Kablolu çevrimiçi algılama teknolojisi
İletişim ve kontrol gibi giderek karmaşıklaşan elektronik sistemleri hedefleyen çevrimiçi kablo tespiti için teknik bir çözüm önerildi. Karmaşık elektronik sistemde, çevrimiçi kablo algılamanın teknik şeması, prensibi, yöntemi ve devre bileşimi açıklanmaktadır. Karmaşık elektronik sistemlerin test edilmesi ve bakımı için yeni bir kablolu çevrimiçi test yöntemi önerilmiştir.
1. Giriş
İletişim ve kontrol gibi yoğun ekipmanların bulunduğu elektronik sistemlerde, kabloların cihazlar arası bağlantısı, sistemin performansını doğrudan etkiler. Bu nedenle, elektronik sistem test ve bakımında, kablo arızalarını hızlı bir şekilde belirlemek için basit yöntemlerin nasıl kullanılacağı büyük önem taşımaktadır.
Kablo hatasını yargılamanın genel yöntemi, test etmek için kablonun iki ucuna dokunmak için multimetrenin iki test ucunu kullanmaktır ve kablo hatası doğrudan değerlendirilebilir. Çevrimiçi test, kablonun bir ucunun elektronik bir cihaza bağlı olduğu ve test edenin, kablonun diğer ucundaki test aracılığıyla kablonun arızasını değerlendirdiği anlamına gelir. Çevrimiçi kablo testi için kullanılabilecek teknik prensip, elektromanyetik dalga yansıması prensibidir. Pratik uygulamalarda, üretim maliyetinin ve test doğruluğunun sınırlamaları nedeniyle, elektromanyetik dalga yansıması ilkesini benimseyen ekipmanlar genellikle yalnızca uzun hat iletim kablosu arıza tespiti için kullanılır. Genel olarak elektronik sistem test ve bakımında, kablonun açık devre veya kısa devre hatası genellikle bir multimetre ile test edilir. Multimetre test yönteminin iki dezavantajı vardır:
(1) Kablonun her iki ucuna dokunmak için bir multimetrenin iki test ucu kullanılmalıdır. Cihazı bağlayan kablo uzundur veya bir ucunu sökmek veya zamanında dokunmak zordur, bu nedenle test etmek için multimetre kullanamazsınız.
(2) Çok damarlı kabloların testi, aynı anda çok çekirdekli kablolar için değil, yalnızca tek tek manuel olarak test edilebilir.
Elektromanyetik dalga yansıtma teknolojisi, ortam değiştiğinde yayılan elektromanyetik dalganın yansıtma prensibini kullanır ve kablonun açık devre arızasını ortaya çıkarmak için yansıtılan sinyalin alınma zamanına kadar kablonun ucu ile kablonun bağlantısının kesilmesi arasındaki mesafeyi hesaplar. Elektromanyetik dalga yansıtma teknolojisini kullanmanın dezavantajları şunlardır:
(1) Kısa devre arızaları test edilemez.
(2) Yüksek üretim maliyeti.
2 Çevrimiçi test teknik çözümleri
2.1 Çözülmesi gereken teknik sorunlar
Çevrimiçi algılama teknolojisi ile çözülmesi gereken sorunlar:
(1) Cihazı bağlayan kablo uzundur veya bir ucu zamanla sökülmesi veya dokunması zordur Kablonun diğer ucu, kablonun arızasını ve türünü (açık devre veya kısa devre) belirlemek için çevrimiçi olarak test edilebilir.
(2) Çevrimiçi test yoluyla, çok çekirdekli kablonun arızası değerlendirilebilir ve aynı anda arızalı kablonun çekirdek numarası ve arıza türü (açık devre veya kısa devre) görüntülenebilir.
(3) Çevrimiçi test sorunlarını çözmek ve üretim maliyetlerini düşürmek için daha basit ve uygulaması daha kolay çözümler kullanın.
