Устройство для определения вида повреждения кабеля

 

(19) КЦ (и) (5i) 5 G01R31

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ЬЭ

СР

CO

4ь

Комитет Роесяйской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5008501/21 (22) 04.1131 (46) 15.1093 Ьол Ne 37-38 (71) Специализированное конструкторско-технологическое бюро строительной техники связи (72) Шендерович ЛА (73) Специализированное конструкторско-технологическое бюро строительной техники связи (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВИДА

ПОВРЮКДЕНИЯ КАбЕЛЯ (57) Использование: относится к технике электросвязи и позволяет методом критических частот определять вид повреждения Сущность изобретения; устройство содержит 1 генератор изменяющейся частоты (3) и усилитель тока (1) для посылки в кабель испытательного сигнала, 2 синхронных детектора (6. 8), фазовращатель (2), фазовый манипулятор (4), генератор опорного сигнала (5), синхронный детектор (6) и компаратор (9), обеспечивающие определение момента появления первой гармоника критической частоты, элемент НЕ (16), 2 дешифратора (13, 14} дпя определения знака перепада фазы входного сопротивления, 2 индикатора (10, 11), индицирующие обрыв или короткое замыкание кабепл 2 ил

2001414

Изобретение относится к электротехнике, в частности к технике проводной электросвязи, и может быть использовано при строительстве и эксплуатации кабельных линий сВязи, Известно устройство для определения вида повреждения и измерения расстояния до места повреждения кабеля фирмы

SALZG(TTER ELEKTR0NIK GMBH ФРГ

METERFLEX T48/1, содержащее генератор импульсов, приемник и индикатор, От генератора импульсов испытательный импульс передается в кабель. Отраженный от места повреждения импульс принимается и сравнивается по фазе с испытательным импульсом.

Недостатком известного устройства является то, что при импульсном методе измерений потребляется значительная мощность от источника питания.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и сходным с ним по максимальному числу существенных признаков является вь1бранное в качестве прототипа устройство для измерения длины кабеля, использующее для измерения метод критических частот и содержащее генератор изменяющейся частоты, усили тель тока, фазовращатель, фазовый манипулятор, первый и второй синхронные детекторы, полосовой фильтр, генератор опорного сигнала, компаратор и индикатор, Испытательный сигнал от генератора изменяющейся частоты через усилитель тока по-. ступает в кабель. Отраженный сигнал поступает в первый синхронный детектор, где сравнивается с испытательным сигналом, преобразованным в фазовращателе и фазовом манипуляторе. Продетектированный и отфильтрованный в паласовом фильтре сигнал поступает во второй синхронный детектор, где сравнивается с опорным сигналом.

Недостатком известного устройства является невозможность определения наиболее часто встречающихся видов повреждений кабеля, а именно обрыва и короткого замыкания, Целью изобретения является дифференциация обрыва и короткого замыкания кабеля.

Цель достигается тем, что устройство для измерения длины кабеля, содержащее усилитель тока, генератор опорного сигнала, индикатор, генератор изменяющейся частоты, фазовращатель, фазовый манипулятор, первый и второй синхронные детекторы, полосовой фильтр, компаратор, причем выход генератора изменяющейся частоты соединен с входом усилителя тока

55 и входом фазовращателя, выход которого соединен с первым входом фазового манипулятора, выход которого соединен с первым входом первого синхронного детектора, выход которого соединен с входом полосового фильтра. выход которого соединен с первь1м входом второго синхронного детектора, выход которого соединен с входом компаратора, выход генератора опорного сигнала соединен с вторым входом фазового манипулятора и вторым входом второго синхронного детектора, выход усилителя тока соединен с вторым входом первого синхронного детектора и является входом устройства. снабжено дополнительно ключом, элементом И" первым и вторым дешифраторами, эле, витом

НЕ и вторым индикатором, причем выход компаратора соединен с первым входом ключа, выход которого соединен с входом элемента НЕ и входом первого дешифратора, выход которого соединен с входом первого индикатора и первым входом элемента

ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом ключа, выход элемента НЕ соединен с входом второго дешифратора, выход которого соединен с входом второго индикатора и вторым входом элемента ИЛИ, Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков: ключа, элемента НЕ, элемента ИЛИ, первого и второго дешифраторов и второго индикатора и их связями между собой и с другими элементами схемы.

