CN2117618U - 智能数字查线仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能数字查线仪，它由定号 器和查号器两部分构成。定号器包括具有单向导电 作用的元件矩阵和接线端子；查号器包括输出电子开 关、输入电子开关、单片机、数显电路、操作键和接线 端子。本实用新型与现有技术相比，不用一根公共 线、不用比5V电源高很多的测量用直流电源，不用 设置很多与查线容量相同的选显按键，同时具有记忆 自检能力、操作维护方便、查线效率高、耗电省、成本 低等优点。

Description

本实用新型涉及一种查线仪，更具体地涉及一种智能数字查线仪。

已有的查线仪是用电阻法设计的模拟式查线器，实际工效很低。中国专利CN2084202U公开了一种数字式查线仪，虽然解决了用电阻法设计的模拟式查线器存在的一些问题，但仍有如下缺点：

1、整机需要二套不同电压等级的电源，即测量用直流电源和数字逻辑电路用电源（一般为5V）。由于主令编码仪中多个单向导电元件采用串联结构，因此测量用直流电源必须远远高于5V，否则，主令编码仪中单向导电元件的串联形式将没有实际意义，至少影响扩展查线容量，同时还需要对高于5V的高电平作特殊处理，才能提供给普通数字逻辑电路。

2、检码仪部分设置与查线容量相同的选显开关，这种查线容量与选显开关对应的方案，所用的选显开关数量很大，不但使仪器本身体积增大，成本提高，而且也给生产制造带来不便。

3、由于检码仪部分每一个接线端子和选显开关对应的纯硬件电路结构，按一个选显键显示一个线号，只有当所有键都按过，线号都显示完并记下以后，才可解下接于始未端接线端子上的所有导线，查线效率受到较大影响。

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足之处，而提供一种整机只使用5V电源，所查线路两端不用预设一根公共线、只设极少按键、查线效率高、操作简便、体积小、耗电省、成本低、容易扩展查线容量的智能数字查线仪。

本实用新型的目的是这样实现的：它包括定号器和查号器两大部分。定号器由具有单向导电作用的元件矩阵（可以是简化的、最简化的、非简化的）和定号接线端子相连构成。非简化的具有单向导电作用元件（以下均以二极管为例说明）矩阵与定号接线端子的连接方式是：前边的一个定号接线端子连线到后边的每一个定号接线端子连线间都接有一个正向连接的二极管（或后边的一个定号接线端子连线到前边每一个定号接线端子连线间都接有一个反向连接的二极管）。此矩阵可以简化，只保留主对角线上的二极管（或只保留第一行上的二极管）就成为最简化形式，若查线容量为n根线，需用n－1个二极管。查号器由单片机和受控于单片机的输出电子开关、输入电子开关、显示电路、操作（＋）键、操作（－）键、操作R键以及与输入输出电子开关相连的查号接线端子构成。在输入输出电子开关和查号接线端子共同连线的每一根线上都接有上拉电阻或下拉电阻。待查线路一端各导线与定号器各端子任意相接就被规定了与定号接线端子号相同的十进制线号；待查线路另一端与查号器各端子任意相接。本实用新型在加电或按R键后进入准备好查线状态，并显示准备好标志，这时按（＋）键，瞬即各导线对应的线号就被查出并存于单片机的内存贮器中，同时显示查完信息。然后，每按一次（＋）键，就正向顺序显示一导线的查号端号和对应的定号端号（即同时显示出两个号），连续按（＋）键快速连续正向显示。每按一次（－）键就逆向顺序显示一导线的查号端号和对应的定号端号，连续按（－）键快速连接逆向显示。

当查线仪进入准备好查线状态时，不按（＋）键而按（－）键就进行电源电压是否低于规定值检查，再按（－）键就进行输出、输入电子开关之间通路是否正常的检查。

本实用新型与现有技术相比，由于不需要专用的测量用直流电源，不需要设置与查线容量对应的很多选显开关，只要线路始未端导线接上，瞬即就能把线号查出并存贮起来，因此本实用新型具有查线效率高、操作维护使用简便、体积小、耗电省、成本低、容易扩展查线容量、抗干扰能力强等优点，是一种理想的智能数字查线仪。

