CN2603579Y - 一种通信线路故障综合测试装置 - Google Patents

Abstract

一种通信线路故障综合测试装置，其特征在于：它包括单片机系统、继电器网络、电流/电压变换及放大电路、电压/频率变换电路、高压电源模块、LCD液晶显示器、键盘。本实用新型的有益效果是：在原理上综合了时域反射和电桥测量两种方法的优点，采用单片机做中央控制，集成化程度高，测量数据准确；采用继电器网络和被测电缆连接的方式，提高了抗干扰能力；本实用新型操作使用方便，体积小，重量轻，适合各种金属材料的通信电缆、通信线路的故障查找和例行测试。

Description

一种通信线路故障综合测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种测试装置，特别涉及一种通信线路故障的综合测试装置。

背景技术

现有的通信线路，特别是通信电缆的故障测试方法有以下三种。一、是电缆电容综合分析法。这种方法是采用对电缆分布电容的综合测量，然后通过根据单位长度上的电缆分布电容的大小，计算出电缆断线的位置。该方法只能对电缆的断线故障做出粗略的测量，其测量数据受环境温度、湿度等因素的影响较大。二、电桥测试法。这种方法是经典的测试方法，可以测试电缆的绝缘不良等故障。由于其原理的限制，该方法对故障定位的准确度不高。三、时域反射法。这种方法是向被测电缆发射一电磁波，通过对电磁波反射回来的能量进行采样分析，从而得到故障点和故障类型。但测试装置较为复杂，操作不够方便。

发明内容

为了克服现有技术存在的测量精度不高、确定故障点不准确、测量故障单一、操作复杂等缺陷，本实用新型的目的在于提供一种通信线路故障综合测试装置，该装置测量精度高，测试方便、显示直观，并且可以测量绝缘、断线、混线等多种通信线路的故障。

本实用新型的目的是这样实现的：一种通信线路故障综合测试装置，其特征在于：它包括单片机系统、继电器网络、电流/电压变换及放大电路、电压/频率变换电路、高压电源模块、LCD液晶显示器、键盘；单片机系统控制高压电源模块的输入端；高压电源模块的输出端连接继电器网络；继电器网络的输出连接电流/电压变换及放大电路；继电器网络还连接至被测试的电缆；电流/电压变换及放大电路的输出端与电压/频率变换电路的输入端相接；电压/频率变换电路的输出连接至单片机系统；单片机系统的输出还与电压/频率变换电路、LCD液晶显示器相接；单片机系统的输入端还接有键盘。

上述电流/电压变换及放大电路由环阻放大电路和绝缘放大电路组成；环阻放大电路和绝缘放大电路的输入端均和继电器网络相接，输出端均与电压/频率变换电路相接。

本实用新型的有益效果是：在原理上综合了时域反射和电桥测量两种方法的优点，采用单片机做中央控制，集成化程度高，测量数据准确；采用继电器网络和被测电缆连接的方式，提高了抗干扰能力；本实用新型操作使用方便，体积小，重量轻，适合各种金属材料的通信电缆、通信线路的故障查找和例行测试。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的方框图。

图2是本实用新型的单片机系统原理图。

图3是本实用新型的继电器网络原理图。

图4是本实用新型的电流/电压变换及放大电路原理图。

图5使本实用新型的电压/频率变换电路原理图。

具体实施方式

一种通信线路故障综合测试装置，其特征在于：它包括单片机系统、继电器网络、电流/电压变换及放大电路、电压/频率变换电路、高压电源模块、LCD液晶显示器、键盘；单片机系统控制高压电源模块的输入端；高压电源模块的输出端连接继电器网络；继电器网络的输出连接电流/电压变换及放大电路；继电器网络还连接至被测试的电缆；电流/电压变换及放大电路的输出端与电压/频率变换电路的输入端相接；电压/频率变换电路的输出连接至单片机系统；单片机系统的输出还与电压/频率变换电路、LCD液晶显示器相接；单片机系统的输入端还接有键盘。

参见图1。本实用新型由单片机系统、高压电源模块、继电器网络、电流/电压变换及放大、电压/频率变换、键盘和LCD液晶显示器组成。键盘用于操作命令的输入，LCD用于显示测试结果。

