一种矿用模拟电缆装置的制作方法

1.本实用新型属于远距离矿用电缆模拟技术领域，具体涉及一种矿用模拟电缆装置。


背景技术：

2.通讯电缆有广泛的应用领域，在不同的应用领域，通讯距离都有不同的要求。在工业生产线中，通讯电缆长度可能只需要几米、或几十米；而在煤矿应用中，通讯电缆的长度可能是1km，或者10km，甚至更长。
3.在实用新型专利cn203930375u中公开了一种远距离矿用can-bus总线通讯电缆仿真板，用于模拟总线通讯电缆，但在煤矿安全监控系统中，还需要对矿用分站、传感器连接中的电缆进行实验室模拟，所以该总线通讯电缆仿真板性能单一，适用性不强，而且矿用电缆不仅要求远距离，还要求高精度，该总线通讯电缆仿真板精度为20%，不能满足精度需求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种矿用模拟电缆装置，克服现有技术中存在的上述技术问题。
5.为此，本实用新型提供的技术方案如下：
6.一种矿用模拟电缆装置，包括机箱和电路板，所述电路板安装在机箱内，所述机箱前面板上装有多个接线柱，所述电路板与接线柱连接；
7.所述电路板包括由电阻、电容和电感连接组成的模拟电缆，所述模拟电缆为多路，每路所述模拟电缆对应四个接线柱，其中，两个电感之间的间距为2.5-3cm。
8.所述模拟电缆为三路，分别为模拟信号电缆、模拟通讯电缆和模拟电源电缆。
9.所述模拟信号电缆包括电阻r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8以及电感l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7、l8和电容c1、c2；
10.所述电阻r1的一端连接接线柱一，所述电阻r1的另一端连接电感l1一端，所述电感l1的另一端分别连接电容c1、电感l2的一端，所述电感l2的另一端、电阻r2、r3和电感l3依次串接，所述电感l3的另一端分别连接电容c2、电感l4的一端，所述电感l4的另一端连接电阻r4一端，所述电阻r4另一端连接接线柱二；
11.所述电容c1的另一端分别连接电感l5、电感l6的一端，所述电感l5的另一端连接电阻r5，所述电阻r5的另一端连接接线柱三，所述电感l6的另一端、电阻r6、r7和电感l7一端依次串接，所述电容c2的另一端分别连接电感l7另一端和电感l8一端，所述电感l8另一端连接电阻r8，所述电阻r8另一端连接接线柱四。
12.所述模拟通讯电缆包括电阻r9、r10、r11、r 12以及电感l9、l10、l11、l12和电容c3；
13.所述电阻r9的一端连接接线柱五，所述电阻r9的另一端连接电感l9一端，所述电感l9的另一端分别连接电容c3、电感l10的一端，所述电感l10的另一端连接电阻r10，所述
电阻r10的另一端连接接线柱六，所述电容c3的另一端分别连接电感l11、电感l12的一端，所述电感l11的另一端连接电阻r11一端，所述电阻r11另一端连接接线柱七，所述电感l12的另一端连接电阻r12一端，所述电阻r12另一端连接接线柱八。
14.所述模拟电源电缆包括电阻r13、r14、r15、r16以及电感l13、l14、l15、l16和电容c4；
15.所述电阻r13的一端连接接线柱九，所述电阻r13的另一端连接电感l13一端，所述电感l13的另一端分别连接电容c4、电感l14的一端，所述电感l14的另一端接电阻r14，所述电阻r14的另一端连接接线柱十，所述电容c4的另一端分别连接电感l15、电感l16的一端，所述电感l15的另一端连接电阻r15一端，所述电阻r15另一端连接接线柱十一，所述电感l16的另一端连接电阻r16一端，所述电阻r16另一端连接接线柱十二。
16.所述电感选用电流为1a、精度为
±
5%的直插工字型电感；所述电容选用电压为100v、精度为
±
5%的cbb电容；所述电阻选用功率为1w、精度为
±
1%的直插金膜电阻。
17.所述电阻、电感和电容采用h型对称布置。
18.本实用新型的有益效果是：
