CN104991164A - 一种电缆在线检测器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电缆在线检测器，包括信号发生器、第一电缆接入端A、第二电缆接入端B、开路测试电阻R2、短路测试电阻R2’、切换开关K、整流电路、比较器和指示电路；其中信号发生器的输出端与第一电缆接入端A连接，第二电缆接入端B通过整流电路、比较器与指示电路连接，开路测试电阻R2、短路测试电阻R2’通过切换开关K与第二电缆接入端B连接，信号发生器、开路测试电阻R2、短路测试电阻R2’和指示电路接地。本发明的有益效果是：1）减少设备测试或维修中拆卸设备的工作量；2）提高了电缆检测的效率；3）降低了制造成本。

Description

一种电缆在线检测器

技术领域

本发明涉及电缆维护领域，更具体地，涉及一种电缆在线检测器。

背景技术

设备密集的电子系统中，设备间电缆的连接正常与否直接影响系统的工作性能。因此，在电子系统测试和维修中，如何采用简易的方法快速地判断电缆的故障具有重要意义。现有技术中，常用的判断电缆故障的方法包括万用表法和在线测试法。

如图1所示，万用表由供电电池（BATTERY）、指示灯（LED）、提示音蜂鸣器部分组成。两根被测电缆A1B1和A2B2如图2所示，其中C1为电缆A1B1中间任意的一点，C2为电缆A2B2中间任意的一点。

使用万用电表进行开路故障测试时，被测电缆（A1B1）的两端A1、B1分别接入A、B点。电缆完好时，A和B两点之间通过电缆A1B1连接接通，图1所示的电路构成闭合回路，LED指示灯亮，蜂鸣器BUZZER发出提示音。当电缆发生开路故障时，A和B两点之间断开，图1所示的电路未构成闭合回路，LED指示不灯亮，蜂鸣器BUZZER无提示音，由此判断电缆A1B1发生开路故障。

使用万用电表进行短路故障测试时，两根被测电缆（A1B1和A2B2）的两端A1、A2（或B1、B2）分别接入A、B点。电缆完好时，A和B两点之间不连通，图1所示的电路未构成闭合回路，LED指示灯不亮，蜂鸣器BUZZER无提示音。当电缆发生短路故障时，A和B两点之间通过电缆（A1B1和A2B2）中间的任意点C1和C2连接接通，图1所示的电路构成闭合回路，LED指示灯亮，蜂鸣器BUZZER发出提示音，由此判断两根电缆（A1B1和A2B2）发生短路故障。

而在线测试法一般采用电磁波反射原理的技术对电缆进行测试，其具体的技术方案如下：

技术方案框图如图3所示，在线电缆测试设备主要由发送器、接收器、控制与信号处理器和设置与显示器等组成。该技术利用传播中的电磁波在介质发生变化时产生反射的原理，通过接收到反射信号的时间计算电缆端点到电缆断开处的距离来推断电缆开路故障。

测试开路故障时，发送器发送信号到图2所示的被测电缆（A1B1）的端点A1。当电缆（A1B1）发生开路故障时，即C1点断开导致C1点处介质发生变化，电磁波产生反射。因此，电磁波由A1点到C1点，再由C1点反射传回A1点的距离小于电磁波由A1到B1再由B1传回A1的距离。开路时接收器收到回传信号的时间小于正常接收时间。由此即可判断电缆发生开路故障。

上述方案中，万用表虽然能够对电缆的故障进行测试，但是由于在测试时万用表的两根表笔必需接触电缆的两端，因此在连接设备的电缆较长或其中一端不易拆卸或难以触及时，使用万用表对电缆故障进行测试时操作程序变得十分繁琐；而在线测试法则存在着不能进行短路故障测试以及制造成本高的缺陷。

发明内容

由于半导体器件的PN结存在结电容，因此由电阻、电容、电感等电子元件和半导体器件组成的电子设备两两电缆之间对交流信号呈现的等效电阻Z等于1/2πfC，其中C为等效电容，f为信号频率。因此可以在电子设备两两电缆之间发送一交流信号，再在一组电缆之间串接一个测试基准电阻（开路测试电阻R2或短路测试电阻R2’），从而能够利用交流信号在测试基准电阻的分压对电缆的开路故障和短路故障进行检测。

