ПРОБНИК С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ КОДИРОВАНИЕМ

April 6, 2012 by admin Комментировать »

Существенно ускорить монтаж и проверку многопроводных кабелей помогают так называемые кабельные пробники. Они позволяют легко определить условные порядковые номера проводов, обнаружить их замыкание или обрыв.

Кабельный пробник обычно содержит две основные части: блок кодирования и блок декодирования и индикации (или просто — индикации). Первый из них, подключаемый к одному концу кабеля, ставит в соответствие каждому проводу оп­ределенное значение электрического параметра, второй — на другом конце ка­беля — расшифровывает кодированные сигналы и индицирует условные порядко­вые номера проводов.

Блок кодирования можно выполнить на пассивных элементах: диодах [1], рези­сторах, конденсаторах и т. п. Такие устройства просты в реализации, а благодаря использованию сигналов с амплитудой до нескольких десятков вольт, могут быть применены для проверки кабелей большой длины. К недостаткам пробников с подобным блоком кодирования следует отнести громоздкость блока индикации (особенно при большом числе проверяемых проводов), ошибки в определении но­меров при замыкании проводов.

Более совершенны пробники с использованием цифровой техники. Блок коди­рования этих устройств значительно сложнее: он формирует электрические им­пульсы, и каждому проводу кабеля соответствует определенное значение одного из таких параметров, как частота, фаза, амплитуда или скважность. Благодаря это­му исключается перебор проводов при определении их номеров, замыкание не приводит к ошибкам в определении номеров незамкнутых проводов [2]. Обычно длина кабеля, с которым может работать прибор, определяемая напряжением пи­тания микросхем (при использовании микросхем ТТЛ — 5 В), ограничена несколь­кими сотнями метров.

Предлагаемый вниманию читателей пробник выполнен на микросхемах КМОП серии К564. В отличие от прибора, описанного в [2], где условный номер провода передается в последовательном двоичном коде, в нем применено широтно-им­пульсное (ШИ) кодирование номеров, что значительно снижает уровень емкостных помех, возникающих от импульсов, передаваемых по другим проводам. Более уз­кий спектр сигналов с ШИ модуляцией способствует увеличению «дальности» действия прибора. Блок кодирования содержит в несколько раз меньшее число микросхем (16 вместо 114), а потребляемая мощность не превышает нескольких десятков милливатт. Это позволяет применить для питания автономные источники тока, что немаловажно при работе в полевых условиях или местах, где использова­ние сети затруднено.

Как и в пробнике [2], провода кабеля подключают к гнездам выходной розетки блока кодирования. К проводим на другом конце кабеля прикасаются входным щу­пом блока индикации. Прибор рассчитан на проверку кабелей, содержащих до 100 проводов. Номера оборванных или замкнутых на оболочку проводов табло не отображает, а замкнутых между собой — индицирует номером одного из них. Чтобы определить номер каждого из этих проводов в отдельности, достаточно из­менить сопротивление одного из резисторов (R2) в блоке индикации.

Длина проверяемого пробником кабеля может достигать нескольких сотен мет­ров. Это объясняется некритичностью устройства к крутизне фронтов передава­емых сигналов при их декодировании. «Дальность» действия прибора можно суще­ственно увеличить, повысив напряжение питания блока кодирования до 15 В и уменьшив ширину спектра передаваемого сигнала.

Принципиальная схема блока кодирования изображена на рис. 1, эпюры сигна­лов в его характерных точках — на рис. 2,а. Блок содержит стабилизированный кварцевым резонатором ZQ1 задающий генератор на инверторах DD1.1-DD1.3 (частота следования импульсов — 100 кГц), формирователь тактовых импульсов на счетчике DD2.1, формирователь выходных сигналов на регистрах сдвига DD4.2-DD16.2, узел установки последних в нулевое состояние на триггере DD3.1 и устройство выдержки времени на инверторе DD1.4, триггере DD3.2, счетчике DD2.2 и регистре DD4.1.

Рис. 1

При включении питания самовозбуждается задающий генератор, и счетчик DD2.1 начинает формировать на выходе 8 импульсы с частотой повторения

6,25        кГц. Работу остальных узлов блока рассмотрим с момента появления на выхо­де 4 регистра DD4.1 напряжения с уровнем логической 1. С приходом первого же импульса тактовой частоты триггер DD3.1 устанавливается в единичное состояние (рис. 2,а) и переводит регистры DD4.2-DD16.2 в нулевое. Напряжение с уровнем 1, возникшее на выходе элемента DD1.4 в результате инвертирования сигнала, снимаемого с выхода 4 регистра DD16.2, запрещает работу триггера и устанавли­вает в нулевое состояние регистр DD4.1 и счетчик DD2.2.

С приходом второго тактового импульса триггер DD3.1 возвращается в нулевое состояние и тем самым разрешает работу регистров DD4.2-DD16.2 в режиме сдвига логической 1 в направлении возрастания номеров выходов устройства. Иными словами, длительность импульса отрицательной полярности на гнезде 1 розетки XS1 равна двум периодам тактовой частоты. Нетрудно показать, что на гнезде 2 она соответствует трем периодам этой частоты, на гнезде 3 — четырем и т. д , на гнезде 100 — 101 периоду.

