摘 要： 采用快速检测仪器检验电缆端子压接等效电阻RT时，可能出现超出标准值13.4 Ω以下时仍被判定为合格品的风险，导致检验误判。为此，通过对通信电缆端子压接的等效电阻分析，设计了应用单片机控制的精密检测电路和相关程序，应用效果证明能够满足企业进行批量电缆端子压接质量检验要求。
关键词： 通信电缆；压接质量；等效电阻；检验误判；精密检测
0 引言
对于小于4芯的电缆端子压接质量检测，一般采取压接压力检测、压接断面光学成像分析方法。而对于8～128芯的数字通信电缆端子压接质量检测采取上述方法检测则会因芯线多、线径小等导致检测效率非常低、误差大，无法应用于企业批量生产之中。针对企业用于局用数字程控交换机的32芯0.4 mm线径的数字通信电缆端子压接质量问题，通过端子压接质量分析研究，设计开发了一种通信电缆端子压接质量快速与精密检测仪器。
1 电缆压接后检测参数选择
1.1 端子压接后等效电阻结构与标准要求
用于局用数字程控交换机的用户电缆和中继电缆一般采用32芯或64芯电缆，线径0.4 mm，由于机房大小、结构布局不同，需要的电缆长度一般在4～30 m之间。试验证明，可以通过检测压接端子后的电缆等效电阻值判定压接质量。等效电阻RT由端子与插座插接后的接触电阻RT1、端子与铜线压接后的压接电阻RT2和铜芯线电阻RT3三部分串联构成。
根据国家相关标准和电缆长度、线径等可确定允许的最大直流等效电阻可用下列公式进行计算：
RT=2×（RT1+RT2）+RT3（1）
对线径为0.4 mm的铜芯线电缆而言，RT1＝36 mΩ，RT2＝1.5 mΩ，4～30 m对应的RT3＝592～4 440 mΩ。通过式（1）可知，RT的取值范围是667～4 515 mΩ。设计时按照500～5 000 mΩ考虑。
1.2 精密检测取样参数与电路设计
快速检测具有检测速度快、效率高的优点，但对于端子压接工艺和质量不稳定情况下，会存在很大误判断问题，这时应采取精密检测方法保障检测效果。精密检测取样电路由图1和图2构成[1]。
在图1中，当电缆没有开路、错位质量故障时，A0～A31端的电缆等效电阻RT≤7 000 mΩ时，对A0～A31端分别取样进行精密测量。在综合考虑IC100～IC131输入端低电平应≤0.7 V和图2中运算放大器输入灵敏度兼容情况下，取恒流源IS的输出电流为10±0.5 mA，Re0～Re31＝33 Ω±5%，Vces≤0.1±0.05 V。由图1分析可知[2]：
VA=IS·（RT+Re）+Vces（2）
VB=IS·Re+Vces（3）
因此可以计算出VA采样取值范围是0.353～0.566 V，VB的采样取值范围是0.348～0.384 V。为此图2中选用OPA335运算放大器，其输入电压范围是0～3 V（单电源供电时），最大输入失调电压为5 μV。图2中运算放大器输出电压V0～V31可由式（4）计算。
由于OPA335的最大输入失调电流是70 pA，在设计中控制最大输入电流在0.1～1 mA之间，选择RA＝RB＝2 kΩ±5%，R1＝RF＝33 kΩ±5%，电压增益为16.5，输出电压范围0～3.6 V。
2 测量分析电路设计
2.1 A/D转换与分析电路设计
在图3中，A/D转换电路ADC0809的输入端IN0~IN7分别与图2中运算放大器的输出端V0～V7连接，将模拟信号转化为8位数字输出信号，并传送给单片机的D0～D7端口，由单片机进行分析运算。32路模拟输出信号共需要4块ADC0809电路进行模数转换。单片机P0.0～P0.7端口接收ADC0809输出的8位数字信号后进行分析运算，并将运算结果输出到74LS373锁存器中备用。
2.2 存储与计数控制电路设计
存储与计数控制电路设计如图4所示。图中，74LS373锁存器的D0~D7端口分别与图3中单片机和ADC0809的D0~D7对应连接，74LS163构成8位计数器，其输出端ADDA～ADDC分别与图3中ADC0809的ADDA～ADDC对接。通过计数器同步控制模数转换、数据存储和分析计算。
3 电缆等效电阻检测程序设计
3.1 标准等效电阻值确定
端子压接后电缆等效电阻的标准值因电缆长度不同而有差异。可采用预先设定标准值和自动确定标准值两种方法。对线径为0.4 mm的铜芯线电缆，预先设置标准值RT标准可按照式（5）进行计算：
RT标准=75+148·L（5）
其中，L是电缆长度，单位为m；RT标准的单位是mΩ。
自动确定标准值方法是以正常工艺在质量稳定情况下，将首根检验的压接端子的电缆作为样品，对32个芯线等效电阻进行自动检测对比，选取其中的最小值，然后乘以系数1.05作为标准值。
3.2 自动设定标准值程序设计
标准等效电阻值存放于I2C存储器AT24C08中。读、写函数如下[3]。
sbit SDA=P1^1；
sbit SCL=P1^2；
//写数据
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；
}
}
//读数据
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 检测程序设计
多路通信电缆端子精密检测的主程序流程图如图5所示。
以下为采集的主要函数，假设通道数为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 批量检测结果分析
分别对6 m和20 m压接端子的电缆共238根进行精密检测，检测结果如表1所示。
通过精密检测发现，RT平均符合标准要求。6 m电缆的不合格率为9.41%，20 m电缆的不合格率为13.73%。对超标准不合格的29根电缆进行解剖分析，发现接触电阻超标14根，压接电阻超标9根，缆线电阻超标6根。通过对等效电阻超标产生的原因进行分析，有针对性地制定工艺改进措施后，经过精密检测不合格率小于1.1%，能够满足生产质量要求。
参考文献
[1] 陈彤.模拟电子技术与应用[M].北京：清华大学出版社，2010.
[2] 王亚盛.人体经络动态电阻检测电路的设计[J].传感器技术，2004（10）：45-47.
[3] 马斌.单片机原理与应用[M].北京：人民邮电出版社，2009.