一种通信线缆断路、错接线序测量方法和系统与流程

本发明公开一种通信线缆测量方法和系统，特别是一种通信线缆断路、错接线序测量方法和系统，属于线缆故障测试技术领域。

背景技术：

通信线缆通常是指：网络线（内部由8芯线组成）、电话线（内部最多由6芯线组成）、同轴线（内部由2芯线组成）、usb线（内部由4芯线组成）等，除此之外，还有其他用于通信的线缆形式，此处不再一一列举。在综合布线中，需要检测制作的线材是否连通以及线序是否正确，如果没有连通或者线序错误，轻则会影响通信质量和效果，重则会产生通信错误，不能通信等。

目前现有技术中通常采用的通信线缆测量方法有如下两种方式：

1、led动态显示法：

将待测线缆一端接入主机，另一端接辅助远端，每根线与仪器上对应的led灯直连，通过控制器依次选通，人眼实时观察当前所选线号与当前点亮的led号码是否一致，以及led灯是否点亮，进而可以判断出待测线缆是否有断路、或者交叉故障。

其存在的主要问题是：对于8芯的网线，需要依次点亮所有线号，同步观察结果，所以测量速度慢，而且容易出错；如果线材的两端不在同一处，则需要两个人共同测量，非常不方便。

2、电容法线对测量，lcd显示结果：

将待测线缆一端接主机，另一端接辅助远端，利用单片机和内部切换电路，自动测量，最终结果显示到lcd上面。

其存在的主要问题是：对于网络线，其都是1-2，3-6，4-5，7-8进行配对设置的，如果任意一根线断路，则跟它配套的线号也无法测量出来；如果断路线芯数超过总数的一半，则剩余线芯的测量结果也都不正确；另外，该测量方法的电路中使用了电容元件，导致受温度影响较大，高低温环境下，测量结果错误或不稳定。

技术实现要素：

针对上述提到的现有技术中的通信线缆测量不方便，有些情况无法测量的缺点，本发明提供一种通信线缆断路、错接线序测量方法和系统，其采用两个电路开关依次接通两根线缆，利用分压电阻分得的电压值判断线路是否导通或错接。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种通信线缆断路、错接线序测量方法，测量方法为采用主机和辅助远端，将待测线缆一端连接在主机上，待测线缆另一端连接在辅助远端上，在主机处，正电源通过分压电阻rs与第一开关k1的一端连接，第二开关k2一端接地，辅助远端设置有接入电阻r1~接入电阻rn，其中，n为大于或等于2的自然数，接入电阻r1~接入电阻rn一端连接在一起，接入电阻r1~接入电阻rn另一端依次分别与待测线缆的一根芯线连接，接入电阻r1~接入电阻rn的阻值各不相同，第一开关k1的另一端依次与待测线缆的各根芯线连接，第二开关k2另一端依次与待测线缆的各根芯线连接，第一开关k1和第二开关k2不能同时与同一根芯线连接，分压电阻rs和接入电阻之间的线路中任取一点作为采样点，通过检测采样点电压，判断通信线缆是否断路或错接，当采样点电压等于正电源电压时，则说明第一开关k1连接的芯线或第二开关k2连接的芯线断路，将第二开关k2连接至另一芯线上，如果采样点电压不等于正电源电压，则说明第二开关k2连接的原芯线断路，当采样点电压等于第一开关k1连接的芯线对应的预设分压值时，则说明接线正确，如果采样点电压不等于第一开关k1连接的芯线对应的预设分压值，则说明接线错误。

一种通信线缆断路、错接线序测量系统，系统包括连接在待测线缆一端的主机端和连接在待测线缆另一端的辅助远端，主机端包括中央控制模块、第一开关模块和第二开关模块，第一开关模块的输入端上通过分压电阻rs与正电源连接，第二开关模块的输出端接地，第一开关模块的输出端与第二开关模块的输入端分别与待测线缆连接接口模块电连接，中央控制模块分别与第一开关模块和第二开关模块的控制端连接，中央控制模块控制第一开关模块和第二开关模块工作，辅助远端设置有接入电阻r1~接入电阻rn，其中，n为大于或等于2的自然数，接入电阻r1~接入电阻rn一端连接在一起，接入电阻r1~接入电阻rn另一端依次分别与待测线缆的的连接接口模块电连接，接入电阻r1~接入电阻rn的阻值各不相同，第一开关模块与分压电阻rs的公共端处的采样点与中央控制模块连接。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

