集成式电缆故障检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电学领域，特别是涉及一种集成式电缆故障检测装置。
【背景技术】
[0002]现有技术中的电缆多用于电力传输或信息通信，因此，维护电缆的正常使用非常重要。但由于城市内的电力电缆多埋在地下，只能使用仪器检测故障位置才能进行地面修复。检测过程首先是粗测，然后是精确定位，最后是维护。现有技术中的粗测检测设备体积庞大，需要复杂的电路和多块电路板的配合才能正常使用，适应性较差，而且检测速度慢，已经不能适应当前高速发展的通讯行业。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种集成式电缆故障检测装置，以提高对电缆故障的检测效率。
[0004]本实用新型提供了一种集成式电缆故障检测装置，包括
[0005]控制板卡，由四层印制电路板构成，包括依次连接的检测接口、脉冲发生器、数模转换单元和输出接口；
[0006]FPGA卡，通过由总线控制器控制的高速总线与所述控制板卡连接；
[0007]输入输出设备，包括与所述控制板卡连接的触摸式显示屏和摇杆式鼠标；
[0008]供电模块，为所述控制板卡和所述FPGA卡提供指定电压。
[0009]进一步地，还包括校验卡，所述检验卡包括总线接口模块、接收模块、发送模块、自检测模块和连接各模块的内部总线，所述总线接口模块分别与所述控制板卡、所述接收模块和所述发送模块连接，且所述接收模块、所述发送模块和所述自检测模块相互连接。
[0010]进一步地，所述供电模块包括输出接口单元、输入接口单元、电压转换单元和总线接口，所述FPGA卡的数据端口与所述总线接口的数据端口连接，所述输入接口单元、所述电压转换单元和所述输出接口单元依次连接后分别与所述控制板卡和所述FPGA卡连接。
[0011]本实用新型具有的有益效果是:具有极高的计算精度和极快的计算速度；超强的抗强电磁干扰的能力；多功能综合和极高的集成度。
[0012]根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。
【附图说明】
[0013]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中:
[0014]图1是根据本实用新型一个实施例的检测装置的结构示意图；
[0015]图2是图1所示控制板卡的结构示意图；
[0016]图中:10-控制板卡、11-检测接口、12-脉冲发生器、13-数模转换单元、14-输出接口、20-FPGA卡、30-输入输出设备、31-触摸式显示屏、32-摇杆式鼠标、40-供电模块。
【具体实施方式】
[0017]如图1、2所示，本实用新型的集成式电缆故障检测装置，包括控制板卡10、FPGA卡20、输入输出设备30和供电模块40。该控制板卡10由四层印制电路板构成，包括依次连接的检测接口 11、脉冲发生器12、数模转换单元13和输出接口 14 ;其中控制板卡10本身采用采用4层布线，中间两层分别为电源层和电源地层，根据电路板上元器件的布局对电源层和电源地层进行分割。元器件焊盘为水晶工艺，实现全部表贴电路，欧式插接件，抗电磁干扰达到电磁兼容标准EMC快速瞬变4级标准。控制板卡上安装PC104CPU模块VDX-6353D-512，该模块主频达 800MHz，集成两路 USB、VGA、LCD、LAN、GP1 等输出接口，512MDDR2SDRAM。移植了 Win CE嵌入式操作系统。其主要功能是设置电缆故障检测方式、配置检测参数、发送检测命令、接收并分析处理检测数据，实现了故障检测的智能化与可视化，方便用户操作及识别电缆故障类型；数模转换单元13采用美国AD公司AD9283，在FPGA20卡的控制下，以数字锁相环PLL输出频率对电缆反射脉冲进行高达100MSPS的采样转换，转换结果存储于FPGA卡20内构造的FIFO存储器中，N1sII可访问将该数据并通过系统总线发送给控制板卡10 ;脉冲发生器12包括直流高压产生电路和脉冲发送电路两部分，直流高压产生电路由FPGA卡20控制通过高频变压器和整流电路实现，在电路板中可产生200V直流电压。脉冲发送电路12由FPGA卡根据故障检测方式控制发送。控制板卡10作为集成式电缆故障检测装置的主要部件，完成故障检测的主要功能，包括脉冲发送和AD转换和信号分析、处理及结果输出。该FPGA卡20采用Cyclonell系列EP2C5T144C8N大规模现场可编程逻辑门阵列电路，该FPGA卡20内部设计了 N1sII软核处理器为核心的SOCP (System onProgram nlable Chip)系统，并通过VHDL语言进行功能描述，可通过JTAG在线编程；其主要功能为对高速ADC芯片进行AD转换控制、构造8位4K异步FIFO存储AD转换结果通过高速总线供控制板卡10读取、实现与控制板卡10之间的系统总线通信功能；通过VHDL语言进行功能描述，实现倍频、分频、计数、反射脉冲触发等功能控制。FPGA卡20构成的S0PC系统实现，完成低压脉冲、高压击穿脉冲的发送及故障点反射脉冲检测。该输入输出设备30包括与控制板卡10连接的触摸式显示屏31和摇杆式鼠标32 ;触摸式显示屏31可以采用真彩色液晶显示触摸屏，便于用户设置参数，输入指令和查看检测结果，摇杆式鼠标32为用户提供了便捷的交互操作方式。该供电模块40为控制板卡10和FPGA卡20提供指定电压。