Таким образом, заявляемое устройство для определения вида повреждения кабеля соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что элементы НЕ, ИЛИ, блоки: ключ, первый и второй дешифраторы — широко известны и могут быть реализованы на известных элементах. Однако при введении их в указанных связях между собой и с остальными элементами в заявляемое устройство для определения вида повреждения кабеля проявляют новые свойства. что приводит к воэможности определения обрыва или короткого замыкания кабеля. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию изобретения "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена схема устройства для определения вида повреждения кабеля. на фиг. 2 - схема первоначальной установки логического "0" нэ выходе первого и второго дешифр топог.

2001414

sin 2

p = arctg

s 2al . (2)Устройство для определения вида повреждения кабеля (фиг. 1) содержит усилитель тока 1, фазовращатель 2. генератор изменяющейся частоты 3, фазовый манипулятор 4, генератор опорного сигнала 5, первый синхронный детектор 6, полосовой фильтр 7. второй синхронный детектор 8, компаратор 9, первый индикатор 10, причем выход генератора изменяющейся частоты 3 соединен с входом усилителя тока 1 и входом фазовращателя 2, выход которого соединен с первым входом фазового манипулятора 4. выход которого соединен с первым входом первого синхронного детектора 6, выход которого соединен с входом полосового фильтра 7, выход которого соединен с первым входом второго синхронного детектора 8, выход которого соединен с входом компаратора 9, выход генератора опорного сигнал 5 соединен с вторым входом фазового манипулятора 4 и вторым входом второго синхронного детектора 8, второй вход первого синхронного детектора

6 соединен с выходом усилителя тока 1 и является входом устройства. Кроме того, устройство содержит второй индикатор 11, элемент ИЛИ 12, первый дешифратор 13, второй дешифратор 14, ключ 15 и элемент

НЕ 16, причем выход компаратора 8 соединен с первым входом ключа 15, выход которого соединен с входом элемента KE 16 и входом первого дешифратора 13, выход которого соединен с входом первого индикатора 10 и первым входом элемента ИЛИ 12, выход которого соединен с вторым входом ключа 15. выход элемента НЕ 16 соединен с входом второго дешифратора 14, выход которого соединен с входом второго индикатора 11 и вторым входом элемента ИЛИ 12.

Устройство для определения вида повреждения кабеля работает следующим образом. К входу устройства подключается кабель (на фиг. 1 не показан), в котором имеется повреждение одного из видов: обрыв или короткое замыкание. При включении устройства на выходах первого и второго дешифраторов 13 и 14 устанавливаются уровни логического нуля, которые поступают на первый и второй входы элемента

ИЛИ 12. С выхода элемента ИЛИ 12 управляющий сигнал поступает на второй вход ключа 15 и поддерживает его в открытом состоянии. От генератора изменяющейся частоты 3 через усилитель тока 1 испытательный, изменяющийся по частоте сигнал поступает 8 кабель. Фаза входного сопротивления (фаза сигнала, отраженного от места повреждения) кабеля зависит от частоты сигнала и от вида повреждения и определяется:

55 — для повреждения вида обрыв:

sin 2Л I

p = — arctg — —, sh2aI (1). — для повреждения вида короткое замыкание: гдеP- коэффициент фазы; Q — коэффициент затухания; I — длина кабеля до места повреждения, Из выражений (1) и (2) видно, что при изменении частоты испытательног0 сигнала фаза входного сопротивления меняется периодически от отрицательных значений к положительным — положительный переход фазы, и от положительных значений к отрицательным — отрицательный переход фазы.