上述单片机系统由集成电路D1、D4、与非门D3、晶体三极管VT2、电阻R21、R22、R23、电解电容C30、电容C3、C4、晶体振荡器VY1组成；集成电路D1的第4脚、第5脚接继电器网络；集成电路D1的第9脚经电阻R21接地；集成电路D1的第9脚还连接电解电容C30的负极，电解电容C30的正极接5伏电源正极；集成电路D1的第14脚接电压/频率变换电路；集成电路D1的第18脚和第19脚之间接有晶体振荡器VY1；集成电路D1的第18脚还经电容C3与地相接；集成电路D1的第19脚还经电容C4与地相接；集成电路D1的第20脚接地；集成电路D1的第26脚与集成电路D4的第13脚相接；集成电路D1的第27脚与集成电路D4的第1脚相接；集成电路D1的第30脚接电压/频率变换电路；集成电路D1的第3 1脚接5伏正电压；集成电路D1的第32～39脚接至继电器网络；集成电路D1的第40脚接5伏正电压；与非门D3的第8脚经电阻R22与晶体三极管VT2的基极相接；与非门D3的第1～6脚依次和集成电路D4的第3、4、7、8、13、14脚相接；与非门D3的第11脚与集成电路D4的第17脚相接；与非门D3的第12脚接5伏正电压；集成电路D4的第2、5、6、9、12、15、16脚接继电器网络；集成电路D4的第10脚接地；集成电路D4的第20脚接5伏正电压；晶体三极管VT2的集电极经电阻R23与5伏正电压相接；晶体三极管VT2的集电极还和集成电路D1的第12脚相接；晶体三极管VT2的发射极接地。

参见图2。集成电路D1是51系列单片机，其内部集成了RAM和ROM单元，不需要再外扩数据和程序存储器。集成电路D3是8输入与非门。静态时，8输入与非门各输入脚为高点平。当有按键操作时，相应的输入脚电平由高电平变为低电平，使集成电路D3的输出脚第8脚输出高电平，通过晶体管VT2在单片机的CPU中断引脚INTO上产生中断，CPU进入键盘中断程序，通过集成电路D4读入键值，执行相应操作。

上述继电器网络由集成电路D5、D6、继电器K1～K6组成；集成电路D5的第1、20脚接5伏正电压；集成电路D5的第2、3、8、9、12、13、18、19脚分别依次对应连接单片机系统中集成电路D1的第39～32脚；集成电路D5的第10脚接系统地GND；集成电路D5的第11脚接单片机系统中集成电路D1的第4脚；集成电路D5的第16脚与继电器K6的第6脚相接；集成电路D5的第17脚与继电器K6的第5脚相接；集成电路D5的第1、20脚接5伏正电压；集成电路D6的第2、3、8、9、12、13、18、19脚分别依次对应连接单片机系统中集成电路D1的第39～32脚；集成电路D6的第4脚与继电器K4的第6脚相接；集成电路D6的第5脚与继电器K4的第5脚相接；集成电路D6的第6脚与继电器K3的第6脚相接；集成电路D6的第7脚与继电器K3的第5脚相接；集成电路D6的第10脚接系统地GND；集成电路D6的第11脚接单片机系统中集成电路D1的第5脚；集成电路D6的第14脚与继电器K2的第6脚相接；集成电路D6的第15脚与继电器K2的第5脚相接；集成电路D6的第16脚与继电器K1的第6脚相接；集成电路D6的第17脚与继电器K1的第5脚相接；继电器K1～K6的第1脚和第10脚均接5伏正电压；继电器K5的第8脚与被测电缆相接。

参见图3。集成电路D5、D6是8位功率锁存器。可以输出150毫安电流。单片机系统的P0数据接口连接到集成电路D5、D6，通过它们驱动各继电器动作。继电器网络的作用是接入和改变注入被测电缆的电流方向，提高对地电流的抗干扰性。

上述环阻放大电路由运算放大器Y1、Y2、可变电阻R1、电阻R2～R5、等效电阻RX1组成；可变电阻R1的固定臂通过继电器网络接高压电源模块的5伏电压，可变电阻R1的滑动臂经电阻R2和运算放大器Y1的输入“+”端相接；可变电阻R1的滑动臂还经等效电阻RX1连接运算放大器Y1的输入“-”端，运算放大器Y1的输入“-”端接系统地GND；运算放大器Y1的输入“+”端经电阻R3和运算放大器Y1的输出端相接；运算放大器Y1的输出端和运算放大器Y2的输入“-”端相接；运算放大器Y2的输入“+”端经电阻R4接系统地GND；运算放大器Y2的输入“+”端还经电阻R5和运算放大器Y2的输出端相接；运算放大器Y2的输出端连接至电压/频率变换电路。

