CN204789867U - 一种基于pwm的电缆故障测距用脉冲信号发生器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于PWM的电缆故障测距用脉冲信号发生器，包括电压跟随器、单片机、触摸屏和A/D采样板；所述单片机与所述触摸屏双向连接，所述电压跟随器的输入端接所述单片机的相应输出端，其输出端经A/D采样板采样后与单片机相连。本实用新型能够产生脉宽为40ns-10us间任意可调的脉冲信号，特别适用于短距离电缆故障测距系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种脉冲信号发生器，特别是一种基于PWM的电缆故障测距用脉冲信号发生器。
背景技术
随着技术和社会生产力的发展，电力电缆在电力系统中已经得到了广泛的应用，而电缆也随时可能发生各种各样的故障，一旦电缆出现故障而又不能快速准确地定位故障位置，就不能使电缆得到及时的维修，从而造成更大的经济损失，特别是在军事、医院、石油、矿产等特殊的场合，停电可能会造成安全隐患。所以，当电缆发生故障时，如何准确迅速的定位电缆故障位置便成为一个具有科研价值和实用价值的热点课题。
对电缆故障点进行定位分为三步，第一步是判断故障类型，第二步是对故障点的位置进行测距，即粗定位，第三步是对故障点进行精确定位。对于故障点进行测距主要采用行波法，其原理为向电缆中注入一个脉冲，根据行波理论，这个脉冲遇到断路或短路时会发生反射，入射脉冲和反射脉冲的时间差为，脉冲在电缆中的传播速度为v，那么故障点到脉冲注入点的距离为。
传统脉冲信号发生器的脉宽不够窄，对于短距离电缆故障探测时，测距精度不高，调整不灵活，脉冲宽度分辨率较低。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的不足，提供一种基于PWM的电缆故障测距用脉冲信号发生器。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。
一种基于PWM的电缆故障测距用脉冲信号发生器，包括电压跟随器、单片机、触摸屏和A/D采样板；所述单片机与所述触摸屏双向连接，所述电压跟随器的输入端接所述单片机的相应输出端，其输出端经A/D采样板采样后与单片机相连。
所述单片机为STM32F103单片机。
单片机STM32F103的I/O口PA11引脚与THS3202的5引脚相连。单片机STM32F103的SPI口的MISO、MOSI、SCK、NSS、PA1、PA2引脚分别与触摸屏LCM2401286的MISO、MOSI、SCK、/SS、/NT、/WAKE引脚连接。
ADS822数据输出引脚D2~D9与AL822的DI0~DI7相连，其外部时钟CLK与CDCE706的Y0脚相连。CDCE706的SDATA和SCLOCK引脚与STM32单片机的PC10和PC11相连，A0和A1引脚与STM32单片机的PC12和PC13相连。CDCE706的输入时钟CLK_IN0与40MHz的有源晶振相连。AL822B的写入时钟WCK由可编程时钟芯片CDCE706的Y0脚相连，数据输出引脚DO0~DO7分别与STM32单片机PC0~PC7相连，OE、WE、RCK、WRST和RRST引脚分别与STM32单片机的PB1、PB6、PB7、PB8和PB9脚相连。
所述的基于PWM的电缆故障测距用脉冲信号发生器，还包括电源电路，所述电源电路的输入端接交流电源，其输出端分别与触摸屏模块、单片机和A/D采样板和电压跟随器的电源输入端连接。
本实用新型取得的有益效果在于：
本实用新型采用PWM原理，能够产生脉宽为40ns-10us间任意可调的脉冲信号，特别适用于短距离电缆故障测距，能够根据电缆的长度输出上述范围内合适的脉宽，为提高故障测距的精度提供了保障。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为本实用新型的电路原理框图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。
实施例1：
如图1所示，一种基于PWM的电缆故障测距用脉冲信号发生器，
一种基于PWM的电缆故障测距用脉冲信号发生器，包括电压跟随器、单片机、触摸屏和A/D采样板；所述单片机与所述触摸屏双向连接，所述电压跟随器的输入端接所述单片机的相应输出端，其输出端经A/D采样板采样后与单片机相连。
所述单片机为STM32F103单片机。
所述的基于PWM的电缆故障测距用脉冲信号发生器，还包括电源电路，所述电源电路的输入端接交流电源，其输出端分别与触摸屏模块、单片机和A/D采样板和电压跟随器的电源输入端连接。
在本实施例中，电源电路采用Q-60电源模块，可输出5V、10V和20V的直流电压信号，为触摸屏模块、单片机和A/D采样板和电压跟随器供电。触摸屏中包含有数字键盘、ns单位、us单位、删除、后退、确定和取消按键，用于向单片机输入所要输出的脉宽；同时显示A/D采样板采集的入射波和反射波。
