CN106597207A - 一种综合电子设备电缆插接状态无源检测系统和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种综合电子设备电缆插接状态无源检测系统和方法，利用综合电子设备中的标识电阻，使用每个外引接插件任意1～2个节点用于检测，通过调试标识电阻的阻值区分各个外引接插件和电缆插头的连接状态。一种综合电子设备电缆插接状态检测系统，包括综合电子设备、N个阻值不同的标识电阻、N个电缆插头、电缆插接检测插头、电缆插接检测插座以及地面检测系统。本发明检测信息全面准确，能够分辨插接错误与漏插，在插接错误时，准确判别插错接插件位置与标号；同时标准化模块与批量生产设备无需更改图纸，有利于设备的标准化、模块化以及成熟定型设备的生产，具有良好的适应性。

Description

一种综合电子设备电缆插接状态无源检测系统和检测方法

技术领域

本发明属于综合电子设备调试、测试、试验与集成等领域，尤其涉及一种综合电子设备电缆插接状态无源检测系统和检测方法。

背景技术

电缆的插接状态是指设备外引接插件与电缆插头的连接状态与对应关系，在设备测试、调试、试验时需要对电缆的插接状态进行确认，防止出现插头误插、漏插、多插等错误操作。

综合电子设备研制与测试过程中需要频繁进行电缆总装操作，采取人工方法进行综合电子设备数十上百根电缆的插接状态检查，耗费了大量的人力资源，延长了设备测试周期。而且人工疏忽可能导致电缆插接状态确认错误，轻则耽误测试进度，重则损坏综合电子设备。

综合电子设备众多功能与对外接口，单台设备对外接插件和电缆数量多达50-100个，远远大于其他电子设备。小型化与集成化是综合电子设备的重要特征，随着综合电子技术的进步，综合电子设备布局更紧凑，插头之间的间距更小，人工确认电缆插接状态技术难度越来越大。快速、准确地自动化检测综合电子研制每个阶段的电缆插接状态对综合电子设备研制与具有重要意义。

现有的技术方法有：中国专利CN202189106U，名称为飞行器综合电子设备信号接口自动测试系统，适用于在保证星上设备电缆的插接状态正确的前提下，设备自动测试与电缆导线的导通绝缘测试，但无法检测飞行器电缆的插接状态是否正确。

中国专利CN104316814A，名称为一种飞行器电缆插接状态自动化检测系统申请说明书，设计专用的飞行器设备电缆插接状态检测电路，将该设备上全部电缆的插接状态编码成模拟电压信号，通过输出接口送出检测信息。该方法基于每个接插件外部短接线节点不同设计的，本设计基于每个接插件标识电阻阻值不同设计。

综合电子设备的重要特征是模块化、标准化，相同功能的模块硬件投产技术状态需要完全一致，从而保证模块可以批量化生产。模块间的不一致可以通过模块生产后的调试解决，主要使用调试定电阻、跳线等技术手段实现。

基于接插件外部短接线节点不同设计的检测方法要求模块对外接插件的节点定义必须一致，而综合电子设备配置多块相同功能模块时，各模块的节点设计必须一致，所以该方法无法直接应用于综合电子设备中。

基于每个接插件外部短接线节点不同的设计方案，没有考虑设备内部接插件两点间的阻抗，存在误检测的可能。

出于安全性考虑，测试环节不期望引入电源等对设备可能带来潜在损伤的设计，无源检测方法是综合电子设备首选。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种综合电子设备电缆插接状态无源检测系统和方法，利用综合电子设备中的标识电阻，使用每个外引接插件任意1～2个空节点用于检测，通过调试标识电阻的阻值区分各个外引接插件和电缆插头的连接状态。

一种综合电子设备电缆插接状态检测系统，包括综合电子设备、N个阻值不同的标识电阻、N个电缆插头、电缆插接检测插头、电缆插接检测插座以及地面检测系统；其中N至少为1个；

