电缆芯对线器及其检测方法与流程

本发明涉及一种电缆芯对线器及其检测方法，适用于电力变电站新建或改造二次系统过程及其它涉及多芯线缆的行业中，对大量新敷设或已敷设电缆核对线芯使用。

背景技术：

以电力系统二次系统敷线施工为例，传统的核对线芯方法为两人操作，各拿一部对讲机，二人配合先确定一条公用线芯，然后选择一根线芯，与公用线芯短接，另一端利用万用表导通功能逐根测试，直至蜂鸣器鸣叫提示此根与对端线芯为同一根为止。电力系统二次系统常用电缆一般分为四芯、七芯、十芯、十四芯、十九芯、二十四芯不等，芯数越多，核对难度越大，以七芯电缆为例，在确定公共线芯情况下，最多可核对次数21次，严重浪费人力物力。传统对线方式的弊端主要体现如下：

1.逐根核对线芯，效率低。

2.万用表加对讲机，二人协同方式，且人员需要培训。

目前，市场上出现了多种对线装置，但是这些设备要么是简单的信号发生器，准确性不好，不易掌握，抗干扰性能低，要么就是体积庞大、笨重，无法便捷携带和使用，效率并无太大提高。

因此，研发一款便捷、快速、准确、小型化的电缆对线设备是目前线缆敷设对线过程中的迫切需要。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种电缆芯对线器，解决了现有技术中对线效率低、准确性不好的问题。

本发明的另一目的在于提供一种电缆芯对线器的检测方法。

本发明的技术方案如下：

电缆芯对线器，包括主机和手持机，所述的主机包括电源模块、测量接口模块、CPLD模块、MCU模块和作为人机界面的蓝牙模块，所述的电源模块与测量接口模块、CPLD模块、MCU模块和作为人机界面的蓝牙模块相连，所述的测量接口模块、CPLD模块、MCU模块相互连接，所述的蓝牙模块与MCU模块连接；所述的手持机包括测量接口模块、电源模块、MCU模块和LCD显示屏；所述的电源模块与测量接口模块、MCU模块和LCD显示屏连接，所述的MCU模块分别与测量接口模块和LCD显示屏连接。

所述的主机和手持机的电源模块提供3.3V直流和隔离的12V直流电。

所述的主机和手持机的测量接口模块包括发送驱动光耦TLP152和信号接收光耦TLP2309，所述的发送驱动光耦TLP152的第1引脚与电源相连，发送驱动光耦TLP152的第3引脚与信号发送端相连，发送驱动光耦TLP152的第4引脚与回路端连接，发送驱动光耦TLP152的第6引脚与电压连接，发送驱动光耦TLP152的第5引脚与二极管D1连接；所述的信号接收光耦TLP2309的第1引脚和第3引脚与二极管D1连接，信号接收光耦TLP2309的第4引脚与接地端连接，信号接收光耦TLP2309的第5引脚与信号接收端连接，信号接收光耦TLP2309的第6引脚与电源连接。

所述的主机上测量接口模块有4路接口，每个接口8个线芯，线芯连接被测电缆，手持机上测量接口模块有主测量端子和副测量端子，用来连接被测电缆。

所述的MCU模块采用STM32芯片。

本发明的测量方法包括下述步骤：

主机上电初始化后，将被测电缆分别连接在主机的各个测量端子上，用手机通过蓝牙连接，设置主机上测量端口对应的电缆标号，完成后主机发送，完成每条线芯初始化，同时主机开始对各个测量端口进行监听；

此时在被测电缆的远端，将手持机的主、副测量端子连接到任意2条被测电缆线上，副测量端子自动定义为公共芯，无需判别，开始测量时，手持机通过被测电缆向主机发送一个脉冲，主机监听到这个脉冲后识别出脉冲的来源通道，并向该测量通道以异步通讯的方式发送对应手持机主测量端子的电缆标号以及校验码，手持机接收到主机发送来的信息后进行校验；

1.如果校验无误，则将主测量端子对应的电缆标号显示在液晶屏上，同时发送测量结束标志给主机，主机结束本次测量过程并开始重新对所有通道监听，准备下次测量的开始；

2.如果信息校验错误，则手持机向主机发送失败标志，主机修改通讯速率后重发，重发的信息校验成功，则后续过程同1；如果3次重发、校验失败则手持机向主机发送结束标志，并在手持机的液晶屏上显示ERROR。

本发明的优点效果如下：

通过直观、快速、实时传输电缆编码的功能，使得线芯对线时间缩短，精度提高，作业效率大幅提升。甚至在安全条件允许的现场实现单人操作。

附图说明

图1为本发明主机的电路模块图。

图2为本发明测量接口模块的电路示意图。

图3为本发明手持机的电路模块图。

具体实施方式

实施例

如图所示，电缆芯对线器，包括主机和手持机，所述的主机包括电源模块、测量接口模块、CPLD模块、MCU模块和作为人机界面的蓝牙模块，所述的电源模块与测量接口模块、CPLD模块、MCU模块和作为人机界面的蓝牙模块相连，所述的测量接口模块、CPLD模块、MCU模块相互连接，所述的蓝牙模块与MCU模块连接；所述的手持机包括测量接口模块、电源模块、MCU模块和LCD显示屏；所述的电源模块与测量接口模块、MCU模块和LCD显示屏连接，所述的MCU模块分别与测量接口模块和LCD显示屏连接。

