JP2014171025A - Cable diagnostic apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、有線のケーブルを用いたネットワークに対し、当該ケーブルの故障診断を行うケーブル診断装置及びケーブル診断方法に関するものである。 The present invention relates to a cable diagnosis device and a cable diagnosis method for performing a failure diagnosis of a cable using a wired cable.
有線のケーブルを用いて構成されたネットワークにおいては、ケーブルの状態が伝送品質に影響する。ケーブルの簡単な故障例としては、例えばショート（短絡）や断線（開放）がある。
ケーブル診断方法の一つとして、ＴＤＲ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）法と呼ばれる方法があり、例えば特許文献１には最も基本的なＴＤＲ法を用いた手法が開示されている。すなわち、特許文献１の手法では、測定対象物に所定の信号を送出することでその反射信号を得て、正常時との信号反射時間の差を見ることで、ケーブルの断線状態を判断している。
In a network configured using a wired cable, the state of the cable affects the transmission quality. Examples of simple cable failures include short-circuit (short circuit) and disconnection (open).
As one of the cable diagnosis methods, there is a method called a TDR (Time Domain Reflectometry) method. For example,
また、反射信号が予め用意された正常範囲を示す上限値や下限値を超えた場合に、信号線が故障していると知らせる手法も開示されている（例えば特許文献２参照）。
また、ＴＤＲ法を用いて、故障モードと仮想の故障位置を自動的に変更しながら、演算された反射波形と実測された反射波形とを自動的に比較し、一定条件での一致がとれたときにその故障モードおよび仮想の故障位置を表示する手法が開示されている（例えば特許文献３参照）。これらの手法では、人手を介入することなく、かつ人為的な誤差を招くことなく、故障位置を推定することができる。
Further, there is also disclosed a technique for notifying that a signal line is broken when a reflected signal exceeds an upper limit value or a lower limit value indicating a normal range prepared in advance (see, for example, Patent Document 2).
In addition, using the TDR method, the calculated reflected waveform and the measured reflected waveform were automatically compared while automatically changing the failure mode and the virtual failure position, and a constant condition was obtained. A technique for displaying the failure mode and the virtual failure position is sometimes disclosed (see, for example, Patent Document 3). With these methods, it is possible to estimate the failure position without human intervention and without causing human error.
以上の３つの文献では、ケーブル診断を行う際に、正常時の場合と比較することを特徴としている。それに対し、例えば非特許文献１には、差動信号線路と終端抵抗とから構成されるネットワークをπ型終端等価回路で表すことにより、断線と短絡の複合故障を見つける手法が開示されている。
The above three documents are characterized in that the cable diagnosis is compared with the normal case. On the other hand, for example, Non-Patent
しかしながら、特許文献１に開示された手法では、ケーブルの断線箇所しか特定できないという課題があった。また、人手による介在が必要であり、人為的な測定誤差を生じる可能性があるという課題もあった。
また、特許文献２，３に開示された手法では、故障判定は自動化されているものの、測定対象が初めから故障を抱えている場合を想定しておらず、正常時の測定データが必要であるという課題があった。
さらに、特許文献１〜３に開示された手法では、複数箇所で起きている故障を検知できず、単一故障しか検知できないという課題があった。
However, the technique disclosed in
In addition, in the methods disclosed in
Furthermore, the methods disclosed in
また、非特許文献１に開示された手法では、複数個所で起きている故障は検知できるが、想定されうる仮想抵抗素子の組み合わせパターンに冗長性が多いために仮想抵抗素子組み合わせパターンを保存するデータ格納部（メモリ等の記憶領域）を多く必要とするという課題があった。
Further, the method disclosed in Non-Patent
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、記憶領域を多く必要とせず、ネットワークにおけるケーブルの故障を自動で複数箇所検知できるケーブル診断装置及びケーブル診断方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a cable diagnostic device and a cable diagnostic method that do not require a large storage area and can automatically detect a plurality of cable failures in a network. It is an object.
