Устройство для контроля кабелей Советский патент 1986 года по МПК G01R31/08 

12постоянного напряжения, генератор

13пусковых импульсов, генератор 14 тактовых импульсов, третий элемент И 1 7 компараторы 20, 21, 22, расширитель 25 импульсов, блок деления 26, элемент 27 вычитания, регистры памяти 28, 29, формирователь 30 запуска. Цель достигается путем автоматичес.1

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

Целью .изобретения является повышение производительности контроля автоматического изменения частоты ret нератора, автоь1а.тической фиксации момента совмещения прямой и отражен- ной последовательности импульсов, автоматического измерения частоты генератора в момент фиксации совмещения и автоматического вычисления , кабеля от его начала до места повреж- дения..

На фиг., 1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для контроля кабелей содержит генератор 1, формирователь 2 импульсов, соединительный 3 и контролируемый 4 кабели, частотомер 5, блок 6, регистрации, усилитель 7, повторитель 8 напряжения, запоминаю- 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 третий 22 компараторы, инвертор 23,элемент ИЛИ 24, расширитель 25 импульсов, блок 26 деления, элемент 27 вы- читания, первый 28 и второй 29 регистры , памяти и формирователь 30 запуска.

Выход генератора 1 соединен через формирователь 2 импульсов с клем- мой для подключения к объекту контроля . и со входом усилителя 7, выход последнего соединен с объединенными

кого изменения частоты генератора, автоматической фиксации момента совмещения прямой и отраженной последова-- тедьности импульсовi автоматического измерения частоты генератора в момент фиксации совмещения и автоматического вычисления длины кабеля от его начала до места повреждения. 2 ил.

входами первого 20, второго 21 и третьего 22 компараторов, выход пер- вого компаратора сюединен со вторым входом элемента -ИЛИ 24 и первым входом блока 6 регистрации, выход второ ,го компаратора 21 соединен с. первым входом первого эйёмента И 15, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 24, и вторым входом блока 6. регистрации, выход треть го 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 nepBdro регистра 28 памяти, выход блока 26 деления соединен с первым входом элемента 27 вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго регистра 29 памяти, выход элемента 27 вычитания соединен с третьим входом блока 6 регистрации, четвертый вход которого соединен с выходом формирователя 30 запуска, вход которого соединен со вторым выходом частотомера 5, выход 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 соедине

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 соеди нен со уходом генератора 1/ выход генератора 14 тактовых импульсов сое динен со входом первого триггера 18 первый и второй вькоды которого соединены со вторыми входами 16 и третьего 17 элементов И.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 выдает на формиров а- тель 2 lj 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 2j. 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-, возвр ащаются обратно. Частота повтор НИН импульсов генератора 1 выбирается такой, чтобы на максимальной длин Контролируемого кабеля отраженные импульсы находились между посылаемыми. При отражении от места короткого замыкания импульсы отражаются в обратной полярности (фиг.2б).

Прямые и отражен «ые импульсы поступают на усилитель 7, который представляет собой обычный усилитель нанрсекундных импульсов. Если частоту генератора 1 изменять, то возможен момент, когда прямые и отраженные импульсы совпадут вЬ времен (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 получить время прохождения импульсов в кабелях 3 и 4:

2..i,

t

где f - частота генератора 1.

1246028

Место неисправности можно определить согласно формуле

Vt

V 4Г

или

t

f - „

0

5

0

5

5

0

0

5

5

5 где С

к.к

с, к

длина до дефекта в контролируемым кабеле; длина соединительного кабеля;

с - коэффициент, характеризующий данный кабель:

();

f , - 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 постоянно- PQ напряжения через первый ключ 10 и разряжается через второй ключ 11.

Работой ключей 10 и 11 управляет схема, состоящая из следующих элементов: генератора 13 пусковых импульсов, генератора 14 тактовых импульсов,первого 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 , Генератор одиночных импульсов, управляемый или от внешнего устройства, или выдающий одиночные импульсы через определенный промежуток времени, определяемый периодом повторения работы всего устройства. В качестве такого генератора может быть применен обычный ждущий или автоколебательный мультивибратор.