2.2 Devre bileşimi ve çalışma prensibi
(1) Yarı iletken cihaz P-N bağlantısının kapasitans etkisi
Saf yarı iletken malzemeler daha yüksek dirençlidir, ancak cihazı oluşturan P-N bağlantılarının difüzyon kapasitansı ve bariyer kapasitansı vardır.
Difüzyon kapasitansı: Uygulanan voltaj ile P-N bağlantısının difüzyon alanındaki azınlık taşıyıcı yükünün değişimi, P-N bağlantısının difüzyon alanının kapasitans etkisi olarak kabul edilebilir. Gerilim arttığında difüzyon alanındaki yük artar, bu da kondansatör şarjına eşdeğerdir; voltaj düştüğünde difüzyon alanındaki yük azalır, bu da kondansatör deşarjına eşdeğerdir. P-N bağlantı difüzyon kapasitansı:
CD = gp / 2 (1)
Bunlar arasında g iletkenlik ve p azınlık taşıyıcı deliklerin ömrüdür.
Bariyer kapasitansı: P-N bağlantı alanı yük bölgesi de bir kapasitans etkisine sahiptir.P-N bağlantı ileri voltajı arttığında, P-N bağlantı bariyer yüksekliği azalır, elektrik alan yoğunluğu azalır ve uzay yükü bölgesi genişliği de azalır. P bölgesindeki delikler ve N bölgesindeki elektronlar, uzay yük bölgesinin yüklenmesine eşdeğer olan uzay yük bölgesine akar. P-N bağlantısının ileri voltajı azaldığında, P-N bağlantısının bariyer yüksekliği artar, elektrik alan kuvveti artar ve uzay yükü bölgesinin genişliği artar. P alanındaki delikler ve N alanındaki elektronlar, uzay yük alanının boşalmasına eşdeğer olan uzay yük alanından dışarı akarlar. Bu kapasitif etkiye bariyer kapasitansı denir. P-N bağlantı bariyer kapasitansı:
CT = 0A / xm (2)
Bunlar arasında xm, uzay yükü bölgesinin genişliğidir ve A, P-N bağlantısının kesit alanıdır.
(2) Test edilen arıza ağının karakteristik empedansı
Test edilen arıza ağının karakteristik empedansını doğru bir şekilde hesaplamak zordur. Kablolu çevrimiçi algılama teknolojisi, elektronik cihazın iki ucu arasındaki AC sinyali tarafından sunulan AC empedansını değerlendirmek için yarı iletken cihazın P-N bağlantısının bağlantı kapasitansını kullanır.
P-N bağlantı kapasitansı yarı iletken malzemeler, bağlantı alanı ve üretim sürecine göre değişir. Genel olarak, yüksek frekanslı cihazların bağlantı kapasitansı küçüktür ve düşük frekanslı cihazların bağlantı kapasitansı büyüktür ve bu genellikle cihaz kılavuzunda bulunabilir. Örneğin, 9018 yüksek frekanslı düşük güçlü transistörün kesme frekansı 1,1 GHz ve bağlantı kapasitansı 1,3 p'dir. 1.3 p'lik bir bağlantı kapasitansı ile hesaplanan, 100 kHz'lik bir çalışma frekansına sahip bir AC sinyali tarafından sunulan AC empedansı:
Z = 1 / 2fC = 1 / (2 × 3.14 × 100 × 103 × 1.3 × 10-12) = 1.2 × 106
Yani, 1,1 GHz kesme frekansına sahip cihaz, 100 kHz frekansa sahip bir AC sinyaline yaklaşık 1,2 M AC empedansı sergiler. Bu nedenle, frekansları 1 GHz'in altında olan devreler için AC empedansı 1,2 M'dan daha düşük olarak hesaplanır ve daha yüksek frekanslı devreler için daha yüksek bir çalışma sinyali frekansı seçilir.