与接入电阻r1~接入电阻rn分别正向并联连接有一个旁路二极管。

所述的第一开关模块选用电子模拟开关芯片u5，第二开关模块选用电子模拟开关芯片u6，电子模拟开关芯片u5的使能端与中央控制模块的一个通用i/o口连接，电子模拟开关芯片u5的8个输入/输出端分别通过接口模块与待测线缆中的一条芯线连接，电子模拟开关芯片u5的公共输出/输入端与分压电阻rs连接，电子模拟开关芯片u5的控制端分别与中央控制模块的通用i/o口连接；电子模拟开关芯片u6的使能端与中央控制模块的一个通用i/o口连接，电子模拟开关芯片u6的8个输入/输出端分别通过接口模块与待测线缆中的一条芯线连接，电子模拟开关芯片u6的公共输出/输入端接地，电子模拟开关芯片u6的控制端分别与中央控制模块的通用i/o口连接。

所述的系统还包括有第一辅助开关模块和第二辅助开关模块，第一辅助开关模块选用电子模拟开关芯片u14，第二辅助开关模块选用电子模拟开关芯片u15，电子模拟开关芯片u14的使能端与中央控制模块的一个通用i/o口连接，电子模拟开关芯片u14的8个输入/输出端分别通过接口模块与待测线缆中的一条芯线连接，电子模拟开关芯片u14的公共输出/输入端与分压电阻rs连接，电子模拟开关芯片u14的控制端分别与中央控制模块的通用i/o口连接；电子模拟开关芯片u15的使能端与中央控制模块的一个通用i/o口连接，电子模拟开关芯片u15的8个输入\输出端分别通过接口模块与待测线缆中的一条芯线连接，电子模拟开关芯片u15的公共输出/输入端接地，电子模拟开关芯片u15的控制端分别与中央控制模块的通用i/o口连接。

所述的系统还包括有长度测量模块，长度测量模块包括电子开关模块u3和与非门模块u4，电子开关模块u3的使能端与中央控制模块的通用i/o口连接，电子开关模块u3的x引脚和y引脚分别与电子模拟开关芯片u5的com口连接，电子开关模块u3的控制端分别与中央控制模块的通用i/o口连接，分压电阻rs一端连接在电子开关模块u3的x1引脚上，分压电阻rs另一端与正电源连接，电子开关模块u3的y1引脚作为电压采样点输出端，与非门模块u4采用4与非门芯片，第一与非门的两个输入端均与中央控制模块的波形输出口连接，第一与非门的输出端与电子开关模块u3的x0引脚连接，第二与非门的一个输入端与电子开关模块u3的x0引脚连接，第二与非门的另一个输入端与第四与非门的输出端连接，第二与非门的输出端同时与第三与非门的两个输入端连接，第三与非门的输出端与中央控制模块的波形输入端连接，第四与非门的两个输入端均与电子开关模块u3的y0引脚连接。

所述的电子开关模块u3的y1引脚上连接有电压跟随器，电压跟随器采用放大器u7a，电子开关模块u3的y1引脚与放大器u7a的同相输入端连接，放大器u7a的反相输入端与放大器u7a的输出端连接，放大器u7a的输出端为电压采样点输出端，与中央控制模块连接。

所述的主机端上设有本地检测接口，本地检测接口与电子模拟开关芯片u8连接，电子模拟开关芯片u8采用8选1双向通道选择器，电子模拟开关芯片u8的使能端与中央控制模块的一个通用i/o口连接，电子模拟开关芯片u8的8个输入/输出端分别通过接口模块与待测线缆中的一条芯线连接，电子模拟开关芯片u8的公共输出/输入端接地，电子模拟开关芯片u8的控制端分别与中央控制模块的通用i/o口连接。

所述的辅助远端包括接入电阻r1~接入电阻r9，电阻r1阻值为4.02k，电阻r2阻值为6.8k，电阻r3阻值为16k，电阻r4阻值为20k，电阻r5阻值为24k，电阻r6阻值为27k，电阻r7阻值为33k，电阻r8阻值为40.2k，电阻r9的阻值为47k，分压电阻rs阻值为10k，电阻rs和接入电阻r1~接入电阻r9的精度应高于1%。

