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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Dispositivo para monitorar a integridade do cabo de comunicação. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Tecnologia de medição As linhas de comunicação por cabo têm características próprias. Trata-se de um grande comprimento da linha principal (até várias dezenas de quilômetros), um grande número de fios no cabo, a presença de sinais com amplitude de até várias dezenas de volts nos fios adjacentes ao testado, e mudanças sazonais nos parâmetros físicos da linha de comunicação. Um alarme contra roubo para um cabo geralmente é realizado de acordo com o princípio de monitorar a integridade de um loop - um par de fios, no final do qual um resistor de uma certa resistência é conectado. Quando os fios estão quebrados ou em curto, a resistência de entrada do loop muda significativamente, que é fixada pelo dispositivo de sinalização. Esta solução provou-se bem com um comprimento relativamente pequeno da cadeia controlada. Mas ao tentar usar esse sistema para monitorar o estado de uma longa linha de comunicação por cabo, surgiu um problema: durante a transmissão sobre "pares" vizinhos do cabo de chamada do indutor (rajadas de corrente alternada com uma frequência de 20 ... 50 Hz e uma amplitude de 80 ... 100 V), são observados falsos positivos sinalizando, embora na realidade a integridade do cabo não seja violada. Além disso, flutuações sazonais nos parâmetros de um cabo longo levam a flutuações na impedância de entrada do loop que são muito grandes para controle sem erros. A situação também é perigosa quando, como resultado de danos no cabo, a alta tensão da mensagem de toque dos fios vizinhos entra na entrada do dispositivo de alarme. Isso pode danificar seu circuito de entrada. Por exemplo, no cabo KMG (para equipamentos de vedação multicanal), além dos habituais "pares trançados", também existem linhas coaxiais. Neles, além de um sinal de baixa tensão, há uma alta tensão direta (até 2000 V) para alimentar os equipamentos dos pontos de amplificação intermediários. As consequências de tal tensão entrando na entrada de equipamentos convencionais de alarme contra roubo são facilmente previsíveis. Uma variante de controle é possível com a transmissão de um sinal de tom de frequência suficientemente alta através do loop. Possibilita proteger o equipamento de valores inaceitáveisde tensão direta ou de baixa frequência. Mas esta opção é crítica para o ajuste fino do filtro de banda estreita no lado receptor e para o desvio da frequência do oscilador de controle. Além disso, a frequência do sinal piloto não deve ser escolhida muito alta, para que sua influência nos "pares" adjacentes no cabo não seja perceptível. Outra desvantagem do controle de alta frequência é a possibilidade de penetração do sinal na entrada do receptor através da capacitância entre os fios e com um loop rompido. Com seu comprimento de várias dezenas de quilômetros, essa capacitância pode atingir décimos de microfarad. Proponho um dispositivo para monitorar a condição de uma longa linha de cabo usando pulsos retangulares simétricos. O sinal é aplicado a um dos fios do par e removido para controle de seu segundo fio. Na extremidade do cabo, os fios do par estão interconectados. O fio comum do gerador e do receptor é aterrado.
O esquema do dispositivo é mostrado na fig. 1. O oscilador mestre é feito nos elementos DD1.1 e DD1.2 da maneira usual. O resistor R4 coloca o elemento DD1.1 em modo ativo. O produto da resistência deste resistor e a capacitância do capacitor C1 determina a frequência de geração. A partir da saída do elemento DD1.2, os pulsos de clock são alimentados na entrada de contagem do trigger DD3.1, dividindo sua frequência por dois. A partir da saída direta do trigger, a sequência de pulsos passa pelo amplificador, montado nos transistores VT1 e VT2 de diferentes estruturas, e o capacitor C3 entra na linha controlada. O segundo fio da linha, como já mencionado, é conectado à entrada da parte receptora do dispositivo. Se a linha não estiver quebrada, a frequência e a duração dos pulsos de entrada coincidem com os de saída, mas têm frentes e recessos prolongados. O grau de distorção depende dos parâmetros e do comprimento da linha. Em caso de interrupção, os pulsos adquirem uma forma pontiaguda e tornam-se bipolares. Não é possível distinguir entre linhas em serviço e com defeito apenas pela amplitude dos pulsos, portanto, a seleção de tempo é aplicada - o controle é realizado na segunda metade da duração do pulso, quando todos os processos transitórios já terminaram. Os pulsos da linha através do capacitor C2 e do resistor R1 são alimentados na entrada do modelador no transistor VT3 e no elemento DD4.1. Na saída do shaper, eles possuem níveis lógicos padrão que não dependem da amplitude do sinal de entrada. Outra finalidade do modelador é a proteção de alta tensão. Só pode danificar o transistor VT3, que é fácil de substituir. Também é protegido por um diodo zener VD1. Os pulsos de disparo formam um nó nos elementos DD2.1-DD2.3. Eles chegam a uma das entradas do elemento DD4.2, cuja segunda entrada está conectada à saída do elemento DD4.1. Na saída do elemento DD4.3, com uma linha de trabalho, haverá pulsos semelhantes aos estroboscópicos, mas não com defeito. Um detector de amplitude no diodo VD4.3 é conectado à saída do elemento DD2. Na presença de pulsos (linha boa), a tensão de saída no capacitor de suavização C5 é suficiente para abrir o transistor VT4, o LED HL1 está aceso. Se não houver pulsos (a linha está com defeito), o LED HL1 se apagará. Através do condensador C6, os impulsos da saída do elemento DD4.3 chegam às entradas da instalação no estado zero do contador DD5. Portanto, com uma boa linha, o contador permanece neste estado, o transistor VT5 está fechado e o LED HL2 está apagado. Se não houver pulsos nas entradas do ajuste inicial, o contador começará a funcionar, contando os pulsos de clock aplicados em sua entrada C1. Na sua saída 8 (pino 11), os níveis de tensão alta e baixa irão se alternar. Isso fará com que o LED HL2 acenda e o emissor de som HA1 emita um sinal. Após a remoção da falha, o dispositivo retornará ao modo de nível baixo na saída 8 do contador. O dispositivo descrito não é crítico para alterar a frequência do oscilador mestre, uma vez que ambos os pulsos de controle e estroboscópico são gerados a partir dele. Como o gerador e o receptor estão localizados lado a lado em uma extremidade do cabo monitorado, o problema de sincronização desses pulsos não surge.