(3) Çevrimiçi algılama teknolojisinin çalışma prensibi ve devre bileşimi
Test edilen kablonun iki çekirdek teli A1B1 ve A2B2, Şekil 1'de gösterilmektedir; burada C1, A1B1 kablosunun ortasındaki herhangi bir noktadır ve C2, A2B2 kablosunun ortasındaki herhangi bir noktadır. Bu makalede çevrimiçi algılama durumu, kablonun bir ucunun (A1, A2) test cihazına, diğer ucunun (B1, B2) çalışma durumuna göre ekipmana bağlı olduğu anlamına gelir. Z, test edilen kabloya bağlı cihazın her iki ucundaki AC eşdeğer empedansıdır.
Şekil 1 Test edilen kablo ile cihaz arasındaki bağlantının şematik diyagramı
Yarı iletken cihazların PN bağlantısı bağlantı kapasitansına sahip olduğundan, dirençler, kapasitörler, endüktanslar ve diğer elektronik bileşenlerden oluşan elektronik ekipmanın iki ucu ile yarı iletken cihazların arasındaki AC empedansı 1 / 2fC'ye eşittir, burada C eşdeğer kapasitans , F sinyal frekansıdır. Şekil 1 ve Şekil 2'de Z, test edilen kabloya bağlanan ekipmanın AC eşdeğer empedansıdır.
Kablo çevrimiçi algılama teknolojisi, elektronik cihazın iki ucu arasındaki AC sinyaline sunulan AC empedans prensibini kullanır.Cihazın iki ucu arasında bir AC sinyali gönderilir ve iki uç arasına seri olarak bir test referans direnci bağlanır. Karşılaştırıcıdan geçtikten sonra yüksek ve düşük bir seviye oluşturmak için sinyalin test referansının direncine bölünmesini kullanın. Bağlantı bağlandığında, yüksek bir seviye çıkarır ve zil sesini bir uyarı tonu üretmeye yönlendirir; bağlantı kesildiğinde, bir uyarı tonu olmadan düşük bir seviye çıkarır. Kablo çevrimiçi algılama teknolojisi, kablonun açık mı kapalı mı olduğunu belirlemek için yukarıdaki ilkeleri kullanır.
Çevrimiçi algılama teknolojisinin temel blok diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir. Şekil 2'deki R2, Şekil 5'teki anahtar K R2 konumunda ve R2, Şekil 5'teki anahtar K olduğunda B ve G noktaları arasındaki devrenin AC eşdeğer direncidir. R2 konumuna ayarlandığında B ve G iki noktası arasındaki devrenin AC eşdeğer direnci (farklı çekirdek teller arasına bağlanan ekipmanın eşdeğer direncine göre, R2 ve R2'nin direnç değerleri nispeten sabittir, bundan sonra referans direnci R2 olarak anılacaktır ve Referans direnci R2). Açık devre arızalarını test ederken, referans direnci R2 yeterince büyük olmalıdır (bu 1,8 M'dur) ve sinyal oluşturucunun frekansı, AC eşdeğer empedansı Z = 1 / 2fC (C eşdeğer kapasitanstır) referans direnç R2'den daha az olacak şekilde seçilmelidir. , Voltaj bölünmesinden sonraki çıkış voltajı VA / 2'den daha büyüktür (VA, sinyal oluşturucu tarafından verilen sinyal genliğidir). Karşılaştırıcının eşiği VA / 2'dir, karşılaştırıcı yüksek seviyede çıktı verir, gösterge ışığı yanar ve bir hızlı ses çıkışı vardır. Kablo açıkken, Z sonsuzdur, çıkış voltajı voltaj bölündükten sonra 0'dır, karşılaştırıcı düşük bir seviye çıkarır, gösterge ışığı söner ve bip çıkışı olmaz, bu nedenle açık devre hatası değerlendirilir.
