Аппаратура и методы поиска дефектов кабельных сетей

Электронный счетчик содержит 4 одинаковых узла A1 – A4. Каждый узел состоит из десятичного счетчика-дешифратора на микросхеме DD3 и цифрового люминесцентного индикатора HG1. Аноды индикатора подключаются к выходам микросхемы К176ИЕ4 непосредственно[4].

 

2.3. Описание схемы прибора для определения расстояния до обрыва кабельной линии

Прибор разработан на основе прототипа, прибора Мастер С взятого из журнала «Радио», выпуск №1, 2002 года.

Прибор для определения расстояния до повреждения предназначен для измерения длины коаксиальных кабелей и расстояния до места обрыва. Имеется четырехразрядный цифровой индикатор и три предела измерения:

1 – 9999pF , 1 – 9999nF, 1 – 9999mF. Точность измерения составляет 2,5 %.

Принципиальная схема измерителя изображена на рисунке 11.

ГИП представляет собой мультивибратор на основе триггера Шмитта, состоящий из элементов DD 1.3 и транзисторов VT1 и VT2. Он служит для преобразования значения измеряемой емкости во временной интервал. Диоды VD1, VD2, резистор R9, и предохранитель FU1 защищают прибор от повреждения при подключении ко входу заряженного конденсатора. Конденсатор C7 и резистор R10 улучшают линейность показаний при измерении малых емкостей на пределе. Транзисторы VT1 и VT2 служат для усиления выхода триггера Шмитта, что улучшает его работу на пределе. Конденсатор C10 ограничивает частоту импульсов на выходе микросхемы DD1.3 на пределе в те моменты, когда измеряемый конденсатор ко входу не подключен. Конденсатор C9 выполняет аналогичные функции на пределе, но его основная задача – снижение уровня наводки на входе DD1.3 от импульсов ГТИ на пределе[4].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 11. Принципиальная схема измерителя емкости

 

ГТИ собран на элементе DD1.1 период его колебаний на пределе определяется емкостью конденсатора C3 и сопротивлением резисторов R1, R6.

Генератор цикла представляет собой мультивибратор на элементе DD1.2. он вырабатывает импульсы, определяющие время между циклами измерений. 

Триггеры DD2.1 и DD2.2 образуют формирователь импульсов управления, служащий для выработки импульса. Формирователь импульса сброса собран на транзисторе VT3.

Микроконтроллер DD3 управляет работой всех узлов. В его составе имеется энергозависимая память, ОЗУ, два таймера, система прерываний и др.

Табло устройства состоит из пяти светодиодных цифровых индикаторов HG1 – HG5.

Так же разработана программная модель этого устройства, выполненная средствами  САПР PROTEUS 7.7[14].

 

 

 

 

 

 

 

Вывод по главе II

Любая кабельная система может быть подвержена повреждениям (короткое замыкание, обрыв и т.д.). Для их нахождения требуется затратить не мало сил, но задачу облегчают приборы и методы, описанные в данной главе.

Первый прибор оснащен разъемом для коннектора RG – 45, что позволяет находить неисправные кабеля UTP – 5 в кабельных системах. Но к сожалению данный прибор не может найти расстояние и место повреждения в кабеле. С данной задачей справляется второй прибор, цифровой измеритель емкости. Благодаря тому что заранее известна емкость одного метра кабеля UTP -5, данный прибор с легкостью позволяет узнать расстояние до повреждения в данном кабеле.

Так же были рассмотрены методы измерения емкости и методы измерения индуктивности. Методы измерения емкости основаны на измерения емкостного сопротивления конденсатора. В свою очередь методы индуктивности опираются на  индуктивное сопротивление.

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В наше время жизнь человечества сложно представить без структурированных кабельных систем. Они вмонтированы практически в каждое здание или группу зданий, и представлены в виде иерархических систем и подсистем. Их оборудование состоит из набора различных кабелей (от UTP – 5 и до телефонного кабеля), кросс-панелей, соединительных шнуров, кабельных разъёмов, модульных гнезд, информационных розеток, свитчей и т.д.

Кабельные системы делают жизнь человека лучше, проще, интереснее и веселее. Благодаря им человек может в курсе всех последних новостей, учиться, преподавать, играть, работать и зарабатывать деньги, и многое другое.

Но к сожалению ни одна кабельная система не застрахована от повреждений.

В итоге моей выпускной квалификационной работы были достигнуты следующие результаты:

• проанализированы методы поиска и обнаружения неисправностей СКС;
• проанализированы схемы устройств для обнаружения неисправностей;
• разработана схема электрическая принципиальная прибора для обнаружения неисправностей кабельных линий
• создана виртуальная модель прибора для обнаружения неисправностей кабельных линий;
• проведено виртуальное тестирование созданной модели.

