电缆故障检测系统

电缆广泛应用与通信、工业、军事等多种领域, 其正常工作的重要性不言而喻。快速检测多芯电缆的常见故障 (断路、短路) 并准确地定位短路点、短路点是保证信号传输的重要前提。本文针对多芯电缆上述两种常见故障, 介绍一种利用单片机8051为核心的电缆故障检测系统。

1 该系统具有一下功能

1.1 短路测试——精确检测电缆芯线之间是否有短路现象及短路点的具体位置

1.2 短路测试——精确检测电缆芯线之间是否有断路现象及断路点的具体位置

该系统具有测试芯线数目多、测试距离长、测试准确、方便、快捷的特点。

1.3 系统基本组成框图

图1为系统基本框图, 本系统以8051单片机为核心, 配以多选二开关阵列辅助测量。整个过程只需单端测量即可, 方便快捷。

2 断路故障的检测及断路点的定位

2.1 断路故障的检测

检测原理:假设检测系统在甲地 (首端) , 将电缆末端所有芯线短路, 芯线首端接开关阵列, 由单片机控制开关阵列从某一芯线输入电信号, 其余芯线扫描读取该信号, 若某一芯线不能读取该信号, 说明此芯线断路。

检测过程:如图2, 8051单片机模拟开关IC1的1IN、2IN管脚输入检测信号, 向IC2、IC3输入选通控制信号, 以控制IC2、IC3实现各芯线的选通功能。待检测芯线分别接入IC2、IC3的各个接口端。当1IN为高电平, 2IN为高电平时, IC1的开关1、3导通, (其中A管脚图3的A点, 此信号通过开关1输入) 检测信号依次从某条芯线输入, 从其他各条芯线扫描读取, OUT脚对读取的检测信号放大整形输出给CPU进行处理。若不能读取到某条芯线的信号, 说明该芯线断路。 (见图2)

2.2 断路点的定位

如图3为故障点检测电路原理图, 以IC1为核心构成的正弦波振荡电路, 振荡频率1.6k Hz。IC2做为跟随器使用, 提高带负载能力, 两个二极管起到自动稳幅的效果。输出变压器在检测短路故障点时使用, 检测断路故障点时不用。

检测方法:将有断路故障的电缆芯线的一端接入A点, 将一个盒式录音机的放音磁头靠近此电缆线, 打开收音机, 将其沿着电缆线移动, 录音机中可以听到音频信号。到断路点以后, 音频信号无法传来, 录音机中听不到音频信号, 这样就可以判断出断路点的位置, 需注意的是:当检测多芯线缆某一根断路故障时, 其余芯线最好接地, 以减小分布电容的影响。 (见图3)

3 短路故障的检测及短路点的定位

3.1 短路故障的检测

原理:将电缆所有芯线的一端全部断开, 然后由单片机8051控制与芯线另一端相连的开关阵列, 依次从某一条芯线输入信号, 从其余芯线扫描读取该信号, 若其中某条芯线能够读取该信号, 则该两条芯线之间短路。

检测过程具体分析可参考断路故障检测方法, 此处从略。

3.2 短路点的定位

如图3, 将有短路故障的两根电缆芯线分别接入B、C处, 仍用录音机磁头靠近故障电缆线, 并沿着电缆线移动, 录音机中可以听到音频信号。到短路点以后, 则听不到音频信号, 这样可以判断出短路点的位置。

上述判别多芯电缆断路及短路的方法简单实用, 经过非预埋在地下的电缆和导线测试, 效果更好。

摘要：针对多芯电缆的常见故障, 设计一种利用单片机8051为核心的故障检测系统, 可检测多芯电缆常见故障并迅速、准确定位故障点。

关键词：多芯电缆,故障,检测系统