Kısa devre arızalarını test ederken, R2 resistance referans direnci seçimi yeterince küçük olmalıdır (bu 20 olarak listelenmiştir). Bu nedenle, yalnızca eşdeğer empedans 20 'dan düşük olduğunda (kısa devre olarak kabul edilir) ve çıkış voltajı VA / 2'den büyük olduğunda (VA, sinyal oluşturucu tarafından verilen sinyal genliğidir), karşılaştırıcı yüksek düzeyde çıkış verir, gösterge ışığı yanar ve bir bip sesi duyulur. Çıktı. Aksi takdirde, eşdeğer empedans 20 'dan büyük olduğunda (kısa devre değil), voltaj bölünmesinden sonraki çıkış voltajı VA / 2'den düşüktür, karşılaştırıcı düşük bir seviye çıkarır, gösterge ışığı söner ve bip sesi çıkmaz. Bundan kısa devre hatası yargılanabilir.
Çevrimiçi algılama teknolojisi şemasının temel diyagramı, sinyal üreteci devresi, referans ve voltaj bölücü doğrultucu devresi, karşılaştırıcı devre, çoklayıcı devre, ekran devresi, mikro işlemci ve kontrol devresinden oluşur. Çevrimiçi algılama devresinin blok şeması Şekil 3'te gösterilmektedir.
Hesaplamayı kolaylaştırmak için, sinyal oluşturucu bir sinüzoidal sinyal oluşturmak için bir sinüzoidal sinyal üreteci devresi kullanabilir. Bununla birlikte, pratik uygulamalarda, AC sinyalleri üretmek için Şekil 4'te gösterildiği gibi üç NAND geçidinden oluşan bir çoklu rezonatör kullanılır. Bunlar arasında, R1 ve C1 seçimi, salınım frekansını 25 kHz ile 100 kHz arasında yapar. Sinyal oluşturucu tarafından üretilen sinyal, temel dalga, ikinci harmonik ve üçüncü harmonik gibi birçok frekans bileşenine sahip dalgaları içeren bir kare dalgadır. Fourier dönüşümüne göre kare dalgayı oluşturan harmonikler arasında üçüncü harmonikten sonraki salınım genliği hızla azalır. Bu nedenle, bu devrenin gerçek uygulamasında, eşdeğer empedans yaklaşık olarak kare dalganın salınım frekansına göre hesaplanabilir.
Referans ve voltaj bölücü doğrultucu devresi ve karşılaştırıcı devre Şekil 5'te gösterilmektedir.
Referans ve voltaj bölücü redresör devresi R2, R3, V1 ve C2'den oluşur. Bunlar arasında R2 ve R2, referans direnç üzerinde en büyük etkiye sahiptir.% 1 doğrulukla yüksek hassasiyetli metal direnci seçin. R2'nin direnç değeri 1,8 M ve R2 resistance'nin direnç değeri 20 ; R3, V1 ve C2 bir doğrultucu örnekleme devresi oluşturur ve V1, doğrultma kullanır. Diyot 1N4148, R3, C2 sinyal frekansına göre seçilir.
Karşılaştırıcı V2, R4 ve R5'ten oluşur. V2, tek beslemeli işlemsel amplifikatör kullanır LM358, R4 ve R5 sinyal genliğine göre seçilir.
3 Çok çekirdekli kabloların çevrimiçi tespiti
3.1 Ana işlevler ve teknik göstergeler
Çok çekirdekli kabloların çevrimiçi tespiti (örnek olarak 64 çekirdekli kabloları alın), ana işlevler ve teknik göstergeler aşağıdaki gibidir:
(1) Çevrimiçi algılama işlevi: tek uçlu kablo erişimi (diğer uç cihaza bağlıdır) kablonun açılıp kapanmasını test edebilir;
(2) Ekran işlevi: arızalı kablo çekirdeğinin numarasını görüntüler;
(3) Kablo çekirdek teli 64 çekirdekten az veya buna eşittir.