 

Список используемой литературы:

1) Агуров П. В. Последовательные интерфейсы ПК. Практика программирования. — СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 496 с.: ил.

2) Бабич Н. П., Жуков И. А. Б125    Компьютерная схемотехника. Методы построения и проектирования: Учебное пособие. — К.: "МК-Пресс", 2004. — 576 с., ил.

3) Вальпа О.Д. Полезные схемы с применением микроконтроллеров и ПЛИС (+CD). – М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2006. – 416 с.: ил. – (Серия «Программируемые системы»).

4) Журнал «Радио» год 2002, выпуск 1, 71 с.

5) Журнал «Радио» год 2007, выпуск 6, 82 с.

6) Журнал «Радио» год 2009, выпуск 5, 68 с.

7) Журнал «Радио» год 2009, выпуск 7, 68 с.

8) Журнал «Радио» год 2010, выпуск 6, 76 с.

9) Иноземцев В.А., Иноземцева С.В. Введение в электронику. - Брянск: Издательство БГПУ, 2001г. – 150 с., ил.

10) ИНТУИТ. Электронный ресурс. http://www.intuit.ru/

11) Кардашев Г.А. Цифровая электроника на персональном компьютере. Electronics Workbench и Micro-Cap. - М.: Горячая линия-Те-леком, 2003. -311 с.: ил.- (Массовая радиобиблиотека; 1263).

12) Карлащук В.И.  Электронная лаборатория на IBM PC Программа Electronics Workbench и ее применение "Солои-Р" Москва 2000.

13) Кузьминов А.Ю. Сопряжение ПК и внешних устройств на базе микроконтроллера по интерфейсу RS232. – М.: ДМК Пресс. 2008. – 320 с.

14) Магда Ю.С. Ассемблер для микропроцессоров Intel Pentium. – СПб.: Питер, 2006. – 410 с.: ил.

15) Першин В.Т. Основы современной радиоэлектроники: учебное пособие / В.Т. Першин. – Ростов н/Д: Феникс, 2009. – 541, с.: ил.

16) Прянишников В. А. Электроника: Полный курс лекций. - 4-е изд. - СПб.: КОРОНА принт, 2004. — 416 с„ ил.

17) Радио. Электронный ресурс. http://www.radio.ru/

18) Смит Дж. Сопряжение компьютеров с внешними устройствами. Уроки реализации: Пер. с англ. — М.: Мир, 2000. — 266 с., ил.

19) Стешенко В. Б. P-CAD. Технология проектирования печатных плат. — СПб.: БХВ-Пегербург, 2005. - 720 с.: ил.

20) Токхейм Р. Основы цифровой электроники: Пер. с англ. – М.: Мир, 1988. – 392 с., ил.

21) Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника: Учеб. пособие для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — СПб.: БХВ-Петербург, 2005. — 800 с.: ил.

22) Хоровиц П., Хилл У. Исскуство схемотехники: Пер. с англ. – Изд.7-е. – М.: Мир, БИНОМ, 2010. – 704 с, ил.

23) Ямпольский В.С. Основы автоматики и электронно-вычислительной техники. – М.: Просвещение, 1991. – 223 с.: ил.

 

 

 

 

 

Приложение 1

С помощью прибора для измерения емкости были измерены емкости кабеля UTP – 5 различной длины. Измерения емкости производилась с парных жил. Результаты измерений записаны в пико и нанофарадах (pF и nF соответственно). Были измерены кабеля длинной 1м, 2м, 3м и 37м. Измерения приведены ниже в таблице 1.

Таблица 1                                            

UTP-5 длина 1 метр
Пара	Ёмкость пары
оранжевый-светлооранжевый	43,1 pF
коричневый-светлокоричневый	46.1 pF
синий-белосиний	45.1 pF
зеленый-светлозеленый	43.7 pF
зеленый-оранжевый	29.1 pF
зеленый-синий	25 pF
зеленый-коричневый	29.2 pF
зеленый-светлооранжевый	29.2 pF
зеленый-светлосиний	25.2 pF
зеленый-светлокоричневый	29.3 pF
светлозеленый-светлосиний	24.9 pF
UTP-5 длина 2 метра
Пара	Ёмкость пары
оранжевый-светлооранжевый	77.8 pF
коричневый-светлокоричневый	78.5 pF
синий-белосиний	76.1 pF
зеленый-светлозеленый	75 pF
зеленый-оранжевый	53.2 pF
зеленый-синий	47.7 pF
зеленый-коричневый	52.7 pF
зеленый-светлооранжевый	53.5 pF
зеленый-светлосиний	47.8 pF
зеленый-светлокоричневый	52.9 pF
светлозеленый-светлосиний	48.2 pF
UTP-5 длина 3 метра
Пара	Ёмкость пары
оранжевый-светлооранжевый	140.6 pF
коричневый-светлокоричневый	144.6 pF
синий-белосиний	142 pF
зеленый-светлозеленый	139.6 pF
зеленый-оранжевый	89.8 pF
зеленый-синий	77.8 pF
зеленый-коричневый	89.6 pF
зеленый-светлооранжевый	89.6 pF
зеленый-светлосиний	77.5 pF
зеленый-светлокоричневый	90.1 pF
светлозеленый-светлосиний	77.3 pF
UTP-5 длина 37 метров
Пара	Ёмкость пары
оранжевый-светлооранжевый	1.576 nF
коричневый-светлокоричневый	1.640 nF
синий-белосиний	1.614 nF
зеленый-светлозеленый	1.591 nF
зеленый-оранжевый	1.010 nF
зеленый-синий	1.003 nF
зеленый-коричневый	1.127 nF
зеленый-светлооранжевый	1.125 nF
зеленый-светлосиний	0.998 nF
зеленый-светлокоричневый	1.127 nF
светлозеленый-светлосиний	0.998 nF