基于以上原理，本发明提供了一种电缆在线检测器，应用在线检测器时只需要接入电缆的一端即可对电缆的故障进行检测，减少设备测试或维修中拆卸设备的工作量。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种电缆在线检测器，包括信号发生器、第一电缆接入端A、第二电缆接入端B、开路测试电阻R2、短路测试电阻R2’、切换开关K、整流电路、比较器和指示电路；其中信号发生器的输出端与第一电缆接入端A连接，第二电缆接入端B通过整流电路、比较器与指示电路连接，开路测试电阻R2、短路测试电阻R2’通过切换开关K与第二电缆接入端B连接，信号发生器、开路测试电阻R2、短路测试电阻R2’和指示电路接地。

在使用本发明提供的检测器时，首先将第二电缆接入端与欲检测的电子设备的地线连接起来，然后使用检测器进行开路故障检测和短路故障检测。

在进行开路故障检测时，本发明提供的在线检测器的工作过程如下：

首先将待检测电缆的自由端与第一电缆接入端A连接起来，然后对切换开关进行操作使开路测试电阻R2与第二电缆接入端B连接，再使信号发生器发出交流信号，通过交流信号在开路测试电阻R2、等效电阻Z上形成分压，整流电路对在开路测试电阻R2上的分压进行整流并将整流的结果传输至比较器，比较器将该整流结果与设定的门限值进行比较，若该整流结果大于门限值，则输出高电平，此时待检测电缆处于正常工作状态，若该整流结果等于0，则输出低电平，此时待检测电缆处于开路状态，指示电路根据比较器输出的电平对用户进行检测结果的指示。

上述方案中，在待检测的电缆的数量为多条时，需要依次将待检测电缆的自由端接入在线检测器，逐一实现对多条电缆的开路故障检测。

而进行短路故障检测的过程具体如下：

将需要进行短路检测的两条电缆的自由端分别与第一电缆接入端A、第二电缆接入端B连接，然后对切换开关进行操作使短路测试电阻R2’与第二电缆接入端B连接，使信号发生器发出交流信号，通过交流信号能够在短路测试电阻R2’、等效电阻Z上形成分压，其中整流电路对在短路测试电阻R2’上的分压进行整流并将整流的结果传输至比较器，比较器将该整流结果与设定的门限值进行比较，若该整流结果大于门限值，则输出高电平，此时测试的两条电缆处于短路状态；若该整流结果小于门限值，则输出低电平，此时测试的两条电缆处于正常工作状态。

上述方案中，由于设定的参数对检测的结果影响较大，因此在进行检测时需要根据不同系统的情况设定信号发生器的频率、开路测试电阻R2、短路测试电阻R2’的电阻值、比较器的门限值从而使得检测结果最接近真实情况。

优选地，由于上述方案中的在线检测器在对多条或多组电缆进行开路故障或短路故障检测时，需要逐一将待检测的电缆接入检测器，因此实际的检测效率并不高，且由于需要不断地接入或拆卸电缆，这无疑增加了工作人员的工作量。为了能够使在线检测器实现一次性对多条电缆进行检测的功能，所述在线检测器还包括有多路转接电路和微处理器，多路转接电路包括有若干个输入端和第一输出端、第二输出端，第一输出端与第一电缆接入端A连接，第二输出端与第二电缆接入端B连接，微处理器与多路转接电路连接。

上述方案中，用户在使用检测器进行故障检测时，首先将待检测的多条电缆分别接入多路转接电路的输入端，电缆与输入端为一一对应的关系。然后通过微处理器控制多路转接电路使其中的一条待检测电缆与第一输出端连通，检测器即可对该条电缆进行开路故障的检测；通过微处理器的控制能够使待检测的多条电缆依次与第一输出端进行连通，达到一次性对多条电缆的进行开路检测的目的。

而在使用检测器进行短路故障检测时，则通过微处理器控制多路转接电路使其中一组电缆（包括两条电缆）分别与第一输出端、第二输出端连通，即可对该组电缆进行短路故障的检测。同时微处理器控制多路转接电路使待检测的多组电缆依次与第一输出端、第二输出端连通进行检测，从而达到一次性对多条电缆的进行短路检测的目的。所以本发明提供的在线检测器能够一次性对多条电缆进行检测，提高检测效率。

优选地，所述多路转接电路包括模拟开关电路和逻辑控制电路，模拟开关电路包括有若干个输入端和输出端A、输出端B，输出端A与第一电缆接入端A连接，输出端B与第二电缆接入端B连接，微处理器通过逻辑控制电路与模拟开关电路连接。本发明提供的在线检测器通过配备四个16通道模拟开关电路，能够一次性实现对最多64条电缆进行开路、短路故障检测。因而大大提高了检测效率。