Импульс с генератора 13 переводит второй триггер 19 в состояние, при котором с выхода его снимается напряжение разрешающее р аботу второго 16 и третьего 17 элементов И. Генератор 14 тактовых импульсов, представ-. ляющий собой обычный мультивибратор, вьщает беспрерывное последователь-, ность прямоугольных импуль ов, 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 элементоб И разрешающего напряжения со второго триггера 19 они по очереди, в зависимости от состоя- 1НИЯ выходов триггера 18, включаются ; и ввдают сигналы, открывающие первый 10 или второй 11 ключи.

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 запоминающем конденсаторе 9 попеременно, с частотой работы первого триггера 18, то увеличивается, то уменьшается. Это изменяющееся напряжение через повторитель напряжения поступает на вход генератора 1 и по такому же за- кону изменяет его частоту. Размах девиации- напряжения и частоты подбирается с помощью источника 12 постоянного напряжения таким, чтобы ;имелась возможность совпадения во времени прямых и отраженных импульсов по всей длине контролируемого кабеля. При совпадении происходит возрастание или уменьшение амплитуды этих импульсов (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, достигнувших, 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-. туттают на первый вход второго триггера 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 ка- честве повторителя может применяться любая схема, имеющая большое входное

сопротивление и не искажающая вход- 5 ной.сигнал, например, истоковый повторитель на полевом транзисторе.

С вьгх;ода элемента ИЛИ 24 импульсы постоянной частоты одновременно поступают через расширитель 25 импуль0. сов на вход частотомера 5. Расширитель 25 импульсов необходим для расширения длительности наносекундных импульсов, прошедших усилитель 7, компаратор 20 и элемент ИЛИ 24, что5 бы обеспечить нормальную работу частотомера 5. В качестве схемы расшири теля 25 импульсов может быть применена любая схема ждущего мультивиб-. ратора или ждущего триггера.

0 При уменьшении амплитуды суммы импульсов (фиг.2г) от отражения при коротком замыкании в контролируемом кабеле работают компараторы 21 и 22. Компаратор 21 настроен на ам5 плитуду 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 1зторому 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 присутств-уют. всегда, а на втором входе положительное напряжение из-за наличия инвертора 23 будет тогда, когда компаратор 22 выключен, 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 имп-ульсы 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

5 частотомер -5. Одновременно с выхода первого компаратора 20 и выхода первого элемента И 15, в зависимости от их срабатывания, импульсы поступают на

0

5

0

5

0

1.1246028

первьй или второй.входы блока 6 егистрации,, который отпечатывает вид е 1справности: обрыв или короткое замыкание.

В качестве частотомера 5 может рименяться 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 вьийтания з для осуществления вычислений по формуле

10

со им щи пе ИЛ со ИЛ чт но ли по

J5 вт на пу со ро

V .SL. п «.к f VK

Значения с и t являются постоянными и берутся из регистров 28 и 29 памяти, куда они заносятся предг; варительно. Выходы регистров 28 и 29 памяти подключены соответствен- н о 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 о{ ончания 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 вьщает сам или по команде извне устройства новы одиночный импульс, переводящий триггер 19 в исходное состояние, и описанным образом изменяет заряд запоми накмцего конденсатора 9 и-частоту генератора 1.

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

8

Формула изобретения

Устройство для контроля кабелей, содержащее генератор, формирователь импульсов, частотокер, регистрирующий блок, первый и второй триггеры, первый- и второй элементы И, элемент ИЛИ, причем выход первого элемента И соединен с первым входом элемента ) ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности контроля, в него введены усилитель, повторитель напряжения, запоминающий конденсатор, первый и

второй ключи, источник постоянного напряжения, генератор пусковых им- . пульсов, генератор тактовьрс импульсов, третий элемент И, первьй, второй и третий компараторы, инвертор,

расширитель импульсов, блок деления, элемент вычитания, первый и второй регистры памяти, формирователь запуска, причем выход генератора соединен через формирователь импульсов

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 вторым 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 входом второго триггера, второй вход которого соединен с выходом генератора пусковых импульсов, выход расширителя импульсов соединен с входом частотомера, первый выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом первого регистра памяти, выход блока деления соединен с первым входом элемента вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго регистра памяти, выход элемента вычитания ссзединен 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

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

запоминающёго конденсатора, второй 10 ментов И.

аК

1.

Фиг. 2

Редактор Н.Егорова Заказ 3995/38

Составитель Ё.Кущ Техред О.Сопко

Корректор С

Тиралс 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул.Проектная, 4

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 бходом второго триггера, выход которого соединен с вторыми входами второго и третьего злеКорректор С.Шекмар

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