СПОСОБ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ КАБЕЛЬНОГО ЖГУТА
METHOD AND APPARATUS FOR INSPECTING CABLE HARNESS

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу и измерительному устройству для проверки кабельного жгута.
Термин «кабельный жгут» обозначает комбинацию различных типов электрических линий (также известных как «провода») для создания пучка проводов. Этот пучок проводов создает соединения - например, также через ответвления - между различными электрическими компонентами, например, в транспортных средствах или машинах. Обычно, кабельные жгуты тестируют после изготовления для проверки целостности (правильности соединений) и коротких замыканий. Для обычных тестеров для проверки кабельных жгутов (например, http://www.t-s-k.de/fileadmin/user_upload/Flyer_2013/Kabeltester/K_Flyer_CT35_de.pdf) требуются штекерные соединения на обоих концах проводов в составе кабельного жгута, например, для измерения сопротивления контактов. Однако также имеются предварительно изготовленные кабельные жгуты, оснащенные штекерами только с одной стороны. Линии на второй стороне могут быть соединены со штекерами только во время окончательной сборки. Эти кабельные жгуты имеют открытые провода (концы линий без штекеров и т.п.), к которым во время проверки можно присоединяться только индивидуально, что занимает много времени, так что такие жгуты, поэтому, можно проверять посредством стандартных тестеров для кабельных жгутов только с приложением значительных усилий.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является усовершенствование процессов проверки кабельных жгутов.
Эта цель достигается посредством способа согласно п. 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты настоящего изобретения и другие категории изобретения описаны в дополнительных пунктах формулы изобретения, приведенном ниже описании и на прилагаемых чертежах.
Этот способ используется для проверки кабельного жгута, при этом такой кабельный жгут содержит множество электрических линий, также известных как «провода». Согласно этому способу выбирают тестовую секцию кабельного жгута. Эта тестовая секция содержит пучок линий с линиями жгута. На тестовую секцию помещают электрод измерительного устройства. В такой конструкции этот измерительный электрод образует конденсатор в каждом случае с каждой из линий из состава пучка линий в тестовой секции. В частности, формируют конденсатор с наибольшей возможной емкостью, чтобы в последующем иметь возможность получить соответственно сильные измеряемые сигналы. Одну из линий этого кабельного жгута выбирают в качестве текущей тестируемой линии. На остальные линии кабельного жгута подают опорное напряжение. На тестируемую линию подают электрический тестовый сигнал. Номинальную величину определяют на основе электрического потенциала измерительного электрода. Затем принимают решение. Считается, что тестируемая линия лежит в тестовой секции, если эта номинальная величина удовлетворяет критерию тестирования. И напротив, считается, что тестируемая линия не лежит в тестовой секции, если номинальная величина не удовлетворяет критерию тестирования.
Способ предполагает, что можно проверять кабельные жгуты, содержащие по меньшей мере две, в частности - несколько десятков, например, тридцать, сорок, пятьдесят и более, больше ста или также несколько сотен линий. Кабельный жгут может представлять собой частичный кабельный жгут, т.е. структурную часть кабельного жгута большего размера. Проверку затем расширяют до присутствия всех линий в тестовой секции, т.е. на точке измерения, в частичном кабельном жгуте как в структурной части кабельного жгута больше размера. Кабельный жгут, подлежащий проверке, представляет собой, в частности, жгут, имеющий соединительные элементы, например, штекерные соединители, кабельные наконечники и т.п., только с одной стороны или только на одном конце - т.е. на каждом отдельном конце по меньшей мере одной или всех линий; другая сторона кабельного жгута (или линий) по меньшей мере частично образована свободными концами кабеля. Поэтому на другом конце линии не снабжены штекерными соединителями и т.п.
В частности, каждая линия имеет первый и второй концы. Каждая линия тогда представляет собой единичную линию, проходящую жгут насквозь между первым и вторым концами и не имеющую электрических разветвлений или коротких замыканий на другие линии и на другие элементы. Такая линия может, в частности, также быть экранирующей линией для одного или нескольких других линий, которые затем образуют экранированные линии в составе кабельного жгута.
В частности, тестовый сигнал направляют и опорный потенциал подают на соответствующие первые концы соответствующих линий; вторые концы всех линий могут тогда оставаться свободными (холостыми), т.е. они не имеют электрического контакта с другими линиями, потенциалами и т.д. «Холостой» здесь означает, в частности, что потенциал соответствующей линии не задан электрическим соединением, а может быть свободно образован в электромагнитном поле. Это особенно простой вариант способа, поскольку со вторыми концами линий ничего делать не нужно.
В частности, только те линии нагружают (последовательно) тестовым сигналом, относительно которых ожидается, что они будут лежать в тестовой секции. В другие линии тестовый сигнал не подают, поскольку в отношении них ожидается решение «Нет». Это сберегает затраты времени на тестирование (частичного) кабельного жгута. Это нормальный случай. Однако в отдельных случаях сигнал может быть подан во все линии (все линии могут быть включены), чтобы обнаружить неисправность в тестовой секции.
В частности, только именно одну линию выбирают в качестве текущей тестируемой линии. В частности, все электрические потенциалы для всех остальных линий являются одинаковыми и/или, в частности, постоянными во времени. В частности, тестовый сигнал является сигналом, изменяющимся во времени. Его амплитуда в частности лежит в диапазоне от ±3 В до ±24 В, конкретнее, между ±5 В до ±10 В. В случае периодического тестового сигнала его частота предпочтительно составляет больше 100 Гц, предпочтительно больше 300 Гц, больше 400 Гц или, в частности, около 500 Гц. Это, в сущности, приблизительные значения, которые могут варьироваться в пределах отдельного диапазона значений в процентах или на несколько Герц.
В частности, тестовый сигнал представляет собой потенциал или напряжение, изменяющееся в прогрессии во времени. В частности, при этом используется потенциал общей шины или нулевой потенциал или потенциал заземления, в частности - измерительного устройства. Вместо «опорного потенциала» для простоты используется термин «земля» или «заземленный».
Согласно рассматриваемому способу, проверка выбранной в текущий момент тестируемой линии осуществляется с целью определения, находится ли эта линия в тестовой секции. Согласно этому способу, в частности - несколько разных линий, в частности - последовательно, в частности - все линии, выбирают в качестве тестируемых линий. Таким образом, для всего кабельного жгута можно определить, какие из линий проходят через тестовую секцию, а какие - нет.
На кабельном жгуте, в частности, на кабельном жгуте с разветвлениями, могут быть выбраны несколько тестовых секций, в частности - последовательно, и соответствующее число линий может быть проверено согласно рассматриваемому способу на предмет их присутствия в соответствующей тестовой секции.
Согласно этому способу можно без особых усилий проверить, какие именно линии и где проходят в кабельном жгуте.
Для этого способа, предполагается, что емкости, образуемые указанным измерительным электродом, с линиями, лежащими вне тестовой секции, всегда ниже, чем емкости, целенаправленно образованные с линиями, находящимися в тестовой секции. Такие «паразитные» емкости тогда не оказывают заметного влияния применительно к измерению потенциала на указанном измерительном электроде. Таким образом, по существу, оценку производят только для линий, находящихся в тестовой секции.
