集成式電纜故障檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及一種集成式電纜故障檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中的電纜多用于電力傳輸或信息通信，因此，維護(hù)電纜的正常使用非常重要。但由于城市內(nèi)的電力電纜多埋在地下，只能使用儀器檢測(cè)故障位置才能進(jìn)行地面修復(fù)。檢測(cè)過程首先是粗測(cè)，然后是精確定位，最后是維護(hù)?，F(xiàn)有技術(shù)中的粗測(cè)檢測(cè)設(shè)備體積龐大，需要復(fù)雜的電路和多塊電路板的配合才能正常使用，適應(yīng)性較差，而且檢測(cè)速度慢，已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前高速發(fā)展的通訊行業(yè)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種集成式電纜故障檢測(cè)裝置，以提高對(duì)電纜故障的檢測(cè)效率。
[0004]本實(shí)用新型提供了一種集成式電纜故障檢測(cè)裝置，包括
[0005]控制板卡，由四層印制電路板構(gòu)成，包括依次連接的檢測(cè)接口、脈沖發(fā)生器、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元和輸出接口；
[0006]FPGA卡，通過由總線控制器控制的高速總線與所述控制板卡連接；
[0007]輸入輸出設(shè)備，包括與所述控制板卡連接的觸摸式顯示屏和搖桿式鼠標(biāo)；
[0008]供電模塊，為所述控制板卡和所述FPGA卡提供指定電壓。
[0009]進(jìn)一步地，還包括校驗(yàn)卡，所述檢驗(yàn)卡包括總線接口模塊、接收模塊、發(fā)送模塊、自檢測(cè)模塊和連接各模塊的內(nèi)部總線，所述總線接口模塊分別與所述控制板卡、所述接收模塊和所述發(fā)送模塊連接，且所述接收模塊、所述發(fā)送模塊和所述自檢測(cè)模塊相互連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述供電模塊包括輸出接口單元、輸入接口單元、電壓轉(zhuǎn)換單元和總線接口，所述FPGA卡的數(shù)據(jù)端口與所述總線接口的數(shù)據(jù)端口連接，所述輸入接口單元、所述電壓轉(zhuǎn)換單元和所述輸出接口單元依次連接后分別與所述控制板卡和所述FPGA卡連接。
[0011]本實(shí)用新型具有的有益效果是:具有極高的計(jì)算精度和極快的計(jì)算速度；超強(qiáng)的抗強(qiáng)電磁干擾的能力；多功能綜合和極高的集成度。
[0012]根據(jù)下文結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)更加明了本實(shí)用新型的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。
【附圖說明】
[0013]后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本實(shí)用新型的一些具體實(shí)施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中:
[0014]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是圖1所示控制板卡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖中:10-控制板卡、11-檢測(cè)接口、12-脈沖發(fā)生器、13-數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、14-輸出接口、20-FPGA卡、30-輸入輸出設(shè)備、31-觸摸式顯示屏、32-搖桿式鼠標(biāo)、40-供電模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1、2所示，本實(shí)用新型的集成式電纜故障檢測(cè)裝置，包括控制板卡10、FPGA卡20、輸入輸出設(shè)備30和供電模塊40。該控制板卡10由四層印制電路板構(gòu)成，包括依次連接的檢測(cè)接口 11、脈沖發(fā)生器12、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元13和輸出接口 14 ;其中控制板卡10本身采用采用4層布線，中間兩層分別為電源層和電源地層，根據(jù)電路板上元器件的布局對(duì)電源層和電源地層進(jìn)行分割。元器件焊盤為水晶工藝，實(shí)現(xiàn)全部表貼電路，歐式插接件，抗電磁干擾達(dá)到電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)EMC快速瞬變4級(jí)標(biāo)準(zhǔn)?？刂瓢蹇ㄉ习惭bPC104CPU模塊VDX-6353D-512，該模塊主頻達(dá) 800MHz，集成兩路 USB、VGA、LCD、LAN、GP1 等輸出接口，512MDDR2SDRAM。移植了 Win CE嵌入式操作系統(tǒng)。