Устройство контроля целостности кабеля связи. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Кабельные линии связи имеют свои особенности. Это - большая протяженность магистрали (до нескольких десятков километров), большое число проводов в кабеле, наличие в проводах, соседних с проверяемым, сигналов амплитудой до нескольких десятков вольт, сезонное изменение физических параметров линии связи.

Охранную сигнализацию для кабеля обычно выполняют по принципу контроля целостности шлейфа - пары проводов, на конце которой подключен резистор определенного сопротивления. При обрыве или замыкании проводов входное сопротивление шлейфа существенно изменяется, что и фиксирует сигнализатор.

Такое решение хорошо зарекомендовало себя при сравнительно небольшой длине контролируемой цепи. Но при попытке использовать подобную систему для контроля состояния длинной кабельной линии связи возникла проблема: во время передачи по соседним "парам" кабеля индукторного вызова (посылки переменного тока частотой 20...50 Гц и амплитудой 80... 100 В) наблюдаются ложные срабатывания сигнализации, хотя в действительности целостность кабеля не нарушена. К тому же сезонные колебания параметров длинного кабеля приводят к слишком большим для безошибочного контроля колебаниям входного сопротивления шлейфа. Опасность представляет и ситуация, когда в результате повреждения кабеля высокое напряжение вызывной посылки с соседних проводов попадает на вход устройства сигнализации. Это может вывести из строя его входную цепь. Например, в кабеле КМГ (для многоканальной аппаратуры уплотнения), кроме обычных "витых пар", имеются и коаксиальные линии. В них, помимо сигнала низкого напряжения, присутствует высокое постоянное напряжение (до 2000 В) для питания аппаратуры промежуточных усилительных пунктов. Последствия попадания такого напряжения на вход обычной аппаратуры охранной сигнализации легко предсказуемы.

Возможен вариант контроля с передачей по шлейфу тонального сигнала достаточно высокой частоты. Он дает возможность защитить аппаратуру от недопустимых значений постоянного или низкочастотного напряжения. Но такой вариант критичен к точной настройке узкополосного фильтра на приемной стороне и к уходу частоты контрольного генератора. К тому же частоту контрольного сигнала нельзя выбирать слишком высокой, чтобы не было заметно его влияния на соседние "пары" в кабеле. Еще один недостаток высокочастотного контроля - возможность проникновения сигнала на вход приемника через емкость между проводами и при оборванном шлейфе. При его длине в несколько десятков километров эта емкость может достигать десятых долей микрофарады.

Предлагаю устройство контроля состояния кабельной линии большой протяженности с использованием симметричных прямоугольных импульсов. Сигнал подают на один из проводов пары, а снимают для контроля с ее второго провода. На дальнем конце кабеля провода пары соединены между собой. Общий провод генератора и приемника заземлен.

Рис. 1

Схема устройства приведена на рис. 1. Задающий генератор выполнен на элементах DD1.1 и DD1.2 по обычной схеме. Резистор R4 переводит элемент DD1.1 в активный режим. Произведение сопротивления этого резистора на емкость конденсатора С1 определяет частоту генерации. С выхода элемента DD1.2 тактовые импульсы поступают на счетный вход триггера DD3.1, делящего их частоту на два. С прямого выхода триггера импульсная последовательность через усилитель, собранный на транзисторах VT1 и VT2 разной структуры, и конденсатор C3 поступает в контролируемую линию.

Второй провод линии, как уже сказано, подключают к входу приемной части устройства. Если линия не нарушена, то по частоте и длительности входные импульсы совпадают с выходными, но имеют затянутые фронты и спады. Степень искажения зависит от параметров и длины линии. В случае обрыва импульсы приобретают остроконечную форму и становятся биполярными. Различать исправную и неисправную линии только по амплитуде импульсов не удается, поэтому применена селекция по времени - контроль производится во второй половине длительности импульса, когда все переходные процессы уже закончились.