Благодаря своей емкостной природе способ не требует сквозного прохождения линии, а только подачи электрического потенциала или напряжения на линию. Таким образом, не требуется сквозного протекания тока по линии.
Настоящее изобретение позволяет обеспечить бесконтактное определение линий в кабельном жгуте. Результатом является специальная измерительная процедура, способная определить для «пучка линий с открытыми (не присоединенными) концами», все ли линии присутствуют в пучке, и, следовательно, является ли проверяемый кабельный жгут электрически полным.
В одном предпочтительном варианте предлагаемого способа одна из линий в составе кабельного жгута является экранирующей линией по меньшей мере для еще одной линии или провода в этом кабельном жгуте. Эта экранирующая линия, таким образом, экранирует по меньшей мере одну из других линий из состава кабельного жгута и превращает такую линию в экранированную линию или провод. Согласно способу на экранирующую линию подают опорный потенциал, когда ни одна из экранированных линий или проводов не является тестируемой в текущий момент. Как вариант, экранирующую линию оставляют холостой, когда одна из экранированных ей линий или проводов является тестируемой линией.
Поэтому, согласно этому варианту способа, опорный потенциал также подают на экраны (экранирующую линию) линий, когда линии, находящиеся внутри экрана, измерять не нужно. Напротив, экран остается несоединенным (холостым), когда одну из этих линий внутри экрана нужно измерить.
В этом случае, эквивалентная схема измерительной системы представляет собой последовательное соединение двух конденсаторов между линиями, которые нужно измерить, и экраном с одной стороны и между экраном и измерительным электродом с другой стороны. В этих условиях кабельные жгуты могут также быть надежно проверены с использованием емкостного способа проверки, когда кабельные жгуты содержат экранированные линии.
Таким образом, если в составе кабельного жгута присутствует одно или многопроводный кабель (несколько линий или проводов) с экраном (экранированный кабель) (например, кабель данных для шины CAN), этот кабель может быть идентифицирован таким образом, что сигнал возбуждения (тестовый сигнал) подают на экран кабеля (экранированного провода). Тогда этот кабель действует, как какой-либо другой провод в составе кабельного жгута. Если нужно идентифицировать индивидуальные провода в экранированном кабеле, на экран может быть не подан опорный потенциал, в частности, он может быть не заземлен. Тестовый сигнал подают на провода экранированного кабеля последовательно и измеряют сигнал в этих проводах.
В одном из предпочтительных вариантов способа конденсатор образован, когда измерительный электрод по меньшей мере частично охватывает пучок линий в тестовой секции. Такой охват или окружение достигается по меньшей мере частично в периферийной области вокруг тестовой секции, в частности, тестовая секция полностью охвачена и, в частности, измерительный электрод обернут вокруг тестовой секции. Такое оборачивание, в частности, достигается посредством более чем одного витка, в частности, посредством одного витка и некоторого дополнительного нахлеста, т.е., например, 1,05 / 1,1 / 1,2 или 1,25 витков. В результате соответствующего расположения или конструкции измерительного электрода образуется цилиндрический конденсатор, хотя внутренний электрод в форме линии не обязательно проходит в центре внешнего электрода. Таким образом, можно при небольших затратах материала и в пределах небольшого объема получить хороший уровень напряжения измеряемого сигнала. Цилиндрический конденсатор особенно предпочтителен для реализации предлагаемого способа. Для такого цилиндрического конденсатора преимущество состоит в том, что тестируемая линия, проходящая через этот конденсатор, создает значительно отличающийся ход потенциала на внешнем электроде, чем линия, проходящая с внешней стороны от цилиндрического электрода. Особенно четкое различие может быть, таким образом, сделано относительно того, проходит ли тестируемый сигнал внутри цилиндрического конденсатора или нет.
В качестве альтернативы, можно также создать конденсатор, имеющий нужную форму, например, создать конденсатор путем расположения электрода в виде пластины, находящейся рядом с пучком линий, например, параллельно пучку. Также возможно какое-либо другое расположение электродов и линий пучка линий в конденсаторе.
В одном предпочтительном варианте электрически экранирующий электрод расположен на измерительном электроде и, таким образом, на конденсаторе, образованном из измерительного электрода и линии. Конструкция здесь такова, что экранирующий электрод по меньшей мере частично окружает рассматриваемый измерительный электрод со стороны внешнего пространства. Таким образом, нежелательное воздействие на конденсатор электромагнитных помех из внешней среды снижено. В частности, экранирующий электрод окружает или охватывает конденсатор частично, в частности в полностью кольцевой форме в направлении по окружности вокруг линии. На экранирующий электрод, в частности, также подают опорный потенциал. Экранирующий электрод, в частности, расположен параллельно измерительному электроду. В результате происходит улучшение измерений или повышение качества измерений на конденсаторе или на измерительном электроде.
В одном предпочтительном варианте способа номинальную величину определяют на основе амплитуды потенциала измерительного электрода. Критерий тестирования тогда включает достижение номинальной величиной своей пороговой величины в качестве по меньшей мере частичного критерия. Здесь возможны дальнейшая обработка или развитие амплитуды относительно номинальной величины, такие как получение действительной амплитуды, возведение величины амплитуды в квадрат, усреднение и т.п. Таким образом, можно получить действительные номинальные величины.
В одном предпочтительном варианте предлагаемого способа номинальную величину определяют на основе фильтрации помех - в частности, посредством фильтра, - и/или скользящего усреднения - в частности, усредняющего модуля. Потенциал измерительного электрода, в частности, его амплитуду, таким образом, фильтруют для устранения помех и/или подвергают скользящему усреднению с целью получения номинальной величины. В частности, квадратичное усреднение или также другие меры, такие как средства для подавления белого шума, выполняют применительно к потенциалу измерительного электрода или к величинам, полученным из этого потенциала, с целью получения в конечном итоге номинальной величины.
В одном предпочтительном варианте способа номинальную величину определяют на основе прогрессивного изменения потенциала на измерительном электроде во времени. Критерий тестирования тогда состоит в достижении минимальной степени корреляции номинальной величины с прогрессией тестового сигнала во времени. Другими словами, определяют корреляцию между прогрессией потенциала электрода во времени или величиной, выведенной из этого потенциала, и тестовым сигналом. Таким образом, выполняют сравнение, чтобы определить, отражается ли прогрессия тестового сигнала во времени на номинальной величине. Это тоже может позволить сделать вывод, воздействует ли тестовый сигнал на конденсатор, т.е. является ли линия, несущая тестовый сигнал, частью конденсатора, т.е. проходит ли через тестовую секцию.
В одном предпочтительном варианте используемый тестовый сигнал имеет треугольную форму. В частности, этот сигнал является периодическим и/или не имеющим средней величины и/или имеющим форму равнобедренного треугольника. На практике, оказалось, что такой тестовый сигнал особенно действенен, в частности в сочетании с цилиндрическим конденсатором.
