一種基于pwm的電纜故障測距用脈沖信號發生器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種脈沖信號發生器,特別是一種基于PWM的電纜故障測距用脈 沖信號發生器。
【背景技術】
[0002] 隨著技術和社會生產力的發展,電力電纜在電力系統中已經得到了廣泛的應用, 而電纜也隨時可能發生各種各樣的故障,一旦電纜出現故障而又不能快速準確地定位故 障位置,就不能使電纜得到及時的維修,從而造成更大的經濟損失,特別是在軍事、醫院、石 油、礦產等特殊的場合,停電可能會造成安全隱患。所以,當電纜發生故障時,如何準確迅速 的定位電纜故障位置便成為一個具有科研價值和實用價值的熱點課題。
[0003] 對電纜故障點進行定位分為三步,第一步是判斷故障類型,第二步是對 故障點的位置進行測距,即粗定位,第三步是對故障點進行精確定位。對于故 障點進行測距主要采用行波法,其原理為向電纜中注入一個脈沖,根據行波理 論,這個脈沖遇到斷路或短路時會發生反射,入射脈沖和反射脈沖的時間差為 Al,脈沖在電纜中的傳播速度為V,那么故障點到脈沖注入點的距離為D=v.Ai;/2。
[0004] 傳統脈沖信號發生器的脈寬不夠窄,對于短距離電纜故障探測時,測距精度不高, 調整不靈活,脈沖寬度分辨率較低。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型針對現有技術的不足,提供一種基于PffM的電纜故障測距用脈沖信號 發生器。
[0006] 為解決上述技術問題,本實用新型所采取的技術方案如下。
[0007] -種基于PffM的電纜故障測距用脈沖信號發生器,包括電壓跟隨器、單片機、觸摸 屏和A/D采樣板;所述單片機與所述觸摸屏雙向連接,所述電壓跟隨器的輸入端接所述單 片機的相應輸出端,其輸出端經A/D采樣板采樣后與單片機相連。
[0008] 所述單片機為STM32F103單片機。
[0009] 單片機STM32F103的I/O口PAll引腳與THS3202的5引腳相連。單片機STM32F103 的SPI口的MISO、MOSI、SCK、NSS、PA1、PA2 引腳分別與觸摸屏LCM2401286 的MISO、M0SI、 SCK、/SS、/NT、/WAKE引腳連接。
[0010] ADS822數據輸出引腳D2~D9與AL822的DIO~DI7相連,其外部時鐘CLK與 CDCE706的YO腳相連。CDCE706的SDATA和SCLOCK引腳與STM32單片機的PClO和PCll 相連,AO和Al引腳與STM32單片機的PC12和PC13相連。CDCE706的輸入時鐘CLK_IN0與 40MHz的有源晶振相連。AL822B的寫入時鐘WCK由可編程時鐘芯片⑶CE706的YO腳相連, 數據輸出引腳DOO~D07分別與STM32單片機PCO~PC7相連,0E、WE、RCK、WRST和RRST 引腳分別與STM32單片機的PB1、PB6、PB7、PB8和PB9腳相連。
[0011] 所述的基于PWM的電纜故障測距用脈沖信號發生器,還包括電源電路,所述電源 電路的輸入端接交流電源,其輸出端分別與觸摸屏模塊、單片機和A/D采樣板和電壓跟隨 器的電源輸入端連接。
[0012] 本實用新型取得的有益效果在于:
[0013] 本實用新型采用PffM原理,能夠產生脈寬為40ns_10us間任意可調的脈沖信號,特 別適用于短距離電纜故障測距,能夠根據電纜的長度輸出上述范圍內合適的脈寬,為提高 故障測距的精度提供了保障。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型的原理框圖;
[0015] 圖2為本實用新型的電路原理框圖。
【具體實施方式】
[0016] 下面將結合附圖和具體實施例對本實用新型進行進一步詳細說明。