При появлении на выходе 4 регистра DD16.2 (гнездо 100) напряжения с уров­нем 1 включается устройство выдержки времени: возникший на выходе инвертора DD1.4 сигнал с низким логическим уровнем снимает запрет на работу триггера’ DD3.2, и тот начинает изменять свое состояние в такт с поступающими на его счет­ный вход импульсами счетчика DD2.1. Одновременно выходной сигнал инвертора DD1.4 разрешает работу счетчика DD2.2 и регистра DD4.1. Первый из них форми­рует на выходе 8 импульсы с частотой следования в 32 раза меньшей тактовой, второй сдвигает поступающие на его вход сигналы логической 1 в направлении возрастания номеров выходов. В момент появления напряжения с таким уровнем на выходе 4 пауза заканчивается и начинается новый цикл формирования выход­ных сигналов.

Рис. 2

Таким образом, длительность паузы между появлением сигнала 1 на гнезде 100 розетки XS1 и установкой регистров DD4.2-DD16.2 в нулевое состояние в начале следующего цикла работы равна 128 периодам тактовой частоты. Этого времени достаточно для четкой фиксации показаний индикаторов при отображении но­меров, близких к сотому. В состав блока индикации (схема на рис. 3, эпюры сигна­лов на рис. 2,6) входят такие же, как и в блоке кодирования, задающий генератор и формирователь тактовых импульсов (соответственно DD1.1-DD1.3 и DD2.1), дву­декадный счетчик на микросхемах DD3, DD4 с дешифраторами DD5, DD6 и свето­диодными цифровыми индикаторами HG1, HG2; устройство формирования вре­менного интервала на инверторах DD1.4, DD1.5 и счетчике DD2.2 и узел контроля напряжения питания, состоящий из «точки» индикатора HG2 и токоограничива­ющего резистора R3. В отсутствие или при низком логическом уровне входного сигнала (на выходе инвертора DD1.5 — уровень 0) счетчик DD2.1 формирует на выходе 8 импульсы с такой же, как и в блоке кодирования, частотой следования

6,25       кГц. Их считают счетчики DD3, DD4. Состояния последних дешифруются де­шифраторами DD5, DD6, однако, поскольку на их входы гашения (Г) подано напря­жение с низким логическим уровнем, индикаторы HG1, HG2 не светятся.

При положительном перепаде входного сигнала, когда сигнал логического 0 на выходе инвертора DD1.5 сменяется сигналом 1, счетчик DD2.1 устанавливается в нулевое состояние, а индикаторы HG1, HG2 высвечивают условный номер про­веряемого провода, соответствующий состояниям счетчиков DD3, DD4 в этот мо­мент.

Следующая смена уровней сигнала на входе (начало импульса, несущего ин­формацию о номере очередного провода) приводит к тому, что счетчик DD2.1 вновь включается в работу, на выходе DD2.2 появляется сигнал с уровнем 1, переводящий счетчики DD3, DD4 в нулевое состояние, а индикаторы HG1, HG2 гаснут. Первый же тактовый импульс возвращает счетчик DD2.2 в исходное со­стояние. В результате уровень 1 на его выходе 1 сменяется уровнем 0, и счетчики DD3, DD4 начинают работать. Счет тактовых импульсов продолжается до тех пор, пока уровень напряжения на входе вновь не станет высоким (конец информацион­ного сигнала).

Таким образом, число тактовых импульсов, зарегистрированных счетчиками DD3, DD4 за время действия информационного сигнала, оказывается на один меньше того, которое появилось на выходе счетчика DD2.1. Этим достигается соответствие показаний индикаторов условному номеру провода. Номер 100-го провода индицируется двумя нулями.

P*1C. 3

Резистор R2 обеспечивает более четкую фиксацию состояния элемента DD1.4 при низком уровне или отсутствии сигнала на входе. Счетчики DD2.1 б обоих бло­ках служат для исключения ‘ ошибок, обусловленных случайностью фаз колебаний задающих генераторов, их нестабильностью, а также влиянием кабеля на длитель­ность информационных сигналов.

Блоки пробника смонтированы на платах из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Монтаж навесной. Для повышения помехозащищенности устройства в цепях пита­ния микросхем установлены блокировочные конденсаторы емкостью 0,068 мкФ (из расчета: один конденсатор на каждые 2-3 микросхемы).

Плата блока кодирования помещена в пластмассовый корпус размерами 110x90x40 мм,-блока индикации — в корпус размерами 130x60x50 мм. Выходы блока кодирования соединены с гнездами розетки XS1 проводами длиной около 200 мм, связанными в жгут.

В налаживании прббникпрактически не нуждается. Единственное, что, возмож­но, придется сделать в некоторых случаях, – это добиться устойчивой работы за­дающего генератора в том или другом блоке включением конденсатора емкостью несколько десятков пикофарад между выводом 1 элемента DD1.1 и общим про­водом.

ЛИТЕРАТУРА

1.     Епифанов А. Пробник монтажника кабельщика.— Радио, 1980, № 3, с. 26.

2.    Дробница И. Кабельный пробник.— Радио, 1985, № 3, с. 24.

Источник: Измерительные пробники. Сост. А. А. Халоян.— М.: ИП РадиоСофт, ЗАО «Журнал «Радио», 2003.— 244 с: ил.— (Радиобиблиотечка. Вып. 20)

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты