基于電阻網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)線故障檢測(cè)裝置研究

摘要：文章闡述了一種基于電阻網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)線故障檢測(cè)裝置，基于電學(xué)原理在網(wǎng)線周圍構(gòu)造電阻網(wǎng)絡(luò)，并結(jié)合電阻一次性測(cè)量方法，使其在沒(méi)有短路或斷路狀態(tài)時(shí)測(cè)得的阻值與網(wǎng)線內(nèi)部有短路或斷路的壞網(wǎng)線情況下所測(cè)得的阻值不相同。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定出網(wǎng)線良好時(shí)的電阻阻值，并將該阻值作為基礎(chǔ)與以后的檢測(cè)值作為比較。此方法克服了傳統(tǒng)檢測(cè)方式中的繁瑣過(guò)程，提出了新型的網(wǎng)線狀態(tài)判斷方法，實(shí)現(xiàn)了低成本。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)線檢測(cè)；MULTISM 10．0；電阻網(wǎng)絡(luò)

0 引言
    隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)已進(jìn)入數(shù)碼電子時(shí)代。數(shù)碼電子的產(chǎn)生為人類社會(huì)發(fā)展提供了強(qiáng)大動(dòng)力，而數(shù)據(jù)線和網(wǎng)線在數(shù)碼電子產(chǎn)品中發(fā)揮著極其重要的作用。
    目前市場(chǎng)上所銷售的網(wǎng)線檢測(cè)儀，其原理較為復(fù)雜，大多使用數(shù)字電路及大量的芯片、程序來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)線斷路或短路的檢測(cè)。此外，部分網(wǎng)線檢測(cè)儀在檢測(cè)方式上不夠便捷，需要對(duì)網(wǎng)線進(jìn)行逐根檢測(cè)，這樣通過(guò)多次檢測(cè)才可完成，過(guò)程繁雜；而有的網(wǎng)線檢測(cè)儀雖然檢測(cè)方式便捷，但價(jià)格卻十分昂貴，并不適合中小型企業(yè)或個(gè)人使用。
    針對(duì)上述問(wèn)題，提出了一種新型的網(wǎng)線故障檢測(cè)裝置，該裝置運(yùn)用電阻值一次性測(cè)量方法來(lái)判別網(wǎng)線的狀態(tài)，方法操作簡(jiǎn)單且具可行性，在經(jīng)濟(jì)上也實(shí)現(xiàn)了低成本。

1 網(wǎng)線模擬電路圖
    此次研究的網(wǎng)線是由4根導(dǎo)線并聯(lián)構(gòu)成，如果網(wǎng)線出現(xiàn)問(wèn)題，那么問(wèn)題只可能存在于某根導(dǎo)線或某幾根導(dǎo)線的斷路以及4根導(dǎo)線之間短路的情況，因此網(wǎng)線的模擬實(shí)物圖可以用圖1表示。

    其中開(kāi)關(guān)A、B、C、D分別模擬網(wǎng)線內(nèi)部四根線的斷路存在情況，若四個(gè)開(kāi)關(guān)中某個(gè)開(kāi)關(guān)為斷開(kāi)狀態(tài)，則表示該開(kāi)關(guān)所對(duì)應(yīng)的線有斷路問(wèn)題；若全部為閉合狀態(tài)，則表示網(wǎng)線沒(méi)有出現(xiàn)斷路情況。開(kāi)關(guān)E、F、G、H、I、K、L、M、N、O、P、Q這12個(gè)開(kāi)關(guān)則用來(lái)模擬網(wǎng)線內(nèi)部4根線之間短路存在情況，若其中某個(gè)開(kāi)關(guān)閉合則表示該閉合開(kāi)關(guān)兩端導(dǎo)線出現(xiàn)了短路情況；若開(kāi)關(guān)均為斷開(kāi)狀態(tài)，則表示網(wǎng)線內(nèi)部不存在兩線間的短路問(wèn)題。假如需要模擬一根良好的網(wǎng)線，則A、B、C、D四個(gè)開(kāi)關(guān)應(yīng)該全部閉合，同時(shí)E、F、G、H、I、K、L、M、N、O、P、Q這12個(gè)開(kāi)關(guān)全部斷開(kāi)，只要有一個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)不符合上述要求，都認(rèn)為此網(wǎng)線存在問(wèn)題。