所述综合电子设备包括1个以上的标准化模块、与标准化模块一一对应的内部连接器以及1个底板连接器；

所述标准化模块均通过对应的内部连接器与底板连接器连接，用于与综合电子设备内部其他各标准化模块之间传递电信号；

每个所述标准化模块上至少安装1个外引接插件；

所述各个外引接插件至少包括2个节点，其中一个节点引出一个检测节点；同时各个外引接插件的检测节点在标准化模块内部均串联一个标识电阻，其中各个标识电阻的阻值为确定的设计值Rc_t，其中t＝1,2,3,...,N，Rc_t对应第t个标识电阻的阻值；每个标准化模块各自的标识电阻相互并联后，再连接内部连接器；同时每个标准化模块任选一个外引接插件的未被占用的节点作为检测地节点，在标准化模块内部直接连接到内部连接器；

所述电缆插头将电缆插接检测插头与外引接插件连接起来；

所述电缆插接检测插头至少包括N+1个节点，其中一个作为检测地节点；在标准化模块外部，各个检测节点通过电缆插头与电缆插接检测插头的节点一一对应；同时任选一个检测地节点，通过电缆插头连接到电缆插接检测插头的检测地节点；

所述地面检测系统包括通用万用表、地面检测软件、地面专用检测设备、通信接口1以及通信接口2；其中地面专用检测设备包括电缆插接检测插座和继电器开关矩阵；

所述电缆插接检测插座至少包括N+1个节点，其中一个作为检测地节点，分别与电缆插接检测插头的节点一一对应连接；

所述继电器开关矩阵至少包括N个继电器；各个继电器分别将电缆插接检测插座除检测地节点以外的节点与通用万用表正端连接起来，同时万用表负端与电缆插接检测插座的检测地节点直接相连；

所述地面检测软件通过通信接口1控制继电器开关矩阵切换测试通道，切换不同检测节点与通用万用表的连接与断开；

所述地面检测软件通过通信接口2读取通用万用表的阻抗测量值r，并判断电缆插接状态是否正确；假设此时测试标识电阻t对应的节点，其中：

如果阻抗测量值r与标识电阻t设计值Rc_t的偏差小于2％，则电缆插头与外引接插件的插接状态正确；

如果阻抗测量值r与标识电阻k设计值Rc_k的偏差小于2％，则电缆插头错连到标识电阻k对应的外引接插件；

如果阻抗测量值r为无穷大，则电缆插头与外引接插件未连接。

所述各个标准化模块上的外引接插件个数不完全相同。

一种综合电子设备电缆插接状态检测系统的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：设计综合电子设备标识电阻和外引接插件节点表，根据节点表在外引接插件上焊接对应的标识电阻，并确定各标识电阻的阻值与电缆插接检测插头节点的对应关系；

步骤2：打开地面检测软件，继电器开关矩阵由地面检测软件控制；当需要测试电缆插接检测插座任意检测节点与检测地节点之间的阻抗时，打开该检测节点与通用万用表正端之间的继电器通路，关闭其他继电器通路；通用万用表测量该路与检测地节点的阻抗后，通过通信接口2将阻抗测量值r上传地面检测软件；

步骤3：重复步骤3，进行下一个检测节点的测试，直到完成所有检测节点的测试；

步骤4：根据阻抗测量值r判断外引接插件与电缆插头的连接状态是否正确，判断完毕后保存并显示判断结果；如果外引接插件与电缆插头的连接状态错误，地面检测系统将发出警报。

一种综合电子设备电缆插接状态检测系统，所述电缆插接检测插头型号为J14A-101TJ，包括101个节点；其中电缆接插检测插座与电缆插接检测插头相匹配，最多同时检测100个外引接插件与电缆插头的连接状态；通过增加电缆插接检测插头和电缆插接检测插座的数量，实现更多外引接插件的检测。

