基于单片机的电缆导通测试电路及软件设计文献综述

 2022-11-30 03:11

文献综述

电线电缆行业是目前国内仅次于汽车的第二大行业,电线电缆产品是人类生活中不可或缺的电力设施。随着科学技术的发展,设备自动化水平不断提高,在很多领域中,使用的多芯电缆逐渐增多,许多的系统故障都是由电缆的失效引起的,多芯电缆的性能已成为影响系统整体可靠性的一个重要因素,在电气设备和电子装置等系统的调试和维护过程中,对电缆的导通状态和绝缘性能的检测成为了测试工作不可缺少的一部分。

电线电缆需要检测的相关性能指标较多,一是电性能检测,如导体直流电阻、绝缘电阻、成品电压试验及绝缘线芯间电压试验;二是机械性能检测,考查绝缘和护套塑料材料的抗张强度、断裂伸长率,包括老化前后对比,还有对于成品软电缆进行的曲挠试验、弯曲试验、荷重断芯试验、绝缘线芯撕裂试验、静态曲挠试验;三是绝缘和护套材料性能试验,包括热失重、热冲击、高温压力、低温弯曲、低温拉伸、低温冲击、阻燃性能等;四是标志检查,标准要求电缆包装上应附有表示产品型号、规格、标准号、厂名和产地的标签或,规格包括额定电压、芯数和导体标称截面等[1]

在电缆导通性能检测方面,目前主要的检测设备有:导体直流电阻测试仪、绝缘电阻测试仪、漏电痕迹测试仪、局部放电试验系统、冲击电压试验系统等。

传统电缆故障检测法主要包括两种,一是电缆故障测距检测法,二是电缆故障定点检测法[2,3]。两种方法各有优缺点,故障测距检测法在实际实施时可以采用测量电阻法、电桥法[4-6]、低压脉冲反射法、脉冲取样法、二次脉冲法[7-9]等方式来对电缆进行故障检测,达到提前预防和事后故障处理的目的;而后者故障定点检测法在实际实施时就可采用声测法、声磁同步法这两种方式来对电缆故障点进行测定,明确故障点位置,然后采取措施加以处理。随着电缆安装技术的不断进步以及电缆类型的不断增加,这里所提出的两种传统的电缆故障检测方法都已无法完全满足故障检测要求,也无法在当前的电缆故障检测中得到有效的应用,所以必须加以改进,创新出新的故障检测法。

目前电缆故障测距的新方法有:(1)实时专家系统,一个具有智能特点的计算机程序,它的智能化主要表现为能够在特定的领域内模仿人类专家思维来求解复杂问题,因此必须包含领域专家的大量知识,拥有类似人类专家思维的推理能力,并能用这些知识来解决实际问题。(2)利用因果网对电力系统故障定位。(3)小波变换应用在电缆故障测距中[3]

电缆故障定点的新方法有:(1)人工神经网络(以计算机网络系统模拟生物神经网络的智能计算系统);(2)GPS(全球定位系统)行波故障定位;(3)分布式光纤温度传感器(FODT)[10]。这些测试方式在某些检测场合有着出色的效果,但往往存在设备昂贵,易受环境影响的问题,在多芯电缆检测中存在不足并且目前人工智能方面并不是和成熟,会存在一些问题。

电线电缆检测设备对电缆的检测过程的发展趋势[1]:1.对检测过程数据自动采集和判定。2.针对每盘或圈电缆的例行试验自动生成集成数据包。3.可通过二维码技术满足用户对电缆产品的例行试验检测过程数据的查询。4.所查询反馈的检测过程数据包含电缆产品的基本信息、例行试验检测结果和例行试验检测过程的图像信息。电线电缆是工业发展最重要的基础材料,在我们工作生活中也不可缺少。电线电缆作为电能输送或电磁能转换和信息传播的重要载体,其质量的好坏直接关系到国民经济的平稳发展能力,因此电线电缆生产企业做好电缆检测质量工作尤为重要,同时也要求检测设备制造厂家提供检测设备的精度和安全可靠性,在当前发展阶段,电线电缆检测设备处于非常难得的发展机遇,同时也对人类经济发展起到重要作用。

单片机因为其体积小,使用灵活方便的特点,且自动化,智能化水平高,广受研究者们的欢迎。基于单片机的电缆导通测试电路[11,12],以小型化、智能化为目标,采用了嵌入式设计,使测试系统的体积大幅降低,且操作界面更加简洁方便;系统采用C8051F120单片机作为核心控制器,以及技术成熟的万用表作为测量模块;通过设计接口电路,实现了单片机与液晶显示模块、微型打印机模块和键盘模块的互通;通过使用移位寄存器和继电器阵列,系统也实现了多个通道间的切换;系统用单片机驱动外部测量模块,完成了电缆束的导通、不导通的测试。电缆检测系统的软件部分设计[15,16],主要包括系统的主程序、按键子程序、A/D转换子程序、串口通信子程序等[17]。该测试方法改变了一直以来电缆导通测试需要依靠人工手动测试的现状,同时提高了测试的效率和准确性。这是一种新颖的测试方法,其小型化、智能化设计目标符合实际需求,但文中主要针对的是某种伺服系统内部的电缆导通测试,其通用性较差,同时在电路设计和软件实现没有作过多的解释,也没有实验验证,功能上有待考量。因此,在本课题设计中应充分考虑这些问题,充分运用实验验证其实际功能,以便得到更好的应用。

参考文献:

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