3.2 Multipleks kontrol
Çoklayıcı devre parçası 416 kanallı analog anahtar ve kontrol mantık devrelerinden oluşur Analog anahtar devresi MAXIN'in 16 kanallı analog anahtar devresi MAX4968'i kullanır. Çoklayıcı devrenin blok diyagramı Şekil 6'da gösterilmektedir.
Mikroişlemci ve kontrol devresi, 51 serisi tek yongalı mikro bilgisayarlardan ve çevresel devrelerinden oluşur ve programlama dili C51 dilini benimser.
Ekranda LCD ekran bulunur ve hızlı ses devresi bir zil ve bir sürüş devresinden oluşur.
4 Anahtar teknolojiler ve uygulama yöntemleri
(1) AC empedans kısmi basınç örnekleme algılama teknolojisi
Çevrimiçi algılama teknolojisi, elektronik cihazın iki ucu arasındaki AC sinyaline sunulan AC empedans ilkesini kullanır ve kablo açık devresinin ve kısa devre arızalarının çevrimiçi algılamasını gerçekleştirmek için AC empedans kısmi basınç örnekleme algılama teknolojisini kullanır. Şekil 4'te gösterildiği gibi, kablo bağlantısı normal olduğunda, AC eşdeğer empedansı Z = 1 / 2fC, C eşdeğer kapasitanstır ve sinyal frekansı uygun şekilde seçilir, böylece AC eşdeğer empedans referans direnç R2'ye eşdeğerdir ve voltaj bölünmesinden sonraki çıkış voltajı yaklaşık VCC'dir. / 2, karşılaştırıcı yüksek seviyede çıktı verir, gösterge ışığı yanar ve bir hızlı ses çıkışı vardır. Kablo açıkken, Z sonsuzdur, çıkış voltajı voltaj bölünmesinden sonra 0'dır, karşılaştırıcı düşük bir seviye çıkarır, gösterge ışığı söner ve bip çıkışı olmaz. Bundan açık devre hatası değerlendirilebilir.
(2) Çok kanallı kombinasyon seçimi giriş algılama teknolojisi
Bu çevrimiçi algılama teknolojisi, çok kanallı kombinasyon seçimi giriş algılama teknolojisi aracılığıyla çok çekirdekli kabloların eş zamanlı algılanmasını ve kısa devre arıza algılamasını gerçekleştirir. Bunu başarmanın yolu aşağıdaki gibidir:
1) Çok damarlı tellerin eşzamanlı tespiti: Şekil 5'te gösterildiği gibi, çok kanallı bir analog anahtar vasıtasıyla çok sayıda damarlı tel ayrı ayrı bağlanır ve ayrı ayrı tespit edilir ve ardından tespit sonucu aynı anda mikroişlemci kontrolü tarafından görüntülenir;
2) Kısa devre algılama: birden çok analog anahtar aracılığıyla, birden çok çekirdek tel çiftler halinde bağlanır ve ayrı ayrı algılanır ve ardından kombinasyon mantığı, iki çekirdek tel arasındaki kısa devre hatasını belirlemek için mikroişlemci tarafından kontrol edilir.
5 Karşılaştırma testi sonuçları
Karşılaştırma testi, anahtarın üç arayüzüne karşılık gelen üç adet 7 çekirdekli, 10 çekirdekli ve 19 çekirdekli kabloyla yapılmıştır. Test sonuçları Tablo 1'de gösterilmektedir. 7 çekirdekli, 10 çekirdekli ve 19 çekirdekli çevrimiçi test sonuçları, gerçek arıza koşullarıyla tutarlıdır ve uyum oranı% 100'dür. Üç tür kablo vardır: 7 çekirdek, 10 çekirdek ve 19 çekirdek Her bir kablo için ortalama test süresi 1 dakikadan azdır. Kablo çıkarıldıktan sonra algılama süresi ve algılama, onlarca kez veya daha fazla kısalır.