其主要功能是設(shè)置電纜故障檢測(cè)方式、配置檢測(cè)參數(shù)、發(fā)送檢測(cè)命令、接收并分析處理檢測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了故障檢測(cè)的智能化與可視化，方便用戶操作及識(shí)別電纜故障類型；數(shù)模轉(zhuǎn)換單元13采用美國(guó)AD公司AD9283，在FPGA20卡的控制下，以數(shù)字鎖相環(huán)PLL輸出頻率對(duì)電纜反射脈沖進(jìn)行高達(dá)100MSPS的采樣轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲(chǔ)于FPGA卡20內(nèi)構(gòu)造的FIFO存儲(chǔ)器中，N1sII可訪問將該數(shù)據(jù)并通過系統(tǒng)總線發(fā)送給控制板卡10 ;脈沖發(fā)生器12包括直流高壓產(chǎn)生電路和脈沖發(fā)送電路兩部分，直流高壓產(chǎn)生電路由FPGA卡20控制通過高頻變壓器和整流電路實(shí)現(xiàn)，在電路板中可產(chǎn)生200V直流電壓。脈沖發(fā)送電路12由FPGA卡根據(jù)故障檢測(cè)方式控制發(fā)送?？刂瓢蹇?0作為集成式電纜故障檢測(cè)裝置的主要部件，完成故障檢測(cè)的主要功能，包括脈沖發(fā)送和AD轉(zhuǎn)換和信號(hào)分析、處理及結(jié)果輸出。該FPGA卡20采用Cyclonell系列EP2C5T144C8N大規(guī)?，F(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列電路，該FPGA卡20內(nèi)部設(shè)計(jì)了 N1sII軟核處理器為核心的SOCP (System onProgram nlable Chip)系統(tǒng)，并通過VHDL語言進(jìn)行功能描述，可通過JTAG在線編程；其主要功能為對(duì)高速ADC芯片進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換控制、構(gòu)造8位4K異步FIFO存儲(chǔ)AD轉(zhuǎn)換結(jié)果通過高速總線供控制板卡10讀取、實(shí)現(xiàn)與控制板卡10之間的系統(tǒng)總線通信功能；通過VHDL語言進(jìn)行功能描述，實(shí)現(xiàn)倍頻、分頻、計(jì)數(shù)、反射脈沖觸發(fā)等功能控制。FPGA卡20構(gòu)成的S0PC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，完成低壓脈沖、高壓擊穿脈沖的發(fā)送及故障點(diǎn)反射脈沖檢測(cè)。該輸入輸出設(shè)備30包括與控制板卡10連接的觸摸式顯示屏31和搖桿式鼠標(biāo)32 ;觸摸式顯示屏31可以采用真彩色液晶顯示觸摸屏，便于用戶設(shè)置參數(shù)，輸入指令和查看檢測(cè)結(jié)果，搖桿式鼠標(biāo)32為用戶提供了便捷的交互操作方式。該供電模塊40為控制板卡10和FPGA卡20提供指定電壓。
[0018]工作時(shí)，應(yīng)用嵌入式技術(shù)的控制板卡10完成發(fā)送檢測(cè)命令、分析處理檢測(cè)數(shù)據(jù)的作用，觸摸式顯示屏31及搖桿式鼠標(biāo)32主要用于輸入命令并以波形圖及文字相結(jié)合的方式顯示檢測(cè)分析結(jié)果。
[0019]進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，該檢測(cè)裝置還包括校驗(yàn)卡，檢驗(yàn)卡包括總線接口模塊、接收模塊、發(fā)送模塊、自檢測(cè)模塊和連接各模塊的內(nèi)部總線。其中，總線接口模塊分別與控制板卡10、接收模塊和發(fā)送模塊連接，且接收模塊、發(fā)送模塊和自檢測(cè)模塊相互連接。
[0020]該總線接口模塊由地址緩沖芯片、數(shù)據(jù)緩沖芯片、控制命令模塊和可編程芯片構(gòu)成?？删幊绦酒哂械刂纷g碼和控制命令等功能，利用VHDL硬件描述語言進(jìn)行邏輯編程。通過地址譯碼與讀寫控制產(chǎn)生校驗(yàn)卡的控制信號(hào)。
[0021]該接收模塊由總線接口芯片構(gòu)成，分別與控制命令模塊可編程芯片和數(shù)據(jù)緩沖芯片相連，完成數(shù)據(jù)通道，接收數(shù)據(jù)，總線接口芯片是高性能CMOS總線接口線路，完全滿足內(nèi)部總線傳輸?shù)囊?guī)定。它內(nèi)部有兩個(gè)獨(dú)立的接收器和一個(gè)發(fā)送器。兩個(gè)完全獨(dú)立的接收器能直接和控制板卡的高速總線相連接，數(shù)據(jù)傳送位速率為100kb/S或12.5kb/S兩種。
[0022]發(fā)送模塊主要由先進(jìn)先出存貯器和時(shí)序電路組成?？偩€模塊通過地址線、控制線和數(shù)據(jù)線與控制板卡相連。通過地址總線譯碼及一些門電路產(chǎn)生接收模塊的所有控制信號(hào)。接收模塊的數(shù)據(jù)線通過數(shù)據(jù)總線緩沖與控制板卡的數(shù)據(jù)線相連，完成數(shù)據(jù)通道。發(fā)送模塊和接收模塊都采用HS-3182系列的總線驅(qū)動(dòng)芯片，其與內(nèi)部總線連接后再與接收模塊連接。發(fā)送模塊可以為總線接口模塊提供驅(qū)動(dòng)電路。發(fā)送數(shù)據(jù)流程:接收模塊輸出的數(shù)據(jù)直接接到發(fā)送模塊，接收模塊發(fā)送時(shí)鐘到發(fā)送模塊的同步端和時(shí)鐘端，作為發(fā)送模塊的發(fā)送時(shí)鐘。接收模塊產(chǎn)生的信號(hào)也接到控制板卡10的中斷輸入端?？刂瓢蹇?0根據(jù)接收的信息產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)再發(fā)送到接收模塊中，接收模塊和發(fā)送模塊相配合后把數(shù)據(jù)自動(dòng)發(fā)出去，整個(gè)過程對(duì)于用戶來說可以減少很多不必要的中斷，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性及可靠性。