所述的中央控制模块的i/o口上连接有用于检测电池电量的电池检测模块，电池检测模块包括串联连接的电阻r4和电阻r5，电阻r4一端与电池正极连接，另一端与电阻r5连接，电阻r5一端与电阻r4连接，另一端接地，电阻r4和电阻r5的公共端与中央控制模块的i/o口连接，输出电阻r4和电阻r5的电压分压值给中央控制模块，与电阻r5并联连接有电容c12和二极管d1，二极管d1正极接地，二极管d1负极与电阻r4和电阻r5的公共端连接。

本发明的有益效果是：采用本发明进行通信线缆测量时，如果断路1根线，其他线序测量结果不受影响，能真实反映线材质量；如果线序任意交叉，也能准确测量结果；整个原理由电阻和二极管构成，测量速度快，同时测量结果不受温湿度影响，稳定性高。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明测量方法示意图。

图2为本发明控制电路方框图。

图3为本发明mcu主控部分电路原理图。

图4为本发明主体部分电路原理图。

图5为本发明按键和液晶屏部分电路原理图。

图6为本发明系统供电部分电路原理图。

图7为本发明寻线信号产生及输出部分电路原理图。

图8为本发明寻线及对外输出接口部分电路原理图。

图9为本发明远端部分电路原理图。

具体实施方式

本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。

请参看附图1，本发明保护一种通信线缆断路、错接线序测量方法，该方法为采用主机和辅助远端，将待测线缆一端连接在主机上，待测线缆另一端连接在辅助远端上，在主机处，正电源通过分压电阻rs与第一开关k1的一端连接，第二开关k2一端接地，辅助远端设置有接入电阻r1~接入电阻rn，其中，n为大于或等于2的自然数，接入电阻r1~接入电阻rn一端连接在一起，接入电阻r1~接入电阻rn另一端依次分别与待测线缆的一根芯线连接（即接入电阻r1与第一根芯线连接，接入电阻r2与第二根芯线连接，以此类推，接入电阻rn与第n根芯线连接），接入电阻r1~接入电阻rn的阻值各不相同，第一开关k1的另一端依次与待测线缆的各根芯线连接，第二开关k2另一端依次与待测线缆的各根芯线连接，第一开关k1和第二开关k2不能同时与同一根芯线连接，分压电阻rs和接入电阻之间的线路中任取一点作为采样点，通过检测采样点电压，判断通信线缆是否断路或错接，当采样点电压等于正电源电压时，则说明第一开关k1连接的芯线或第二开关k2连接的芯线断路，将第二开关k2连接至另一芯线上，如果采样点电压不等于正电源电压，则说明第二开关k2连接的原芯线断路，当采样点电压等于第一开关k1连接的芯线对应的预设分压值时，则说明接线正确，如果采样点电压不等于第一开关k1连接的芯线对应的预设分压值，则说明接线错误。

为了使测量结果更加精确误差更小，本实施例中，与接入电阻r1~接入电阻rn分别正向并联连接有一个二极管，通过二极管将与第二开关k2连接的芯线一路的接入电路短接。

本实施例中，待测线缆两端分别连接有标准接头（通常为公端接头），主机和辅助远端上设置有相应的接头（通常为母端接头），使用时，直接将待测线缆一端插接在主机上，另一端插接在辅助远端上即可。

请结合参看附图2至附图9，本发明中的通信线缆断路、错接线序测量系统主要包括连接在待测线缆一端的主机端和连接在待测线缆另一端的辅助远端，主机端包括中央控制模块、第一开关模块和第二开关模块，第一开关模块的输入端上通过分压电阻rs与正电源连接，第二开关模块的输出端接地，第一开关模块的输出端与第二开关模块的输入端分别与待测线缆连接接口模块电连接，中央控制模块分别与第一开关模块和第二开关模块的控制端连接，中央控制模块控制第一开关模块和第二开关模块工作，辅助远端设置有接入电阻r1~接入电阻rn，其中，n为大于或等于2的自然数，接入电阻r1~接入电阻rn一端连接在一起，接入电阻r1~接入电阻rn另一端依次分别与待测线缆的的连接接口模块电连接，接入电阻r1~接入电阻rn的阻值各不相同，第一开关模块与分压电阻rs的公共端处的采样点与中央控制模块连接。