单片机采用STM32F103单片机，STM32F103是ST公司生产的基于ARM核心的32位增强型微控制器，内核是Cortex-M3，最高工作频率可达72MHz，支持单周期乘法和硬件除法。内部含有多达64K字节的SRAM和512K字节的闪存程序存储器，带4个片选的静态存储器控制器，支持外扩SDRAM、NOR和NAND闪存存储器。STM32F103ZET6使用2.0-3.6V供电，可以使用4-16M的晶体振荡器。STM32F103ZET6具有非常丰富的外设资源，共有多达21个输入通道，转换时间最小可以达到1us，转换范围为0-3.6V，拥有两通道12位数模转化器。另外，STM32F103ZET6有多达112个快速IO端口，11个定时器和13个通信接口（其中包括5个串口和3个SPI口）。单片机根据输入装置输入的要求，基于PWM原理向高速电压跟随器输出所要达到的脉冲控制信号。
触摸屏采用北京青云创新科技发展有限公司的LCM2401286液晶模块，用于显示信号发生器产生的脉冲信号。该液晶显示模块，尺寸大小为144*104mm，采用点阵显示模式，通过SPI口与单片机相连。
电压跟随器采用美国德州仪器公司THS3202芯片实现，THS3202的单位增益带宽达到2GHz，电压转换率高达9000V/us，可以由正负3.3V到正负7.5V的双电源供电，也可以选择使用6.6V到15V的单电源供电；内部集成两个运放，输出电流高达175mA。采用该电路能提高信号源的输出阻抗和带负载能力。
A/D采样板主要由ADS822高速采样芯片、时钟芯片CDCE706和FIFO芯片AL422B组成。
ADS822是TI公司生产的CMOS模数转换芯片，+5V供电。最高采样速率为40MSPS，采样范围0~5V。可以自由选择内外基准，自由选择输入范围，可以使用单端或者差分的输入形式以及能够提供两种形式的输出逻辑。
CDCE706是TI公司推出的一款高稳定性可编程时钟合成器。它体积小巧、价格低廉，并且能够通过单片机进行控制。CDCE706输出频率最高可达300MHz，有可以同时输出6个不同频率的方波。输出频率可以用I2C总线通信方式来设置。
AL422B是AverLogic公司推出的一个存储容量为393216字节×8位的FIFO存储芯片。可以选择工作在3.3V或者5V模式。
本实用新型用于电缆故障测距时，首先通过导线将信号线接线端子和地线接线端子与电缆线路相连接；然后通过触摸屏LCM2401286设置脉宽，即设置入射波的脉冲宽度。
如图2所示，单片机STM32F103的I/O口PA11引脚与THS3202的5引脚相连。单片机STM32F103的SPI口的MISO、MOSI、SCK、NSS、PA1、PA2引脚分别与触摸屏LCM2401286的MISO、MOSI、SCK、/SS、/NT、/WAKE引脚连接。
ADS822数据输出引脚D2~D9与AL822的DI0~DI7相连。其外部时钟CLK与CDCE706的Y0脚相连。CDCE706的SDATA和SCLOCK引脚与STM32单片机的PC10和PC11相连，A0和A1引脚与STM32单片机的PC12和PC13相连。CDCE706的输入时钟CLK_IN0与40MHz的有源晶振相连。AL822B的写入时钟WCK由可编程时钟芯片CDCE706的Y0脚相连，数据输出引脚DO0~DO7分别与STM32单片机PC0~PC7相连，OE、WE、RCK、WRST和RRST引脚分别与STM32单片机的PB1、PB6、PB7、PB8和PB9脚相连。
Claims (4)
1.一种基于PWM的电缆故障测距用脉冲信号发生器，其特征在于：包括电压跟随器、单片机、触摸屏和A/D采样板；所述单片机与所述触摸屏双向连接，所述电压跟随器的输入端接所述单片机的相应输出端，其输出端经A/D采样板采样后与单片机相连。
2.根据权利要求1所述的基于PWM的电缆故障测距用脉冲信号发生器，其特征在于：所述单片机为STM32F103单片机，所述触摸屏为LCM2401286液晶模块，所述A/D采样板主要包括ADS822采样芯片、CDCE706时钟芯片和FIFO芯片，所述电压跟随器为THS3202芯片。
3.根据权利要求2所述的基于PWM的电缆故障测距用脉冲信号发生器，其特征在于：单片机STM32F103的I/O口PA11引脚与THS3202的5引脚相连；单片机STM32F103的SPI口的MISO、MOSI、SCK、NSS、PA1、PA2引脚分别与触摸屏LCM2401286的MISO、MOSI、SCK、/SS、/NT、/WAKE引脚连接；ADS822数据输出引脚D2~D9与AL822的DI0~DI7相连，其外部时钟CLK与CDCE706的Y0脚相连；CDCE706的SDATA和SCLOCK引脚与STM32单片机的PC10和PC11相连，A0和A1引脚与STM32单片机的PC12和PC13相连；CDCE706的输入时钟CLK_IN0与40MHz的有源晶振相连；AL822B的写入时钟WCK由可编程时钟芯片CDCE706的Y0脚相连，数据输出引脚DO0~DO7分别与STM32单片机PC0~PC7相连，OE、WE、RCK、WRST和RRST引脚分别与STM32单片机的PB1、PB6、PB7、PB8和PB9脚相连。
4.根据权利要求1-3所述的任一基于PWM的电缆故障测距用脉冲信号发生器，其特征在于：还包括电源电路，所述电源电路的输入端接交流电源，其输出端分别与触摸屏模块、单片机和A/D采样板和电压跟随器的电源输入端连接。
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