この発明に係るケーブル診断装置は、第１，２信号線である差動信号線、及びグラウンド線からなるケーブルと、当該差動信号線の終端に接続された終端抵抗とを用いて構成されたネットワークに対し、当該ケーブルの故障診断を行うケーブル診断装置であって、ネットワーク部分の抵抗を表す第１仮想抵抗素子、第１信号線とグラウンド線との接続を表す第２仮想抵抗素子、及び第２信号線とグラウンド線との接続を表す第３仮想抵抗素子の、各直流抵抗値を測定する抵抗値測定手段と、ケーブル及び終端抵抗に関するパラメータに基づいて、第１〜第３仮想抵抗素子の各直流抵抗値の最小値及び最大値を算出する抵抗最小・最大値算出手段と、抵抗値測定手段により測定された第１〜第３仮想抵抗素子の各直流抵抗値と、抵抗最小・最大値算出手段により算出された第１〜第３仮想抵抗素子の各直流抵抗値の最小値及び最大値とを比較することで、ケーブルの状態を診断するケーブル状態診断部とを備えたものである。 The cable diagnostic apparatus according to the present invention is configured using a cable composed of a differential signal line that is the first and second signal lines, and a ground line, and a termination resistor connected to the termination of the differential signal line. A cable diagnostic apparatus for diagnosing a failure of the cable with respect to a network, the first virtual resistance element representing the resistance of the network portion, the second virtual resistance element representing the connection between the first signal line and the ground line, and Based on the resistance value measuring means for measuring each DC resistance value of the third virtual resistance element representing the connection between the two signal lines and the ground line, and the parameters regarding the cable and the terminal resistance, the first to third virtual resistance elements Resistance minimum / maximum value calculating means for calculating the minimum and maximum values of each DC resistance value, each DC resistance value of the first to third virtual resistance elements measured by the resistance value measuring means, and resistance minimum / maximum By comparing the minimum and maximum values of the respective DC resistance of the first to third virtual resistance element calculated by the calculating means, in which a cable condition diagnosis unit for diagnosing the status of the cable.
また、この発明に係るケーブル診断方法は、ネットワーク部分の抵抗を表す第１仮想抵抗素子、第１信号線とグラウンド線との接続を表す第２仮想抵抗素子、及び第２信号線とグラウンド線との接続を表す第３仮想抵抗素子の、各直流抵抗値を測定する抵抗値測定ステップと、ケーブル及び終端抵抗に関するパラメータに基づいて、第１〜第３仮想抵抗素子の各直流抵抗値の最小値及び最大値を算出する抵抗最小・最大値算出ステップと、抵抗値測定ステップにおいて測定した第１〜第３仮想抵抗素子の各直流抵抗値と、抵抗最小・最大値算出ステップにおいて算出した第１〜第３仮想抵抗素子の各直流抵抗値の最小値及び最大値とを比較することで、ケーブルの状態を診断するケーブル状態診断ステップとを有するものである。 The cable diagnosis method according to the present invention includes a first virtual resistance element that represents a resistance of the network portion, a second virtual resistance element that represents a connection between the first signal line and the ground line, and a second signal line and the ground line. The minimum value of each DC resistance value of the first to third virtual resistance elements based on the resistance value measuring step for measuring each DC resistance value of the third virtual resistance element representing the connection of the cable and the parameters relating to the cable and the termination resistance And the resistance minimum / maximum value calculation step for calculating the maximum value, the DC resistance values of the first to third virtual resistance elements measured in the resistance value measurement step, and the first to first values calculated in the resistance minimum / maximum value calculation step A cable state diagnosis step of diagnosing the state of the cable by comparing the minimum value and the maximum value of each DC resistance value of the third virtual resistance element is provided.
この発明によれば、上記のように構成したので、予め正常時の観測データや仮想抵抗素子の組み合わせパターンを必要とせず、ネットワークに初めから故障がある場合でも、人手を介入すること無く、正常時も含めた短絡と開放の複合故障など複数箇所にて起きている故障を自動で判断できる。また、直流抵抗値を測定する手法のため、ＴＤＲ測定法のような高価な波源やオシロスコープやサンプラなどの高価な機械を必要とせず、装置のコストダウンにも貢献する。 According to the present invention, since it is configured as described above, normal observation data and a combination pattern of virtual resistance elements are not required in advance, and even if there is a failure in the network from the beginning, normal operation is not performed without manual intervention. It is possible to automatically determine failures occurring at multiple locations such as combined short and open failures including time. Further, since the DC resistance value is measured, an expensive wave source such as the TDR measurement method and an expensive machine such as an oscilloscope or a sampler are not required, which contributes to cost reduction of the apparatus.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の各実施の形態により本発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るケーブル診断装置１が適用されるネットワークの構成を示す図である。
ネットワークには、図１に示すように、複数の通信端末２がケーブル（シリアルケーブル）３を介して接続されている。このケーブル３は、２本１組の差動信号線（第１，２信号線）３０１，３０２と、１本のシールド線（グラウンド線）３０３とから構成されている。また、差動信号線３０１，３０２の終端には終端抵抗３０４が接続されている。
差動信号線３０１，３０２の特性インピーダンスは、例えば通常単線ではＲ［Ω］とする。また、差動モードでは例えば２Ｒ［Ω］とし、終端抵抗３０４の抵抗値も２Ｒ［Ω］とすることにより終端における差動信号の反射を無くす。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by each following embodiment.