参见图4。在测试线路环阻时，电流/电压变换及放大电路中的环阻放大电路中，被测电缆的等效电阻RX1和分压可变电阻R1对电压VCC进行分压，在RX1上得到的电压经过运算放大器Y1组成的高输入阻抗低输出阻抗的电压跟随器后，再经过运算放大器Y2组成的同向放大器放大后，输出到电压/频率变换电路中集成电路N6的第7脚。在进行测试时，由于被测电缆的等效电阻范围较大，在0～5000欧姆之间。所以在测试过程中，需要改变分压可变电阻R1的大小，直到输出电压满足后面放大电路的要求。

上述绝缘放大电路由运算放大器Y3、Y4、电阻R10、R12、R13、可变电阻R11、等效电阻RX2组成；电阻R10一端通过继电器网络接高压电源模块的120伏电压，另一端与等效电阻RX2的一端相连；等效电阻RX2的另一端和运算放大器Y3的输入“-”端相连；运算放大器Y3的输入“-”端运算放大器的输出端之间接有可变电阻R11，可变电阻R11的固定臂和运算放大器Y3的输入“-”端相接，可变电阻R11的滑动臂和运算放大器Y3的输出端相接；运算放大器Y3的输入“+”端接系统地GND；运算放大器Y3的输出端和运算放大器Y4的输入“-”端之间接有电阻R12；运算放大器Y4的输入“+”端接系统地GND；运算放大器Y4的输入“-”端和运算放大器Y4的输出端之间接有电阻R13；运算放大器Y4的输出端连接至电压/频率变换电路。

在测试线路绝缘时，被测电缆的等效绝缘电阻RX2被串入电流/电压变换及放大电路中的绝缘放大电路中。通过RX2的电流经过运算放大器Y3的放大，得到一输出电压，再经过运算放大器Y4的第二级电压放大后，输出到电压/频率变换电路中集成电路N6的第7脚。在进行测试时，由于被测电缆的等效绝缘电阻在0～200兆欧姆之间，绝缘放大电路的由运算放大器Y4组成的第二级电压放大器具有固定的放大倍数。当被测线路的等效电阻RX2改变时，需要调节由运算放大器Y3组成的第一级放大器的可变电阻R11的阻值，直到第一级放大器的输出满足要求。电阻R10时限流电阻，防止被测线路的等效电阻很小的时候，被测电流过大而损坏第一级放大器或影响第一级放大器正常工作。

所述电压/频率变换电路由集成电路N6、D7、二极管VD1、电阻R10～R12、电容C9、C10组成；集成电路N6的第1脚连接12伏正电压；集成电路N6的第4脚和第5脚之间接有电容C9；集成电路N6的第4脚还和第14脚相连；集成电路N6的第5脚和二极管VD1的负极相接，二极管VD1的正极和集成电路N6的第6脚相接；集成电路N6的第5脚还经电阻R11、R10接12伏正电压；集成电路N6的第6脚还和第13脚、第15脚、第16脚相连，并和测试发射脉冲电压VREF相接；集成电路N6的第7脚和电流/电压变换及放大电路中的环阻放大电路和绝缘放大电路输出的数字信号相接；集成电路N6的第8脚接负12伏电压；集成电路N6的第9脚经电容C10接12伏正电压；集成电路N6的第10脚和D7的第5脚相接；集成电路N6的第11脚经电阻R12和5伏正电压相接；集成电路N6的第11脚还与单片机系统中集成电路D1的第14脚相接；集成电路N6的第12脚接系统地GND；集成电路D7的第8脚和第11脚接地；集成电路D7的第10脚还与单片机系统中集成电路D1的第30脚相接；集成电路D7的第1 6脚和5伏正电压相接。

参见图5。由单片机系统中输出的频率信号，通过集成电路D7进行8分频后送到集成电路N6作为电压/频率变换的基准频率。集成电路N6根据来自电流/电压变换及放大电路输出电压信号，将其转化成相应的频率信号，再送到单片机的定时器输入端，单片机通过计数得到相应的频率值，经过单片机的处理，得到被测线路的环阻和绝缘电阻。和A/D变换相比，采用电压/频率变换的优点是可以在较低的成本小获得较高的转换位数，从而大大提高测试精度。