有益效果：

(1)本发明利用综合电子设备中的标识电阻，设计师无需对每个接插件的检测接点进行提前分配，无需考虑外引接插件各节点之间的阻抗，减轻了设计师工作量；本发明使用每个外引接插件任意1～2个空节点用于检测，通过标识电阻的阻值区分各个外引接插件和电缆插头的连接状态；而且检测信息全面准确，能够分辨插接错误与漏插，在插接错误时，准确判别插错接插件位置与标号；同时标准化模块与批量生产设备无需更改图纸，有利于设备的标准化、模块化以及成熟定型设备的生产，具有良好的适应性。

(2)本发明检测综合电子设备电缆插接状态的方法，属于无源检测，不需要设计供电电路和集成电路芯片，降低了电缆插接状态检测的复杂程度，资源占用小，节约成本；而且当插接错误时，检测电路加电工作不会对综合电子设备带来损伤，安全性高；本发明电缆插接检测的自动化程度高，地面检测系统在电缆插接状态错误的情况下报警，同时可以提示电缆插头未连接外引接插件，方便快捷。

(3)本发明的综合电子设备电缆插接状态无源检测系统易于扩展，不需要改变原有电路的基础，只需要增加电缆插接检测插头和电缆插接检测插座的数量，就可以实现更多外引接插件接插状态的测试。

附图说明

图1为本发明的综合电子设备电缆插接状态无源检测示意图；

图2为本发明的模块级标识电阻原理框图；

图3为本发明的地面检测系统示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案进行详细说明。

综合电子设备电缆插接状态无源检测系统综合电子设备、N个外引接插件、N个标识电阻、N个电缆插头、电缆插接检测插头、电缆插接检测插座以及地面检测系统；其中N至少为1个，示意图如图1所示。

综合电子设备是由标准化模块组成，各模块通过内部连接器进行电气连接。综合电子设备根据需求，相同的标准化模块可以配置多块。

每种标准化模块的硬件状态和对外接插件节点定义应完全一致，便于批量化生产。部分需要调试来确定的电阻或电容等参数可以在模块调试环节确定。

标准化模块通过内部连接器与设备底板连接器相连接，用于设备内部各标准化模块之间传递电信号。标准化模块的外引接插件用于设备之间的电信号连接，各设备通过电缆插头和电缆线连接在一起。

各个模块自身包含的接插件个数、各接插件是否相同没有限制，但相同的模块接插件个数、节点个数定义相同。

在图1中，综合电子设备由m个标准化模块组成，每个模块通过设备内部连接器进行电信号连接。假设模块1具有n个外引接插件，模块m具有j个外引接插件，每个接插件送出一个检测节点，如图1示意为1点，也可以选其他点；每个标准化模块任选一个外引接插件送一个检测地节点。每个接插件检测节点串联的标识电阻为确定的设计值Rc_t，其中t＝1,2,3,...,N，Rc_t对应第t个标识电阻。

现给出图2，进一步说明模块级标识电阻的实现方式，以标准模块x为例，模块包括：外引接插件i、外引接插件j、外引接插件k、内部连接器p(对应底板连接器q)、标识电阻。

每个标准化模块的外引接插件均定义1-2个节点(任选)用于检测。对每个外引接插件设计不同阻值的标识电阻，如本实施例中阻值为1KΩ，2KΩ，3KΩ的电阻，作为接插件插接状态的唯一标识电阻。模块在调试阶段，对标识电阻测试后再焊接，保证检测的准确性。电缆插头的检测节点与检测地通过电缆插接检测插头连接到地面检测系统的电缆插接检测插座。

此外，对于标识电阻的选取，一般选用0805封装表贴电阻，标称阻值选用GB/T2471中的E24系列阻值(定义为R_X)，E24系列阻值电阻应用最为广泛，采购周期短，价格低。标识电阻阻值R＝R_X*10ⁿ(n为1-5的整数)，最多有120种标识电阻阻值可选。阻值太小容易受电缆与接插件连接阻抗影响，阻值太大容易受外界干扰，从而出现误判，所以标识电阻阻值范围为100-9100000。

