shè)置脈寬，即設(shè)置入射波的脈沖寬度。
[0031] 如圖2所示，單片機(jī)STM32F103的I/O口PAll引腳與THS3202的5引腳相連。單 片機(jī)5了]\02?103的5?1口的]\050、]\?)51、50(、吧5、？41、？42引腳分別與觸摸屏1^112401286 的MISO、MOSI、SCK、/SS、/NT、/WAKE引腳連接。
[0032] ADS822數(shù)據(jù)輸出引腳D2~D9與AL822的DIO~DI7相連。其外部時(shí)鐘CLK與 CDCE706的YO腳相連。CDCE706的SDATA和SCLOCK引腳與STM32單片機(jī)的PClO和PCll 相連，AO和Al引腳與STM32單片機(jī)的PC12和PC13相連。CDCE706的輸入時(shí)鐘CLK_IN0與 40MHz的有源晶振相連。AL822B的寫入時(shí)鐘WCK由可編程時(shí)鐘芯片⑶CE706的YO腳相連， 數(shù)據(jù)輸出引腳DOO~D07分別與STM32單片機(jī)PCO~PC7相連，0E、WE、RCK、WRST和RRST 引腳分別與STM32單片機(jī)的PB1、PB6、PB7、PB8和PB9腳相連。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于PWM的電纜故障測距用脈沖信號發(fā)生器，其特征在于：包括電壓跟隨器、單 片機(jī)、觸摸屏和A/D采樣板；所述單片機(jī)與所述觸摸屏雙向連接，所述電壓跟隨器的輸入端 接所述單片機(jī)的相應(yīng)輸出端，其輸出端經(jīng)A/D采樣板采樣后與單片機(jī)相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PffM的電纜故障測距用脈沖信號發(fā)生器，其特征在于： 所述單片機(jī)為STM32F103單片機(jī)，所述觸摸屏為LCM2401286液晶模塊，所述A/D采樣板主 要包括ADS822采樣芯片、CDCE706時(shí)鐘芯片和FIFO芯片，所述電壓跟隨器為THS3202芯片。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于PffM的電纜故障測距用脈沖信號發(fā)生器，其特征在于： 單片機(jī)STM32F103的I/O 口 PAll引腳與THS3202的5引腳相連；單片機(jī)STM32F103的SPI 口的 MISO、MOSI、SCK、NSS、PA1、PA2 引腳分別與觸摸屏 LCM2401286 的 MISO、MOSI、SCK、/ SS、/NT、/WAKE引腳連接；ADS822數(shù)據(jù)輸出引腳D2~D9與AL822的DIO ~ DI7相連，其外 部時(shí)鐘CLK與CDCE706的YO腳相連；CDCE706的SDATA和SCLOCK引腳與STM32單片機(jī)的 PClO和PCll相連，AO和Al引腳與STM32單片機(jī)的PC12和PC13相連；CDCE706的輸入時(shí) 鐘CLK_IN0與40MHz的有源晶振相連；AL822B的寫入時(shí)鐘WCK由可編程時(shí)鐘芯片⑶CE706 的YO腳相連，數(shù)據(jù)輸出引腳DOO ~ D07分別與STM32單片機(jī)PCO ~ PC7相連，0E、WE、RCK、 WRST和RRST引腳分別與STM32單片機(jī)的PB1、PB6、PB7、PB8和PB9腳相連。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的任一基于PffM的電纜故障測距用脈沖信號發(fā)生器，其特征 在于：還包括電源電路，所述電源電路的輸入端接交流電源，其輸出端分別與觸摸屏模塊、 單片機(jī)和A/D采樣板和電壓跟隨器的電源輸入端連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于PWM的電纜故障測距用脈沖信號發(fā)生器，包括電壓跟隨器、單片機(jī)、觸摸屏和A/D采樣板；所述單片機(jī)與所述觸摸屏雙向連接，所述電壓跟隨器的輸入端接所述單片機(jī)的相應(yīng)輸出端，其輸出端經(jīng)A/D采樣板采樣后與單片機(jī)相連。本實(shí)用新型能夠產(chǎn)生脈寬為40ns-10us間任意可調(diào)的脈沖信號，特別適用于短距離電纜故障測距系統(tǒng)。
【IPC分類】G01R1/28, G01R31/08
【公開號】CN204789867
【申請?zhí)枴緾N201520391670
【發(fā)明人】賈惠彬, 項(xiàng)洪印
【申請人】華北電力大學(xué)（保定）
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年6月9日