附图图面说明：

图1为本实用新型的电路结构方框图。

图2为本实用新型的定号器的具有单向导电作用元件矩阵为非简化形式时，查线原理图（图中以查8路导线为例，省略了操作键、显示电路、电源自检电路）。

图3为本实用新型的定号器的具有单向导电作用元件矩阵为最简化形式时，查线原理图（图中以查8路导线为例，省略了操作键、显示电路、电源自检电路）。

图4为本实用新型采用置“1”法时的查线原理图（对应图3）。

图5为本实用新型的软件的主模块工作流程图。

图6为本实用新型的软件查号处理模块示意流程图。

图7为本实用新型把定号器中单向导电作用元件矩阵化为最简化时，查出一根导线号的软件示意流程框图（以图3中的接线为例）。

下面结合（附图）实施例对本实用新型作进一步详述：

本实用新型由定号器（1）和查号器（4）两部分构成。参见图1，定号器（1）由具有单向导电作用的元件矩阵和定号接线端子（2）相连构成。之所以称其为定号器（1），是因为被查线路导线（3）接于定号器（1）F₁端子就被规定为1号线，接于F₂端子就被规定为2 号线，接于Fi端子就被规定为1号线。查号器（4）由查号接线端子（5）、输出电子开关（7）、输入电子开关（6）、上拉电阻（8）、单片机（9）、显示电路（10）、操作（＋）键（11）、操作（－）键 （12）、操作R键（13）、电源电压检测电路（14）构成。待查导线（3）接于定号接线端子（2）和查号接线端子（5）之间，查号接线端子（5）的另一端分别与输出电子开关（7）的输出侧和输入电子开关（6）的输入侧连接，同时在查号接线端子（5）与输出电子开关（7）和输入电子开关（6）共同相连的每一根线路上还接有上拉电阻（8），输出电子开关（7）、输入电子开关（6）、数字显示电路（10）与单片机（9）相连，受单片机（9）控制，另外与单片机（9）相连的还有电源电压检测电路（14）、三个用于全部功能的操作（＋）键（11）、操作（－）键（12）、操作R键（13）。

参见图2，本实用新型实施例的定号器（1）中具有单向导电作用的元件矩阵为非简化形式，当查线容量为8根时，定号器（1）中二极管矩阵与定号接线端子（2）的连接规律是：定号接线端子（2）的F₁到后边每一个定号接线端子（2）的F₂、F₃、F₄、F₅、F₆、F₇、F₈之间都接有一个正向连接的二极管D₁₁、D₁₂、 D₁₃、D₁₄、D₁₅、D₁₆、D₁₇，定号接线端子（2） 的F₂到后边每一个定号接线端子（2）的F₃、F₄、F₅、F₆、F₇、F₈之间都接有一个正向连接的二极管D₂₂、D₂₃、 D₂₄、D₂₅、D₂₆、D₂₇，亦即定号接线端子（2）的Fi到后边的定号接线端子（2）Fi＋1、Fi＋2……F₈之间都接有一个正向连接的二极管Dii、Di（i＋1）、Di（i＋2）……Di7（i＝1～7）。

查接于查号接线端子（5）C₁上的线号。单片机（9）控制输出电子开关（7）向C₁端子输出“0”，定号器（1）的定号接线端子（2）的F₇也变为“0”，通过D₁₆使F₁端子钳位到“0”，通过D₂₆使F₂端子钳位到“0”，通过D₃₆使F₃端子钳位到 “0”，通过D₄₆使F₄端子钳位到“0”，通过D₅₆使F₅端子钳位到“0”，通过D₆₆使F₆端子钳位到“0”，因此，查号接线端子（5）的C₁～C₈的状态为00001000，然后由输入电子开关（6）读入C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆、C₇、C₈状态于单片机（9）内存贮器中，由单片机（9）中软件计算“0”的个数为7，这正是接于C₁端子上导线的线号，并存贮起来。

查接于查号接线端子（5）C₂上的线号。单片机（9）控制输出电子开关（7）向C₂端子输出“0”，由于二极管单向导电作用，其它二极管均处于反向截止状态，只有定号接线端子（2）F₁和查号接线端子（5）的C₂自身为“0”，其它定号接线端子（2）的F₂～F₈均为“1”，因此，查号接线端子（5）的C₁～C₈的状态为10111111，然后由输入电子开关（6）读入C₁～C₈的状态10111111于单片机（9）内存贮器中，由单片机（9）软件计算“0”的个数为1，这就是接于C₂端子导线的线号。