FIG. 1 is a diagram showing a network configuration to which a cable
As shown in FIG. 1, a plurality of
The characteristic impedance of the
そして、本発明のケーブル診断装置１では、図１に示すネットワークにおけるケーブル３の状態（故障箇所及び故障種別）を診断するため、ネットワークを図２に示すような３つの仮想抵抗素子（第１〜第３仮想抵抗素子）３０５〜３０７で表した等価回路を用いる。そして、この仮想抵抗素子３０５〜３０７の各直流抵抗値を測定し、当該各直流抵抗値をケーブル状態との対応表（図５参照）と照らし合わせることにより、ケーブル３にどのような故障（短絡、断線）が発生しているか診断する。
なお、等価回路では、線３０１〜３０３及び仮想抵抗素子３０５〜３０７自体に対し、長さの概念は特に考慮しない。
And in the cable
In the equivalent circuit, the concept of length is not particularly considered for the
なお、仮想抵抗素子３０５は、ケーブル３と終端抵抗３０４とから構成されるネットワーク部分の抵抗を表している。
また、仮想抵抗素子３０６は、信号線３０１とシールド線３０３との接続を表している。ここで、仮想抵抗素子３０６の測定抵抗値が数キロΩを超えるような非常に大きな値であれば、信号線３０１はシールド線３０３と繋がってないため、信号線３０１がグラウンド短絡を起こしてないことが分かる。一方、抵抗値が０もしくは数Ω程度の低い値であれば、信号線３０１はシールド線３０３と繋がっていることになり、信号線３０１がグラウンド短絡を引き起こしていることが分かる。
また、仮想抵抗素子３０７は、仮想抵抗素子３０６と同じ役割を担っており、信号線３０１とシールド線３０３の関係が、信号線３０２とシールド線３０３の関係に変わったものである。
Note that the
A
Further, the
次に、本発明のケーブル診断装置１の構成について説明する。
図３はこの発明の実施の形態１に係るケーブル診断装置１の構成を示す図である。
ケーブル診断装置１は、図３に示すように、端子台１０１、電源部１０２、信号間観測部１０３、仮想抵抗素子換算部１０４、診断パラメータ入力部１０５、最小・最大値計算部１０６、最小・最大値記憶部１０７及びケーブル状態診断部１０８から構成されている。
Next, the configuration of the cable
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the cable
As shown in FIG. 3, the cable
端子台１０１は、ケーブル３の線３０１〜３０３と接続される端子１０１１〜１０１３を有するものである。ここで、ケーブル３の信号線３０１はＰｏｓ端子１０１１と接続され、信号線３０２はＮｅｇ端子１０１２と接続され、シールド線３０３はＧＮＤ端子１０１３と接続される。
なお、ケーブル診断装置１は、ケーブル３及び終端抵抗３０４による直流抵抗値を測定する方式のため、設置箇所はネットワークの端のみに制限されず、ネットワークの中間に設置しても構わない。
The
Since the cable
電源部１０２は、ケーブル３及び終端抵抗３０４による直流抵抗値を測るため、差動信号線３０１，３０２に電圧を供給するものである。この電源部１０２は、Ｐｏｓ端子１０１１と接続して信号線３０１に対して電圧を供給する波源１０２１と、Ｎｅｇ端子１０１２と接続して信号線３０２に対して電圧を供給する波源１０２２とを有している。
The
信号間観測部１０３は、端子台１０１の各端子１０１１〜１０１３と接続され、電源部１０２により電圧が供給された状態において、信号線３０１と信号線３０２との間（Ｐｏｓ／Ｎｅｇ間）、信号線３０１とシールド線３０３との間（Ｐｏｓ／ＧＮＤ間）及び信号線３０２とシールド線３０３との間（Ｎｅｇ／ＧＮＤ間）の、各電圧値及び電流値を観測するものである。
The
仮想抵抗素子換算部１０４は、電源部１０２により供給された電圧の値及び信号間観測部１０３により観測された各電圧値及び電流値に基づいて、仮想抵抗素子３０５〜３０７の各直流抵抗値に換算するものである。
なお、電源部１０２、信号間観測部１０３及び仮想抵抗素子換算部１０４は、本発明の抵抗値測定手段に相当する。
The virtual resistance
The