本发明手持机需要在主机的协同下完成对线工作，检测结果显示在手持机的液晶屏上。

所述的主机上测量接口模块有4路接口，每个接口8个线芯，最多可测32路电缆接线端子，接口用标准的RJ45连接线，用5类双绞线（网线）加专用线夹。根据需要进行灵活选择来连接被测电缆，手持机上测量接口模块有主测量端子和副测量端子，用来连接被测电缆。

本发明的测量方法包括下述步骤：

主机上电初始化后，将被测电缆分别连接在主机的各个测量端子上，用手机或者计算机软件通过蓝牙连接，设置主机上测量端口对应的电缆标号，完成后保存在主机的内存中，同时主机开始对各个测量端口进行监听。

此时在被测电缆的远端，将手持机的主、副测量端子连接到任意2条被测电缆线上，开始测量，手持机通过被测电缆向主机发送一个脉冲，主机监听到这个脉冲后识别出脉冲的来源通道，并向该测量通道以异步通讯的方式发送对应手持机主、副测量端子的电缆标号以及校验码，手持机接收到主机发送来的信息后进行校验，

⑴如果校验无误，则将主、副端子对应的电缆标号显示在液晶屏上，同时发送测量结束标志给主机，主机结束本次测量过程并开始重新对所有通道监听，准备下次测量的开始。这个过程大约耗时10毫秒。

⑵如果信息校验错误，则手持机向主机发送失败标志，主机修改通讯速率后重发（降低或者提高通讯速率，需要经过大量实际测试后再决定通讯速率的修改方式和增量，暂定为速率由2400bps、1200bps、600bps、300bps依次递减），重发的信息校验成功，则后续过程同1。如果3次重发、校验失败则手持机向主机发送结束标志，并在手持机的液晶屏上显示ERROR。

本发明一般为一台主机加一个手持机进行单人作业，也可以一台主机和两个以上的手持机进行多人协同或同时作业，还可以多个主机和多个手持机并行进行大规模多人协同布线作业。

本发明的电源模块具有锂电池充电保护功能，向系统提供3.3V直流和隔离的12V直流供电。

本发明的测量接口模块如图2所示，测量接口模块包括发送驱动光耦TLP152和信号接收光耦TLP2309，所述的发送驱动光耦TLP152的第1引脚与电源相连，发送驱动光耦TLP152的第3引脚与信号发送端相连，发送驱动光耦TLP152的第4引脚与回路端连接，发送驱动光耦TLP152的第6引脚与电压连接，发送驱动光耦TLP152的第5引脚与二极管D1连接；所述的信号接收光耦TLP2309的第1引脚和第3引脚与二极管D1连接，信号接收光耦TLP2309的第4引脚与接地端连接，信号接收光耦TLP2309的第5引脚与信号接收端连接，信号接收光耦TLP2309的第6引脚与电源连接。

当TX端高电平时，TLP152的输出下管导通、上管截止，整个单元电路处于接收状态，此时光耦TLP2309可以接收来自测量端口的电信号状态，并隔离输出至RX端。

当TX端为低电平时，TLP152的输出下管截止、上管导通，整个单元电路处于发送状态，通过D1向测量端口输出12v的电压信号。

综上，可见该单元电路可以方便地切换收发状态和向测量端口发送电压脉冲信号。

并且因为TLP152的输出上下管为MOS管，源漏极间具有寄生二极管特性，光耦的输出下管可以允许反向电流，这样 本电路单元就可以实现在多单元并列状态下，任意测试端口连接输入回路而不用公共地线，给主机电路中的复用设想创造了有利条件。

单独工作时，tlp2309的第1引脚做为探针端，tlp152的第4引脚做为副端，tlp152的第3引脚做为发送信号输入端，在无发送信号时置低电平，tlp152的输出上管关闭、下管导通，这时整个单元电路处于随时接收信号状态。

当输入一个探针端为正，副端为负的电平信号时，电流通过光耦tlp2309的发光侧发光二极管、tlp152的第5引脚和第4引脚之间的 mos管与输入形成回路，导致tlp2309的输出状态发生改变。

当输入一个探针端为负，副端为正的电平信号时，电流则不经过tlp2309的发光侧而是经过与其反向并联的二极管D1和 tlp152的 第4、第5引脚间MOS管的寄生二极管与输入形成回路，但是，这样不会对tlp2309的输出状态发生影响。当本单元电路需要发送信号时，只需改变tlp152的第1引脚电平值，当高电平时tlp152的输出下管截止、上管饱和，电流由 tlp152的第5引脚输出，经过D1输出至探针以及外部待测量回路，由tlp152的第4引脚返回构成回路，这样在输出的同时不会影响本电路单元的检测光耦-tlp2309的状态。

本发明采用CPLD模块对主机电路中包含对测量模块的32路发送和32路接收信号的处理。

CPLD模块作为接口电路响应测量接口模块的输入信号，产生中断信号和通道地址编码至mcu，并且mcu可通过cpld向指定的测量端口发送脉冲信号，同时可以对被测信号进行纠错和屏蔽。

Mcu模块采用高性能、高可靠性、低功耗的STM32芯片，充分利用其内部资源，对本系统的自检、检测协议执行和通过蓝牙模块进行人机交互等全面控制。

本发明通过蓝牙模块连接至手机或电脑的APP来对系统设置，这样既大幅度地减小了主机体积同时也大幅度地提高了主机体的机械强度和使用可靠性。

本发明适用于通讯工程、低压电器、户表工程、装修及隐蔽工程等各行各业涉及电缆敷线工作，均可使用此仪器来提高施工效率和准确性，甚至可以作为敷线工程核对线芯的标配仪器。