В одном предпочтительном варианте для проверки текущей выбранной тестовой линии используют несколько, максимум десять, периодов периодического тестового сигнала. Затем принимается решение, проходит ли тестируемая линия через тестовую секцию или нет. Далее переводят тестовый сигнал в режим паузы, выбирают другую линию в качестве тестируемой линии, и тогда снова подают тестовый сигнал. При этом подают самое большее пять периодов или самое большое три периода периодического тестового сигнала прежде, чем будет принято решение и совершен переход в режим паузы. Поэтому после короткой проверки происходит переключение к следующей линии. При этом при возбуждении тестового сигнала на измерительный электрод подают прогрессию потенциала сигнала и затем оценивают результат. Здесь учитывают старт и затухание колебаний потенциала на конденсаторе. Предпочтительно, в тестовом сигнале делают паузу на один период сигнала. Эта пауза достигается, например, посредством умножения базового сигнала (в частности, сигнала от генератора сигналов треугольной формы) на функцию-окно. Во время паузы происходит переключение на другую линию, т.е. смена тестируемой линии. Отношение импульс-пауза поэтому выбирают таким образом, что три периода сигнала возбуждения включают на линию и создают паузу продолжительностью в один периода сигнала для переключения на другую линию. Было показано на практике, что это отношение (3:1 / периоды сигнала к паузе) является эффективным для надежного определения провода.
В одном предпочтительном варианте тестовый сигнал и опорный потенциал подают на соответствующую линию через последовательный резистор (между источником тестового сигнала и линией, которую нужно проверить), и электрически доступное соединение этой линии помещено на элемент хранения, в результате чего элемент хранения электрически изолирован или соединен через соединительный резистор с опорным потенциалом. Таким образом, если необходимо, можно определить короткие замыкания между линиями и короткие замыкания между линиями и элементами хранения также посредством измерений. В любом случае, измерительные сигналы постоянно присутствуют таким образом в форме потенциала, который можно оценить.
Последовательный резистор между источником сигнала и тестируемой линией служит для ограничения тока генератора сигнала в случае короткого замыкания. Короткого замыкания открытого конца провода на землю необходимо избегать. Открытые концы линий должны быть расположены на изоляционном основании (элементе хранения). Когда на этом изоляционном основании расположены несколько открытых концов проводов, провода, несущие сигнал (тестовый сигнал), и одна или несколько других линий или проводов могут касаться один другого и тем самым создавать короткое замыкание на землю.
Во избежание этого между соединением для опорного потенциала и остальными линиями включают последовательный резистор.
Необходимо предотвратить короткое замыкание открытого конца включенного провода напрямую на землю. Поэтому открытый конец провода должен быть расположен на изоляционном основании, либо точка заземления должна быть поднята над резистором. Ток через тестируемую линию течет через указанные два последовательных резистора - на тестируемой линии и основании, и провода. Все напряжение тестового сигнала падает ниже резисторов. За счет наличия напряжения выше провода создают сигнал датчика для идентификации этого провода. Если существует риск, что открытые концы проводов создадут короткие замыкания на землю, тогда цепь такого короткого замыкания должна проходить через резистор на основании.
Открытый конец включенного провода может также создавать короткое замыкание с другим проводом. Поскольку этот провод заземлен, ток на землю течет также через указанные резисторы к источнику сигнала и в соединение потенциала. Все напряжение тестового сигнала падает ниже резисторов. За счет наличия напряжения выше провода создают сигнал датчика для идентификации этого провода.
Цель настоящего изобретения также достигается посредством измерительного устройства согласно пункту 10 формулы изобретения. Это измерительное устройство и по меньшей мере часть его вариантов и соответствующие преимущества уже были пояснены выше в связи со способом настоящего изобретения.
Это измерительное устройство используется для проверки упомянутых выше кабельных жгутов. Такое измерительное устройство имеет множество элементов связи. Каждый элемент связи служит для соответствующего электрического контактирования с каждой из линий. Таким образом, через эти элементы на линии поступают тестовый сигнал и опорные потенциалы. Эти элементы связи могут непосредственно контактировать с линиями или с их соединительными элементами, такими как штекеры или гнезда. Обычно, однако, эту задачу выполняет измерительная установка, которая специально спроектирована для этих целей с использованием тестовых модулей. Этот элемент связи тогда служит для создания соединения с соединительным элементом измерительной установки, обычно это клеммная колодка. Внутри измерительной установки эта клеммная колодка затем соединена с индивидуальными контактами (тестовый модуль), которые служат для создания фактического контакта с линией. Измерительное устройство содержит один электрод. Этот электрод может быть помещен на тестовую секцию кабельного жгута, в результате чего этот электрод образует конденсатор в каждом случае с каждой из линий из состава пучка линий в тестовой секции. Тестовая секция кабельного жгута здесь представляет собой пучок линий с линиями кабельного жгута.
Измерительное устройство содержит модуль управления и оценки. Этот модуль соединен с элементами связи для подачи электрического тестового сигнала и электрического опорного потенциала на элемент связи по мере необходимости. Модуль управления и оценки также соединен с электродом с целью регистрации потенциала, присутствующего на электроде и дальнейшей обработки этого потенциала, и построен для осуществления стадий управления и оценки способа согласно настоящему изобретению. Эти стадии по существу включают прием и обработку потенциала на электроде и принятие решения, включая определение номинальной величины и проверку относительно критерия тестирования, и если необходимо, выбор тестируемой линии и/или подачу тестового сигнала или также опорного потенциала. Это измерительное устройство имеет выходной интерфейс. Этот выходной интерфейс служит для выдачи решения, принятого согласно рассматриваемому способу.
Размеры измерительного устройства таковы, чтобы обеспечить достаточное число элементов связи для одновременного контактирования с максимальным предполагаемым или установленным числом линий в предполагаемых кабельных жгутах, которые нужно будет проверить. В измерительном устройстве или упомянутой измерительной установке или тестовом модуле не нужны никакие опции соединения для соответствующего второго контактирования с линиями, например, со вторыми концами линий, поскольку эти вторые концы могут оставаться холостыми, как описано выше, т.е. их не нужно дальше соединять согласно способу. Поэтому измерительное устройство не нужно проектировать для сквозного измерения линий. Таким образом, предлагаемому измерительному устройству необходимо иметь только половину соединений по сравнению с измерительным устройством для сквозных измерений, поскольку в последнем устройстве для каждого измерения необходимо контактировать с обеими сторонами каждой линии. Как пояснено выше, одиночное контактирование с открытыми концами линий потребует значительных усилий.
Таким образом, в результате создано измерительное устройство, требующее значительно меньших усилий для проверки кабельного жгута.
В одном из предпочтительных вариантов измерительное устройство предназначено для проверки кабельных жгутов, в которых по меньшей мере одна из линий имеет соединительный элемент по меньшей мере на одной стороне (на одном из концов линии) для электрического соединения с соответствующей линией. Элемент связи измерительного устройства (или измерительной установки или тестового модуля, как объясняется выше) тогда имеет контактные средства для электрического контактирования соединительного элемента. Если на кабельном жгуте создан разъем-вилка, с которым соединены несколько линий, измерительное устройство имеет соответствующее число разъемов-гнезд для удержания вилки, так что элементы связи расположены в этом гнезде в качестве контактных средств. Вилка и гнездо могут также быть заменены. Таким образом, предварительно изготовленные кабельные жгуты соответственно могут быть особенно легко соединены с измерительными устройствами для подачи тестового сигнала и опорных потенциалов.