优选地，为了方便用户记录检测结果，所述在线检测器还包括有显示单元和显示单元驱动电路，显示单元通过显示单元驱动电路与微处理器连接，比较器的输出端与微处理器连接。微处理器通过比较器的输出端能够获得开路故障检测或短路故障检测的检测结果，然后将检测结果和电缆序号通过显示单元显示出来，方便用户进行记录。

优选地，所述信号发生器包括3个与非门D1A、D1B、D1C、电阻R1和电容C1，与非门D1A通过与非门D1B与与非门D1C连接，与非门D1C的输出端与第一电缆接入端A连接；电阻R1与与非门D1A的输出端连接，电容C1与与非门D1B的输出端连接，与非门D1A、电阻R1和电容C1接地。

优选地，所述整流电路包括电阻R3、二极管V1和电容C2，二极管V1的阳极与第二电缆接入端B连接，二极管V1的阴极与电阻R3、电容C2和比较器连接，电阻R3和电容C2接地。

优选地，所述比较器包括运算放大器V2、电阻R4和电阻R5，运算放大器V2的正相输入端与二极管V1的阴极连接，运算放大器V2的反相输入端分别与电阻R4和电阻R5连接，电阻R4的一端与电源VCC连接，电阻R5接地。

优选地，所述指示电路包括三极管V4、二极管V6、电阻R6和电阻R7，其中运算放大器V2的输出端通过电阻R6与三极管V4的基极连接，二极管V6的阳极与电源VCC连接，二极管V6的阴极通过电阻R7与三极管V4的集电极连接，三极管V4的射极接地。指示电路在比较器输出高电平时，三极管V4导通，二极管V6点亮，而在比较器输出低电平时，三极管V4截止，二极管V6保持熄灭状态。指示电路通过二极管的点亮或保持熄灭状态，对检测结果进行指示。

优选地，所述在线检测器还包括有指示音电路，指示音电路的输入端与三极管V4的集电极连接。指示音电路的工作原理同指示电路。

优选地，所述指示音电路包括蜂鸣器和驱动电路，蜂鸣器通过驱动电路与三极管V4的集电极连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1） 在线检测器接入电缆的一端通过在线即可检测电缆的故障，减少设备测试或维修中拆卸设备的工作量；

（2）在线检测器通过在线测试可判断多芯线电缆的故障，并同时显示故障电缆芯线号和故障类型，从而提高了电缆检测的效率；

（3）在线检测器用较简单和较容易实现的方案解决在线测试问题，降低了制造成本。

附图说明

图1为万用表的结构示意图。

图2为两根被测电缆A1B1和A2B2的示意图。

图3为采用电磁波反射原理的在线测试法的技术方案框图。

图4为在线检测器的基本结构示意图。

图5为在线检测器的一种优选方案的结构示意图。

图6为信号发生器的结构示意图。

图7为整流电路、比较器和指示电路的结构示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例1

 如图4所示，在线检测器包括信号发生器、第一电缆接入端A、第二电缆接入端B、开路测试电阻R2、短路测试电阻R2’、切换开关K、整流电路、比较器和指示电路；其中信号发生器的输出端与第一电缆接入端A连接，第二电缆接入端B通过整流电路、比较器与指示电路连接，开路测试电阻R2、短路测试电阻R2’通过切换开关K与第二电缆接入端B连接，信号发生器、开路测试电阻R2、短路测试电阻R2’和指示电路接地。

 如图5、6、7所示，本实施例中，信号发生器包括3个与非门D1A、D1B、D1C、电阻R1和电容C1，与非门D1A通过与非门D1B与与非门D1C连接，与非门D1C的输出端与第一电缆接入端A连接；电阻R1与与非门D1A的输出端连接，电容C1与与非门D1B的输出端连接，与非门D1A、电阻R1和电容C1接地。整流电路包括电阻R3、二极管V1和电容C2，二极管V1的阳极与第二电缆接入端B连接，二极管V1的阴极与电阻R3、电容C2和比较器连接，电阻R3和电容C2接地。比较器包括运算放大器V2、电阻R4和电阻R5，运算放大器V2的正相输入端与二极管V1的阴极连接，运算放大器V2的反相输入端分别与电阻R4和电阻R5连接，电阻R4的一端与电源VCC连接，电阻R5接地。