[0023]自檢測(cè)模塊由可編程芯片組成，并根據(jù)中斷源的數(shù)量設(shè)置一個(gè)中斷源識(shí)別器和中斷邏輯譯碼電路。當(dāng)自檢測(cè)模塊接收中斷時(shí)，其通過軟件檢測(cè)方式判別是哪一個(gè)接收器引起的中斷，再進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)接收處理。中斷接收數(shù)據(jù)首先存放在緩沖區(qū)內(nèi)，再由主程序讀取。在處理機(jī)產(chǎn)生中斷后，再讀一次中斷源，便可知道是那一個(gè)中斷源產(chǎn)生的中斷。本實(shí)施例可大大節(jié)省硬件資源，同時(shí)也節(jié)省板卡上的可利用空間，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了系統(tǒng)的可靠性。且可編程邏輯器件修改簡(jiǎn)單，為調(diào)試工作帶來了方便。
[0024]進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的一個(gè)進(jìn)一步實(shí)施例中，該供電模塊40包括輸出接口單元、輸入接口單元、電壓轉(zhuǎn)換單元和總線接口，F(xiàn)PGA卡20的數(shù)據(jù)端口與總線接口的數(shù)據(jù)端口連接，輸入接口單元、電壓轉(zhuǎn)換單元和輸出接口單元依次連接后分別與控制板卡10和FPGA卡20連接。本實(shí)施例中的輸出接口單元為達(dá)林頓管ULN2003芯片，驅(qū)動(dòng)能力達(dá)500mA，脈沖精度約為50uS。輸入接口單元為HI8423判決芯片，輸入輸出端口并聯(lián)在一起，當(dāng)板卡輸出脈沖時(shí)，板卡可以檢測(cè)輸出脈沖的寬度，并記錄上升沿與下降沿的系統(tǒng)時(shí)間。
[0025]至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，雖然本文已詳盡示出和描述了本實(shí)用新型的多個(gè)示例性實(shí)施例，但是，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本實(shí)用新型公開的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本實(shí)用新型原理的許多其他變型或修改。因此，本實(shí)用新型的范圍應(yīng)被理解和認(rèn)定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種集成式電纜故障檢測(cè)裝置，其特征在于:包括 控制板卡，由四層印制電路板構(gòu)成，包括依次連接的檢測(cè)接口、脈沖發(fā)生器、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元和輸出接口； FPGA卡，通過由總線控制器控制的高速總線與所述控制板卡連接； 輸入輸出設(shè)備，包括與所述控制板卡連接的觸摸式顯示屏和搖桿式鼠標(biāo)； 供電模塊，為所述控制板卡和所述FPGA卡提供指定電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成式電纜故障檢測(cè)裝置，其特征在于， 還包括校驗(yàn)卡，所述檢驗(yàn)卡包括總線接口模塊、接收模塊、發(fā)送模塊、自檢測(cè)模塊和連接各模塊的內(nèi)部總線，所述總線接口模塊分別與所述控制板卡、所述接收模塊和所述發(fā)送模塊連接，且所述接收模塊、所述發(fā)送模塊和所述自檢測(cè)模塊相互連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成式電纜故障檢測(cè)裝置，其特征在于， 所述供電模塊包括輸出接口單元、輸入接口單元、電壓轉(zhuǎn)換單元和總線接口，所述FPGA卡的數(shù)據(jù)端口與所述總線接口的數(shù)據(jù)端口連接，所述輸入接口單元、所述電壓轉(zhuǎn)換單元和所述輸出接口單元依次連接后分別與所述控制板卡和所述FPGA卡連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了集成式電纜故障檢測(cè)裝置，包括由四層印制電路板構(gòu)成的控制板卡，通過由總線控制器控制的高速總線與控制板卡連接的FPGA卡，與控制板卡連接的觸摸式顯示屏和搖桿式鼠標(biāo)構(gòu)成的輸入輸出設(shè)備，和為控制板卡和FPGA卡提供指定電壓的供電模塊；該控制板卡包括依次連接的檢測(cè)接口、脈沖發(fā)生器、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元和輸出接口。本實(shí)用新型具有極高的計(jì)算精度和極快的計(jì)算速度；超強(qiáng)的抗強(qiáng)電磁干擾的能力；多功能綜合和極高的集成度。
【IPC分類】G01R31/11
【公開號(hào)】CN204989395
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520606407
【發(fā)明人】鄭國(guó)才, 王彥靜, 董京剛
【申請(qǐng)人】京泰爾聯(lián)電氣（北京）有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年8月12日