Устройство для контроля кабелей

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Может .; быть использовано в автоматических сис темах контроля кабелей при определении его длины и места повреждения. Целью изобретения является повышение производительности контроля. Для этого в устройство, содержащее генератор 1, формирователь 2 импульсов, частотомер 5, регистрирующий блок 6, триггеры 18, -19, элементы И 15, 16,. элемент ИЛИ 24, введены усилитель 7, повторитель 8 напряжения, запоминающий конденсатор 9, ключи 10, 11, источник с S to 4 G О N9 СХ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5g 4 G 01 R 31/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф

t

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

БИ ла:.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3848473/24-21 (22) 24. 01.85 (46) 23.07.86. Бюл. № 27 (72) В.И. Иусиенко (53) 621.317(088.8) (56) Приборы и техника эксперимента, 1978, № 3, с ° 134-136.

Горошков Б.Н. Радиоэлектронные устройства. М.: Радио и связь, 1984, с. 24, рис. 105.

Коган Б.M. Электронные вычислительные машины и системы. M.: Энергия, 1979, с. 87, 235, 224.

Приборы и техника эксперимента.

1979, № 4, с. 175-178.

„„SU „„1246028 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАБЕЛЕЙ, (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Может быть использовано в автоматических системах контроля кабелей при определении его длины и места повреждения.

Целью изобретения является повышение производительности контроля. Для этого в устройство, содержащее генератор 1, формирователь 2 импульсов, частотомер 5, регистрирующий блок 6, триггеры 18, .19, элементы И 15, 16, элемент ИЛИ 24, введены усилитель 7, повторитель 8 напряжения, запоминающий конденсатор 9, ключи 10, 11, источник

12 постоянного напряжения, генератор

13 пусковых импульсов, генератор 14 тактовых импульсов, третий элемент И 17

/ компараторы ?О, 21, 22, расширитель

25 импульсов, блок деления 26, элемент 27 вычитания, регистры памяти

28, 29, формирователь 30 запуска.

Цель достигается путем автоматического изменения частоты генератора, автоматической фиксации момента совмещения прямой и отраженной последова--. тельности импульсов, автоматического измерения частоты генератора в момент фиксации совмещения и автоматического вычисления длины кабеля от его начала до места повреждения. 2 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в автоматических системах контроля кйбелей при определении его длины .и места повреждения. 5

Цельш .изобретения является повышение производительности контроля путем автоматического изменения частоть1 ге нератора, автоматической фиксации момента совмещения прямой и отражен- 10 ной последовательности импульсов, автоматического измерения частоты генератора в момент фиксации совмещения и автоматического вычисления, кабеля от его начала до места повреж- 15 дения.

Иа Фиг,1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - диаграммв1, поясняющие его работу.

Устройство для контроля кабелей 20 содержит генератор 1; формирователь

2 импульсов, соединительный 3 и контролируемый 4 кабели, частотомер 5, блок 6, регистрации, усилитель 7, повторитель 8 напряжения, запоминаю- 25 щий конденсатор 9, первый 10 и второй

11.ключи, источник 12 постоянного напряжения, генератор 13 пусковых импульсов, генератор 14 тактовых импульсов, первый 15, второй 16 и третий

17 элементы И, первый 18 и второй 19 триггеры, первый 20 и второй 21 и тре. тий 22 компараторы, инвертор 23,элемент ИЛИ 24, расширитель 25 импульсон, блок 26 деления, элемент 27 вычитания, первый 28 и второй 29 реГистры . памяти и формирователь 30 запуска.

Выход генератора 1 соединен через формирователь 2 импульсов с клем- 40 мой для подключения к объекту контроля и со входом усилителя 7, выход последнего соединен с объединенными входами первого 20, второго 21 и третьего 22 компараторон, выход пер- вого компаратора соединен со вторым входом элемента .ИЛИ 24 и первым входом блока 6 регистрации, выход второ.г.o компаратора 21 соединен с первым ,.входом первого элемента И 15, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 24, и вторым входом блока 6 регистрации, выход третье

Fo компаратора 22 соединен через инвертор 23 со вторым входом, первого элемента И 15, выход элемента ИЛИ- 24 соединен со входом расширителя 25 импульсов и с первым входом второго триггера 19, второй вход которого соединен с выходом генератора 13 пусковых импульсов, выход расширителя 25 импульсов соединен с первым входом частотомера 5, первый выход которого соединен с первым входом блока 26 деления., второй вход которого соединен с выходом первого регистра 28 памяти, ныход блока 26 деления соединен с первым входом элемента 27 вычитания, второй вход ко- . торого соединен с выходом второго регистра 29 памяти, выход элемента 27 вычитания соединен с третьим входом блока б регистрации, четвертый вход которого соединен с выходом формирователя 30 запуска, вход которого сое- динен с.о вторым ныходом частотомера

5, ныход второго триггера 19 соединен с объединенными первыми входами второго 16 и третьего 17 элементов И, выход второго элемента И 16 соединен с первым входом второго ключа 11, выход третьего 17 элемента И соединен с первым входом первого ключа 10, второй вход которого соединен с источником 12 постоянного напряжения„ второй вход второго ключа 11 соединен

46028 4

Место неисправности можно определить согласно формуле

3 12 с источником,12 постоянного напряжения и первым выводом запоминающего конденсатора 9, второй вывод которого соединен с выходом первого ключа 10, входом повторителя 8 нап- ряжения и выходом второго ключа 11, выход повторителя 8 напряжения соединен со входом генератора 1, выход генератора 14 тактовых импульсов сое динен со входом первого триггера 18, первый и второй выходы которого соединены со вторыми входами 16 и тре-. тьего !7 элементов И.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 выдает на формирователь 2 (1) импульсов сигналы, частота которых зависит от величины напряжения, поступающего на его вход от повторителя 8 напряжения. В качестве такого генератора 1 может применяться любой высокочастотный генератор, частота которого управляется подачей внешнего напряжения на элементы генератора (21. Короткие импульсы через соединительный кабель 3 поступают в контролируемый кабель 4 и на усилитель 7. Пройдя кабели 3 и 4, импульсы отражаются от разомкнутого конца кабеля 4 или от любого места обрыва (фиг.2а) и в той же полярности, но меньшей амплитуды из-за затухания в кабеле, возвращаются обратно. Частота повторе ния импульсов генератора 1 выбирается такой, чтобы на максимальной длине контролируемого кабеля отраженные импульсы находились между посылаемыми. При отражении от места короткого замыкания импульсы отражаются в. обратной полярности (фиг.2б).

Прямые и отраженные импульсы поступают на усилитель 7, который представляет собой обычный усилитель наносекундных импульсов. Если частоту генератора 1 изменять, то возможен момент, когда прямые и отраженные импульсы совпадут вЬ времени (фиг.2в,г) и общая амплитуда импульсов увеличится или уменьшится, в зависимости от вида неисправности. Если в этот момент остановить изменение частоты генератора 1 и измерить. . получившуюся частоту, то можно полу. чить время прохождения импульсов в кабелях 3 и 4:

2t = — i t =-у-

=й: с

Импульс с генератора 13 переводит

40 второй триггер 19 в состояние, при котором с выхода его снимается напряжение разрешающее работу второго 16 и третьего 17 элементов И. Генератор 14 тактовых импульсов, представ45 ляющий собо1 обычный мульпивибратор, вьщает беспрерывно последователь ность прямоугольных импульсов, поступающих на счетный вход первого триггера 18 ° Противофазные выходы первого триггера 18 соединяются со вторыми входами второго 16 и третьего 17 элементов И. При поступлении на первые входы этих элементов И разрешающего напряжения со второго триггера 19 они по очереди, в зависимости от состоя,ния выходов триггера 18, включаются 1; и выдают сигналы, открывающие первый

10 или второй 11 ключи. где f — частота генератора 1.

С илн кк (5 где (— длина до дефекта в контk.К ролируемым ка5еле; — длина соединительного кабеля; — коэффициент, характеризующий данный кабель: (с = †);

V частота генератора в момент совпадения импульсов.

Частота генератора 1 изменяется путем подачи на него через повторитель 8 напряжения и напряжения с запоминающего конденсатора 9, который заряжается от источника 12 постоянного напряжения через первый ключ 10

20 и разряжается через второй ключ 1.1.

Работой ключей 10 и 11 управляет схема, состоящая из следующих элемен-. тов: генератора 13 пусковых импульсов, генератора 14 тактовых импульсов,пер25 вого 18 и второго 19 триггеров и второго 16 и третьего 17 элементов И.

Генератор 13 пусковых импульсов определяет начало работы всего устройства. Он представляет собой >

r åíåðàòîð одиночных импульсов, управляемый или от внешнего устройства, или выдающий одиночные импульсы через определенный промежуток времени, определяемый периодом повторения

35 работы всего устройства. В качестве такого генератора может быть применен обычный ждущий или автоколебательный мультивибратор.

1246028

При этом, например при открывании первого ключа 10, запоминающий кон- денсатор .9 заряжается от источника 12 постоянного напряжения через этот ключ, а затем при переключении первого триггера 18 во второе положение, при включении второго элемента И 16 и при открывании второго ключа 11. он разряжается через второй ключ 11 . Та-, ким образом, напряжение на запомина- 10 ющем конденсаторе 9 попеременно, с частотой работы первого триггера 18, то увеличивается, то уменьшается.

Это изменяющееся напряжение через повторитель напряжения поступает на 15 вход генератора 1 и по такому же закону изменяет его частоту. Размах девиации напряжения и частоты подбирается с помощью источника 12 постоянного напряжения таким, чтобы имелась 20 возможность совпадения во времени прямьгх и отраженных импульсов по всей длине контролируемого кабеля. При совпадении происходит возрастание или уменьшение амплитуды этих импульсов 25 (фиг.2 в,г).

Для обеспечения нормальной работы последующих схем импульсы с выхода формирователя 2 импульсов подаются на усилитель 7. С его выхода они поступают на входы трех компараторов 20-22. В качестве компараторов. могут применяться любые высокочастотные пороговые схемы, обеспечивающие пропускание на выход импульсов, дос35 тигнувших заранее заданного значения амплитуды (например, микросхема

521 СА4).

При совпадении импульсов, отраженных от разомкнутого конца кабеля (обрыв), и возрастании результирующих амплитуд (фиг. 2в) срабатывает первый компаратор 20. Выходные импульсы последнего через элемент ИЛИ 24 пос— туггают на первый вход второго тригге45 ра 19 и возвращают его в исходное положение. При этом второй 16 и третий 17 элементы И срабатывают и закрывают ключи 10 и 11. Запоминающая емкость оказывается изолированной от источника 12 постоянного напряжения и запоминает напряжение, которое возникло в момент совпадения импульсов.

Это напряжение через повторитель 8 напряжения подается на генератор 1 и определяет частоту совпадения импульсов. Повторитель 8 напряжения необходим для того, чтобы запоминающий конденсатор 9 не разряжался на вход генератора 1, поэтому в качестве повторителя может применяться любая схема, имеющая большое входное сопротивление и не искажающая входной сигнал, например, истоковый повторитель на полевом транзисторе.

С выхода элемента ИЛИ 24 импульсы постоянной частоты одновременно поступают через расширитель 25 импульсов на вход частотомера 5. Расширитель 25 импульсов необходим для расширения длительности наносекундных импульсов, прошедших усилитель 7, компаратор 20 и элемент ИЛИ 24, чтобы обеспечить нормальную работу частотомера 5, В качестве схемы расшири теля 25 импульсов может быть применена любая схема ждущего мультивибратора или ждущего триггера.

При уменьшении амплитуды суммы импульсов (фиг.2г) от отражения при коротком замыкании в контролируемом кабеле работают компараторы 21 и 22. Компаратор 21 настроен на амплитуду любых импульсов, поэтому он работает всегда, когда есть импульсы. Компаратор 22 настроен на. амплитуду импульсов, уменьшенных по амплитуде (фиг.2г). Выход компаратора 21 подключен к первому входу первого элемента И 15, а выход компаратора

22 — к второму выходу этого же элемента через инвертор 23. На выходе элемента И 15 импульсы, будут только тогда, когда на. его входах будут присутствовать однофазные, например, положительные импульсы или напряжения, На первом входе импульсы от компаратора 21 присутствуют. всегда, а на втором входе положительное напряжение из-эа наличия инвертора 23 будет тогда, когда компаратор 22 вы— ключен, т.е. тогда, когда суммарная амплитуда импульсов на входах компараторов упадет при совпадении прямых импульсов и отраженных от места ко" роткого замыкания (фиг.2г). Полученные импульсы с выхода первого элемента И 15 поступают на первый вход элемента ИЛИ 24 и далее по описанной цепи на триггер 19 для закрывания элементов И 16 и 17, ключей .10 и 11 и запоминания напряжения на конденсаторе 9. Эти же импульсы через расширитель 25 импульсов поступают на частотомер 5. Одновременно с выхода первого компаратора 20 и вьгхода первого элемента И 15, в зависимости от их срабатывания, импульсы поступают на

1246028 с к f ск

7 первый или второй. входы блока 6 регистрации.,который отпечатывает вид неисправности: обрыв или короткое замыкание.