В одном из предпочтительных вариантов измерительный электрод может быть по меньшей мере частично обернут вокруг тестовой секции кабельного жгута. Поэтому электрод является особенно мягким или гибким или формуемым и, в результате, является обматываемым или оборачиваемым вокруг тестовой секции. В частности, этот измерительный электрод имеет такие размеры, что он может полностью окружить предполагаемые кабельные жгуты в тестовой секции по меньшей мере одним витком или более. В частности, этот электрод представляет собой или содержит гибкую электропроводную сетку или ткань или подобный материал; в частности, электрод является металлическим, например, медным.
В одном из предпочтительных вариантов, измерительное устройство содержит втулку. Измерительный электрод закреплен в этой втулке. Поэтому, для манипуляций с этим электродом нужно манипулировать этой втулкой. Втулка, в частности, является по меньшей мере частично оборачиваемой вокруг тестовой секции, в частности она может быть обернута вокруг тестовой секции более чем одним витком. В частности, втулка имеет крепежные элементы, такие как соединения Velcro, для надежного прикрепления этой втулки к тестовой секции.
В одном из предпочтительных вариантов настоящего изобретения внутри втулки находится упомянутый выше экранирующий электрод. Этот экранирующий электрод электрически изолирован от измерительного электрода внутри или посредством указанной втулки. Когда втулка собрана и установлена на тестовой секции, экранирующий электрод по меньшей мере частично окружает измерительный электрод или конденсатор, образованный линией и измерительным электродом. Результатом этого, таким образом, является то, что указанный конденсатор является экранированным, а также улучшение измерительных свойств.
В одном из предпочтительных вариантов измерительное устройство содержит источник сигнала для обеспечения тестового сигнала и потенциальное соединение для обеспечения опорного потенциала. Это измерительное устройство содержит соответствующие переключающие элементы для каждого из элементов связи; каждый из переключающих элементов соединяет свой элемент связи с источником сигнала в первой позиции переключения, а во второй позиции переключения он соединяет этот элемент связи с потенциальным соединением. Поэтому переключающий элемент переключает свой элемент связи между тестовым сигналом и опорным потенциалом. Управляя переключающими элементами, можно, таким образом, без физического изменения соединения линий между разными элементами связи, подавать тестовый сигнал на любые нужные линии и подавать опорные потенциалы на соответствующие другие линии. В частности, такой переключающий элемент представляет собой полупереключающий элемент. В частности, он может переключаться гальваническим и/или оптическим образом в ответ на переключающий сигнал. Таким образом, можно исключить помехи из-за переключающих элементов в измерительном устройстве.
В одном из предпочтительных вариантов по меньшей мере часть измерительных электродов выполнены в виде множественной структуры. Эта множественная структура содержит по меньшей мере две камеры, В каждую из этих измерительных камер может быть вставлена по меньшей мере одна из линий из пучка линий.
Электрод может представлять собой одну измерительную камеру, куда вставляют весь пучок линий. При использовании пучка линий, содержащего множество линий, возможна ситуация - при наблюдении в профиль - когда в измерительной камере линия, которую нужно измерить с использованием тестового сигнала, окружена таким большим числом других линий, находящихся под опорным потенциалом, что эти линии экранируют рассматриваемую тестируемую линию от измерительного электрода. В результате разбиения пучка линий на «частичные пучки», каждый из которых содержит по меньшей мере по одной линии, и разбиения электродов по меньшей мере по двум измерительным камерам по меньшей мере для одного из частичных пучков соответственно согласно рассматриваемому варианту, такие эффекты могут быть уменьшены или же их можно полностью исключить.
Здесь термин «вставляемый» означает, что вставляемую линию соответственно направляют через измерительную камеру или она заканчивается в измерительной камере. Поэтому электрод формируют из по меньшей мере двух связанных датчиков отдельных камер в виде измерительных камер.
В одном из предпочтительных вариантов настоящего изобретения множественная структура выполнена в виде гребенчатой структуры, открытой с одной стороны, так что измерительные камеры образованы - в виде, в частности, измерительных камер U-образной или V-образной формы между каждыми двумя зубцами или язычками гребенки. В частности, множественная структура или электрод выполнен в виде ребристого охлаждающего элемента с параллельными ребрами или в форме гребенчатой структуры. Такая гребенчатая структура образует измерительные камеры, которые открыты на одной стороне, так что в них могут быть легко вставлены по одной линии или по сравнительно небольшому числу линий в каждом случае (частичные пучки, описанные выше).
В одном из предпочтительных вариантов множественная структура имеет по меньшей мере две электродные секции, отдельные одна от другой, так что каждая электродная секция образует по меньшей мере одну из измерительных камер.
Измерительный электрод может быть выполнен в виде одноэлементной структуры. Этой структуре затем, в частности, назначают один источник тока и/или электронную схему оценки. Измерительный электрод согласно этому варианту, однако, разделен на несколько участков. В дополнение к этому, в частности, каждый из этих участков может быть выполнен в виде одного электрода со своим собственным источником питания и/или электронной схемой оценки и/или измерительным усилителем. Для этого также создана распределенная структура для модуля управления и оценки, где индивидуальные электродные секции со своими собственными электронными схемами оценки соединены с центральным блоком модуля управления и оценки посредством шины данных и/или структуры подачи энергии.
Для описанных выше вариантов с электродом с множественной структурой соответствующие варианты с экранирующими электродами, как описано выше, также реализуемы, что обеспечивает экранирование измерительного электрода или его участков от внешнего пространства или одного от другого. В частности, каждой электродной секции может быть назначен свой собственный - в частности U-образный или V-образный, экранирующий электрод.
Настоящее изобретение основано на следующих заключениях или принципах, так что в этом контексте, варианты настоящего изобретения, также называемые «изобретение», соответствуют комбинациям описанных выше вариантов и/или могут также содержать варианты, которые еще не были упомянуты.
Настоящее изобретение в принципе заключается в способе измерений, который требует только одностороннего контактирования с проводами жгута и с помощью которого можно определить правильное расположение проводов в составе кабельного жгута или его ветвей.
При изготовлении сложных кабельных жгутов также формируют частичные кабельные жгуты, вставляемые в большой, охватывающий кабельный жгут. В момент вставки имеется пучок линий с открытыми концами, т.е. содержащий линии, которые не оканчиваются штекерами, а имеют открытые (свободные) концы. Другими словами, такие частичные кабельные жгуты имеют штекерные соединители или соединительные элементы только на одном конце, а другие концы являются свободными кабельными концами.
При работе с такими частичными кабельными жгутами обычные электрические тестовые системы, контактирующие с индивидуальными штырьками разъемов-вилок (штекерных соединителей) кабельных жгутов через специальные держатели, могут быть использованы только с трудом, поскольку один конец группы кабелей не имеет штекеров. Здесь возможно одиночное контактирование с измерительной установкой, но это требует исключительно больших затрат времени.
Настоящее изобретение основано на идее установления бесконтактного обнаружения линий в кабельных жгутах. Кроме того, идея состоит в разработке специальной измерительной процедуры, которая может определить в «пучке линий с открытыми концами», все ли линии присутствуют в пучке, и, таким образом, является ли рассматриваемый кабельный жгут электрически полным.