19.本实用新型提供的这种矿用模拟电缆装置，根据矿用电缆的电阻等参数要求，通过电阻、电容和电感的串并联，满足对实际连接中的通讯电缆、电源电缆和信号电缆进行实验室模拟的需求，避免购买、搬运、连接大量实验电缆，可测试两台远距离设备的电源供电、信号传输、rs485通讯状况，从而实现远距离通讯电缆的仿真，不仅大量节省试验成本，并且使用快速便捷。
20.该矿用模拟电缆装置通过对电感相对位置的确定（两电感之间距离在2.5-3cm）减小对电感值的影响，以及器件的选型，保证模拟参数的精度高达1%。
21.下面将结合附图做进一步详细说明。
附图说明
22.图1是本实用新型的一种实施方式主视图；
23.图2是本实用新型模拟信号电缆的一种实施方式电路图；
24.图3是本实用新型模拟通讯电缆的一种实施方式电路图；
25.图4是本实用新型模拟电源电缆的一种实施方式电路图。
26.图中：1、机箱；2、前面板；3、接线柱一；4、接线柱二；5、接线柱三；6、接线柱四；7、接线柱五；8、接线柱六；9、接线柱七；10、接线柱八；11、接线柱九；12、接线柱十；13、接线柱十一；14、接线柱十二。
具体实施方式
27.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
28.现参考附图介绍本实用新型的示例性实施方式，然而，本实用新型可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本实用新型，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本实用新型的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本实用新型的限定。在附图中，相同的单
元/元件使用相同的附图标记。
29.除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
30.实施例1：
31.本实施例提供了一种矿用模拟电缆装置，包括机箱1和电路板，所述电路板安装在机箱1内，所述机箱1前面板2上装有多个接线柱，所述电路板与接线柱连接；
32.所述电路板包括由电阻、电容和电感连接组成的模拟电缆，所述模拟电缆为多路，每路所述模拟电缆对应四个接线柱，其中，两个电感之间的间距为2.5-3cm。
33.本实用新型提供的这种矿用模拟电缆装置，根据矿用电缆的电阻等参数要求，通过电阻、电容和电感的串并联，满足对实际连接中的电缆进行实验室模拟的需求，避免购买、搬运、连接大量实验电缆，实现远距离通讯电缆的仿真，不仅大量节省试验成本，并且使用快速便捷。
34.因电感、电容、电阻参数都不是标称值，需购买相应电感、电容、电阻串并联组成，实际装配时，每芯线串联电感的相对位置以及两芯线之间的电感相对位置对电感量有很大的影响，因此该矿用模拟电缆装置通过对电感相对位置的确定（两电感之间距离在2.5-3cm），减小对电感值的影响保证模拟参数的精度高达1%。
35.实施例2：
36.在实施例1的基础上，本实施例提供了一种矿用模拟电缆装置，所述模拟电缆为三路，分别为模拟信号电缆、模拟通讯电缆和模拟电源电缆。
37.如图1所示，机箱1前面板2装有12个接线柱，接线柱对内连接电路板，对外连接矿用分站和传感器。每4个接线柱对应一路模拟电缆，4个接线柱中2个为接入端，两个为接出端。
38.该矿用模拟电缆装置可以同时满足传感器模拟电源、信号、rs485通讯的要求，多功能，实用性强。
39.实施例3：
40.在实施例2的基础上，本实施例提供了一种矿用模拟电缆装置，如图2所示，所述模拟信号电缆包括电阻r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8以及电感l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7、l8和电容c1、c2；
41.所述电阻r1的一端连接接线柱一3，所述电阻r1的另一端连接电感l1一端，所述电感l1的另一端分别连接电容c1、电感l2的一端，所述电感l2的另一端、电阻r2、r3和电感l3依次串接，所述电感l3的另一端分别连接电容c2、电感l4的一端，所述电感l4的另一端连接电阻r4一端，所述电阻r4另一端连接接线柱二4；