Se for necessário aumentar a eficiência do dispositivo, os microcircuitos da série K561 podem ser usados nele com pequenas alterações no circuito. Os capacitores C2 e C3 devem ser selecionados para uma tensão não inferior à possível em caso de emergência. Por exemplo, se a tensão de toque atingir 80 V, esses capacitores devem suportar pelo menos 100 V. É desejável não usar capacitores de óxido, mas de filme, embora isso leve a um aumento nas dimensões do dispositivo. O dispositivo de sinalização é montado em uma placa de circuito impresso mostrada na fig. 2. Todas as peças são instaladas aqui, exceto o transistor VT6 com emissor de som HA1 e LEDs HL1, HL2. Esses elementos são colocados no painel frontal do gabinete a partir de um receptor de rádio de pequeno porte, no qual a placa é colocada. Nas paredes da caixa existem grampos para conectar uma linha controlada e um conector de alimentação.
A fonte de alimentação, cujo circuito é mostrado na fig. 3 é feito de reator eletrônico de uma lâmpada de iluminação "economia de energia", de acordo com as recomendações dadas no artigo de V. Stryukov "Fonte de alimentação de pequeno porte - de reator eletrônico" ("Rádio", 2004, nº 3, p. 38, 39). Um bloco defeituoso de uma lâmpada de 20 W foi submetido a alterações. Para restaurar seu desempenho, foi necessário apenas substituir o capacitor C2. De acordo com o referido artigo, a bobina de lastro foi convertida em um transformador T1. Seu enrolamento I contém 400 espiras de fio PEL 0,1, e o enrolamento II é enrolado com fio PEL 0,6 quase até o preenchimento do quadro. Atenção especial deve ser dada à qualidade do isolamento do enrolamento, pois a segurança do trabalho com o dispositivo de sinalização depende disso. É melhor isolar um enrolamento do outro com duas ou três camadas de pano envernizado. Um estabilizador de tensão é conectado à saída do retificador no diodo VD6 no diodo zener VD7 e no transistor VT3. A potência dissipada neste transistor é pequena, então ele pode operar sem dissipador de calor. A presença de tensão na saída da unidade é sinalizada pelo LED HL1. A placa de alimentação está localizada em uma caixa separada (da fonte de alimentação da microcalculadora "Eletrônica"). Se você adicionar diodos de desacoplamento, em caso de falha de energia, poderá organizar o fornecimento de energia ininterrupto do dispositivo de sinalização da bateria. O dispositivo de sinalização deve, em primeiro lugar, ser conectado a um loop aberto na extremidade, devendo aparecer um brilho constante do LED HL2 (doravante, as designações dos elementos de acordo com a Fig. 1). Quando o loop for fechado na extremidade da linha, o LED HL1 acenderá. A resistência do circuito fechado não deve exceder 1,2 kOhm. A capacitância dos capacitores C2 e C3 pode ser alterada para baixo. Os harmônicos de alta frequência serão filtrados pelo próprio cabo devido à sua autocapacitância significativa. Mas se o comprimento do cabo for curto, você pode conectar um capacitor entre a saída do dispositivo e o fio comum. Sua capacitância é selecionada para minimizar a interferência em canais adjacentes, mantendo o controle confiável da integridade do cabo. Se ocorrer que nos canais de comunicação vizinhos o sinal de controle é ouvido em um nível muito alto e interfere na conversa, é necessário substituir o resistor R9 por um aparador e aplicar um sinal à linha de seu motor. O nível do sinal deve ser ajustado apenas um pouco acima do nível em que o LED HL1 acende. Você também pode diminuir a frequência do sinal piloto substituindo o capacitor C1 por outro de capacitância maior. Quando o dispositivo é inicialmente conectado a um circuito aberto, às vezes é observada a iluminação simultânea dos LEDs HL1 e HL2. Isso indica que a resistência de isolamento entre os fios do cabo não é alta o suficiente ou a capacitância entre eles é muito alta. Neste caso, tente selecionar outro dos pares de fios livres no cabo para monitoramento. Você pode tentar usar fios de pares diferentes. O dispositivo foi testado em linhas de comunicação por cabo de até 40 km de comprimento. Funciona tanto quando os fios controlados estão quebrados, quanto quando algum deles está aterrado. Autor: A. Dolinin, Baikonur; Publicação: radioradar.net
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