Настоящее изобретение основано на идее соединения (частичного) кабельного жгута с электрической тестовой системой через существующие штекерные соединители кабельного жгута. В точке вставки, т.е. для пучка линий с открытым концом, способ измерений согласно настоящему изобретению используется для бесконтактного обнаружения линий. Здесь электрическая тестовая система подает со стороны кабельного жгута импульс напряжения (тестовый сигнал) последовательно в каждое электрическое соединение. Теперь этим способом измерений определяют бесконтактным способом каждый из этих импульсов напряжения на другой стороне каждой линии, т.е. в точке вставки, и выдают соответствующий отчет (решение). При этом в данном случае этим способом измерений не должны ни идентифицировать индивидуальную линию, «несущую» этот импульс напряжения, ни определять обрыв линий.
Настоящее изобретение работает в следующих базовых условиях:
2
Настоящее изобретение разработано в отношении кабельного жгута, для пучка линий на точке вставки с несколькими сотнями, например, 300 или более, электрических соединений и диаметром пучка, например, 8 см или более. Способ позволяет измерять линии различных типов, т.е. индивидуальные линии, скрученные линии (в частности, скрученные от 2 до 4 раз), кабели в оболочке (несколько проводов) с экраном или без. Также возможно определять линии различной длины (в частности, от 0,5 м до 15 м) и профили (в частности 0,15-10 мм). Открытые концы линий обычно очищают от изоляции или оснащают неизолированными контактами, т.е. возможно «короткое замыкание» между открытыми концами линий.
Расположение измерительного оборудования и пучка линий в точке вставки может производиться в соответствии с требованиями, например, допускаются пучки с петлями. Необходимо обеспечить простоту манипуляций с пучком линий, т.е. не должны предусматриваться какая-либо расширенная и затратная сортировка и манипуляции с индивидуальными проводами.
Что касается импульса напряжения тестового сигнала, следует использовать безопасный уровень напряжения, например, не больше 48 В пост. ток или не больше 20 В пер. ток; в противном случае используется свободно выбираемая форма импульса (в пределах объема требований к времени).
Что касается требований к времени для способа измерений, промежуток времени от начала импульса напряжения (подачи тестового сигнала) до завершения отчета (для каждой линии) - т.е. определения решения - целевая величина составляет 0,1 с или менее. Таким образом, для измерения 300 соединений требуется время измерений приблизительно 30 с.
Для бесконтактной проверки на присутствие провода (линии) в кабельном жгуте рекомендуется использовать емкостный способ измерений. Соответствующую емкость формируют проводом из кабельного жгута и электродом оболочки, выполненным из медной ткани. Таким образом, используется принцип цилиндрического конденсатора, даже если внутренний электрод (провод) не проходит симметрично через центр. Для простоты обращения электрод оболочки выполнен в виде втулки. Второй электрод оболочки (экранирующий электрод) заземлен в качестве экрана против помех. Такой элемент также называется «втулкой датчика».
Втулка датчика, описанная выше, расположена вокруг главной ветви (частичного) кабельного жгута. Медные сетки сшиты в виде кармана, например, изготовленного из медного материала (втулки). Кабельный жгут вставляют в открытую втулку, которую затем закрывают посредством крепления Velcro. Во избежание перекрестных помех от провода, возбуждаемого тестовым сигналом, на другие провода, в частности гула 50 Гц, все провода, за исключением того провода, который нужно исследовать, должны быть заземлены.
Согласно настоящему изобретению, можно осуществлять бесконтактную проверку присутствия провода в составе кабельного жгута. При использовании рекомендованного способа цифровой обработки сигнала, провод, возбуждаемый тестовым сигналом треугольной формы и проходящий через втулку, можно однозначно определить на основе сигнала от этой втулки датчика. Для этого необходимо, чтобы все другие провода в рассматриваемом кабельном жгуте были заземлены. Если в кабельном жгуте расположен многопроводный экранированный кабель, его также можно проверить и определить с использованием бесконтактного способа определения проводов. Многопроводный кабель с экраном в составе кабельного жгута можно определить только в том случае, когда он проходит через втулку датчика. Здесь экранированный кабель может быть идентифицирован как единое целое путем возбуждения экрана тестовым сигналом.
Когда экран не заземлен, можно также идентифицировать индивидуальные провода экранированного кабеля. Для проверки «обычного провода» в составе кабельного жгута, экран экранированного кабеля должен быть заземлен, как и все другие провода, которые в текущий момент не измеряют.
Пороговые величины для принятия решений можно фиксированно задавать в измерениях и координировать вручную на тестовой структуре. При измерениях в любой произвольной точке кабельного жгута и других кабельных жгутов, предполагаемую среднюю величину и, таким образом, пороговую величину невозможно точно определить заранее. Поскольку одно измерение занимает всего лишь несколько миллисекунд, для проведения всех измерений для какого-либо кабельного жгута много времени не требуется, для определения этих пороговых величин выполняют характеризующие измерения для каждого типа кабелей. Это может быть, например, достигнуто путем построения квадратичной средней величины на основе всех средних величин для n проводов в составе кабельного жгута.
В альтернативном варианте может быть использован алгоритм кластеризации, такой как метод k-средних (при k=2). Алгоритм k-средних известен, например, из: https://de.wikipedia.org/wiki/K-Means-Algorithmus.
В одном из предпочтительных вариантов, выдача тестового сигнала и прием сигнала датчика осуществляется посредством внутренней звуковой платы, вставной платы или USB-модуля ноутбука/персонального компьютера, в частности, с частотой дискретизации 48 кГц. Предполагается, что при более низкой частоте дискретизации также можно получить хорошие результаты. В качестве тестового сигнала предпочтительно выбирают функцию треугольной формы с частотой 500 Гц, в частности, частоты считывания в пределах от 5 кГц до 10 кГц вполне достаточно для цифровой регистрации сигнала датчика.
При определении номинальной величины квадратичное среднее может, например, быть использовано, как предлагается в: https://de.wikipedia.org/wiki/Quadratisches_Mittel.
Другие признаки, эффекты и преимущества настоящего изобретения включены в приведенное ниже описание примера предпочтительного варианта изобретения и прилагаемые чертежи.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет кабельный пучок проводов в измерительном устройстве,
Фиг. 2 представляет блок-схему части измерительного устройства,
Фиг. 3 показывает зависимость от времени различных сигналов для а) обнаруженной и b) не обнаруженной линии,
Фиг. 4 показывает втулку на кабельном жгуте,
Фиг. 5 показывает символический профиль через втулку и через кабельный жгут,
Фиг. 6 показывает кабельный пучок проводов и измерительное устройство с переключающим модулем,
Фиг. 7 показывает альтернативное измерительное устройство с кабельным пучком проводов и случаями ошибок,
Фиг. 8 показывает альтернативный электрод гребенчатой структуры,
Фиг. 9 показывает вариант гребенчатой структуры с раздельными электродными секциями а) вид в профиль и b) вид в перспективе.
На этих чертежах одинаковым или соответствующим одна другой деталям присвоены одинаковые цифровые позиционные обозначения.