查接于查号接线端子（5）C₃上的线号。单片机（9）控制输出电子开关（7）向C₃接线端子输出“0”使定号接线端子（2）的F₆为“0”，通过D₁₅使F₁端子钳位到“0”，通过D₂₅使F₂端子钳位到“0”，通过D₃₅使F₃端子钳位 到“0”，通过D₄₅使F₄端子钳位到“0”，通过D₅₅使F₅端子钳位到“0”，由输入电子开关（6）读入C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆、C₇、C₈各端子的状态10001000于 单片机（9）内存贮器中，软件计算其“0”的个数为6，这就是接于C₃端子上导线的线号，并存贮起来。

以此类推，查出接于C₄端子上的导线号为5，接于C₅端子上的导线号为8，接于C₆端子上的导线号为3，接于C₇端子上的导线号为4，接于C₈端子上的导线号为2。

上述查线过程是：将被查导线（3）一端接于定号接线端子（2）上，另一端接于查号接线端子（5）上，当加电或按操作R键（13）后，查号器（4）就处于准备好查线状态，显示电路（10）显示准备好信息。然后按操作（＋）键（11），各线号立即查完并存于单片机（9）内存贮器中，显示电路（10）显示“08：02”，即表示查完也表示查号器（4）的查号接线端子（5）C₈接的是2号线，若按操作（－）键（12），显示“07：04”，表示F₇端子接的是4号线，若再接操作（－）键（12），显示“06：03”表示F₆端子接的3号线，如此可以依次显示出“05：08”、“04：05”、“03：06”、“02：01”、“01：07”，这是逆向显示，也可按操作（＋）键（11）顺向显示：“01：07”、“02：01”、“03：06”、“04：05”、“05：08”、“06：03”“07：04”、“08：02。

参见图3，本实用新型实施例的定号器（1）中具有单向导电作用的元件矩阵为最简化形式，当查线容量为8根时，其定号器（1）中二极管矩阵与定号接线端子（2）的接线规律是：只保留主对角线上的二极管D₁₁、D₂₂、D₃₃、D₄₄、D₅₅、 D₆₆、D₇₇，或只保留第一行二极管D₁₁、D₁₂、D₁₃、 D₁₄、D₁₅、D₁₆、D₁₇，这时，定号接线端子（2）中 前一个端子只与其相邻的后一个端子之间接有一个正向连接的二极管。

查接于查号接线端子（5）C₁上的线号，（以硅管正向压降约为0.7V计）。单片机（9）控制输出电子开关（7）向C₁端子输出“0”——→F₈端子为“0”——→通过D₇₇钳位作用使F₇端子为“0”（约为0.7V）——→D₆₆又使F₆钳位到0.7＋0.7＝1.4V——→D55又使F₅钳位到1.4V＋0.7V＝2.1V——→D₄₄又使F₄钳位到2.1V＋0.7V＝2.8V——→D₃₃又使F₃钳位到2.8V＋0.7V＝3.5V——→D₂₂又使F₂钳位到3.5V＋0.7V＝4.2V，F₁约为5V。这样，由输入电子开关（6）读入的C₁～C₈状态中，C₁和C₅为可靠的低电平“0”，显然这样一次输出与输入无法查出接到一个端子上的导线号。解决的办法是在不违背只使用5V电源的前提下，发挥单片机（9）的智能作用，以本实用新型专门设计的软件来实现：这就是每查一个导线号采用多次输出、输入的方法，以把二极管矩阵化为最简。参见图7，从图7中可以看出，当向某个端子输出“0”时，除本身外，有“0”输入则线号计数器加1，然后再向有“0”输入的端子输出“0”……，直至向某个端子输出“0”而无其它“0”输入时，接于该端子上的导线号就被查出，其线号为线号计数器内容加1。

由上述本实用新型实施例可以看出，这是一种由输出电子开关（7）输出“0”的方法，可简称为置“0”法，与之对应的方法是输出“1”的方法，简称置“1”法，参见图4，置“1”法对应的硬件结构也适应于定号器（1）中二极管矩阵的非简化、简化结构，但查号器（4）中的电阻排是由下拉电阻组成，且定号器（1）中接线端子号的排列顺序与图3相反。本实用新型是建立在整机只使用5V电源基础上的。所用5V电源只提供一级二极管的正向压降（锗管约0.3V，硅管约0.7V），用置“0”法向某个端子输出“0”，经一级二极管电压降后所得“0”电位在0.8V以下，是标准低电平，而用置“1”法向某个端子输出“1”，经一级二极管电压降后所得高电位在4V以上。因此对“0”、“1”电平信号不需做特殊处理就能直接输入。