本实施例中，中央控制模块（即mcu）采用型号为stm32f103rbt6的单片机，具体实施时，也可以采用其他型号或系列的单片机，其内部自带a/d转换功能，可直接对采样点电压进行采样识别。本实施例中，中央控制模块上通过串行接口连接有外部存储器，用于保存系统的运行参数，本实施例中，外部存储器采用型号为at24c02的eeprom存储芯片u1，具体实施时，也可以采用其他型号或系列的存储芯片。本实施例中，中央控制模块的i/o口上连接有电池检测模块，用于检测电池电量，本实施例中，电池检测模块包括串联连接的电阻r4和电阻r5，电阻r4一端与电池正极连接，另一端与电阻r5连接，电阻r5一端与电阻r4连接，另一端接地，电阻r4和电阻r5的公共端与中央控制模块的i/o口连接，输出电阻r4和电阻r5的电压分压值给中央控制模块，中央控制模块通过电压值判断电池电量的多少，本实施例中，与电阻r5并联连接有电容c12和二极管d1，二极管d1正极接地，负极与电阻r4和电阻r5的公共端连接。

本实施例中，第一开关模块选用电子模拟开关芯片u5（作为第一开关k1使用），第二开关模块选用电子模拟开关芯片u6（作为第二开关k2使用），电子模拟开关芯片u5和电子模拟开关芯片u6分别采用型号为sn74lv4051a的8选1双向通道选择器，电子模拟开关芯片u5的使能端与中央控制模块的一个通用i/o口连接，电子模拟开关芯片u5的8个输入/输出端（即in/out0~in/out7）分别通过接口模块与待测线缆中的一条芯线连接，电子模拟开关芯片u5的公共输出/输入端（即com引脚）与分压电阻rs连接，电子模拟开关芯片u5的控制端分别与中央控制模块的通用i/o口连接；电子模拟开关芯片u6的使能端与中央控制模块的一个通用i/o口连接，电子模拟开关芯片u6的8个输入/输出端（即in/out0~in/out7）分别通过接口模块与待测线缆中的一条芯线连接，电子模拟开关芯片u6的公共输出/输入端（即com引脚）接地，电子模拟开关芯片u6的控制端分别与中央控制模块的通用i/o口连接。

本实施例中，还包括有第一辅助开关模块和第二辅助开关模块，第一辅助开关模块选用电子模拟开关芯片u14（作为第一开关k1使用），第二辅助开关模块选用电子模拟开关芯片u15（作为第二开关k2使用），电子模拟开关芯片u14和电子模拟开关芯片u15分别采用型号为sn74lv4051a的8选1双向通道选择器，电子模拟开关芯片u14的使能端与中央控制模块的一个通用i/o口连接，电子模拟开关芯片u14的8个输入/输出端（即in/out0~in/out7）分别通过接口模块与待测线缆中的一条芯线连接（本实施例中，仅采用其中一个输入/输出端口进行lineg线测量，具体实施时，还可以将8个输入/输出端分别连接上待测线缆中的芯线，对多根线缆进行测量），电子模拟开关芯片u14的公共输出/输入端（即com引脚）与分压电阻rs连接，电子模拟开关芯片u14的控制端分别与中央控制模块的通用i/o口连接；电子模拟开关芯片u15的使能端与中央控制模块的一个通用i/o口连接，电子模拟开关芯片u15的8个输入\输出端（即in/out0~in/out7）分别通过接口模块与待测线缆中的一条芯线连接（本实施例中，仅采用其中一个输入/输出端口进行lineg线测量，具体实施时，还可以将8个输入/输出端分别连接上待测线缆中的芯线，对多根线缆进行测量），电子模拟开关芯片u15的公共输出/输入端（即com引脚）接地，电子模拟开关芯片u15的控制端分别与中央控制模块的通用i/o口连接。