标识电阻阻值允许偏差小于1％，如表1所示，E24系列任意两个电阻间阻值差大于6％，满足应用要求。

10	11	12	13	15	16	18	20
								22	24	27	30	33	36	39	43
47	51	56	62	68	75	82	91

表1E24系列阻值表

地面检测系统示意图如图3所示，图1中的电缆插接检测插头与图3中的电缆插接检测插座直接连接。

通用万用表可以选用Agilent 34401A，该万用表精度为六位半。通用台式电脑中安装有地面检测软件，可以通过通信接口1控制继电器开关矩阵切换测试通道，用于切换不同检测点与万用表表笔的连接与断开。通过通信接口2读取通用万用表的阻抗测量值，据此在判断电缆插接状态是否正确。

继电器开关矩阵设计了100个继电器，分别用于连接电缆插接检测插座1-100节点与万用表表笔正，电缆插接检测插座101节点与万用表表笔负直接相连。

一种综合电子设备电缆插接状态无源检测系统的电路设计规则如下：

1)相同电缆插接检测插座对应的标识电阻阻值必须有区分，不同电缆插接检测插座对应的标识电阻阻值可以相同。

2)检测电路与综合电子设备其他电路隔离设计，即使检测电路操作失误引入高压，也不会对综合电子设备其他电路带来损伤，安全性高。

3)考虑到当前单台综合电子设备的外引接插件数量均小于100个，电缆插接检测插头选用101节点插头(J14A-101TJ)，每个插座的1-100点用于连接每个电缆插头的检测节点，101点连接检测地节点。

每个插座最多可以用于检测100个外引接插件的连接状态。更多的外引接插件检测需求可以通过增加电缆插接检测插座的数量实现。

一种综合电子设备电缆插接状态检测系统的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：系统设计与生产：设计综合电子设备标识电阻和外引接插件节点表，根据设计在外引接插件上焊接对应的标识电阻；根据综合电子设备标识电阻和外引接插件节点表，确定各标识电阻的阻值与电缆插接检测插头节点的对应关系；

步骤2：检测准备：连接综合电子设备的电缆插头，然后通过电缆插接检测插座与地面检测系统连接；连接通用万用表、地面检测设备与通用电脑，万用表与地面检测设备开机；

步骤3：打开地面检测软件，继电器开关矩阵由地面检测软件控制；当需要测试电缆插接检测插座任意检测节点A，即1-100点任一点与检测地节点，即101点之间的阻抗时，打开检测节点A与通用万用表正端之间的继电器通路，关闭其他继电器通路；通用万用表测量该路与检测地节点的阻抗后，通过通信接口2将阻抗测量值r上传地面检测软件；

步骤4：重复步骤3，进行下一个检测节点的测试，直到完成所有检测节点的测试；

步骤5：根据阻抗测量值r判断外引接插件与电缆插头的连接状态是否正确，判断完毕后保存并显示判断结果；如果外引接插件与电缆插头的连接状态错误，地面检测系统将发出警报。

如表2所示，假设节点A(1-100任一点)对应的设定标识电阻的阻值为Rc_t，如果测试的阻抗测量值r在2％的正常误差区间，则认定电缆插头与外引接插件的插接状态正确；如果标识电阻的阻抗测量值r为无穷大，则判定电缆插头与外引接插件未连接；如果阻抗测量值r不在正常误差区间，如阻抗测量值r和另一个标识电阻k设计值Rc_k的偏差小于2％，则认定电缆插头与外引接插件未连接错误，电缆插头错连到标识电阻k对应的外引接插件，因此可以根据阻抗测量值r很方便的查到接错的外引接插件应该插到的位置。

表2判定准则表

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种综合电子设备电缆插接状态检测系统，其特征在于，包括综合电子设备、N个阻值不同的标识电阻、N个电缆插头、电缆插接检测插头、电缆插接检测插座以及地面检测系统；其中N至少为1个；

