摘 要： 采用快速檢測儀器檢驗電纜端子壓接等效電阻RT時，可能出現(xiàn)超出標(biāo)準(zhǔn)值13.4 Ω以下時仍被判定為合格品的風(fēng)險，導(dǎo)致檢驗誤判。為此，通過對通信電纜端子壓接的等效電阻分析，設(shè)計了應(yīng)用單片機控制的精密檢測電路和相關(guān)程序，應(yīng)用效果證明能夠滿足企業(yè)進行批量電纜端子壓接質(zhì)量檢驗要求。
關(guān)鍵詞： 通信電纜；壓接質(zhì)量；等效電阻；檢驗誤判；精密檢測
0 引言
對于小于4芯的電纜端子壓接質(zhì)量檢測，一般采取壓接壓力檢測、壓接斷面光學(xué)成像分析方法。而對于8～128芯的數(shù)字通信電纜端子壓接質(zhì)量檢測采取上述方法檢測則會因芯線多、線徑小等導(dǎo)致檢測效率非常低、誤差大，無法應(yīng)用于企業(yè)批量生產(chǎn)之中。針對企業(yè)用于局用數(shù)字程控交換機的32芯0.4 mm線徑的數(shù)字通信電纜端子壓接質(zhì)量問題，通過端子壓接質(zhì)量分析研究，設(shè)計開發(fā)了一種通信電纜端子壓接質(zhì)量快速與精密檢測儀器。
1 電纜壓接后檢測參數(shù)選擇
1.1 端子壓接后等效電阻結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)要求
用于局用數(shù)字程控交換機的用戶電纜和中繼電纜一般采用32芯或64芯電纜，線徑0.4 mm，由于機房大小、結(jié)構(gòu)布局不同，需要的電纜長度一般在4～30 m之間。試驗證明，可以通過檢測壓接端子后的電纜等效電阻值判定壓接質(zhì)量。等效電阻RT由端子與插座插接后的接觸電阻RT1、端子與銅線壓接后的壓接電阻RT2和銅芯線電阻RT3三部分串聯(lián)構(gòu)成。
根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和電纜長度、線徑等可確定允許的最大直流等效電阻可用下列公式進行計算：
RT=2×（RT1+RT2）+RT3（1）
對線徑為0.4 mm的銅芯線電纜而言，RT1＝36 mΩ，RT2＝1.5 mΩ，4～30 m對應(yīng)的RT3＝592～4 440 mΩ。通過式（1）可知，RT的取值范圍是667～4 515 mΩ。設(shè)計時按照500～5 000 mΩ考慮。
1.2 精密檢測取樣參數(shù)與電路設(shè)計
快速檢測具有檢測速度快、效率高的優(yōu)點，但對于端子壓接工藝和質(zhì)量不穩(wěn)定情況下，會存在很大誤判斷問題，這時應(yīng)采取精密檢測方法保障檢測效果。精密檢測取樣電路由圖1和圖2構(gòu)成[1]。
在圖1中，當(dāng)電纜沒有開路、錯位質(zhì)量故障時，A0～A31端的電纜等效電阻RT≤7 000 mΩ時，對A0～A31端分別取樣進行精密測量。在綜合考慮IC100～I(xiàn)C131輸入端低電平應(yīng)≤0.7 V和圖2中運算放大器輸入靈敏度兼容情況下，取恒流源IS的輸出電流為10±0.5 mA，Re0～Re31＝33 Ω±5%，Vces≤0.1±0.05 V。由圖1分析可知[2]：
VA=IS·（RT+Re）+Vces（2）
VB=IS·Re+Vces（3）
因此可以計算出VA采樣取值范圍是0.353～0.566 V，VB的采樣取值范圍是0.348～0.384 V。為此圖2中選用OPA335運算放大器，其輸入電壓范圍是0～3 V（單電源供電時），最大輸入失調(diào)電壓為5 μV。圖2中運算放大器輸出電壓V0～V31可由式（4）計算。
由于OPA335的最大輸入失調(diào)電流是70 pA，在設(shè)計中控制最大輸入電流在0.1～1 mA之間，選擇RA＝RB＝2 kΩ±5%，R1＝RF＝33 kΩ±5%，電壓增益為16.5，輸出電壓范圍0～3.6 V。
2 測量分析電路設(shè)計
2.1 A/D轉(zhuǎn)換與分析電路設(shè)計
在圖3中，A/D轉(zhuǎn)換電路ADC0809的輸入端IN0~IN7分別與圖2中運算放大器的輸出端V0～V7連接，將模擬信號轉(zhuǎn)化為8位數(shù)字輸出信號，并傳送給單片機的D0～D7端口，由單片機進行分析運算。32路模擬輸出信號共需要4塊ADC0809電路進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。單片機P0.0～P0.7端口接收ADC0809輸出的8位數(shù)字信號后進行分析運算，并將運算結(jié)果輸出到74LS373鎖存器中備用。
2.2 存儲與計數(shù)控制電路設(shè)計
