CN205860976U - 一种单端测量网线长度的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单端测量网线长度的装置，包括采集模块、多谐振荡电路、控制器，所述采集模块中包括模拟开关、标准电容和待测网线采集模块，在测量时，待测网线与待测网线采集模块相连；所述标准电容和待测网线采集模块通过模拟开关与多谐振荡电路相连，所述多谐振荡电路输出方波到控制器；控制器用于控制模拟开关的切换，计算方波的个数以及计算待测网线的长度。本实用新型只需连接网线的一端，不管网线是否接入网络，均可马上得到网线的长度，具有准确、效率高且成本较低的优点。

Description

一种单端测量网线长度的装置

技术领域

本实用新型涉及网线参数测量研究领域，特别涉及一种单端测量网线长度的装置。

背景技术

现在市面上，测量网线(电线)长度一般采用下面三种装置：

第一种是采用卷尺直接度量，使用该装置虽然计算准确，但是需要大量的人工和时间，效率非常低。

第二种是采用滚动装置，通过计算滚动装置圆周长和滚动圈数来计算长度。这种装置某种程度上可以减少人工和时间，但由于每圈半径不一致，而计算时是按滚动装置的圆周长计算的，故随着圈数增加误差也跟着增大。

第三种是采用基于电阻法的电子测量仪器进行测量，采用这种装置测试时需要把导线的头尾两端分别插到仪器上，才可以测量。如果导线已经是安装投入使用的线材就无法测量。

除了以上三种装置，还有电子仪器通过对线材发送脉冲波，然后检测回波，计算从发送到接收到回波的时间来计算线材长度。这种装置必须应用高精度的ADC或者高速FPGA处理芯片才可以检测到微弱的回波，故成本相对较高。

因此，研究一种准确、效率高且成本较低的测量网线长度的装置具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种单端测量网线长度的装置，其不管网线是否接入网络，都可以方便地测量出网线中各个线芯的长度，进而得出网线的长度以及是否有线芯发生开路，具有准确、效率高且成本较低的优点。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：一种单端测量网线长度的装置，包括采集模块、多谐振荡电路、控制器，所述采集模块中包括模拟开关、标准电容和待测网线采集模块，在测量时，待测网线与待测网线采集模块相连；所述标准电容和待测网线采集模块通过模拟开关与多谐振荡电路相连，所述多谐振荡电路输出方波到控制器；控制器用于控制模拟开关的切换，计算方波的个数以及计算待测网线的长度。

优选的，所述待测网线采集模块设有8个端口和一个待测线芯切换电路，8个端口分别与待测网线中的八个线芯相连，待测线芯切换电路用于将相应端口接入模拟开关。从而可以对每个线芯进行长度的测量。

优选的，所述多谐振荡电路包括555定时器、第一电阻、第二电阻、充放电电容，所述555定时器包括第一比较器和第二比较器，第一比较器内设置高触发阈值，第二比较器内设置低触发阈值；在测量过程中，对充放电电容进行充放电，若充电过程中多谐振荡电路中的电压达到高触发阈值，则第一比较器输出为低电平，多谐振荡电路输出置0，充放电电容进行放电；当放电过程中多谐振荡电路中的电压达到低触发阈值，则第二比较器输出为低电平，多谐振荡电路输出置1，一次充放电完成一个周期振荡，输出一个方波。

更进一步的，所述装置包括量程切换模块，用于调节多谐振荡电路中第一电阻、第二电阻的阻值。从而使装置可以进行任意长度网线的测量。

优选的，所述多谐振荡电路和计数器之间设有前置滤波模块，用于对多谐振荡电路输出的方波进行去毛刺处理。

优选的，所述装置包括LCD显示模块，与控制器相连，用于显示当前测量的数据。

优选的，所述装置包括按键输入模块，与控制器相连。从而实现更便捷的人机交互。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本实用新型只需连接网线的一端，不管网线是否接入网络，均可马上得到网线的长度。整机成本低、操作方便，可以很方便地测量出需要准备多长的网线进行更换，尤其适合在网线安装更换时使用。同时本实用新型还可以测量出网线开路的具体位置，误差在2米内。具有准确、效率高且成本较低的优点。