42.所述电容c1的另一端分别连接电感l5、电感l6的一端，所述电感l5的另一端连接电阻r5，所述电阻r5的另一端连接接线柱三5，所述电感l6的另一端、电阻r6、r7和电感l7一端依次串接，所述电容c2的另一端分别连接电感l7另一端和电感l8一端，所述电感l8另一端连接电阻r8，所述电阻r8另一端连接接线柱四6。
43.在本实施例中，模拟信号电缆用于模拟长度为2千米，截面为2
×
1.0mm2的mhyv双芯矿用通讯电缆，即一芯截面积为1.0mm2；对于截面积1.0mm2的电缆，每千米单线分布电阻
小于等于19ω，取19ω；每千米单线分布电感均小于等于800uh，每千米两线之间分布电容均小于等于0.06uf，取电感800uh和电容0.06uf。
44.根据模拟电缆参数，对于2千米1.0mm2的电缆，将2个1千米的模拟电缆串联，r1-r8电阻值为9.5ω，电感l1-l8电感值为400uh，电容c1、c2电容值为0.06uf。其中，电感l1-l8均由82uh、330uh两种电感串联而成，两者串联的距离为3cm，图2中，电感l1与l5、电感l2与l6、电感l3与l7、电感l4与l8之间的距离为2.5cm。
45.实际装配时，先装配电感，电感不仅含有电阻值，最重要的是串并联电感的相对位置对电感量有很大的影响，如果随意装配电感，模拟电感参数精度会大于10%。选用2种电感，电感量分别为82uh、330uh，将这2个电感按合适的相对位置串联成400uh。其次装配电阻，因电感已经包含有一定的电阻值，电阻的阻值为减去电感的阻值，电阻同样用串并联拼凑而成。在拼凑时，要按模拟电缆电路图计算平均分配给各个电阻。最后装配电容，电容用6个0.01uf电容并联而成。
46.实施例4：
47.在实施例2的基础上，本实施例提供了一种矿用模拟电缆装置，如图3所示，所述模拟通讯电缆包括电阻r9、r10、r11、r 12以及电感l9、l10、l11、l12和电容c3；
48.所述电阻r9的一端连接接线柱五7，所述电阻r9的另一端连接电感l9一端，所述电感l9的另一端分别连接电容c3、电感l10的一端，所述电感l10的另一端连接电阻r10，所述电阻r10的另一端连接接线柱六8，所述电容c3的另一端分别连接电感l11、电感l12的一端，所述电感l11的另一端连接电阻r11一端，所述电阻r11另一端连接接线柱七9，所述电感l12的另一端连接电阻r12一端，所述电阻r12另一端连接接线柱八10。
49.在本实施例中，模拟通讯电缆用于模拟长度为1千米，截面为2
×
1.5mm2的mhyv双芯矿用通讯电缆，即一芯截面积为1.5mm2；对于截面积1.5mm2的电缆，每千米单线分布电阻小于等于12.8ω，取12.8ω；每千米单线分布电感均小于等于800uh，每千米两线之间分布电容均小于等于0.06uf，取电感800uh和电容0.06uf。
50.根据模拟电缆参数，对于1千米1.5mm2的电缆，r9-r12电阻值为6.4ω，l9-l12电感值为400uh，c3电容值为0.06uf。其中，电感l9-l12均由82uh、330uh两种电感串联而成，两者串联的距离为3cm，图3中，电感l11与l9、电感l12与l10之间的距离为2.5cm。
51.装配过程同实施例3。
52.实施例5：
53.在实施例2的基础上，本实施例提供了一种矿用模拟电缆装置，如图4所示，所述模拟电源电缆包括电阻r13、r14、r15、r16以及电感l13、l14、l15、l16和电容c4；
54.所述电阻r13的一端连接接线柱九11，所述电阻r13的另一端连接电感l13一端，所述电感l13的另一端分别连接电容c4、电感l14的一端，所述电感l14的另一端接电阻r14，所述电阻r14的另一端连接接线柱十12，所述电容c4的另一端分别连接电感l15、电感l16的一端，所述电感l15的另一端连接电阻r15一端，所述电阻r15另一端连接接线柱十一13，所述电感l16的另一端连接电阻r16一端，所述电阻r16另一端连接接线柱十二14。
