2019 年 (C题) 线路负载及故障检测装置
2019 年全国大学生电子设计竞赛试题 【本科组】
文章目录
- 2019 年 (C题) 线路负载及故障检测装置
- 一、任务
- 二、要求
- 1.基本要求
- 2. 发挥部分
- 三、说明
- 四、评分标准
一、任务
设计并制作线路负载及故障检测装置,示意图如图 1 所示。
检测装置只通过两个连接端子与两根导线连接。导线上 A、B 两点距离各自连接端子约 5cm,远端 30cm 范围内为连接负载和故障区域。
负载由电阻(额定功率 0.25W)、电容(耐压 16V)和电感(额定电流 50mA) 3 个元件中任意 2~3 个元件串联或者并联组成。其中电阻值范围:200Ω ~2kΩ, 电容值范围:200nF~~2μF,电感值范围:100μH ~~1mH。
检测装置由 5V 单电源供电,能实时检测和显示负载网络结构,负载开路、短路故障报警,以及短路故障点位置测量。响应时间不大于 5s。
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二、要求
1.基本要求
(1) 具有负载开路和短路故障分别指示的报警功能。
(2) 测试现场给出电阻、电容和电感 3 个元件,分别测量每个元件值并稳定显示,相对误差的绝对值不大于 5%。每个元件测量时间不大于 5s。
(3) 可检测由给定电阻、电容和电感 3 个元件中,任意 2~3 个元件串联或者并联组成负载的网络结构。
2. 发挥部分
两根导线上的短路故障点与各自的 A 点或 B 点距离相等。
(1) 测量短路故障点与 A 点(或 B 点)的距离并稳定显示,误差的绝对值不大于 1.0cm。
(2) 由信号发生器产生扫频信号 1(信号参数见说明(3),信号发生器的 “地”与电源“地”相连),其输出端串接 1pF 电容后,接入导线上 A 点处(见图 1 所示),用于模拟环境噪声。测量短路故障点与 A 点(或 B 点)的距离并稳定显示,误差的绝对值不大于 1.0cm。
(3) 在发挥部分(2)的基础上,由另一台信号发生器产生扫频信号 2(信号参数见说明(3)),其输出端串接 1pF 电容后,接入导线上 B 点处(见图 1 所示)。测量短路故障点与 A 点(或 B 点)的距离并稳定显示,误差的绝对值不大于 1.0cm。
(4) 其他。
三、说明
(1) 测试现场提供元件,并用高精度仪器测量元件值(测量频率 1kHz)。每个元件的两端接有线夹,用于负载网络搭建和与导线的连接。
(2) 导线采用网线(直径 0.51mm ~ 0.58mm)内的铜芯,导线和短路线由参赛者自带。
(3) 扫频信号 1 参数:方波,峰峰值 5V,均值 0,线性方式,初始频率100Hz,终止频率 1kHz,扫描时间 100ms,重复扫描。扫频信号 2 参数:方波,峰峰值 5V,均值 0,线性方式,初始频率1MHz,终止频率 10MHz,扫描时间 10ms,重复扫描。
(4) 在负载和故障检测环节,要求无需人工干预,装置能实时自动检测负载变化、故障报警和短路故障点定位。短路故障点位置显示稳定。
(5) 发挥部分测试中,允许短路线与导线通过焊接相连。