上述单片机系统中的集成电路D1的型号为89C55；集成电路D4的型号为G74AL373；与非门D3的型号为74HC30。

上述继电器网络中的集成电路D5、集成电路D6的型号为TPIC68273N；继电器K1～K6的型号为TO2-L2-5；上述环阻放大电路中的运算放大器Y1、Y2的型号为ICL7650；上述绝缘放大电路中的运算放大器Y3、Y4的型号为ICL7650。

上述电压/频率变换电路中的集成电路N6的型号为AD652AQ；集成电路D7的型号为CD74HCT4040。

Claims (10)

1、一种通信线路故障综合测试装置，其特征在于：它包括单片机系统、继电器网络、电流/电压变换及放大电路、电压/频率变换电路、高压电源模块、LCD液晶显示器、键盘；单片机系统控制高压电源模块的输入端；高压电源模块的输出端连接继电器网络；继电器网络的输出连接电流/电压变换及放大电路；继电器网络还连接至被测试的电缆；电流/电压变换及放大电路的输出端与电压/频率变换电路的输入端相接；电压/频率变换电路的输出连接至单片机系统；单片机系统的输出还与电压/频率变换电路、LCD液晶显示器相接；单片机系统的输入端还接有键盘。

2、根据权利要求1所述的一种通信线路故障综合测试装置，其特征在于：所述电流/电压变换及放大电路由环阻放大电路和绝缘放大电路组成；环阻放大电路和绝缘放大电路的输入端均和继电器网络相接，输出端均与电压/频率变换电路相接。

3、根据权利要求1所述的一种通信线路故障综合测试装置，其特征在于：所述单片机系统由集成电路D1、D4、与非门D3、晶体三极管VT2、电阻R21、R22、R23、电解电容C30、电容C3、C4、晶体振荡器VY1组成；集成电路D1的第4脚、第5脚接继电器网络；集成电路D1的第9脚经电阻R21接地；集成电路D1的第9脚还连接电解电容C30的负极，电解电容C30的正极接5伏电源正极；集成电路D1的第14脚接电压/频率变换电路；集成电路D1的第18脚和第19脚之间接有晶体振荡器VY1；集成电路D1的第18脚还经电容C3与地相接；集成电路D1的第19脚还经电容C4与地相接；集成电路D1的第20脚接地；集成电路D1的第26脚与集成电路D4的第13脚相接；集成电路D1的第27脚与集成电路D4的第1脚相接；集成电路D1的第30脚接电压/频率变换电路；集成电路D1的第31脚接5伏正电压；集成电路D1的第32～39脚接至继电器网络；集成电路D1的第40脚接5伏正电压；与非门D3的第8脚经电阻R22与晶体三极管VT2的基极相接；与非门D3的第1～6脚依次和集成电路D4的第3、4、7、8、13、14脚相接；与非门D3的第11脚与集成电路D4的第17脚相接；与非门D3的第12脚接5伏正电压；集成电路D4的第2、5、6、9、12、15、16脚接继电器网络；集成电路D4的第10脚接地；集成电路D4的第20脚接5伏正电压；晶体三极管VT2的集电极经电阻R23与5伏正电压相接；晶体三极管VT2的集电极还和集成电路D1的第12脚相接；晶体三极管VT2的发射极接地。

4、根据权利要求1所述的一种通信线路故障综合测试装置，其特征在于：所述继电器网络由集成电路D5、D6、继电器K1～K6组成；集成电路D5的第1、20脚接5伏正电压；集成电路D5的第2、3、8、9、12、13、18、19脚分别依次对应连接单片机系统中集成电路D1的第39～32脚；集成电路D5的第10脚接系统地GND；集成电路D5的第11脚接单片机系统中集成电路D1的第4脚；集成电路D5的第16脚与继电器K6的第6脚相接；集成电路D5的第17脚与继电器K6的第5脚相接；集成电路D5的第1、20脚接5伏正电压；集成电路D6的第2、3、8、9、12、13、18、19脚分别依次对应连接单片机系统中集成电路D1的第39～32脚；集成电路D6的第4脚与继电器K4的第6脚相接；集成电路D6的第5脚与继电器K4的第5脚相接；集成电路D6的第6脚与继电器K3的第6脚相接；集成电路D6的第7脚与继电器K3的第5脚相接；集成电路D6的第10脚接系统地GND；集成电路D6的第11脚接单片机系统中集成电路D1的第5脚；集成电路D6的第14脚与继电器K2的第6脚相接；集成电路D6的第15脚与继电器K2的第5脚相接；集成电路D6的第16脚与继电器K1的第6脚相接；集成电路D6的第17脚与继电器K1的第5脚相接；继电器K1～K6的第1脚和第10脚均接5伏正电压；继电器K5的第8脚与被测电缆相接。