附图说明

图1是采用电容法进行网线长度测量的示意图。

图2是本实施例所述装置的结构原理图。

图3是本实施例所述装置的硬件电路图。

图4是本实施例所述装置的工作流程图。

图5是本实施例555定时器的电路图。

图6是本实施例多谐振荡电路的电路图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例所述的单端测量网线长度的装置针对的对象是图1所示的网线，网线有8根线芯，本实施例采用电容法进行网线长度的测量，如果用户确认网线没有问题，仅仅是要测量网线的长度，那么可以随意取其中一个线芯进行测量，将其他七根线芯接地，将测量值作为网线的长度值。如果用户不确认网线有没有开路，那么可以将一根网线的8根线芯轮番接入本实施例所述装置，测量得到每根线芯的长度，如果8根线芯长度在一定的误差范围内，那么可以认定网线正常，如果其中一根或者几根线芯长度与线芯最大值比较，超过一定的限值，那么可认为这些线芯出现了开路，由于当前计算的线芯长度是指连接端到开路的长度，那么就能够直接得到开路的位置。特别适合于网线安装更换时测量网线长度。

本实施例一种单端测量网线长度的装置包括采集模块、多谐振荡电路、控制器、LCD显示模块和按键输入模块，控制器采用CPU控制器实现。下面结合图2、3、5、6，对其具体结构进行说明。

所述采集模块包括模拟开关、标准电容和待测网线采集模块，标准电容的电容已知，即为C1，待测网线采集模块设有8个端口和一个待测线芯切换电路，在进行测量时，8个端口分别与待测网线中的八个线芯相连，8个端口的通断是通过待测线芯切换电路完成，在要检测其中一个线芯的时候，就仅将该线芯导通。标准电容和待测网线采集模块分别与模拟开关的一个输入端相连，模拟开关与CPU控制器连接，根据CPU控制器的控制信号选择导通标准电容还是待测网线采集模块。模拟开关的输出端与多谐振荡电路连接。

由于长度一米的普通5类网线的电容值大概只有49pF左右，如果只通过单次充放电时间很难精确地测量出电容的大小，而且测试得随机误差也会比较大。所以本实施例采用利用振荡电路对待测线芯多次充放电从而得到比较精确的充放电时间。

参见图5，本实施例振荡电路采用555定时器，555含有两个第一比较器A1、第二比较器A2。A1参考电压(高触发阈值)为A2的参考电压(低触发阈值)为当时，A2输出为1；当U_TL<Ucc时，A2输出为0,则使R-S触发器置1。当U_TH<Ucc时，A1输出为1；U_TH>Ucc时，A1输出为0，使R-S触发器置0。5端为电压控制端，通过外接一个参考电源，可以改变上、下触发电位值，不用时，可通过一个0.01uF旁路电容接地。4端为触发复位端，不用时应接高电平。总之，555定时器相当于一个可以模拟电压来控制翻转的R-S触发器。

用555定时器组成的多谐振荡电路的原理图参见图6。多谐振荡电路包括555定时器、第一电阻R1、第二电阻R2、充放电电容C。当Vc因电源接通对C充电而上升到时，第一比较器A1输出为低电平，使R-S触发器输出置0，T导通，电容C通过T放电；当Vc因电容放电而减少到略低于时，第二比较器A2输出为低电平，使R-S触发器输出置1，T截止，电容C继续充电直到Vc略高于时，触发器又翻转到0，从而完成一个周期振荡。

其振荡频率可用以下公式计算：

f＝1.43/(R₁+2R₂)C；

所以当电阻R1和R2已知时，只要测量输出的振荡频率f就可以求出电容值C。

根据多谐振荡电路脉冲计算公式f＝1.43/(R₁+2R₂)C，当R1和R2固定时，C越来越大，f就会越来越小，方波周期越来越大，当C达到一定值后，会导致方波观察不到。为了有效增加本实施例所述装置的测量量程，设置了一量程切换模块，该量程切换模块与CPU控制器相连，用于调节图6所示多谐振荡电路中第一电阻R1、第二电阻R2的阻值，从而可以避免方波检测不到的情况。

本实施例多谐振荡电路输出的方波先经过一前置滤波模块进行滤波后再进入CPU控制器中的计数器进行计数。前置滤波模块用于对多谐振荡电路输出的脉冲方波进行去毛刺处理，以保证后面数据处理的准确性。

本实施例，CPU控制器分别与LCD显示模块、按键输入模块、模拟开关、前置滤波模块、量程切换模块相连，作用包括处理按键输入模块输入的指令、控制量程切换、切换待测线缆和标准电容、对多谐振荡电路输出的方波进行计数、计算待测网线的长度、将长度数据和开路数据送到LCD显示模块进行显示等等。

本实施例的实现原理是：

首先，将一个已知参数的标准电容(假设其电容容量为C1，注意，尽量选择高精度的电容)接入多谐振荡电路产生一个频率为f1的方波脉冲。然后利用CPU控制器的计数器统计时间t内的脉冲个数，假设为n1。

其次，断开已知标准电容与多谐振荡电路的连接，将待测网线接入代替标准电容，设C2为该待测网线的电容，此时多谐振荡电路产生一个频率为f2的方波脉冲，同样利用CPU控制器的计数器统计时间t内的脉冲个数n2。