本实施例中，还包括有长度测量模块，长度测量模块包括电子开关模块u3和与非门模块u4，电子开关模块u3选用型号为sn74lv4052a的2路四选一模拟开关芯片，电子开关模块u3的使能端与中央控制模块的通用i/o口连接，电子开关模块u3的x引脚和y引脚分别与电子模拟开关芯片u5的com口（公共端口）和电子模拟开关芯片u14的com口（公共端口）连接，电子开关模块u3的控制端（即a引脚和b引脚）分别与中央控制模块的通用i/o口连接，分压电阻rs选用阻值为10k的电阻r7，电阻r7一端连接在电子开关模块u3的x1引脚上，电阻r7另一端与正电源连接，电子开关模块u3的x2引脚上连接有阻值为100k的电阻r6，电阻r6另一端与正电源连接，电子开关模块u3的y1引脚和y2引脚分别与放大器u7a的同相输入端连接，放大器u7a的反相输入端与放大器u7a的输出端连接，放大器u7a的输出端为电压采样点，与中央控制模块连接，将放大器u7a作为电压跟随器使用。与非门模块u4选用型号为74hc00d的4与非门芯片（其中集成了4个与非门），第一与非门的两个输入端（即1a引脚和1b引脚）均与中央控制模块的波形输出口（本实施例中，其为中央控制模块的i/o口，输出波形信号cpu_wave）连接，第一与非门的输出端（即1y引脚）与电子开关模块u3的x0引脚连接，第二与非门的一个输入端（即2a引脚）与电子开关模块u3的x0引脚连接，第二与非门的另一个输入端（即2b引脚）与第四与非门的输出端（即4y引脚）连接，第二与非门的输出端同时与第三与非门的两个输入端（即3a引脚和3b引脚）连接，第三与非门的输出端与中央控制模块的波形输入端（本实施例中，其为中央控制模块的i/o口，输入波形信号cpu_time_in）连接，第四与非门的两个输入端（即4a引脚和4b引脚）均与电子开关模块u3的y0引脚连接。

本实施例中，在主机端还设有本地检测接口，本地检测接口与电子模拟开关芯片u8连接，电子模拟开关芯片u8采用型号为sn74lv4051a的8选1双向通道选择器，电子模拟开关芯片u8的使能端与中央控制模块的一个通用i/o口连接，电子模拟开关芯片u8的8个输入/输出端（即in/out0~in/out7）分别通过接口模块与待测线缆中的一条芯线连接，电子模拟开关芯片u8的公共输出/输入端接地，电子模拟开关芯片u8的控制端分别与中央控制模块的通用i/o口连接。

本实施例中，中央控制模块上还连接有寻线模块，可配合寻线仪进行寻线操作，寻线模块包括信号发生单元、使能控制单元和信号选通单元，信号发生单元的输入端连接在中央控制模块的i/o口上，由中央控制模块产生寻线信号cpu_scan，寻线信号cpu_scan经过信号发生单元后分成信号sin_p和sin_n，本实施例中，信号发生单元采用三极管放大电路，信号选通单元采用双路继电器rl1，信号sin_p和sin_n分别连接在继电器rl1的常闭触点上，继电器rl1的两个常开触点分别与一个芯线连接（本实施例中，继电器rl1的常开触点分别与接口中的line4和line5连接），继电器rl1的两个公共触点分别与一个芯线连接（本实施例中，继电器rl1的常开触点分别与接口中的line4和line5连接），继电器的电源端上串接有三极管q8，三极管输出使能信号s_en2，将信号sin_p和sin_n接入芯线中，进行寻线，不需要的寻线时，通过使能信号将信号sin_p和sin_n短接，使其处于不公开状态，信号sin_p和sin_n分别与中央控制模块的i/o口连接，输入给中央控制模块cpu_adc_n信号和cpu_adc_p信号。使能控制单元包括模拟开关芯片u12和模拟开关芯片u13，模拟开关芯片u12和模拟开关芯片u13均为4路模拟开关，模拟开关芯片u12和模拟开关芯片u13的控制端上分别连接有控制三极管，两个控制三极管的基极分别与中央控制模块的i/o口连接，通过中央控制模块输出控制信号s_en0和控制信号s_en1，控制两个三极管的通断，从而输入使能信号给模拟开关芯片u12和模拟开关芯片u13，信号sin_n连接在模拟开关芯片u12的四个输入端上，信号sin_p连接在模拟开关芯片u13的四个输入端上，模拟开关芯片u12和模拟开关芯片u13的输出端分别与一根芯线连接，当使用寻线功能，通过使能控制单元控制模拟开关芯片u12和模拟开关芯片u13，将寻线信号输入至线缆中，不使用寻线信号时，通过使能控制单元控制模拟开关芯片u12和模拟开关芯片u13处于关闭状态。