[0018]工作时，应用嵌入式技术的控制板卡10完成发送检测命令、分析处理检测数据的作用，触摸式显示屏31及摇杆式鼠标32主要用于输入命令并以波形图及文字相结合的方式显示检测分析结果。
[0019]进一步地，在本实用新型的一个实施例中，该检测装置还包括校验卡，检验卡包括总线接口模块、接收模块、发送模块、自检测模块和连接各模块的内部总线。其中，总线接口模块分别与控制板卡10、接收模块和发送模块连接，且接收模块、发送模块和自检测模块相互连接。
[0020]该总线接口模块由地址缓冲芯片、数据缓冲芯片、控制命令模块和可编程芯片构成。可编程芯片具有地址译码和控制命令等功能，利用VHDL硬件描述语言进行逻辑编程。通过地址译码与读写控制产生校验卡的控制信号。
[0021]该接收模块由总线接口芯片构成，分别与控制命令模块可编程芯片和数据缓冲芯片相连，完成数据通道，接收数据，总线接口芯片是高性能CMOS总线接口线路，完全满足内部总线传输的规定。它内部有两个独立的接收器和一个发送器。两个完全独立的接收器能直接和控制板卡的高速总线相连接，数据传送位速率为100kb/S或12.5kb/S两种。
[0022]发送模块主要由先进先出存贮器和时序电路组成。总线模块通过地址线、控制线和数据线与控制板卡相连。通过地址总线译码及一些门电路产生接收模块的所有控制信号。接收模块的数据线通过数据总线缓冲与控制板卡的数据线相连，完成数据通道。发送模块和接收模块都采用HS-3182系列的总线驱动芯片，其与内部总线连接后再与接收模块连接。发送模块可以为总线接口模块提供驱动电路。发送数据流程:接收模块输出的数据直接接到发送模块，接收模块发送时钟到发送模块的同步端和时钟端，作为发送模块的发送时钟。接收模块产生的信号也接到控制板卡10的中断输入端。控制板卡10根据接收的信息产生相应的信号再发送到接收模块中，接收模块和发送模块相配合后把数据自动发出去，整个过程对于用户来说可以减少很多不必要的中断，进一步提高系统的实时性及可靠性。
[0023]自检测模块由可编程芯片组成，并根据中断源的数量设置一个中断源识别器和中断逻辑译码电路。当自检测模块接收中断时，其通过软件检测方式判别是哪一个接收器引起的中断，再进行相关的数据接收处理。中断接收数据首先存放在缓冲区内，再由主程序读取。在处理机产生中断后，再读一次中断源，便可知道是那一个中断源产生的中断。本实施例可大大节省硬件资源，同时也节省板卡上的可利用空间，简化了系统结构，缩短了设计周期，提高了系统的可靠性。且可编程逻辑器件修改简单，为调试工作带来了方便。
[0024]进一步地，在本实用新型的一个进一步实施例中，该供电模块40包括输出接口单元、输入接口单元、电压转换单元和总线接口，FPGA卡20的数据端口与总线接口的数据端口连接，输入接口单元、电压转换单元和输出接口单元依次连接后分别与控制板卡10和FPGA卡20连接。本实施例中的输出接口单元为达林顿管ULN2003芯片，驱动能力达500mA，脉冲精度约为50uS。输入接口单元为HI8423判决芯片，输入输出端口并联在一起，当板卡输出脉冲时，板卡可以检测输出脉冲的宽度，并记录上升沿与下降沿的系统时间。
[0025]至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
【主权项】
1.一种集成式电缆故障检测装置，其特征在于:包括 控制板卡，由四层印制电路板构成，包括依次连接的检测接口、脉冲发生器、数模转换单元和输出接口； FPGA卡，通过由总线控制器控制的高速总线与所述控制板卡连接； 输入输出设备，包括与所述控制板卡连接的触摸式显示屏和摇杆式鼠标； 供电模块，为所述控制板卡和所述FPGA卡提供指定电压。2.根据权利要求1所述的集成式电缆故障检测装置，其特征在于， 还包括校验卡，所述检验卡包括总线接口模块、接收模块、发送模块、自检测模块和连接各模块的内部总线，所述总线接口模块分别与所述控制板卡、所述接收模块和所述发送模块连接，且所述接收模块、所述发送模块和所述自检测模块相互连接。3.根据权利要求1所述的集成式电缆故障检测装置，其特征在于， 所述供电模块包括输出接口单元、输入接口单元、电压转换单元和总线接口，所述FPGA卡的数据端口与所述总线接口的数据端口连接，所述输入接口单元、所述电压转换单元和所述输出接口单元依次连接后分别与所述控制板卡和所述FPGA卡连接。
【专利摘要】本实用新型提供了集成式电缆故障检测装置，包括由四层印制电路板构成的控制板卡，通过由总线控制器控制的高速总线与控制板卡连接的FPGA卡，与控制板卡连接的触摸式显示屏和摇杆式鼠标构成的输入输出设备，和为控制板卡和FPGA卡提供指定电压的供电模块；该控制板卡包括依次连接的检测接口、脉冲发生器、数模转换单元和输出接口。本实用新型具有极高的计算精度和极快的计算速度；超强的抗强电磁干扰的能力；多功能综合和极高的集成度。
【IPC分类】G01R31/11
【公开号】CN204989395
【申请号】CN201520606407
【发明人】郑国才, 王彦静, 董京刚
【申请人】京泰尔联电气（北京）有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年8月12日