Осуществление изобретения
На Фиг. 1 показан кабельный жгут 2, содержащий несколько линий - в этом примере, пять линий 4а-е. Эти линии 4а-с проходят в главном пучке 6 проводов, а линии 4d,e проходят вместе с ними в этом главном пучке 6 только на некоторой части, и затем они ответвляются в ответвленный пучок 8 проводов. Кабельный жгут 2 оснащен оболочкой 10, которая по меньшей мере мешает, если не препятствует, прямому доступу к линиям 4а-3 или обзору этих линий.
На Фиг. 1 также показано измерительное устройство 12, используемое для проверки кабельного жгута 2. Измерительное устройство 12 имеет пять элементов связи 14а-е, которые служат для соответствующего электрического контактирования с каждой из линий 4а-е. Это соединение обозначено только символично и, например, создается через тестовые модули стандартной измерительной установки. В этом случае элементы 14а-е связи представляют собой, например, соединения к клеммной колодке измерительной установки. Соединение с линиями 4а-е тогда достигается через тестовые модули измерительной установки. Измерительное устройство 12 также содержит электрод 16, расположенный на тестовой секции 18 кабельного жгута 2. Тестовая секция 18 представляет собой пучок 20 линий, который в этом примере содержит три линии 4а-с. Конструкция спроектирована так, что измерительный электрод 16 образует соответствующий конденсатор Са-с с каждой из линий 4а-с в тестовой секции 18. С линиями 4d,e этот измерительный электрод заметной емкости не образует.
Измерительное устройство 12 содержит модуль 22 управления и оценки, соединенный с элементами 14а-е связи. Соединение это является таким, какое требуется, электрический тестовый сигнал Р или электрический опорный потенциал R подают на соответствующие элементы 14а-е связи. В этом примере линии 4а и c-d соединены с опорным потенциалом R, линия 4b соединена с тестовым сигналом Р. Модуль 22 управления и оценки также соединен с измерительным электродом 16. Измерительное устройство 12 также содержит выходной интерфейс 24 для выдачи решения Е. Модуль 22 управления и оценки построен для осуществления этапов управления и оценки согласно способу, поясняемому ниже. Способ осуществляют с помощью измерительного устройства 12.
Согласно этому способу, предназначенному для проверки кабельного жгута 2, сначала выбирают тестовую секцию 18 на кабельном жгуте 2, после чего следует выполнять проверку присутствия линий 4а-с в тестовой секции 18 или в пучке 20 проводов. Измерительный электрод 16 помещают на тестовую секцию 18, так что образуются соответствующие конденсаторы Са-Сс. Затем одна из линий кабельного жгута 2, в этом примере линию 4b, выбирают в качестве текущей тестируемой линии. На остальные линии 4а-с подают электрический опорный потенциал R. Затем подают электрический тестовый сигнал Р на тестируемую линию 4b. В результате наличия емкостной связи через конденсатор Сс, на измерительном электроде 16 появляется электрический потенциал М в форме измеряемой величины. На основе этого потенциала М, в модуле 22 управления и оценки определяют номинальную величину K и проверяют ее на предмет удовлетворения критерия тестирования Т. Если номинальная величина K удовлетворяет критерию тестирования Т, как в показанном случае, принимают решение Е, которое здесь имеет значение «да» J, означающее, что номинальная величина K удовлетворяет критерию тестирования Т. В альтернативном случае (не показан), когда номинальная величина K не удовлетворяет критерию тестирования Т, получают значение «нет» в качестве решения Е, показанное здесь только в виде штриховой линии. Значение «нет» (N) также получают, когда на линии 4d,e подают тестовый сигнал Р, как описано здесь.
На Фиг. 1 показан альтернативный вариант для линии 4е, в котором линия 4е сама по себе имеет соединительный элемент 60, здесь на конце этой линии. В этом примере соединительный элемент 60 представляет собой часть многополюсного штекерного соединителя разъема, который далее не показан. Элемент 14е связи, поэтому, имеет соответствующий ответный контактный элемент 62, здесь соответствующую часть гнезда для этого штекерного соединителя, для электрического контактирования с соединительным элементом 60. Контактный элемент 62 тогда представляет собой, например, часть измерительной установки или тестового модуля. Обычно на одном конце кабельного жгута 2 уже прикреплены один или несколько штекеров или гнезд, завершающих все линии 4. Тогда измерительное устройство 12 имеет соответствующие части в форме гнезд или штекеров с контактными элементами 62, для обеспечения надежного электрического контакта с соответствующими соединительными элементами 60 и, таким образом, со всеми присоединенными линиями 4. В этом отношении способ измерений также включает проверку надежного контактирования штекеров или гнезд, т.е. соединительных элементов 60, и проверку соединений между соединительными элементами 60 и соответствующими линиями 4. Другой конец линии 4е представляет собой открытый конец без соединительных элементов, таких как штекер, гнездо и т.п. В этом отношении, на Фиг. 1 показан кабельный жгут, здесь в форме частичного кабельного жгута, который можно измерить в стандартной измерительной системе только с большим трудом, поскольку на втором конце жгута отсутствуют соединительные элементы для соединения с измерительной системой, что потребует применения индивидуальных контактов.
На Фиг. 2 символически показано определение решения Е. Сначала измеряют потенциал М на измерительном электроде 16 посредством измерительного модуля 26 и умножают на коэффициент F. Коэффициент F обеспечивает регулирование усиления применительно к текущим или к зависящим от ситуации условиям измерений или к условиям усиления с целью приема уровней сигнала, которые можно правильно оценить. В фильтре 28, здесь это интерполирующий фильтр с конечной импульсной характеристикой (КИХ (FIR)) освобождает сигнал от помехи с частотой 50 Гц. Умножитель 30 возводит сигнал в квадрат, а модуль 32 усреднения формирует скользящее среднее. В результате возведения в квадрат и вычисления скользящего среднего остаются только положительные уровни сигнала. Здесь значительно более высокие уровни оценивают точнее. Переключатель 34 пороговых величин затем генерирует решение Е в форме «да»-сигнала (J) или «нет»-сигнала (N). Это решение Е подготавливается через выходной интерфейс 24, так что оно становится доступным для преобладающей измерительной системы или графического интерфейса пользователя (ГИП (GUI (Graphic User Interface))). Соответственно выдают выходной сигнал фильтра 28, из которого исключены помехи. «Да»-решение (J) означает, что текущая выбранная тестируемая линия 4b была обнаружена в тестовой секции 18; «нет»-решение (N) означает, что рассматриваемая линия не обнаружена. В этом примере измерительный модуль 26 представляет собой звуковую карту ноутбука (не показан); тестовый сигнал Р представляет собой сигнал треугольной формы.