5、根据权利要求2所述的一种通信线路故障综合测试装置，其特征在于：所述环阻放大电路由运算放大器Y1、Y2、可变电阻R1、电阻R2～R5、等效电阻RX1组成；可变电阻R1的固定臂通过继电器网络接高压电源模块的5伏电压，可变电阻R1的滑动臂经电阻R2和运算放大器Y1的输入“+”端相接；可变电阻R1的滑动臂还经等效电阻RX1连接运算放大器Y1的输入“-”端，运算放大器Y1的输入“-”端接系统地GND；运算放大器Y1的输入“+”端经电阻R3和运算放大器Y1的输出端相接；运算放大器Y1的输出端和运算放大器Y2的输入“-”端相接；运算放大器Y2的输入“+”端经电阻R4接系统地GND；运算放大器Y2的输入“+”端还经电阻R5和运算放大器Y2的输出端相接；运算放大器Y2的输出端连接至电压/频率变换电路。

6、根据权利要求2所述的一种通信线路故障综合测试装置，其特征在于：所述绝缘放大电路由运算放大器Y3、Y4、电阻R10、R12、R13、可变电阻R11、等效电阻RX2组成；电阻R10一端通过继电器网络接高压电源模块的120伏电压，另一端与等效电阻RX2的一端相连；等效电阻RX2的另一端和运算放大器Y3的输入“-”端相连；运算放大器Y3的输入“-”端运算放大器的输出端之间接有可变电阻R11，可变电阻R11的固定臂和运算放大器Y3的输入“-”端相接，可变电阻R11的滑动臂和运算放大器Y3的输出端相接；运算放大器Y3的输入“+”端接系统地GND；运算放大器Y3的输出端和运算放大器Y4的输入“-”端之间接有电阻R12；运算放大器Y4的输入“+”端接系统地GND；运算放大器Y4的输入“-”端和运算放大器Y4的输出端之间接有电阻R13；运算放大器Y4的输出端连接至电压/频率变换电路。

7、根据权利要求1、2或3所述的一种通信线路故障综合测试装置，其特征在于：所述电压/频率变换电路由集成电路N6、D7、二极管VD1、电阻R10～R12、电容C9、C10组成；集成电路N6的第1脚连接12伏正电压；集成电路N6的第4脚和第5脚之间接有电容C9；集成电路N6的第4脚还和第14脚相连；集成电路N6的第5脚和二极管VD1的负极相接，二极管VD1的正极和集成电路N6的第6脚相接；集成电路N6的第5脚还经电阻R11、R10接12伏正电压；集成电路N6的第6脚还和第13脚、第15脚、第16脚相连，并和测试发射脉冲电压VREF相接；集成电路N6的第7脚和电流/电压变换及放大电路中的环阻放大电路和绝缘放大电路输出的数字信号相接；集成电路N6的第8脚接负12伏电压；集成电路N6的第9脚经电容C10接12伏正电压；集成电路N6的第10脚和D7的第5脚相接；集成电路N6的第11脚经电阻R12和5伏正电压相接；集成电路N6的第11脚还与单片机系统中集成电路D1的第14脚相接；集成电路N6的第12脚接系统地GND；集成电路D7的第8脚和第11脚接地；集成电路D7的第10脚还与单片机系统中集成电路D1的第30脚相接；；集成电路D7的第16脚和5伏正电压相接。

8、根据权利要求1或3所述的一种通信线路故障综合测试装置，其特征在于：所述单片机系统中的集成电路D1的型号为89C55；集成电路D4的型号为G74AL373；与非门D3的型号为74HC30。

9、根据权利要求1、2、4、5或6所述的一种通信线路故障综合测试装置，其特征在于：所述继电器网络中的集成电路D5、集成电路D6的型号为TPIC68273N；继电器K1～K6的型号为TO2-L2-5；所述环阻放大电路中的运算放大器Y1、Y2的型号为ICL7650；所述绝缘放大电路中的运算放大器Y3、Y4的型号为ICL7650。

10、根据权利要求7所述的一种通信线路故障综合测试装置，其特征在于：所述电压/频率变换电路中的集成电路N6的型号为AD652AQ；集成电路D7的型号为CD74HCT4040。

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