根据多谐振荡输出脉冲频率与电容C的关系：f＝1.43/(R₁+2R₂)C,可得：f1/f2＝C2/C1。因为f1＝n1/t,f2＝n2/t，所以n1/n2＝C2/C1,故只要知道n1,n2和标准电容C1的值，就可以换算出电容C2的值。

又由于线缆的长度与其电容容量具有关系：L＝C2/C_P,式中C_P为单位长度的电容值，是一个固定值，这个数据可以通过大量测量，测出线缆每米所带电容值得到。通过上述分析可知，计算出待测线缆电容容量后就可以算出线缆的长度。由于C_P受外界环境影响不大，因此通过该方法计算出的线缆长度具有较高的精确度。

下面结合图4，对本实施例的具体实现过程进行说明。

1、在待机状态时，LCD显示模块“请按下测量按钮”，测量按钮可以是触摸屏上的按钮，也可以设置在键盘输入模块上，当然也可以作为一个单独的按钮设置在本实施例装置的外端，该测量按钮与控制器连接。

2、在用户确定进行测量时，按下该测量按键，控制器先检测当前检测的是第几根线芯，如果是第8根，说明整个网线线缆都检测完毕，直接输出长度数据、开路数据等信息到LCD显示模块上进行显示。

如果当前的待测网线其中线芯还没有进行检测，那么就开始进行后面正常的测量程序。

3、为了使测量结果准确，用户根据当前被测网线的大概长度，选择其属于1-100m，还是超过100m，然后选择不同的档位。这个档位信息输入到控制器后，控制器将信号发送到量程切换模块，量程切换模块根据信号调整多谐振荡电路中第一电阻R1、第二电阻R2的阻值。

4、根据将当前线芯接入到多谐振荡电路实现对形成电容原理的网线进行充放电。CPU控制器处理并计算一定时间内多谐振荡电路输出的脉冲个数，并通过与接入多谐振荡电路的一个标准电容同样时间内输出脉冲个数进行比较计算出线芯的电容值。然后用每米线缆的电容值除以所测的线芯电容值，即可得出当前线芯长度。

当然，在实际应用中，当所有8根线芯的长度均计算出来后，将得到的八根线芯长度进行比较，比较方法有很多，例如可以预设一长度阈值，找到线芯长度最大值，将其他7根线芯的长度测量值分别与线芯长度最大值进行比较，若二者之差超过长度阈值，则判定该线芯发生开路，根据线芯的长度测量值得到开路发生位置。然后将上述开路位置信息发送到LCD显示模块进行显示。从而实现开路检测。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种单端测量网线长度的装置，其特征在于，包括采集模块、多谐振荡电路、控制器，所述采集模块中包括模拟开关、标准电容和待测网线采集模块，在测量时，待测网线与待测网线采集模块相连；所述标准电容和待测网线采集模块通过模拟开关与多谐振荡电路相连，所述多谐振荡电路输出方波到控制器。

2.根据权利要求1所述的单端测量网线长度的装置，其特征在于，所述待测网线采集模块设有8个端口和一个待测线芯切换电路，8个端口分别与待测网线中的八个线芯相连，待测线芯切换电路用于将相应端口接入模拟开关。

3.根据权利要求1所述的单端测量网线长度的装置，其特征在于，所述多谐振荡电路包括555定时器、第一电阻、第二电阻、充放电电容，所述555定时器包括第一比较器和第二比较器，第一比较器内设置高触发阈值，第二比较器内设置低触发阈值；在测量过程中，对充放电电容进行充放电，若充电过程中多谐振荡电路中的电压达到高触发阈值，则第一比较器输出为低电平，多谐振荡电路输出置0，充放电电容进行放电；当放电过程中多谐振荡电路中的电压达到低触发阈值，则第二比较器输出为低电平，多谐振荡电路输出置1，一次充放电完成一个周期振荡，输出一个方波。

4.根据权利要求3所述的单端测量网线长度的装置，其特征在于，所述装置包括量程切换模块，用于调节多谐振荡电路中第一电阻、第二电阻的阻值。

5.根据权利要求1所述的单端测量网线长度的装置，其特征在于，所述多谐振荡电路和计数器之间设有前置滤波模块，用于对多谐振荡电路输出的方波进行去毛刺处理。

6.根据权利要求1所述的单端测量网线长度的装置，其特征在于，所述装置包括LCD显示模块，与控制器相连，用于显示当前测量的数据。

7.根据权利要求1所述的单端测量网线长度的装置，其特征在于，所述装置包括按键输入模块，与控制器相连。