В данной статье кратко рассмотрен принцип работы электронного устройства измерения длин кабелей.
Измеритель длин кабелей предназначен для оперативного измерения длин силовых, контрольных и высокочастотных кабелей, а также для определения расстояния до места повреждения кабеля (обрыв или короткое замыкание). Разработанный прибор был внедрен на предприятии, использующем кабельную продукцию.
Прибор позволяет измерять длину кабелей в пределах от 10 до 999 метров. Погрешность прибора при измерении длины нормируемых по коэффициенту укорочения кабелей в диапазоне от 100 до 999 метров не более 5%. Питание прибора осуществляется от трех элементов общим напряжением 4,5 В. Потребляемая мощность 2 Вт.
Прибор состоит из следующих составных частей:
- кварцевый генератор;
- буферный усилитель (БУ);
- блок выделения импульса (БВИ);
- фильтр нижних частот (ФНЧ);
- аналого-цифровой преобразователь (АЦП);
- цифровой индикатор;
- стабилизированный преобразователь напряжения.
В основу работы измерителя длин кабелей положен импульсный способ определения расстояния по времени запаздывания отраженного сигнала относительно посланного.
Рассмотрим работу прибора.
Кварцевый генератор вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов частотой 12-20 кГц (частота генератора выбирается исходя из минимальной скорости распространения сигнала в кабеле таким образом, чтобы время распространения сигнала в кабеле длиной 1000 метров было не больше четверти периода следования зондирующих импульсов).
Сигнал с кварцевого генератора поступает на вход буферного усилителя. Усиленный по мощности сигнал с выхода буферного усилителя подается на пару жил измеряемого кабеля через переменный резистор. При этом движок резистора должен быть выставлен в такое положение, при котором величина сопротивления резистора будет равна волновому сопротивлению измеряемого кабеля. В этом случае наступает согласование выходного сопротивления буферного усилителя и волнового сопротивления кабеля, а значит произойдет не многократное, а однократное отражение сигнала от конца линии и он сложится с входным сигналом со знаком «+» или «-» в зависимости от того, будет ли иметь место разрыв на конце линии или короткое замыкание (КЗ). Поскольку сигнал распространяется по линии с определенной скоростью, то отраженный сигнал будет смещен по времени относительно исходного сигнала на время t1
Рисунок 1 – Временные диаграммы