Устройство идентификации проводов, кабелей и других линейных объектов с использованием акустических сигналов
DEVICE FOR IDENTIFYING WIRES, CABLES, AND OTHER LINEAR OBJECTS USING ACOUSTIC SIGNALS

Изобретение относится к эксплуатации электрооборудования и предназначено для идентификации искомого проводника, среди других проводов, кабелей, проложенных под штукатуркой, в лотках, коробах или другим способом без снятия изоляции с проводника, разрывания электрической цепи, отключения от них нагрузки и позволяет повысить безопасность работ по идентификации проводов и кабелей, или их жил при эксплуатации электропроводок,  определять целостность проводов, кабелей, их жил и других линейных объектов, достичь снижение ущерба от простоя электрооборудования, сократить затраты на эксплуатацию внутренних электропроводок.
Известно устройство визуальной идентификации кабельной проводки или трубопроводов для определения положения концов шнуров, проводов, кабелей или трубопроводов, содержащее в или на каждом шнуре, проводе, кабеле или трубопроводе, которые необходимо идентифицировать, по меньшей мере, одно оптическое волокно, проложенное от первого разъема до другого разъема  указанного шнура, провода, кабеля или трубопровода, причем первый конец каждого из оптических волокон доступен на соответствующем разъеме шнура, провода, кабеля или трубопровода с возможностью его освещения средством ввода света в волокно и второй конец этого оптического волокна доступен на другом конце того же шнура, провода, кабеля или трубопровода и выполнен с возможностью приема на нем света, введенного в волокно на первом разъеме, отличающееся тем, что одно или каждое оптическое волокно, встроенное в или на шнур, провод, кабель или трубопровод, имеет два изогнутых конца, то есть первый изогнутый конец, доступный для средства ввода света, и второй изогнутый конец, доступный для приема света, при этом изогнутые концы оптического волокна или каждого оптического волокна утоплены в разъемы, предусмотренные в двух концах шнура, провода, кабеля или трубопровода (патент РФ №2294001, МПК G02B 6/44, опубл. 20.03.2007, Бюл.№5).
Недостатком известного устройства является его ограниченная область применения, так как для выполнения идентификации описанным выше устройством шнур, провод, кабель или  трубопровод требуют внедрения в них оптического волокна, что в свою очередь повышает стоимость их производства. Также при повреждении оптического волокна требуется замена всего шнура, провода, кабеля или трубопровода, таким образом, ремонтные работы серьезно удорожаются.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство идентификации проводов, кабелей и других линейных объектов с использованием акустического сигнала, включающее в себя генератор звукового сигнала, состоящий из усилителя звукового сигнала, модуля воспроизведения звукового сигнала и вибрационных динамиков, приемник звукового сигнала, состоящий из усилителя входящего сигнала, индикатора уровня звукового сигнала и пьезодатчика (Виноградов А.В., Букреев А.В.,  Устройство идентификации проводов, кабелей и других линейных объектов с использованием акустического сигнала. / Виноградов А.В., Букреев А.В.// Промышленная энергетика. - 2018г. - №2. -  с 40-46).
Недостатком известного устройства является невозможность точной корректировки, подаваемой генератором звукового сигнала частоты на вибрационные динамики, отсутствие элементов отображения цифровой информации об идентификации на приемнике звукового сигнала.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение функциональных возможностей и области его использования за счет применения его для идентификации искомого проводника среди других проводов, кабелей, проложенных под штукатуркой, в лотках, коробах или другим способом без снятия изоляции с проводника, разрывания электрической цепи и отключения от них нагрузки.
В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность производить идентификацию проводов, кабелей, отдельные их жилы и другие линейные объекты с использованием акустических сигналов без съема изоляции с проводников, без разрывания электрической цепи и без отключения их от сети за счет того, что устройство снабжено генераторомзвуковых частот, выполненным на первом микроконтроллере, цифровым индикатором уровня звукового давления, выполненным на втором микроконтроллере, устройством приема информации, устройством усиления сигнала, тремя вибрационными динамиками, генерирующими три акустических сигнала различной частоты, звукоснимателем, двумя ЖК дисплеями.
согласно изобретению
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство идентификации проводов, кабелей с использованием акустических сигналов, содержащее вибрационные динамики, звукосниматель, , снабжено тремя вибрационными динамиками, генератором звуковых частот, выполненным на первом микроконтроллере, цифровым индикатором уровня звукового давления, выполненным на втором микроконтроллере, устройством приема информации, устройством усиления сигнала, двумя ЖК дисплеями, при этом первый,  второй  и  третий  вибрационные  динамики  подключены к проводнику, выходы трех вибрационных динамиков   подключены к выходам устройства  усиления  сигнала, первый вход которого подключен к выходу генератора звуковых частот, выполненного на первом микроконтроллере, второй – к выходу устройства приема информации,  выходы первого ЖК дисплея подключены непосредственно ко входам первого микроконтроллера, выходы звукоснимателя подключены ко входам цифрового индикатора уровня звукового давления, выполненного на втором микроконтроллере, к входам которого подключен второй ЖК дисплей.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема устройства идентификации проводов, кабелей и других линейных объектов с использованием акустических сигналов.