На одинаковых частотах при повреждениях видов обрыв и короткое замыкание фазы входных сопротивлений равны по величине и противоположны по знаку, э на критических частотах f,ðt равны нулю. Критические частоты определяются выражением: кр

1V

4I (3) где! — номер гармоники критической частоты;

Ч вЂ” скорость распространения сигнала.

Определенный знак перехода фазы входного сопротивления через ноль соответствует определенному виду повреждения только на заранее определенной гармонике критической частоты. Это значит, что устройство для определения вида повреждения кабеля может быть реализовано на конкретной, заранее определенной (например, первой), гармонике критической частоты f

7 Равны 1кр1. От генеРэтоРа изменЯющейсЯ частоты 3 испытэтельный сигнал одновременно с поступлением в кабель поступает на вход фазоерэщэтеля 2. С выхода ггнератора опорного сигнала 5 опорный сигнал поступает ка второй вход фазового манипулятора 4 и нэ второй вход второго синхрон2001414 сигнала поступает на вход первого дешифратора 13 и на вход элемента НЕ 16. 35

Положительный перепад логического

50

55 ного детектора 8. Отраженный от места повреждения кабеля испытательный сигнал поступает на второй вход первого синхронного детектора 6, на первый вход которого поступает сдвинутый по фазе на 90 в фаэовращателе 2 и манипулированный по фазе в фазовом манипуляторе 4 испытательный сигнал. Первый синхронный детектор 6 в момент появления на его входах критической частоты f„p> (испытательный сигнал на первом и втором входах отличаются по фазе на 90 ) меняет фазу сигнала на выходе на 180О. С выхода первого синхронного детектора 6 сигнал, соответствующий моменту появления 4крь освобожденный в полосовом фильтре 7 от возможных наводок и побочных продуктов преобразования поступает на первый вход второго синхронного детектора 8, на второй вход которого поступает опорный сигнал.. Второй синхронный детектор 8 и последовательно соединенный с ним компаратор 9 преобразуют сигнал на выходе полосового фильтра 7 в логический сигнал, изменяющийся в момент поступления критической частоты 1 р1.

Характер изменения (положительный или отрицательный перепад) логического сигнала соответствует переходу (положительному или отрицательному) фазы входного сопротивления, С выхода компаратора 9 перепад логического сигнала поступает на первый вход ключа 15. Ключ 15 находится в открытом состоянии и перепад логического сигнала (если в кабеле имеется повреждение вида обрыв) в элементе НЕ 16 инвертируется и с его выхода поступает на вход второго дешифратора 14, Во втором дешифраторе 14 формируется логический ноль, С выхода, второго дешифратора 14 логический ноль поступает на вход второго индикатора

11 и на второй вход элемента ИЛИ 12 и не влияет на их работу. В первом дешифратаре положительный перепад логического сигнала преобразуется в логическую единицу. С выхода первого дешифратора 13 логическая единица поступает на первый вход элемента ИЛИ 12 и на вход первого индикатора 10, в котором индицируется повреждение вида обрыв. Элемент ИЛИ 12 формирует управляющий сигнал. который поступает на второй вход ключа 15 и переводит его в закрытое состояние. При дальнейшем изменении частоты испытательного сигнала и появлении второй и последующей гармоник критической частоты перепады логического сигнала с выхода компаратора 9 поступают на первый вход ключа 15, который находит5

30 ся в закрытоьлсостоянии, что исключает определение вида повреждения на других (кроме первой) гармониках критической частоты.

Отрицательный перед логического сигнала (если в кабеле имеется повреждение вида короткое замыкание) в первом дешиф-, раторе 13 преобразуется в логический нуль.