存儲與計數(shù)控制電路設(shè)計如圖4所示。圖中，74LS373鎖存器的D0~D7端口分別與圖3中單片機和ADC0809的D0~D7對應(yīng)連接，74LS163構(gòu)成8位計數(shù)器，其輸出端ADDA～ADDC分別與圖3中ADC0809的ADDA～ADDC對接。通過計數(shù)器同步控制模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲和分析計算。
3 電纜等效電阻檢測程序設(shè)計
3.1 標(biāo)準(zhǔn)等效電阻值確定
端子壓接后電纜等效電阻的標(biāo)準(zhǔn)值因電纜長度不同而有差異。可采用預(yù)先設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值和自動確定標(biāo)準(zhǔn)值兩種方法。對線徑為0.4 mm的銅芯線電纜，預(yù)先設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)值RT標(biāo)準(zhǔn)可按照式（5）進行計算：
RT標(biāo)準(zhǔn)=75+148·L（5）
其中，L是電纜長度，單位為m；RT標(biāo)準(zhǔn)的單位是mΩ。
自動確定標(biāo)準(zhǔn)值方法是以正常工藝在質(zhì)量穩(wěn)定情況下，將首根檢驗的壓接端子的電纜作為樣品，對32個芯線等效電阻進行自動檢測對比，選取其中的最小值，然后乘以系數(shù)1.05作為標(biāo)準(zhǔn)值。
3.2 自動設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值程序設(shè)計
標(biāo)準(zhǔn)等效電阻值存放于I2C存儲器AT24C08中。讀、寫函數(shù)如下[3]。
sbit SDA=P1^1；
sbit SCL=P1^2；
//寫數(shù)據(jù)
bit write 8 bit（unsigned char input）
{unsigned char temp；
for（temp=8；temp!=0；temp--）{
SDA=（bit）（input&0x80）；
SCL=1；
SCL=0；
input=input<<1；
}
}
//讀數(shù)據(jù)
unsigned char Read8Bit（）
{unsigned char temp，rbyte=0；
for（temp=8；temp!=0；temp--）{
SCL=1；
rbyte=rbyte<<1；
rbyte=rbyte|（（unsigned char）（SDA））；
SCL=0；
}
}
3.3 檢測程序設(shè)計
多路通信電纜端子精密檢測的主程序流程圖如圖5所示。
以下為采集的主要函數(shù)，假設(shè)通道數(shù)為36路。
#include<absacc.h>
#include<red51.h>
#include IN0 XBYTE[0x7ff8]
sbit AD_EOC=P3^2；
void ad0809（unsigned char*x）
{unsigned char i；
unsigned char*ad_adr；
ad_adr=&IN0；
for（i=0；i<36；i++）
{*ad_adr=0；
_Nop（）；
_Nop（）；
while（AD_EOC==0）；
x[i]=*ad_adr；
ad_adr++；
}
}
4 批量檢測結(jié)果分析
分別對6 m和20 m壓接端子的電纜共238根進行精密檢測，檢測結(jié)果如表1所示。
通過精密檢測發(fā)現(xiàn)，RT平均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。6 m電纜的不合格率為9.41%，20 m電纜的不合格率為13.73%。對超標(biāo)準(zhǔn)不合格的29根電纜進行解剖分析，發(fā)現(xiàn)接觸電阻超標(biāo)14根，壓接電阻超標(biāo)9根，纜線電阻超標(biāo)6根。通過對等效電阻超標(biāo)產(chǎn)生的原因進行分析，有針對性地制定工藝改進措施后，經(jīng)過精密檢測不合格率小于1.1%，能夠滿足生產(chǎn)質(zhì)量要求。
參考文獻(xiàn)
[1] 陳彤.模擬電子技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.
[2] 王亞盛.人體經(jīng)絡(luò)動態(tài)電阻檢測電路的設(shè)計[J].傳感器技術(shù)，2004（10）：45-47.
[3] 馬斌.單片機原理與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2009.