Импульсы с линии через конденсатор С2 и резистор R1 поступают на вход формирователя на транзисторе VT3 и элементе DD4.1. На выходе формирователя они имеют стандартные логические уровни, не зависящие от амплитуды входного сигнала. Еще одно назначение формирователя - защита от высокого напряжения. Оно может повредить лишь транзистор VT3, заменить который несложно. Он защищен к тому же стабилитроном VD1.

Стробирующие импульсы формирует узел на элементах DD2.1-DD2.3.

Они поступают на один из входов элемента DD4.2, второй вход которого соединен с выходом элемента DD4.1. На выходе элемента DD4.3 при исправной линии будут присутствовать импульсы, аналогичные стробирующим, а при неисправной - нет.

К выходу элемента DD4.3 подключен амплитудный детектор на диоде VD2. При наличии импульсов (исправной линии) выходное напряжение на сглаживающем конденсаторе С5 достаточно для открывания транзистора VT4, светодиод HL1 включен. Если импульсов нет (линия неисправна), светодиод HL1 погаснет.

Через конденсатор С6 импульсы с выхода элемента DD4.3 поступают на входы установки в нулевое состояние счетчика DD5. Поэтому при исправной линии счетчик остается в этом состоянии, транзистор VT5 закрыт, а светодиод HL2 погашен.

При отсутствии импульсов на входах начальной установки счетчик начнет работать, подсчитывая поданные на его вход С1 тактовые импульсы. На его выходе 8 (выводе 11) станут чередоваться высокий и низкий уровни напряжения. Это приведет к свечению светодио-да HL2 и подаче сигнала излучателем звука НА1. После устранения неисправности устройство возвратится в режим с низким уровнем на выходе 8 счетчика.

Описанное устройство некритично к изменению частоты задающего генератора, так как от него формируются и контрольные, и стробирующие импульсы. Поскольку генератор и приемник находятся рядом на одном конце контролируемого кабеля, проблема синхронизации этих импульсов не возникает.

Рис. 2

Если необходимо повысить экономичность устройства, в нем с незначительными изменениями в схеме можно использовать микросхемы серии К561. Конденсаторы С2 и C3 следует выбирать на напряжение не ниже, чем возможное в аварийной ситуации. Например, если вызывное напряжение достигает 80 В, эти конденсаторы должны выдерживать не менее 100 В. Желательно применить не оксидные, а пленочные конденсаторы, хотя это и приведет к увеличению габаритов устройства.

Сигнализатор собран на печатной плате, изображенной на рис. 2. Здесь установлены все детали, кроме транзистора VT6 с излучателем звука НА1 и светодиодов HL1, HL2. Эти элементы вынесены на переднюю панель корпуса от малогабаритного радиоприемника, в который помещена плата. На стенках корпуса размещены зажимы для подключения контролируемой линии и разъем питания.

Рис. 3

Блок питания, схема которого показана на рис. 3, изготовлен из электронного балласта от "энергосберегающей" осветительной лампы, согласно рекомендациям, данным в статье В. Стрюкова "Малогабаритный блок питания - из электронного балласта" ("Радио", 2004, № 3, с. 38, 39). Переделке был подвергнут неисправный блок от лампы мощностью 20 Вт. Для восстановления его работоспособности потребовалось лишь заменить конденсатор С2.

Согласно упомянутой статье, балластный дроссель переделан в трансформатор Т1. Его обмотка I содержит 400 витков провода ПЭЛ 0,1, а обмотка II намотана проводом ПЭЛ 0,6 почти до заполнения каркаса. Особое внимание необходимо обратить на качество межобмоточной изоляции, так как от этого зависит безопасность работы с сигнализатором. Лучше всего изолировать одну обмотку от другой двумя-тремя слоями лакоткани.

К выходу выпрямителя на диоде VD6 подключен стабилизатор напряжения на стабилитроне VD7 и транзисторе VT3. Мощность, рассеиваемая на этом транзисторе, невелика, поэтому он может работать без теплоотвода. О наличии напряжения на выходе блока сигнализирует светодиод HL1.