В качестве частотомера 5 может применяться любой стандартный частотомер, работающий в автоматическом режиме при подаче на его вход им° пульсов и выдающий на выход результаты измерений в цифровой форме. Со второго выхода частотомера 5 информация о частоте импульсов поступает на блок деления 26 и на элемент 27 вычитания (3j для осуществления вычислений по формуле

Значения с и „ являются постоянными и берутся из регистров 28 и

29 памяти, куда они заносятся пред-. варительно. Выходы регистров 28 и

29 памяти подключены соответственно ко вторым входам блока 26 и элемента 27.

Результаты вычислений с выхода элемента 27 вычитания поступают на третий вход блока 6 регистрации. В качестве последнего может быть применена.любая цифропечатающая машина, работающая по внешней команде и позволяющая получать распечатку результатов измерений на бумажной ленте в цифровом или буквенном виде. Работой блока 6 регистрации управляет формирователь 30 запуска, который представляет собой формирователь типа ждущего мультивибратора. Он вырабатывает.импульс для запуска блока 6. регистрации после окончания работы частотомера 5 и регистров 28 и 29 памяти. Формирователь 30 запуска работает от импульсов, снимаемых со второго выхода частотомера 5.

Для повторения измерений генератор 13 пусковых импульсов выдает сам или по команде извне устройства новый одиночный импульс, переводящий триггер 19 в исходное состояние, и описанным образом изменяет заряд запоминающего конденсатора 9 и частоту генератора 1. I

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет автоматизировать процесс контроля кабелей и, следова" тельно, повысить производительность труда при контроле кабелей.

Формула изобретения

Устройство для контроля кабелей, содержащее генератор, формирователь импульсов, частотомер, регистрирующий блок, первый и второй триггеры, первый- и второй элементы И, элемент

ИЛИ, причем выход первого элемента И соединен с первым входом элемента

1p HJIH, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности контроля, в него введены усилитель, повторитель напряжения, запоминающий конденсатор, первый и

ВТОРОИ КЛЮЧИ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО напряжения, генератор пусковых им- . пульсов, генератор Тактовых импульсов, третий элемент И, первый, второй и третий компараторы, инвертор, 2О расширитель импульсов, блок деления, элемент вычитания, первый и второй регистры памяти, формирователь запус. ка, причем выход генератора соединен через формирователь импульсов 2 с клеммой для подключения к объему контроля и с входом усилителя, выход усилителя соединен с объединенными входами первого, второго и третьего компараторов, выход первого компаратора соединен с вторым входом элемента ИЛИ и первым входом блока регистрации, выход второго компаратора соединен с первым входом первого элемента И, выход третьего компаратора соединен через инвертор с втоЗ5 рым входом первого элемента И, первый вход элемента ИЛИ соединен с вторым входом блока регистрации, выход элемента ИЛИ соединен с входом расширителя импульсов и с первым

4О входом второго триггера, второй вход которого соединен с выходом генератора пусковых импульсов, выход расширителя импульсов соединен с входом частотомера, первый выход которого

45 соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом первого регистра памяти, выход блока деления соединен с первым входом элемента вычитания, вто 0 рой вход которого соединен с выходом второго регистра памяти, выход элемента вычитания соединен с третьим входом блока регистрации; четвертый вход которого соединен с выходом формирователя запуска, вход . которого соединен с вторым выходом частотомера, а выход первого триггера. соединен с объединенными первыми .

1246028

Составитель E. Кущ

Техред О.Сопко Корректор С.Шекмар

Редактор Н.Егорова

Заказ 3995/38

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул.Проектная, 4 входами второго и третьего элементов

И, выход второго элемента И. соединен с первым входом второго ключа, выход третьего элемента И соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с источником постоянного напряжения, второй вход второго ключа соединен с источником постоянного напряжения и первым выводом запоминающего конденсатора, второй 1О вывод которого соединен с выходом первого ключа, входом повторителя напряжения и выходом второго ключа, выход повторителя напряжения соединен с входом генератора, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом второго триггера, выход которого соединен с вторыми входами второго и третьего элементов И.