На Фиг. 3а символически показана выдача сигнала на осциллограф для измерения. Здесь на все провода кабельного жгута или линии 4а, с-е подан опорный потенциал R, здесь потенциал заземления, за исключением линии 4b, которая должна быть протестирована. Этот провод, который в рассматриваемом примере также проходит через тестовую секцию 18, получает тестовый сигнал Р, здесь сигнал треугольной формы с частотой 500 Гц - т.е. с периодом 2 мс, и затем этот сигнал определяют посредством обработки сигнала в модуле 22 управления и оценки. Фиг. 3а символически показывает осциллограмму для фильтрованного сигнала М датчика на выходе фильтра 28 согласно Фиг. 2. При прохождении через емкостный датчик и емкость Cb, образованную измерительным электродом 16 и секцией линии 4b в тестовой секции 18, происходит дифференцирование возбуждающего сигнала треугольной формы и его преобразование в сигнал в форме симметричного прямоугольника. В результате вычисления скользящего среднего на основе квадрате сигнала датчика появляется сигнал А на выходе модуля 32 усреднения. Сигнал J представляет собой выходной сигнал переключателя 34 пороговой величины и показывает решение в форме «да»-значения (J); провод или линия 4b поэтому была обнаружена в кабельном жгуте или в тестовой секции 18. Поэтому переключатель 34 пороговой величины находится в состоянии логической 1. На Фиг. 3а, амплитуды, не показанные более подробно, представлены вдоль оси времени, градуированной в единицах миллисекунд. Вследствие емкостного эффекта датчика сигнал датчика представляет собой дифференциал сигнала возбуждения. Степень корреляции между сигналом М датчика и тестовым сигналом Р не равна нулю, поскольку эти сигналы коррелированы один с другим в этом отношении. Степень корреляции, поэтому, оказывается выше подходящей пороговой величины. Таким образом, также может быть принято «да»-решение (J).
Аналогично Фиг. 3а, на Фиг. 3b показан альтернативный случай для тех же самых условий измерений. Здесь на линию 4b был подан опорный потенциал R, хотя на линию 4d подан тестовый сигнал Р. Линия 4d, получающий тестовый сигнал поэтому не проходит через тестовую секцию 18. Поэтому на все линии 4а-с, 4е, вместе с возбуждением тестируемой линии 4d, снова подают потенциал заземления или опорный потенциал R. Осциллограмма снова показывает фильтрованный сигнал датчика (потенциал М) в качестве выходного сигнала фильтра 28, который не может быть более определен как продифференцированный сигнал треугольной формы. Степень корреляции между сигналом М датчика и тестовым сигналом Р является почти нулевой и поэтому ниже предельной величины. Это ведет к «нет»-решению (N). Вычисление скользящего среднего на основе квадрата сигнала датчика (сигнал А, выходной сигнал модуля 32 усреднения) ведет к почти нулевому результату, что ведет к соответствующему решению, а именно к «нет»-решению (N) (выходной сигнал переключателя 34 пороговой величины). Это означает, что провод или линия 4d не проходит в тестовой секции 18 кабельного жгута 2. Поэтому переключатель 34 пороговой величины находится в состоянии логического 0. Поэтому, датчик не передает определяемый сигнал; возбужденный провод не проходит через датчик. Усредненный сигнал А поэтому имеет почти нулевую величину. Усредненный сигнал А на Фиг. 3а,b соответствует усредненной величине квадрата выходного сигнала датчика при такой же ориентации.
Фиг. 4 символически показывает главный пучок 6 кабельного жгута 2 с тестовой секцией 18 и измерительным электродом 16. Здесь он выполнен в форме медной сетки. Измерительный электрод 16 заключен во втулку 40, которая здесь изготовлена из хлопка. В этом примере, втулка 40 имеет карман 38, в который вставлен измерительный электрод 16. Втулка 40 обмотана или обернута вокруг тестовой секции 18, здесь более чем одним витком. Втулка закреплена крепежным элементом 42, здесь креплением типа Velcro, что здесь не раскрыто подробнее. Экранирующий электрод 44, на который подан опорный потенциал R, окружает измерительный электрод 16 в качестве экрана против помех. Этот экранирующий электрод также удерживается в кармане 38 втулки. Оба электрода 16, 44 электрически изолированы друг от друга внутри втулки 40, здесь посредством слоя материала втулки 40 или карманами 38, т.е. слоем хлопка.
На Фиг. 5 представлена упрощенная схема, символически показывающая линию 4b в составе пучка 20 линий и главного пучка 6 в кабельном жгуте 2, вокруг которого обернута втулка 40. Карман или втулка 40 из материала обозначены только штриховой линией. Линию потенциала М соединяют через измерительный резистор RM с опорным потенциалом R и в то же время - как это обозначено стрелкой - с модулем 22 управления и оценки или с расположенным перед этим модулем измерительным усилителем 46, как это объясняется ниже. Тестовый сигнал Р направляют на линию 4b. Измерительный электрод 16 здесь выполнен из сенсорной фольги.
На Фиг. 6 измерительное устройство 12 показано более подробно. Из множества линий только шесть линий 4a-f пронумерованы последовательно в качестве примера. Все линии 4a-f соединены с соответствующими переключающими элементами 50a-f. Измерительное устройство соединено с источником 52 сигнала для получения тестового сигнала Р и с потенциальным соединением 54 для получения опорного потенциала R. Для каждого элемента 14a-f связи имеется один из переключающих элементов 50a-f. Переключающий элемент 50а здесь расположен в первой позиции переключения для соединения элемента 14а связи с источником 52 сигнала. Все другие переключающие элементы 50b-f находятся во второй позиции переключения для соединения соответствующих элементов 14b-f связи с потенциальным соединением 54. Путем простого переключения этих переключающих элементов 50a-f, каждая из линий 4 может, таким образом, избирательно быть соединенной либо с источником 52 сигнала, либо с потенциальным соединением 54. Переключающие элементы 50a-f могут быть выполнены в виде реле или полупроводникового переключателя.
С другой стороны, на Фиг. 6 показано соединение измерительного электрода 16 с измерительным усилителем 46 (не раскрыт более подробно), который через экранированные линии датчика регистрирует потенциал М измерительного электрода 16 и опорный потенциал R, и делает доступным потенциал М в качестве измеренного сигнала на своем сигнальном выходе 56 в усиленной форме. Например, с этого сигнального выхода 56 сигнал поступает в измерительный модуль 26 в соответствии с Фиг. 2.
Датчик снова построен в виде втулки 40 с измерительным электродом 16 и экранирующим электродом 44, выполненными из медной сетки. Провод или линия 4b с включенным тестовым сигналом Р образует емкость вместе с внутренней медной сеткой, т.е. с электродом 16. На наружную медную сетку, т.е. на экранирующий электрод 44, подают потенциал заземления или опорный потенциал R, как на экран. Сигнал датчика, т.е. потенциал М, считывают с измерительного резистора RM и посредством инструментального усилителя или измерительного усилителя 46 доводят до уровня, необходимого для дальнейшей цифровой обработки.
Переключающие элементы 50a-f всегда работают так, что в любой момент времени только один провод или линия 4 включена и получает тестовый сигнал Р; а все прочие соединены с опорным потенциалом R. Втулка 40 и измерительный электрод 16 показаны в собранном состоянии Z, в котором они окружают тестовую секцию 18, и таким образом, каждая из этих линий 4, проходящих внутри секции, образует поверхность типа цилиндрической оболочки. Поэтому измерительный электрод 16 и каждая из линий 4 соответственно образуют один цилиндрический конденсатор, где линия не проходит через центр цилиндрического конденсатора. Это ведет к достаточно большой емкости соответственно образованного конденсатора для практических целей использования.
На Фиг. 7 показан стилизованный вид кабельного жгута 2 с линиями 4а,b,с, и т.д. Здесь источник 52 сигнала соединен с переключающими элементами 50а,b,с, и т.д. через последовательный резистор 72а. Потенциальное соединение 54 также соединено с переключающими элементами 50а,b,с, и т.п. через последовательный резистор 72b.