所述综合电子设备包括1个以上的标准化模块、与标准化模块一一对应的内部连接器以及1个底板连接器；

所述标准化模块均通过对应的内部连接器与底板连接器连接，用于与综合电子设备内部其他各标准化模块之间传递电信号；

每个所述标准化模块上至少安装1个外引接插件；

所述各个外引接插件至少包括2个节点，其中一个节点引出一个检测节点；同时各个外引接插件的检测节点在标准化模块内部均串联一个标识电阻，其中各个标识电阻的阻值为确定的设计值Rc_t，其中t＝1,2,3,...,N，Rc_t对应第t个标识电阻的阻值；每个标准化模块各自的标识电阻相互并联后，再连接内部连接器；同时每个标准化模块任选一个外引接插件的未被占用的节点作为检测地节点，在标准化模块内部直接连接到内部连接器；

所述电缆插头将电缆插接检测插头与外引接插件连接起来；

所述电缆插接检测插头至少包括N+1个节点，其中一个作为检测地节点；在标准化模块外部，各个检测节点通过电缆插头与电缆插接检测插头的节点一一对应；同时任选一个检测地节点，通过电缆插头连接到电缆插接检测插头的检测地节点；

所述地面检测系统包括通用万用表、地面检测软件、地面专用检测设备、通信接口1以及通信接口2；其中地面专用检测设备包括电缆插接检测插座和继电器开关矩阵；

所述电缆插接检测插座至少包括N+1个节点，其中一个作为检测地节点，分别与电缆插接检测插头的节点一一对应连接；

所述继电器开关矩阵至少包括N个继电器；各个继电器分别将电缆插接检测插座除检测地节点以外的节点与通用万用表正端连接起来，同时万用表负端与电缆插接检测插座的检测地节点直接相连；

所述地面检测软件通过通信接口1控制继电器开关矩阵切换测试通道，切换不同检测节点与通用万用表的连接与断开；

所述地面检测软件通过通信接口2读取通用万用表的阻抗测量值r，并判断电缆插接状态是否正确；假设此时测试标识电阻t对应的节点，其中：

如果阻抗测量值r与标识电阻t设计值Rc_t的偏差小于2％，则电缆插头与外引接插件的插接状态正确；

如果阻抗测量值r与标识电阻k设计值Rc_k的偏差小于2％，则电缆插头错连到标识电阻k对应的外引接插件；

如果阻抗测量值r为无穷大，则电缆插头与外引接插件未连接。

2.如权利要求1所述的一种综合电子设备电缆插接状态检测系统，其特征在于，所述各个标准化模块上的外引接插件个数不完全相同。

3.一种基于权利要求1的综合电子设备电缆插接状态检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：设计综合电子设备标识电阻和外引接插件节点表，根据节点表在外引接插件上焊接对应的标识电阻，并确定各标识电阻的阻值与电缆插接检测插头节点的对应关系；

步骤2：打开地面检测软件，继电器开关矩阵由地面检测软件控制；当需要测试电缆插接检测插座任意检测节点与检测地节点之间的阻抗时，打开该检测节点与通用万用表正端之间的继电器通路，关闭其他继电器通路；通用万用表测量该路与检测地节点的阻抗后，通过通信接口2将阻抗测量值r上传地面检测软件；

步骤3：重复步骤3，进行下一个检测节点的测试，直到完成所有检测节点的测试；

步骤4：根据阻抗测量值r判断外引接插件与电缆插头的连接状态是否正确，判断完毕后保存并显示判断结果；如果外引接插件与电缆插头的连接状态错误，地面检测系统将发出警报。

4.如权利要求1所述的一种综合电子设备电缆插接状态检测系统，其特征在于，所述电缆插接检测插头型号为J14A-101TJ，包括101个节点；其中电缆接插检测插座与电缆插接检测插头相匹配，最多同时检测100个外引接插件与电缆插头的连接状态；通过增加电缆插接检测插头和电缆插接检测插座的数量，实现更多外引接插件的检测。