Устройство идентификации проводов, кабелей и других линейных объектов с использованием акустических сигналов (УИПКсИАС) содержит  генератор звуковых частот ГЗС1, выполненный на  первом микроконтроллере, цифровой индикатор уровня звукового давления ЦИУЗД2, выполненный на втором микроконтроллере, устройство приема информации УПИ3, устройство усиления сигнала УУС4, три вибрационных динамика первый ВД5, второй ВД6 и третий ВД7, звукосниматель ЗС8, первый ЖК дисплей ЖК9, второй ЖК дисплей ЖК10, жилы проводника П11.
Вибрационные динамики ВД5, ВД6, ВД7 подключены к  жилам проводника П11, выходы вибрационных динамиков ВД5, ВД6, ВД7 подключены ко выходам устройства усиления сигнала УУС4, первый вход которого подключен к выходу генератора звуковых частот ГЗС1, выполненного на первом микроконтроллере, второй – к выходу устройства приема информации УПИ3,  выходы первого ЖК дисплея ЖК9 подключены непосредственно ко входам генератора звуковых частот ГЗС1, выполненного на  первом микроконтроллере, выходы звукоснимателя ЗС8 подключены ко входам цифрового индикатора уровня звукового давления ЦИУЗД2, выполненного на втором микроконтроллере, квходам которого подключен второй ЖК дисплей ЖК10.
Устройство идентификации проводов, кабелей и других линейных объектов с использованием акустических сигналов работает следующим образом.
Вибрационные динамики ВД5, ВД6, ВД7 надеваются на любую часть искомых жил проводника П11 непосредственно на изоляцию, и подают контрольные акустические сигналы в виде выбранной частоты с помощью генератора звуковых частот ГЗС1 или устройства приема информации УПИ3. Устройство приема информации УПИ3 выполнено на базе bluetooth модуля MH-M38. Устройство приема информации УПИ3 необходимо для удаленного изменения частот, подаваемых в проводник акустических сигналов. Удаленное управление производиться посредством мобильного устройства через беспроводную сеть Bluetooth. Генератор звуковых частот ГЗС1 выполнен на базе первого микроконтроллера ATmega328P, с помощью разработанного программного обеспечения позволяет производить вручную выбор частот акустических сигналов. Выбранные частоты отображаются на первом ЖК дисплее ЖК9, выходы которого подключены ко входам генератора звуковых частот ГЗС1, выполненного на базе первого микроконтроллера ATmega328P. Акустические сигналы заданной частоты подаются на вибрационные динамики ВД5, ВД6, ВД7 через устройство усиления сигнала УУС4, первый вход которого подключен к выходу генератора звуковых частот ГЗС1, второй – к выходу устройства приема информации УПИ3. Устройство усиления сигнала УУС4 выполнено на базе микросхемы PAM8403. Подаваемые в проводник П11 с помощью вибрационных динамиков ВД5, ВД6, ВД7 акустические сигналы распространяются по всей длине проводника П11.
Использование трех вибрационных динамиков ВД5, ВД6, ВД7 значительно повышает точность идентификации. Для этого в искомый проводник подается три акустических сигнала различной частоты. Вибрационный динамик ВД5 подает в проводник акустический сигнал частотой 80 Гц, ВД6 – 90 Гц, ВД7 – 100 Гц. Также использование трех вибрационных динамиков позволяет производить одновременно идентификацию трех различных проводников, что значительно повышает производительность работ по идентификации проводников.
Звукосниматель ЗС8 выполнен на базе микросхемы MAX9814, и является микрофонным усилителем с автоматической регулировкой усиления, выходы звукоснимателя ЗС8 подключены ко входам цифрового индикатора уровня звукового давления ЦИУЗД2, выполненного на втором микроконтроллере ATmega328P.
Поочередно прислоняя звукосниматель ЗС8 к различный проводникам, контролируют подаваемые акустические сигналы выбранной частоты, и проводник П11, в котором контрольные акустические сигналы присутствует, или имеют наибольшую интенсивность, если они присутствуют и в других проводниках, идентифицируют как искомый.
Индикация идентификации проводников осуществляется цифровым способом на втором ЖК дисплее ЖК10, который подключен ко входам цифрового индикатора уровня звукового давления ЦИУЗД2, выполненного на втором микроконтроллере ATmega328P.
На одном из проводов или кабеле индикатор покажет больший уровень, по сравнению с другими проводниками. Это и будет идентифицируемый проводник.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет производить идентификацию искомого проводника среди других проводников, проложенных под штукатуркой, в лотках, коробах или другим способом без снятия изоляции с проводника, разрывания электрической цепи и отключения от них нагрузки. Наличие трёх вибрационных динамиков повышает точность идентификации.