С выхода первого дешифратора 13 логический ноль поступает на вход первого индикатора 10 и на первый вход элемента ИЛИ

12 и не влияет на их работу. В элементе НЕ

16 отрицательный перепад логического сигнала инвертируется и с его выхода поступает на вход второго дешифратора 14. Во втором дешифраторе 14 формируется логическая единица. С выхода второго дешифратора 14 логическая единица поступает на второй вход элемента ИЛИ 12 и на вход второго индикатора 11. в котором индицируется повреждение вида короткое замыкание. Дальнейшая работа элемента ИЛИ 12, ключа 15 и всего устройства описана выше при описании работы устройства в случае повреждения вида обрыв, В качестве первого дешифратора 13 (фиг. 2) используется 0-триггер. реализованный на микросхеме типа К 561ТМ2, в которой С-вход является входом дешифратора 13, Q-выход является выходом дешифратора 13. $-вход эаземлен. к 0 -входу подключено положительное напряжение питания, к R-входу подключена Rc-цепочка, позволяющая при включении устройства однозначно установить на выходе деыифратора 13 логический ноль.

Реализация второго дешифратора 14 аналогична реализации первого дешифратора 13.

В качестве усилителя тока 1 может быть использована цепочка последовательно соединенных двух 0-триггеров и активного сопротивления. В качестве фазовращателя 2 может быть использована цепочка последовательно соединенных двух 0-триггеров. В качестве первого синхронного детектора 6 может быть использован балансовый перемножитель. В качестве второго синхронного детектора 8 может быть использован управляемый контакт, второй вход которого является управляющим. а на выходе подключена

RC-цепочка. В качестве ключа 15 может быть использован управляемый контакт на размыкание, второй вход которого является управляющим, Для реализации усилителя тока 1, фаэовращателя 2. первого синхронного детектора 6, второго синхронного детектора 8, компаратора 9, элемента ИЛИ 12, ключа 15

2001414

10 второго индикатора 11 аналогична реализации первого индикатора 10.

Таким образом, устройство для определеНия вида повреждения кабеля при значи5 тельно меньшем потреблении мощности по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения позво ляM ho характеру перепада фазы входного сопротивления на фиксированной (первой)

10 гармонике критической частоты отличать повреждение вида обрыв от повреждения вида короткое замыкание, (56) Авторское свидетельство СССР

15 t4. 1418917, кл. Н 04 В 3/46, 1988.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВИДА ПОВРЕЖдения кАБеля, содержащее генератор изменяющейся частоты, усилитель тока, гене- 20 ратор опорного сигнала, индикатор и последовательно соединенные фазовращатель, фазовый манипулятор, первый синхронный детектор, полосовой фильтр, второй синхронный детектор и компара25 тор, выход генератора изменяющейся частоты соединен с входами фазовращателя и усилителя тока, выход генератора опорного сигнала - с вторыми входами фазового манипулятора и второго синхронного детектора, второй вход первого синхронного детектора соединен с выходом усилителя

Фяг. 2

Составитель М.Хаенко

Редактор В.Трубченко Техред M.Mîðãåìòâë Корректор В.Петраш

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3127

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 и элемента НЕ 16 могут быть использованы микросхемы типов К561ТКЗ; К561ТМ2, К544САЗА, К174ПС1, резисторы типа С233Н и конденсаторы типа KM-6Б.

В качестве генератора изменяющейся частоты 3 может быть использован генератор изменяющейся частоты типа FS-1 от стойки PWM 60 АВ. В качестве генератора опорного сигнала 5 может быть использован генератор звуковой частоты типа ГЗ111. В качестве первого индикатора 10 может быть использована цепочка последовательно соединенных светодиода типа АЛ310А и резистора типа С2-ЗЗН. Реализация тока и является входом устройства, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены ключ. элемент ИЛИ. первый дешифратор и последовательно соединенные элемент НЕ. второй дешифратор и второй индикатор, выход компаратора соединен с первым входом ключа. выход которого соединен с входами первого дешифратора и элемента НЕ, выход первого дешифратора соединен с входом nepeofo индикатора и с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом ключа. выход второго дешифраторв соединен с вторым входом элемента ИЛИ.