Çevrimiçi tespit teknolojisinin getirdiği faydalı etkiler şunlardır:
(1) Çevrimiçi algılama teknolojisi, kablo arızalarını kablonun bir ucunda çevrimiçi olarak algılayabilir ve ekipman testi veya bakımı sırasında ekipmanı sökme iş yükünü azaltır;
(2) Çevrimiçi algılama teknolojisi, çok çekirdekli kabloların arızasını çevrimiçi test yoluyla değerlendirebilir ve aynı anda hatalı kablonun çekirdek numarasını ve arıza türünü görüntüleyebilir, böylece kablo algılama verimliliğini artırabilir;
(3) Çevrimiçi test teknolojisi, çevrimiçi test sorununa daha basit ve uygulanması daha kolay bir çözüm kullanarak üretim maliyetlerini düşürür.
Tablo 1 Karşılaştırma testi sonuçları
6. Sonuç
Kablo çevrimiçi algılama teknolojisi, karmaşık elektronik sistemlerin test edilmesi ve bakımı için yeni bir kablolu çevrimiçi algılama yöntemi sağlar. Yerleşik, yerleşik ve yerleşik gibi oldukça yoğun ekipmanlara sahip elektronik sistemlerde, özellikle acil durumlarda elektronik sistemleri test ederken veya onarırken, kablo arızalarının hızlı bir şekilde tespit edilmesi gerektiğinde, çevrimiçi kablo tespiti büyük önem taşır.
Referanslar:
Dong Lizhen, Ni Fuqing, Luo Weixiong.Doğrusal olmayan elektronik devre analizinin temeli Beijing: Higher Education Press, 1983.
Yarıiletken Cihazlar Departmanı, Zhejiang Üniversitesi Transistörlerin Prensipleri Pekin: National Defense Industry Press, 1980.
Wang Weibin Bir multimetrenin çalışma prensibi China Post, 1978 (2).
Liu Yong. HP34401A Multimetre Tasarım Prensipleri Enstrüman Teknolojisi, 1994 (5): 25-29.
Sui Xiaoyu, Li Yifan, Jin Binxiang ve diğerleri.Güç kablosu arıza tespit teknolojisi ve ekipmanı.Elektrik Güç Ekipmanı, 2008 (6): 77-79.
Li Jianhui. Güç kablosu arıza tespit yöntemi ve uygulaması Hebei Elektrik Güç Teknolojisi, 2009 (3): 36-38.
Wei Shuning, Gong Renxi, Liu Haziran Güç kablosu arıza tespiti yöntemleri ve analizi Hesaplama Teknolojisi ve Otomasyon, 2005 (3): 124-126.
Enformasyon Ofisi, Etüt ve Haritalama Enstitüsü, Etüt ve Haritalama Devlet İdaresi.Yabancı elektromanyetik telemetrelerin geliştirilmesi, Ölçme ve Haritalama Bülteni, 1975 (1): 36-41.
Song Jianhui, Yuan Feng, Ding Zhenliang ve diğerleri.Elektromanyetik Dalga Yansıma Uzunluğu Ölçüm Sisteminin Tasarımı Alet Teknolojisi ve Sensörü, 2009 (2): 87-88.
Zhu Yunhua, Ai Qian, Lu Feng. Güç Kablosu Arızasının Konumuna Genel Bakış Güç Sistemi Koruması ve Kontrolü, 2006,34 (14): 81-88.
Yuan Yuzheng, Shen Guojian, Pan Zhengfeng, vb. Elektromanyetik Dalga Telemetre Konferansı (1). Ölçme ve Haritalama Bülteni, 1977 (2).
yazar hakkında
Fu Jianming: Kıdemli mühendis, Pekin Teknoloji Enstitüsü'nden lisans derecesi ile mezun oldu ve şu anda Çin Elektronik Teknolojisi Grubu Şirketinin Yedinci Araştırma Enstitüsü'nde çalışıyor. Ana araştırma yönü iletişim ekipmanı ve sistemleri.