本实施例中，中央控制模块上还连接有按键模块，按键模块采用按键开关。本实施例中，中央控制模块上还连接有显示屏驱动模块，显示屏驱动模块采用lcd接口，通过中央控制模块驱动lcd显示屏显示。

本实施例中，采用锂电池作为电源，锂电池上连接有供电端子给锂电池充电，本实施例中，采用型号为ams1117-3.3v的稳压芯片u9将锂电池输出电源转换成+3.3v进行供电，采用型号为78l05的稳压芯片u10将锂电池输出电源转换成+5v进行供电，采用型号为tps60400的稳压芯片u11将锂电池输出电源转换成-5v进行供电。

本实施例中，辅助远端以9个电阻为例进行说明，可最多测量9芯线缆，具体实施时，也可根据此原理增加线路，进行更多的线路测量，本实施例中，辅助远端设置有接入电阻r1~接入电阻r9，电阻r1阻值为4.02k，电阻r2阻值为6.8k，电阻r3阻值为16k，电阻r4阻值为20k，电阻r5阻值为24k，电阻r6阻值为27k，电阻r7阻值为33k，电阻r8阻值为40.2k，电阻r9的阻值为47k，接入电阻r1~接入电阻r9的精度应高于1%。与接入电阻r1~接入电阻r9分别并联连接有一个旁路二极管，本实施例中，旁路二极管选用型号为1n60p的锗管（管压降为0.2v）。

本发明在使用时，有如下几种使用方式：

一、远端对线线序测量方式：将主机端和辅助远端分别连接在待测线缆的两端，电子开关模块u3选择x=x1，y=y1，第一开关k1接到1号线，第二开关k2接到2号线，此时，由正电源vcc、采样电阻rs，待测线缆1号线、辅助远端1号单元电阻r1、2号单元二极管与单元电阻r2并联、待测线缆2号线、再经过第二开关k2连接到地，构成一条电流回路，ad采样点的分压值为：，式中vcc、vd（二极管压降）、rs均为常量，则采样点处的电压仅由电阻r1的阻值决定，选择不同的线号电阻（r1~r9）分别对应线号1-9，所以通过测量ad采样点的电压就能知道第一开关k1所选线号与辅助远端的哪一根线连接，这就是测量线序的原理；

每次选通第一开关k1到某一根线号，第二开关k2要选通剩下的所有线号依次构成回路，确保只有两芯线的时候，也能正确测量；

当某个回路断路时，ad采样点的电压接近vcc的值，进而能判断当前线号为断路。

二、本地兑现线序测量方式：将待测线缆均连接在主机端，待测线缆一端连接在待测线缆连接接口上（即与电子模拟开关芯片u5电连接，将电子模拟开关芯片u5作为第一开关k1），另一端连接在本地检测接口上（即与电子模拟开关芯片u8电连接，将电子模拟开关芯片u8作为第二开关k2），电子开关模块u3选择x=x2，y=y2，第一开关k1和第二开关k2打到同一线缆上，如果ad采样点的电压接近0v，则说明该条芯线是通路，ad采样点的电压接近vcc的值，进而能判断当前线号为断路。

三、长度测试方式：电子开关模块u3选择x=x0，y=y0，mcu产生一个脉冲波形，通过与非门模块u4（双输入与非门）产生的驱动脉冲与线间电容共同作用，可输出一个随线间电容变化的脉宽输出cpu_time_in，该信号接入单片机后，通过计算脉宽长度可以得出线长度。

采用本发明进行通信线缆测量时，如果断路1根线，其他线序测量结果不受影响，能真实反映线材质量；如果线序任意交叉，也能准确测量结果；整个原理由电阻和二极管构成，测量速度快，同时测量结果不受温湿度影响，稳定性高。