参见图5，可以看出整机软件工作过程，同时可以看出本实用新型的主要功能。软件每完成一件工作后立即进入低功耗等待状态，在有中断信号产生后才能脱离此状态，在完成下一件工作后，仍又进入低功耗等待状态，这就是本实用新型耗电省的原因之一。当使用NMOS单片机（9）时，低功耗等待不起作用。

参见图6，由图中可以看出整个查线过程是受查号计数器控制，从查号器（4）第一个端子开始查号，直至把接于所有端子的导线号查出为止。

本实用新型所述的5V电源，在电路中若含TTL芯片，工作电压为5±5％V，可由交流电源整流稳压获得；若全部芯片采用CMOS或高速CMOS、单片机（9）采用CHMOS型，工作电压为5±20％V。后者情况下，本实用新型可采用电池供电（普通1.5V电池4节，可充电1.2V电池4节均可）。

本实用新型的硬件和软件，在不违背本发明构思的前提下可以做适当变化，例如可增加几个操作键，上拉电阻或下拉电阻（8）可用分立电阻也可用电阻排。具有单向导电作用的元件可用晶体二极管，也可由晶体三极管的PN结引出线构成，还可以把具有单向导电作用元件的矩阵集成到一个芯片上。本实用新型的输出电子开关（7）可以是能输出高电平“1”和低电平“0”的具有译码功能的集成逻辑门电路，分立逻辑门电路、光电开关、译码器、模拟开关。本实用新型的输入电子开关（6）可以是集成三状态门、集成三状态缓冲器、三状态接收器、三状态驱动器、模拟开关、光电开关、晶体管分立开关。本实用新型在软件上做一些改动，可以实现正向自动循环显示或逆向自动循环显示、查线仪加电就自动进行自检等。

Claims (8)

1、一种智能数字查线仪，包括定号器(1)、查号器(4)，其特征在于：

a，定号器(1)中具有单向导电作用元件构成的矩阵是非简化形式、简化形式、最简化形式和与单向导电元件矩阵相连的定号接线端子(2)，接于定号器(1)定号接线端子(2)上的待查导线(3)被规定了与定号接线端子(2)号相同的导线号；

b、查号器(4)包括起智能作用的单片机(9)，受单片机(9)控制的输出电子开关(7)和输入电子开关(6)，输出电子开关(7)的输出线和输入电子开关(6)的输入线相连后与查号器(4)的查号接线端子(5)相连，查号接线端子(5)又与待查导线(3)的另一端相接；

c、输出电子开关(7)的输出线、输入电子开关(6)的输入线和查号接线端子(5)相连的每一根线上都接有上拉电阻或下拉电阻(8)；

d、用于主要功能的(＋)、(－)、(R)操作键。

2、根据权利要求1所述的智能数字查线仪，其特征在于整机只使用5伏电源。

3、根据权利要求1所述的智能数字查线仪，其特征在于定号器（1）中具有单向导电作用元件构成矩阵的非简化形式的连接规律是定号接线端子（2）中前一边的一个端子到后边每一个端子间都接有一个正向连接的具有单向导电作用的元件。

4、根据权利要求1所述的智能数字查线仪，其特征在于定号器（1）中具有单向导电作用元件构成的矩阵的简化形式是除了只保留主对角线上单向导电作用元件或除了只保留第一行单向导电作用元件外，还有选择的保留其它若干单向导电元件。

5、根据权利要求1所述的智能数字查线仪，其特征在于定号器（1）中具有单向导电作用元件构成的矩阵最简化形式是只保留主对角线上单向导电作用元件或只保留第一行单向导电作用元件，这时定号接线端子（2）中前一个端子只与相邻后一个端子间接有一个正向连接的单向导电作用元件。

6、根据权利要求1所述的智能数字查线仪，其特征在于定号器（1）中具有单向导电作用的元件是晶体二极管、由晶体三极管的PN结间引出线构成的单向导电作用元件、把具有单向导电作用元件的矩阵集成到一个芯片上。

7、根据权利要求1所述的智能数字查线仪，其特征在于输出电子开关（7）为能输出高电平“1”和低电平“0”的具有译码功能的集成逻辑门电路、分立逻辑门电路、光电开关、译码器、模拟开关。

8、根据权利要求1所述的智能数字查线仪，其特征在于输入电子开关（6）为集成三状态门、集成三状态缓冲器、三状态驱动器、三状态接收器、模拟开关、光电开关、晶体管分立开关。

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