Image26 (6)

Szkoła Konstruktorów

Szkoła Konstruktorów

Rozwiązanie zadania nr 109

Jak pisałem, w dniu 14 grudnia redakcja EdW, więcej cała dzielnica, na wiele godzin utraciły stacjonarną łączność telefoniczną, w tym łącze internetowe, a przyczyną była kradzież kabla o długości około 5()0m, zawierającego kilkaset żył. Temat marcowego zadania 109 brzmiał: Zaproponować system sygnalizacji i lokalizacji miejsca przecięcia kabla telekomunikacyjnego.

Temat był wyjątkowo specyficzny i trudny, dlatego z tym większą satysfakcją odnotowuje. stosunkowo dużą liczbę, rozwiązań (w sumie kilkanaście). Od razu gratuluję wszystkim, którzy próbowali zmierzyć się z tym bardzo poważnym, nietypowym zadaniem.

Rozwiązania teoretyczne

[Ciiku uczestników przyznało, że temat jest dla nich za trudny i przysyła pokrewne pomysły i rozwiązania. I tak na przykład 15-letni Jarosław Langowski z Bydgoszczy napisał: (...) Jako rozwiązanie zadania 109 postanowiłem zaprojektować „Tester przewodów”. Trochę odbiegłem od tematu, ale myślę, że chociaż trochę projekt pasuje do zadaniu. Powodem odbiegnięcia od tematu była moja nieznajomość zaprojektowania urządzenia, które może zlokalizować, w którym miejscu został uszkodzony przewód. (...) Schemat pokazany jest na rysunku 1

Inni najmłodsi uczestnicy w większości proponowali proste rozwiązania: zwarcie dwóch żył jednej pary przewodów i kontrola takiego obwodu w centrali. Przecięcie przewodu powodowałoby alarm. Dwaj Koledzy, Marcin Jurkowski z Szubna oraz Jacek Malesiiiski 7 Wrocławia, słusznie zauważyli, że przecinanie kabla może spowodować nie tyle rozwarcie, co zwarcie tych dwóch żył. Przytomnie zaproponowali więc, żeby układ monitorujący reagował nie tylko na przerwanie, ale też na obniżenie się rezystancji takiej pętli. Słusznie, tylko ir/eba wziąć pod uwagę upływność, jaka może dodatkowo pojawić się między żyłami w przypadku np. zamoknięcia kabla. Rezystancja żył będzie zwykle niniejsza od lk£ż, więc tej upływności nie rrzeba się specjalnie obawiać Tu na marginesie trzeba jednak wspomnieć. że nowoczesne centrale są sterowane mikroprocesorami czy wręcz komputerami, mają najróżniejsze możliwości i fakt przecięcia przewodu będzie oznaczał utratę wielu połączeń, co też może być sygnałem alarmu. Ostatecznym celem byłoby więc nie tyle wykrycie faktu przerwania kabla, co zdalna lokalizacja miejsca przerwania

Kilka osób wspomniało o impulsowej metodzie lokalizacji miejsca uszkodzenia za pomocą krótkich impulsów o bardzo stromych zboczach. Zupełnie początkujący mają kłopot ze zrozumieniem, o co w ogóle chodzi w takiej metodzie. A chodzi o wykorzystanie zaskakujących właściwości falowych przewodu, dających o sobie znać przy bardzo dużych częstotliwościach. Nie są to zagadnienia, które łatwo jest poczuć intuicyjne. W każdym razie sygnały o dużych częstotliwościach, a takie wchodzą w skład krótkich, „ostrych” impulsów, dosłownie odbijają się nie tylko od miejsc, gdzie kabel jest rozwarty, ale prawie lak samo od miejsca, gdzie jest zwarcie. Powstaje dosłownie echo. I to echo można zaobserwować albo na oscyloskopie, albo w inny sposób Wysyłając w linię krótki impuls i mierząc czas powrotu echa, można precyzyjnie określić miejsce uszkodzenia. Co ciekawe, częściowe odbicie następuje przy wszelkich nieciągłościach, a więc można wykrywać także częściowe uszkodzenia. Niestety, metoda, choć znakomita, nie jest łatwa do wykorzystania z uwagi na konieczność zastosowania obwodów lub przyrządów, które wykryją i zmierzą iiiikrosekundowe opóźnienie krótkich impulsów Szerzej temat omówiony jest

w dwuczęściowym artykule Radar kablowy, czyli zbuduj własny TDR w EdW 10,11/2001. Artykuł jest też dostępny w postaci plików PDF w Kopalni skarbów PPEdW na stronie K04 Warsztat.