 

Так же были произведены измерения в аудитории 419 главного корпуса БГУ им. Петровского. Результаты изображены ниже в таблице 2.

Таблица 2

Аудитория 419

Номер компьютера	Емкость пары
компьютер 1	0.360 nF
компьютер 2	0.250 nF
компьютер 3	0.170 nF
компьютер 4	0.110 nF
компьютер 5	0.080 nF
компьютер 6	0.140 nF
компьютер 7	0.185 nF
компьютер 8	0.240 nF
компьютер 9	0.330 nF

 

Зная величину емкости 1м кабеля UTP – 5,равную 45pF, можно высчитать общую длину кабеля в аудитории 419. Значения расчетов приведены в таблице 3.

Таблица 3

Номер компьютера	Емкость пары	Длина
компьютер 1	0.360 nF	8м
компьютер 2	0.250 nF	5,5м
компьютер 3	0.170 nF	3,7м
компьютер 4	0.110 nF	2,4м
компьютер 5	0.080 nF	1,7м
компьютер 6	0.140 nF	3,1м
компьютер 7	0.185 nF	4м
компьютер 8	0.240 nF	5,3м
компьютер 9	0.330 nF	7,3м

 

Общая длина используемого кабеля в аудитории 419 равна 41м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 2

Программа подсчета числа импульсов со входа таймера-счетчика Т0 и вывода на семисегментный индикатор с управлением через сдвиговые регистры. Программа преобразовывает два  байта 16 разрядного таймера счетчика из двоичного в BCD формат. Для обнуления используется кнопка сброса подключенная к выводу P3.5

;--------------------------------------------------------------------

        #INCLUDE "defs.inc"

 

bank0   .EQU   00000000b             ; Коды банков памяти

bank1   .EQU   00001000b

bank2   .EQU   00010000b

bank3   .EQU   00011000b

 

AD00    .EQU  030h

 

A0   .EQU   P1.5          ; Адрес/данные

WR1  .EQU   P1.4          ; Запись

 

;--------------------------------------------------------------------

  .ORG 000h                  ; Начало фрагмента с адреса 0

      LJMP   START           ; Переход на команду после  метки START

 

  .ORG 0003h                 ; Переопределение вектора внешнего

      RETI                   ; прерывания 0

 

  .ORG 000Bh                 ; Переопределение вектора прерывания  по

      RETI                   ; таймеру 0

 

  .ORG 0013h                 ; Переопределение вектора внешнего

      RETI                   ; прерывания 1

 

  .ORG 001Bh                 ; Переопределение вектора прерывания  по

      RETI                   ; таймеру 1

 

  .ORG 0023h         ; Вектор прерывания по последовательному  каналу

  .ORG 100h              ; Начало фрагмента с адреса 100h

;

START:

;--------------------------------------------------------------------

;     Настройка портов

      MOV  P1, #11111111b    ; Начальная установка портов P1 и P3

      MOV  P3, #11111111b    ; Возмажно изменение или отмена  этих команд

;--------------------------------------------------------------------

; Настройка таймера счетчика 0

      MOV  IE,   #0          ; Запретить все прерывания

      MOV  TMOD, #00101101B  ; байт настройки счетчика 0

      SETB TR0               ; Запуск таймера счетчика 0

SERINIT:   ; Настройка режима последовательного  порта

      MOV  TH1,  #0FDh       ; Значение для автоперезагрузки  счетчика

      MOV  TL1,  #0FDh       ; Начальное значение счетчика  для 9600 бит/с

      ;                        при SMOD = 0

      ANL  PCON, #7Fh        ; очистка SMOD

      MOV  SCON, #50h        ; Режим для 8 бит данных и скорости

      ;                      ; передачи, зависящей от таймера

      SETB TR1               ; Запуск таймера счетчика 1

;     MOV  IE,   #10010000b  ; Разрешить прерывание от UART