Плата блока питания находится в отдельном корпусе (от блока питания микрокалькулятора "Электроника"). Если добавить развязывающие диоды, то на случай пропадания сетевого напряжения можно организовать бесперебойное питание сигнализатора от аккумуляторной батареи.

Сигнальное устройство следует, прежде всего, подключить к шлейфу, разомкнутому на конце, при этом должно появиться устойчивое свечение светодиода HL2 (здесь и далее обозначения элементов согласно рис. 1). При замыкании шлейфа на дальнем конце линии включится светодиод HL1. Сопротивление замкнутого шлейфа не должно превышать 1,2 кОм.

Емкость конденсаторов С2 и C3 можно изменять в сторону уменьшения. Фильтрацию высокочастотных гармоник будет осуществлять сам кабель благодаря значительной собственной емкости. Но если длина кабеля невелика, можно между выходом устройства и общим проводом подключить конденсатор. Его емкость подбирают по минимуму помех в соседних каналах при сохранении надежного контроля целостности кабеля.

Если окажется, что в соседних каналах связи контрольный сигнал прослушивается со слишком высоким уровнем и мешает разговору, необходимо заменить резистор R9 подстроечным, а сигнал в линию подавать с его движка. Уровень сигнала следует установить лишь немного выше уровня, при котором включается светодиод HL1. Можно также понизить частоту контрольного сигнала, заменив конденсатор С1 другим, большей емкости.

При первоначальном подключении прибора к разомкнутому шлейфу иногда наблюдается одновременное свечение светодиодов HL1 и HL2. Это свидетельствует о том, что сопротивление изоляции между проводами кабеля недостаточно велико либо слишком велика емкость между ними. В этом случае попробуйте выбрать для контроля другую из числа имеющихся в кабеле свободных пар проводов. Можно попытаться использовать и провода из разных пар.

Прибор испытан на кабельных линиях связи длиной до 40 км. Он срабатывает и при обрыве контролируемых проводов, и при заземлении любого из них.

Автор: А. Долинин, г. Байконур; Публикация: radioradar.net

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Химический коктейль морских черепах 01.07.2017 Австралийские исследователи из Квинслендского университета обнаружили в крови зеленых черепах, обитающих на Большом барьерном рифе, настоящий "коктейль" из лекарственных препаратов и бытовой химии. Биологи осмотрели черепах, у которых наблюдались признаки воспаления и дисфункции печени. Оказалось, что в кровотоке животных присутствуют примеси лекарств от болезней сердца и от гиперурикемии, а также косметические и промышленные химикаты. Исследователи изучали состояние черепах, живущих вдоль побережья Квинсленда, а также обитателей отдаленных островов к северу от рифа. Исследование проходило в рамках программы Всемирного фонда дикой природы (WWF) Австралии. По словам Эми Хеффернан из Квинслендского университета, люди постоянно "оставляют" после себя химический след, но до сих пор пока неясно, какой эффект он оказывает на окружающую среду. Специалисты WWF Австралии предполагают, что полученные данные о состоянии черепах могут стать инструментом биологического мониторинга. С его помощью они хотят выяснить, какие химические вещества попадают в воды и как они влияют на морскую жизнь. В 2015-м году исследователи выяснили, что химическое вещество оксибензон, используемое в солнцезащитном креме, наносит огромный ущерб коралловым рифам во всем мире. По данным исследования, он вызывает деформацию молодых кораллов.

Другие интересные новости:

▪ Технология позиционирования в закрытых помещениях

▪ Мониторы iiyama ProLite XU2490HS-B1 и XU2590HS-B1

▪ Жидкий металл, автономно изменяющий свою структуру

▪ Телевизор становится камерой видеонаблюдения

▪ 3G/2G/GPRS-модуль Quectel UC200T

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Прошивки. Подборка статей

▪ статья Афанасий Иванович и Пульхерия Ивановна. Крылатое выражение

▪ Что представляли собой экономические основы и формы организации в Средневековье? Подробный ответ

▪ статья Функциональный состав телевизоров Minoka. Справочник

▪ статья Стабилизатор и сторож для вибрационного насоса. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Загадки про времена года

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026