[0017] 實施例1 :
[0018] 如圖1所示,一種基于PffM的電纜故障測距用脈沖信號發生器,
[0019] -種基于PffM的電纜故障測距用脈沖信號發生器,包括電壓跟隨器、單片機、觸摸 屏和A/D采樣板;所述單片機與所述觸摸屏雙向連接,所述電壓跟隨器的輸入端接所述單 片機的相應輸出端,其輸出端經A/D采樣板采樣后與單片機相連。
[0020] 所述單片機為STM32F103單片機。
[0021] 所述的基于PffM的電纜故障測距用脈沖信號發生器,還包括電源電路,所述電源 電路的輸入端接交流電源,其輸出端分別與觸摸屏模塊、單片機和A/D采樣板和電壓跟隨 器的電源輸入端連接。
[0022] 在本實施例中,電源電路采用Q-60電源模塊,可輸出5V、IOV和20V的直流電壓信 號,為觸摸屏模塊、單片機和A/D采樣板和電壓跟隨器供電。觸摸屏中包含有數字鍵盤、ns 單位、us單位、刪除、后退、確定和取消按鍵,用于向單片機輸入所要輸出的脈寬;同時顯示 A/D采樣板采集的入射波和反射波。
[0023] 單片機采用STM32F103單片機,STM32F103是ST公司生產的基于ARM核心的32位 增強型微控制器,內核是Cortex-M3,最高工作頻率可達72MHz,支持單周期乘法和硬件除 法。內部含有多達64K字節的SRAM和512K字節的閃存程序存儲器,帶4個片選的靜態存儲 器控制器,支持外擴SDRAM、N0R和NAND閃存存儲器。STM32F103ZET6使用2. 0-3. 6V供電, 可以使用4-16M的晶體振蕩器。STM32F103ZET6具有非常豐富的外設資源,共有多達21個 輸入通道,轉換時間最小可以達到lus,轉換范圍為0-3. 6V,擁有兩通道12位數模轉化器。 另外,STM32F103ZET6有多達112個快速IO端口,11個定時器和13個通信接口(其中包括 5個串口和3個SPI口)。單片機根據輸入裝置輸入的要求,基于PffM原理向高速電壓跟隨 器輸出所要達到的脈沖控制信號。
[0024] 觸摸屏采用北京青云創新科技發展有限公司的LCM2401286液晶模塊,用于顯示 信號發生器產生的脈沖信號。該液晶顯示模塊,尺寸大小為144*104mm,采用點陣顯示模式, 通過SPI口與單片機相連。
[0025] 電壓跟隨器采用美國德州儀器公司THS3202芯片實現,THS3202的單位增益帶寬 達到2GHz,電壓轉換率高達9000V/us,可以由正負3. 3V到正負7. 5V的雙電源供電,也可以 選擇使用6. 6V到15V的單電源供電;內部集成兩個運放,輸出電流高達175mA。采用該電 路能提高信號源的輸出阻抗和帶負載能力。
[0026] A/D采樣板主要由ADS822高速采樣芯片、時鐘芯片CDCE706和FIFO芯片AL422B 組成。
[0027] ADS822是TI公司生產的CMOS模數轉換芯片,+5V供電。最高采樣速率為40MSPS, 采樣范圍0~5V。可以自由選擇內外基準,自由選擇輸入范圍,可以使用單端或者差分的輸 入形式以及能夠提供兩種形式的輸出邏輯。
[0028] ⑶CE706是TI公司推出的一款高穩定性可編程時鐘合成器。它體積小巧、價格低 廉,并且能夠通過單片機進行控制。⑶CE706輸出頻率最高可達300MHz,有可以同時輸出6 個不同頻率的方波。輸出頻率可以用I2C總線通信方式來設置。
[0029] AL422B是AverLogic公司推出的一個存儲容量為393216字節X8位的FIFO存儲 芯片。可以選擇工作在3. 3V或者5V模式。
[0030] 本實用新型用于電纜故障測距時,首先通過導線將信號線接線端子和地線接線端 子與電纜線路相連接;然后通過觸摸屏LCM2401286設置脈寬,即設置入射波的脈沖寬度。