2 基于電阻網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)線故障檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)原理
    此次所研發(fā)的基于電阻網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)線故障檢測(cè)裝置為有線檢測(cè)裝置，其用于檢測(cè)四線并聯(lián)的網(wǎng)線，功能是檢測(cè)網(wǎng)線內(nèi)部所有并聯(lián)線路是否存在短路或斷路狀況。主要原理是基于電學(xué)原理在網(wǎng)線的周圍設(shè)計(jì)一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)，將網(wǎng)線的一個(gè)公頭和一個(gè)母頭分別接到電阻網(wǎng)絡(luò)兩端的相應(yīng)端口上，利用一種簡(jiǎn)便測(cè)量方法，使得其在網(wǎng)線良好狀態(tài)時(shí)測(cè)得的阻值與網(wǎng)線內(nèi)部存在短路或斷路情況下所測(cè)得的阻值不相同。
2．1 周邊電阻網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
    由于此網(wǎng)線檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)原理是通過(guò)檢測(cè)網(wǎng)線周邊電阻網(wǎng)絡(luò)的阻值來(lái)判斷導(dǎo)線的好壞情況，因此，我們?cè)O(shè)計(jì)出的電阻網(wǎng)絡(luò)要能夠做到網(wǎng)線良好的情況下測(cè)得的阻值與網(wǎng)線出現(xiàn)狀況的情況下測(cè)得的阻值不盡相同。面對(duì)這樣的問(wèn)題，首先需通過(guò)Multisim10．0軟件虛擬實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出符合網(wǎng)線檢測(cè)儀設(shè)計(jì)原理的周邊電阻網(wǎng)絡(luò)，其示意圖如圖2所示。

2．2 影響電阻網(wǎng)絡(luò)阻值測(cè)量的因素及其處理
    在電路中，電阻的阻值會(huì)受到光的照射、溫度的變化以及環(huán)境等各種影響，即使使用誤差很小的電阻也無(wú)法避免這些客觀存在的因素。因此，在設(shè)計(jì)周邊電路時(shí)，應(yīng)該考慮誤差所帶來(lái)的影響，盡量做到網(wǎng)線在良好與非良好狀態(tài)下所測(cè)得的阻值相差80Ω以上。而我們可以通過(guò)MATABLE軟件來(lái)匹配如下的阻值，根據(jù)程序所匹配的阻值分別為277000、554000、831000、1108000、1385000、1662000、1939000、2216000通過(guò)軟件模擬所得良好網(wǎng)線的情況下所測(cè)得阻值為583．124kΩ。

3 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析
3．1 原理電路圖
    通過(guò)上述的討論與研究，根據(jù)基于電阻網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)線故障檢測(cè)裝置的原理以及在考慮外界環(huán)境對(duì)所測(cè)電路阻值的影響下，使用一組網(wǎng)線設(shè)計(jì)出如下實(shí)驗(yàn)電路圖。

3．2 實(shí)驗(yàn)元器件
    根據(jù)上述電路圖所顯示，我們需要的元器件為：7個(gè)單刀單擲開(kāi)關(guān)、6個(gè)滑動(dòng)變阻器阻值(范圍為0-20kΩ)、一個(gè)數(shù)字萬(wàn)用表、一對(duì)網(wǎng)線插槽(一頭插網(wǎng)線公頭，一頭插網(wǎng)線母頭)、若干導(dǎo)線，尖嘴鉗一把、剝線鉗一把、熱熔膠、螺絲刀一把、雙面電路板一個(gè)、4線并聯(lián)的網(wǎng)線一根、刀口焊槍一把、焊錫絲若干。
3．3 最佳設(shè)計(jì)方案
    根據(jù)上面所做的實(shí)驗(yàn)，此網(wǎng)線檢測(cè)儀仍可做進(jìn)一步地改良，不難發(fā)現(xiàn)通過(guò)LED的發(fā)光原理將更加便捷。此處的想法是通過(guò)本次試驗(yàn)所提供的良好導(dǎo)線下測(cè)得的電阻網(wǎng)絡(luò)阻值：583．124kΩ，根據(jù)考慮其受到環(huán)境影響正確時(shí)的阻值范圍大概在583．224～583．024．kΩ，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，可以通過(guò)電壓比較器來(lái)找出網(wǎng)線狀況不好時(shí)的電壓，再根據(jù)電壓比較器的性質(zhì)，當(dāng)正相電壓比反相電壓大時(shí)輸出高電平。當(dāng)兩個(gè)LED都亮?xí)r為良好網(wǎng)線，只要有一個(gè)不亮即表示網(wǎng)線出現(xiàn)狀況。

4 結(jié)論
    基于市場(chǎng)的需求，本網(wǎng)線檢測(cè)儀采用網(wǎng)線電阻值一次性測(cè)量的方法，簡(jiǎn)化了原理圖的設(shè)計(jì)，改善了以往測(cè)量方法的繁瑣性。而低成本的元器件更能適應(yīng)大眾需求，為網(wǎng)線故障檢測(cè)開(kāi)辟了新道路。展望其后的發(fā)展，通過(guò)LED的特殊作用對(duì)裝置做出的進(jìn)一步改良，將為電子產(chǎn)品的網(wǎng)線測(cè)量提供更便捷的方法。