 指示电路包括三极管V4、二极管V6、电阻R6和电阻R7，其中运算放大器V2的输出端通过电阻R6与三极管V4的基极连接，二极管V6的阳极与电源VCC连接，二极管V6的阴极通过电阻R7与三极管V4的集电极连接，三极管V4的射极接地。指示电路在比较器输出高电平时，三极管V4导通，二极管V6点亮，而在比较器输出低电平时，三极管V4截止，二极管V6保持熄灭状态。指示电路通过二极管的点亮或保持熄灭状态，对检测结果进行指示。作为对本实施例的一种完善，在线检测器还包括有指示音电路，指示音电路的输入端与三极管V4的集电极连接。其中指示音电路包括蜂鸣器和驱动电路，蜂鸣器通过驱动电路与三极管V4的集电极连接。指示音电路的工作原理同指示电路。

 在使用本发明提供的检测器时，首先将第二电缆接入端与欲检测的电子设备的地线连接起来，然后使用检测器进行开路故障检测和短路故障检测。

 在进行开路故障检测时，本发明提供的在线检测器的工作过程如下：

首先将待检测电缆的自由端与第一电缆接入端A连接起来，然后对切换开关进行操作使开路测试电阻R2与第二电缆接入端B连接，再使信号发生器发出交流信号，通过交流信号在开路测试电阻R2、等效电阻Z上形成分压，整流电路对在开路测试电阻R2上的分压进行整流并将整流的结果传输至比较器，比较器将该整流结果与设定的门限值进行比较，若该整流结果大于门限值，则输出高电平，此时待检测电缆处于正常工作状态，若该整流结果等于0，则输出低电平，此时待检测电缆处于开路状态，指示电路根据比较器输出的电平对用户进行检测结果的指示。

 上述方案中，在待检测的电缆的数量为多条时，需要依次将待检测电缆的自由端接入在线检测器，逐一实现对多条电缆的开路故障检测。

 而进行短路故障检测的过程具体如下：

将需要进行短路检测的两条电缆的自由端分别与第一电缆接入端A、第二电缆接入端B连接，然后对切换开关进行操作使短路测试电阻R2’与第二电缆接入端B连接，使信号发生器发出交流信号，通过交流信号能够在短路测试电阻R2’、等效电阻Z上形成分压，其中整流电路对在短路测试电阻R2’上的分压进行整流并将整流的结果传输至比较器，比较器将该整流结果与设定的门限值进行比较，若该整流结果大于门限值，则输出高电平，此时测试的两条电缆处于短路状态；若该整流结果小于门限值，则输出低电平，此时测试的两条电缆处于正常工作状态。

 上述方案中，由于设定的参数对检测的结果影响较大，因此在进行检测时需要根据不同系统的情况设定信号发生器的频率、开路测试电阻R2、短路测试电阻R2’的电阻值、比较器的门限值从而使得检测结果最接近真实情况。

 在具体的实施过程中，由于上述方案中的在线检测器在对多条或多组电缆进行开路故障或短路故障检测时，需要逐一将待检测的电缆接入检测器，因此实际的检测效率并不高，且由于需要不断地接入或拆卸电缆，这无疑增加了工作人员的工作量。为了能够使在线检测器实现一次性对多条电缆进行检测的功能，所述在线检测器还包括有多路转接电路和微处理器，多路转接电路包括有若干个输入端和第一输出端、第二输出端，第一输出端与第一电缆接入端A连接，第二输出端与第二电缆接入端B连接，微处理器与多路转接电路连接。

 上述方案中，用户在使用检测器进行故障检测时，首先将待检测的多条电缆分别接入多路转接电路的输入端，电缆与输入端为一一对应的关系。然后通过微处理器控制多路转接电路使其中的一条待检测电缆与第一输出端连通，检测器即可对该条电缆进行开路故障的检测；通过微处理器的控制能够使待检测的多条电缆依次与第一输出端进行连通，达到一次性对多条电缆的进行开路检测的目的。

 而在使用检测器进行短路故障检测时，则通过微处理器控制多路转接电路使其中一组电缆（包括两条电缆）分别与第一输出端、第二输出端连通，即可对该组电缆进行短路故障的检测。同时微处理器控制多路转接电路使待检测的多组电缆依次与第一输出端、第二输出端连通进行检测，达到一次性对多条电缆的进行短路检测的目的。所以本发明提供的在线检测器能够一次性对多条电缆进行检测，提高检测效率。