Co ciekawe kilka osób podało inny realistyczny sposób wykrywania miejsca przecięcia kabla. Międ/y innymi 15-letni Dominik Ciurej z Trzemesznej, który pierwszy raz wziął udział w Szkole Konstruktorów, podał dwa prawidłowe pomysły: jeden to sprawdzanie pojemności kabla, drugi dotyczy problemu uszkodzenia, a nie kradzieży kabla. Choć nie podał szczegółów, pomiar pojemności i „układ przeliczający pojemność na metry” na pewno jest godny uwagi. Znacznie starszy Rafał Kuchta ze Skrzyszowa napisał między innymi: gdy przeczytałem temat zadania, pierwsze, co pomyślałem to .niemożliwe aby to wykonać w warunkach domowych ”. Jednak później (..) wpadłem na dwa pomysły:

1.    Mając do dyspozycji dwie żyły. należy mierzyć (oczywiście odpowiednio wysokim napięciem) rezystancję izolacji pomiędzy tymi przewodami. Ponieważ można przyjąć, że izolacja przewodu to duża ilość równolegle połączonych oraz mniej więcej jednakowych rezystorów. więc rezystancja izolacji długiego na kilka km kabla jest względnie mała Przecięcie kabla powoduje, że rezystancja ta zwiększy się proporcjonalnie do miejsca przecięcia. I w ten sposób znając rezystancje izola-cji/lOOm, możemy z grubsza określić, gdzie nastąpiło przecięcie Oczywiście rezystancja izolacji będzie się zmieniała w czasie i w zu-leżności od warunków pogodowych ale zmiany te będą raczej powolne, a przez to możemy zbudować urządzenie reagujące tylko na gwałtowną zmianę rezystancji. Wildą tego rozwiązania jest duże napięcie., które jest potrzebne do badaniu rezystancji.

2.    Drugi ze sposobów to badanie pojemności między dwoma przewodami. Zasada działania jest podobna do badania rezystancji, z tym że pojemność początkowa przewodu będzie względnie duża. a pn przecięciu odpowiednio proporcjonalnie mniejsza. Przy pomiarach należy oczywiście uwzględnić pozostałe przewody, a w szczególności dotyczy to metody z pomiarem pojemności. Najlepszym sposobem byłoby połączyć pierwszy pomysł (z połączonymi przewodami na końcu linii ) z drugim, np. mierzeniem rezystancji izolacji i po wykryciu przecięcia mierzyć uktuairią rezystancję pomiędzy dwoma żyłami. To są tylko pomysły i żeby je sprawdzić, należałoby mieć co najmniej kdkusei metrów przewodu telefonicznego, który hędzie można sobie dowolnie pociąć, u najlepiej jeśli pize± te przewody będą przephwaly dane. Takich prób nie przeprowadzi hobbysta i dlatego możliwości przeprowadzenia testów są prawie żadne.

Rzeczywiście przeciętny hobbysta nic jest w stanie przeprowadzić testów w warunkach rzeczywistych. W każdym razie pomysł sprawdzania pojemności rokuje lepsze nadzieje niż sprawdzanie oporności izolacji.

O pomiarze pojemności napisał też Stanisław Madej ze Szczecina. Ten dużo starszy od większości uczestników Szkoły doświadczony elektronik zwrócił uwagę, że właściwie należałoby zastosować dwie metody: pomiar pojemności w przypadku rozwarcia przeciętego kabla i pomiar rezystancji w przypadku, gdyby podczas przecinania kahla nastąpiło zwarcie żył (co zdaniem Stanisław a jest bai-dzo prawdopodobne). Rzeczywiście, w przypadku rozwarcia informację o odległości do miejsca przecięcia da pomiar pojemności, a w przypadku zwarcia rezystancji pozostałej pętli.

Pojawiło się też kilka oryginalnych pomysłów, które mnie zaskoczyły (na przykład dodawania w kablu specjalnych, dodatkowych żył „pomiarowych”), a jeden wręcz

Elektronika dla Wszystkich Lipiec2005 31