[0031] 如圖2所示,單片機STM32F103的I/O口PAll引腳與THS3202的5引腳相連。單 片機5了]\02?103的5?1口的]\050、]\?)51、50(、吧5、?41、?42引腳分別與觸摸屏1^112401286 的MISO、MOSI、SCK、/SS、/NT、/WAKE引腳連接。
[0032] ADS822數據輸出引腳D2~D9與AL822的DIO~DI7相連。其外部時鐘CLK與 CDCE706的YO腳相連。CDCE706的SDATA和SCLOCK引腳與STM32單片機的PClO和PCll 相連,AO和Al引腳與STM32單片機的PC12和PC13相連。CDCE706的輸入時鐘CLK_IN0與 40MHz的有源晶振相連。AL822B的寫入時鐘WCK由可編程時鐘芯片⑶CE706的YO腳相連, 數據輸出引腳DOO~D07分別與STM32單片機PCO~PC7相連,0E、WE、RCK、WRST和RRST 引腳分別與STM32單片機的PB1、PB6、PB7、PB8和PB9腳相連。
【主權項】
1. 一種基于PWM的電纜故障測距用脈沖信號發生器,其特征在于:包括電壓跟隨器、單 片機、觸摸屏和A/D采樣板;所述單片機與所述觸摸屏雙向連接,所述電壓跟隨器的輸入端 接所述單片機的相應輸出端,其輸出端經A/D采樣板采樣后與單片機相連。2. 根據權利要求1所述的基于PffM的電纜故障測距用脈沖信號發生器,其特征在于: 所述單片機為STM32F103單片機,所述觸摸屏為LCM2401286液晶模塊,所述A/D采樣板主 要包括ADS822采樣芯片、CDCE706時鐘芯片和FIFO芯片,所述電壓跟隨器為THS3202芯片。3. 根據權利要求2所述的基于PffM的電纜故障測距用脈沖信號發生器,其特征在于: 單片機STM32F103的I/O 口 PAll引腳與THS3202的5引腳相連;單片機STM32F103的SPI 口的 MISO、MOSI、SCK、NSS、PA1、PA2 引腳分別與觸摸屏 LCM2401286 的 MISO、MOSI、SCK、/ SS、/NT、/WAKE引腳連接;ADS822數據輸出引腳D2~D9與AL822的DIO ~ DI7相連,其外 部時鐘CLK與CDCE706的YO腳相連;CDCE706的SDATA和SCLOCK引腳與STM32單片機的 PClO和PCll相連,AO和Al引腳與STM32單片機的PC12和PC13相連;CDCE706的輸入時 鐘CLK_IN0與40MHz的有源晶振相連;AL822B的寫入時鐘WCK由可編程時鐘芯片⑶CE706 的YO腳相連,數據輸出引腳DOO ~ D07分別與STM32單片機PCO ~ PC7相連,0E、WE、RCK、 WRST和RRST引腳分別與STM32單片機的PB1、PB6、PB7、PB8和PB9腳相連。4. 根據權利要求1-3所述的任一基于PffM的電纜故障測距用脈沖信號發生器,其特征 在于:還包括電源電路,所述電源電路的輸入端接交流電源,其輸出端分別與觸摸屏模塊、 單片機和A/D采樣板和電壓跟隨器的電源輸入端連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于PWM的電纜故障測距用脈沖信號發生器,包括電壓跟隨器、單片機、觸摸屏和A/D采樣板;所述單片機與所述觸摸屏雙向連接,所述電壓跟隨器的輸入端接所述單片機的相應輸出端,其輸出端經A/D采樣板采樣后與單片機相連。本實用新型能夠產生脈寬為40ns-10us間任意可調的脈沖信號,特別適用于短距離電纜故障測距系統。
【IPC分類】G01R1/28, G01R31/08
【公開號】CN204789867
【申請號】CN201520391670
【發明人】賈惠彬, 項洪印
【申請人】華北電力大學(保定)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年6月9日