На этом чертеже показан случай ошибки, а именно короткое замыкание линии 4b с несущим элементом 74, здесь это измерительная установка, на которой лежит рассматриваемый конец кабельного жгута. Несущий элемент 74 также развязан через последовательный резистор 72с от опорного потенциала R или потенциала общей шины или потенциала заземления. Тестовый сигнал Р таким образом, падает на резисторах 72а и 72с. Таким образом, напряжение поступает на линию 4b. Измерительный электрод 16 может считывать измеряемый сигнал в форме потенциала М, в результате чего происходит обнаружение линии 4а.
Чертеж показывает альтернативный случай ошибки в форме штриховой линии, а именно короткое замыкание между линиями 4а и 4b на концах этих линий, расположенных на элементе хранения 74. Тестовый сигнал Р, таким образом, падает на резисторах 72а и 72b. Таким образом, напряжение поступает на линию 4b. Измерительный электрод 16 может считывать измеряемый сигнал в форме потенциала М и обнаруживать линию 4b.
На Фиг. 8 показан измерительный электрод 16 в форме множественной структуры 80, здесь это гребенчатая структура, в профиле, имеющем всего семнадцать измерительных камер 82. Для этого множественная структура 80 имеет всего восемнадцать зубцов 84. Между каждыми двумя зубцами 84 гребенки образована одна измерительная камера 82.
Множественная структура 80 здесь (в верхней части чертежа) показана в виде гребенчатой структуры, открытой на одной стороне. Многочисленные линии 4 вставлены в каждую измерительную камеру в виде соответствующих «частичных пучков» (с открытой стороны, т.е. сверху на чертеже); здесь это обозначено для небольшого числа в качестве примера. В этом примере, весь пучок 20 линий разбит на семнадцать частей или частичных пучков и полностью вставлен - разбит насколько это возможно равномерно - в измерительные камеры 82. Таким образом, каждая из линий 4 может образовать соответствующий конденсатор С с измерительным электродом 16 без промежуточного слоя других линий 4 (показаны на чертеже только в качестве примера).
На Фиг. 8, таким образом, показан так называемый «гребенчатый датчик». Здесь эта множественная структура 80 специально образована стандартным охлаждающим элементом с примерными размерами - ширина 250 мм, глубина 150 мм, высота 50 мм. На правой стороне чертежа на гребенчатом датчике или множественной структуре 80 установлена изоляционная пластина 86 из поливинилхлорида (PVC). К этой пластине (например, посредством пластмассовых винтов, не показаны) прикреплен корпус 88 усилителя с изоляцией. В этом корпусе 88 усилителя, например, посредством латунного винта (не показан), создан электрический контакт между гребенчатым датчиком и усилителем 90. Множественная структура 80 прикреплена к еще одной изоляционной пластине 92 из PVC.
Рамка для гребенчатого датчика состоит из двух алюминиевых кронштейнов 94, 96, где верхний кронштейн предполагает выполнение функций крышки 96. Эта крышка 96 прикреплена слева петлей 95 и может быть открыта путем откидывания на 180° с помощью ручки 97. Базовый кронштейн в виде базовой пластины 94 или базового листа прикреплен к еще одной изоляционной пластине 98 из PVC. Нависание справа и слева составляет всего, например, 20 мм (10 мм с каждой стороны).
На Фиг. 9 показан вариант измерительного электрода 16 в виде множественной структуры 80, где эта гребенчатая структура имеет электродные секции 100, отделенные друг от друга. На Фиг. 9а показана только одна секция в качестве примера, а именно три из электродных секций 100 в профиль. На Фиг. 9b показан вид в перспективе ровно одной электродной секции 100. Каждая из электродных секций 100 образует точно одну из измерительных камер 82.
Провода (линии 4) частичного кабельного жгута (пучка 20 линий) индивидуально вставляют в измерительные камеры 82. Каждая из измерительных камер 82 окружена внешним экранирующим кожухом в форме экранирующего электрода 44. Изоляция между измерительной камерой 82 и экранирующим электродом 44 выполнена таким образом, что провод (линия 4), который должен быть вставлен в камеру, не может «потеряться» между измерительной камерой и экранирующим электродом 44, а именно посредством замкнутой скошенной формы изоляционного материала 102. Экранирующий кожух (экранирующий электрод 44) выполнен выше, а также глубже, чем измерительная камера 82; таким образом, в качестве варианта, экранирующая крышка 96 (не показана на Фиг. 9), как показано на Фиг. 8, не требуется.
Каждая измерительная камера 82 или электродная секция 100 имеет свою собственную измерительную электронную схему в форме измерительного модуля 104. Совместно используемая нижняя плита или базовая пластина 94 выполнена в виде заземленной пластины. Индивидуальные датчики камер (образованные электродной секцией 100, экранирующим электродом 44, изоляционным материалом 102, измерительным модулем 104) установлены на совместно используемой заземленной нижней плите или базовой пластине 94.
Кабель 106 шины с интегральным источником тока соединяет индивидуальные измерительные модули 104 с центральным модулем (не показан), вся совокупность этих компонентов образует модуль 22 управления и оценки, который здесь только обозначен. Каждая измерительная камера 82 или электродная секция 100, таким образом, имеет в качестве измерительного модуля 104 усилитель датчика и также микроконтроллер, который считывает сигнал датчика из электродной секции 100, преобразует этот сигнал в цифровую форму и передает полученные данные через интерфейс связи (шину данных или кабель 106 шины) в модули обработки сигнала (оставшийся или центральный модуль модуля 22 управления и оценки).
Список ссылочных обозначений
2 Кабельный жгут
4a-f Линия
6 Главный пучок
8 Ответвленный пучок
10 Оболочка
12 Измерительное устройство
14a-f Элемент связи
16 Измерительный электрод
18 Тестовая секция
20 Пучок линий
22 Модуль управления и оценки
24 Выходной интерфейс
26 Измерительный модуль
28 Фильтр
30 Умножитель
32 Модуль усреднения
34 Переключатель пороговой величины
38 Карман
40 Втулка
42 Крепежный элемент
44 Экранирующий электрод
46 Измерительный усилитель
50a-f Переключающий элемент
52 Источник сигнала
54 Потенциальное соединение
56 Выход сигнала
60 Соединительный элемент
62 Контактные средства
72a,b Последовательный резистор
74 Несущий элемент
80 Множественная структура
82 Измерительная камера
84 Зубец гребенки
86 Изоляционная пластина
88 Корпус усилителя
90 Усилитель
92 Изоляционная пластина
94 Базовая пластина
95 Петля
96 Крышка
97 Ручка
98 Изоляционная пластина
100 Электродная секция
102 Изоляционный материал
104 Измерительный модуль
106 Кабель шины
Р Тестовый сигнал
R Опорный потенциал
Е Решение
Са-с Конденсатор
М Потенциал (измеряемая величина)
K Номинальная величина
Т Критерий тестирования
J «Да»-значение
N «Нет»-значение
А Средняя величина сигнала
Z Состояние сборки
RM Измерительный резистор
F Коэффициент