 本实施例中，多路转接电路包括模拟开关电路和逻辑控制电路，模拟开关电路包括有若干个输入端和输出端A、输出端B，输出端A与第一电缆接入端A连接，输出端B与第二电缆接入端B连接，微处理器通过逻辑控制电路与模拟开关电路连接。本发明提供的在线检测器通过配备四个16通道模拟开关电路，能够一次性实现对最多64条电缆进行开路、短路故障检测。因而大大提高了检测效率。

 同时，为了方便用户记录检测结果，所述在线检测器还包括有显示单元和显示单元驱动电路，显示单元通过显示单元驱动电路与微处理器连接，比较器的输出端与微处理器连接。微处理器通过比较器的输出端能够获得开路故障检测或短路故障检测的检测结果，然后将检测结果和电缆序号通过显示单元显示出来，方便用户进行记录。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）在线检测器接入电缆的一端通过在线即可检测电缆的故障，减少设备测试或维修中拆卸设备的工作量；

（2）在线检测器通过在线测试可判断多芯线电缆的故障，并同时显示故障电缆芯线号和故障类型，从而提高了电缆检测的效率；

（3）在线检测器用较简单和较容易实现的方案解决在线测试问题，降低了制造成本。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电缆在线检测器，其特征在于：包括信号发生器、第一电缆接入端A、第二电缆接入端B、开路测试电阻R2、短路测试电阻R2’、切换开关K、整流电路、比较器和指示电路；其中信号发生器的输出端与第一电缆接入端A连接，第二电缆接入端B通过整流电路、比较器与指示电路连接，开路测试电阻R2、短路测试电阻R2’通过切换开关K与第二电缆接入端B连接，信号发生器、开路测试电阻R2、短路测试电阻R2’和指示电路接地。

2.根据权利要求1所述的电缆在线检测器，其特征在于：所述在线检测器还包括有多路转接电路和微处理器，多路转接电路包括有若干个输入端和第一输出端、第二输出端，第一输出端与第一电缆接入端A连接，第二输出端与第二电缆接入端B连接，微处理器与多路转接电路连接。

3.根据权利要求2所述的电缆在线检测器，其特征在于：所述多路转接电路包括模拟开关电路和逻辑控制电路，模拟开关电路包括有若干个输入端和输出端A、输出端B，输出端A与第一电缆接入端A连接，输出端B与第二电缆接入端B连接，微处理器通过逻辑控制电路与模拟开关电路连接。

4.  根据权利要求3所述的电缆在线检测器，其特征在于：所述在线检测器还包括有显示单元和显示单元驱动电路，显示单元通过显示单元驱动电路与微处理器连接，比较器的输出端与微处理器连接。

5.根据权利要求1所述的电缆在线检测器，其特征在于：所述信号发生器包括3个与非门D1A、D1B、D1C、电阻R1和电容C1，与非门D1A通过与非门D1B与与非门D1C连接，与非门D1C的输出端与第一电缆接入端A连接；电阻R1与与非门D1A的输出端连接，电容C1与与非门D1B的输出端连接，与非门D1A、电阻R1和电容C1接地。

6.根据权利要求5所述的电缆在线检测器，其特征在于：所述整流电路包括电阻R3、二极管V1和电容C2，二极管V1的阳极与第二电缆接入端B连接，二极管V1的阴极与电阻R3、电容C2和比较器连接，电阻R3和电容C2接地。

7.根据权利要求6所述的电缆在线检测器，其特征在于：所述比较器包括运算放大器V2、电阻R4和电阻R5，运算放大器V2的正相输入端与二极管V1的阴极连接，运算放大器V2的反相输入端分别与电阻R4和电阻R5连接，电阻R4的一端与电源VCC连接，电阻R5接地。

8.  根据权利要求7所述的电缆在线检测器，其特征在于：所述指示电路包括三极管V4、二极管V6、电阻R6和电阻R7，其中运算放大器V2的输出端通过电阻R6与三极管V4的基极连接，二极管V6的阳极与电源VCC连接，二极管V6的阴极通过电阻R7与三极管V4的集电极连接，三极管V4的射极接地。

9.根据权利要求8所述的电缆在线检测器，其特征在于：所述在线检测器还包括有指示音电路，指示音电路的输入端与三极管V4的集电极连接。

10.根据权利要求8所述的电缆在线检测器，其特征在于：所述指示音电路包括蜂鸣器和驱动电路，蜂鸣器通过驱动电路与三极管V4的集电极连接。