55.在本实施例中，模拟电源电缆用于模拟长度为1千米，截面为2
×
2.5mm2的mhyv双芯矿用通讯电缆，即一芯截面积为2.5mm2；对于截面积2.5mm2的电缆，每千米单线分布电阻小于等于7.4ω，取7.4ω；每千米单线分布电感均小于等于800uh，每千米两线之间分布电
容均小于等于0.06uf，取电感800uh和电容0.06uf。
56.根据模拟电缆参数，对于1千米2.5mm2的电缆，r13-r16电阻值为3.7ω，l13-l16电感值为400uh，c4电容值为0.06uf。其中，电感l13-l16均由82uh、330uh两种电感串联而成，两者串联的距离为3cm，图4中，电感l13与l15、电感l14与l16之间的距离为2.5cm。
57.装配过程同实施例3。
58.实施例6：
59.在实施例1的基础上，本实施例提供了一种矿用模拟电缆装置，所述电感选用电流为1a、精度为
±
5%的直插工字型电感；所述电容选用电压为100v、精度为
±
5%的cbb电容；所述电阻选用功率为1w、精度为
±
1%的直插金膜电阻。
60.模拟电缆电路图是物理模型，在制作实际模型时还要从多方面考虑，一是器件选型，二是器件布局，以保证参数精度。
61.实施例7：
62.在实施例1的基础上，本实施例提供了一种矿用模拟电缆装置，所述电阻、电感和电容采用h型对称布置。
63.考虑到平衡与匹配，避免引起震荡，电阻、电感和电容采用h型对称布置。
64.实施例8：
65.在实施例1的基础上，本实施例提供了一种矿用模拟电缆装置，如图1所示机箱1前面板2设置有12个接线柱，分别为接线柱一3、接线柱二4、
……
、接线柱十一13、接线柱十二14；接线柱对内连接电路板，对外连接矿用分站和传感器。
66.在本实施例中，该矿用模拟电缆装置模拟三种mhyv双芯矿用通讯电缆，第一种截面积为1.0mm2、长度为2千米；第二种截面积为1.5mm2、长度为1千米；第三种截面积为2.5mm2，长度为1千米。
67.其中，接线柱一3和接线柱二4是2
×
1.0mm2电缆中其中一芯的首末端，接线柱三5和接线柱四6是2
×
1.0 mm2电缆中另一芯的首末端，接线柱一3对内连接电路板上r1，接线柱二4对内连接电路板上r4，接线柱三5对内连接电路板上r5，接线柱四6对内连接电路板上r8；接线柱五7和接线柱六8是2
×
1.5 mm2电缆中其中一芯的首末端，接线柱七9和接线柱八10是2
×
1.5 mm2电缆中另一芯的首末端，接线柱五7对内连接电路板上r9，接线柱六8对内连接电路板上r10，接线柱七9对内连接电路板上r11，接线柱八10对内连接电路板上r12；接线柱九11和接线柱十12是2
×
2.5 mm2电缆中其中一芯的首末端，接线柱十一13和接线柱十二14是2
×
2.5 mm2电缆中另一芯的首末端，接线柱九11对内连接电路板上r13，接线柱十12对内连接电路板上r14，接线柱十一13对内连接电路板上r15，接线柱十二14对内连接电路板上r16。
68.参数精度测试时，如图1所示，将每组电缆上端两个接线柱短接，在下端两个接线柱之间用阻抗分析仪在1khz下测量电阻值、电感值；将每组电缆上端两个接线柱断开，在下端两个接线柱之间用阻抗分析仪在1khz下测量电容值；取误差最大值为本模拟电缆精度。经过测试，参数精度为
±
1%。
69.具体使用举例如下：
70.当传感器要同时模拟电源、信号、rs485通讯时，要求信号最大传输距离2km， rs485最大传输距离1km，电源最大传输距离1km，模拟装置的这三路模拟电缆都需使用。传
感器信号正负端连接接线柱二4和接线柱四6，传感器rs485通讯口连接接线柱六8和接线柱八10，传感器电源正负端连接接线柱十12和接线柱十二14；矿用分站的信号正负端连接接线柱一3和接线柱三5，矿用分站rs485通讯口连接接线柱五7和接线柱七9，供电电源正负端连接接线柱九11和接线柱十一13；连接完成后，即可测试两台远距离设备的电源供电、信号传输、rs485通讯状况，从而实现远距离电缆的仿真。
71.以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。