診断パラメータ入力部１０５は、ケーブル診断を行う際に必要なケーブル３及び終端抵抗３０４に関する所定のパラメータを入力するものである。この診断パラメータ入力部１０５は、ケーブル３の最大長を入力するケーブル最大長入力部１０５１と、ケーブル３の単位長さあたりの電気抵抗値を入力するケーブル電気抵抗値入力部１０５２と、終端抵抗値を入力する終端抵抗値入力部１０５３とを有している。
The diagnosis
最小・最大値計算部１０６は、診断パラメータ入力部１０５により入力された各パラメータに基づいて、仮想抵抗素子３０５〜３０７の各直流抵抗値の最小値及び最大値を計算するものである。
なお、診断パラメータ入力部１０５及び最小・最大値計算部１０６は、本発明の抵抗最小・最大値算出手段に相当する。
The minimum / maximum
The diagnostic
最小・最大値記憶部１０７は、最小・最大値計算部１０６により計算された仮想抵抗素子３０５〜３０７の各直流抵抗値の最小値及び最大値を記憶するものである。
The minimum / maximum
ケーブル状態診断部１０８は、仮想抵抗素子換算部１０４により換算された仮想抵抗素子３０５〜３０７の各直流抵抗値と、最小・最大値記憶部１０７に記憶された仮想抵抗素子３０５〜３０７の各直流抵抗値の最小値及び最大値とを比較することで、ケーブル３の状態を診断するものである。
The cable
次に、上記のように構成されたケーブル診断装置１の動作について、図４を参照しながら説明する。
ケーブル診断装置１の動作では、図４に示すように、まず、抵抗値測定手段は、仮想抵抗素子３０５〜３０７の各直流抵抗値を測定する（ステップＳＴ１、抵抗値測定ステップ）。すなわち、電源部１０２が差動信号線３０１，３０２に電圧を供給し、信号間観測部１０３がＰｏｓ／Ｎｅｇ間、Ｐｏｓ／ＧＮＤ間及びＮｅｇ／ＧＮＤ間の各電圧値及び電流値を観測することで、仮想抵抗素子換算部１０４が仮想抵抗素子３０５〜３０７の各直流抵抗値に換算する。
Next, the operation of the cable
In the operation of the cable
ここで、仮想抵抗素子３０５の直流抵抗値を求める場合には、波源１０２１が電圧を印加する。この際、印加した電圧値Ｖ１を電圧情報として信号間観測部１０３に伝える。そして、印加された電圧はＰｏｓ端子１０１１まで伝わり、ここからケーブル３を伝ってネットワークを（信号線３０１、他の通信端末２、信号線３０２、Ｎｅｇ端子１０１２の順に）一周して、Ｎｅｇ端子１０１２から信号間観測部１０３に入る。このときの電圧値をＶ２とし、電流値をＩ２とする。ここで、電圧がネットワークを一周する間には種々の抵抗成分（これを一つのブラックボックスと考え、一周してくる間の全部の電気抵抗値をＲ［Ω］とする）があり、電圧降下が起きるため、Ｖ１＞Ｖ２となる。そのため、電流が正常にネットワークを流れている場合には、Ｖ１＝Ｖ２＋Ｒ・Ｉ２となり、Ｒを求めることができる。一方、波源１０２２から電圧を印加した場合についても、上記と同様の動作を逆ループで行うだけであるため、電流が正常にネットワークを流れている場合には、Ｖ２＝Ｖ１＋Ｒ・Ｉ１となり、同じ値のＲを求めることができる。
Here, when the DC resistance value of the
また、仮想抵抗素子３０６の直流抵抗値を求める場合には、印加電圧が波源１０２１からＰｏｓ端子１０１１を介してケーブル３に流れ、ＧＮＤ端子１０１３から戻ってくるのを観測することで求めることができる。
また、仮想抵抗素子３０７の直流抵抗値を求める場合には、印加電圧が波源１０２２からＮｅｇ端子１０１２を介してケーブル３に流れ、ＧＮＤ端子１０１３から戻ってくるのを観測することで求めることができる。
Further, when the DC resistance value of the
Further, when the DC resistance value of the
次いで、抵抗最小・最大値算出手段は、ケーブル３及び終端抵抗３０４に関するパラメータに基づいて、仮想抵抗素子３０５〜３０７の各直流抵抗値の最小値及び最大値を算出する（ステップＳＴ２、抵抗最小・最大値算出ステップ）。すなわち、診断パラメータ入力部１０５はケーブル３及び終端抵抗３０４に関する各パラメータ（ケーブル３の最大長、ケーブル３の単位長さあたりの電気抵抗値、及び終端抵抗値）を入力し、最小・最大値計算部１０６はこれらのパラメータから仮想抵抗素子３０５〜３０７の各直流抵抗値の最小値及び最大値を計算する。
その後、各直流抵抗値の最小値及び最大値を最小・最大値記憶部１０７に記憶する。この際、最小・最大値記憶部１０７は、例えば図５に示すようなケーブル３の状態と仮想抵抗素子３０５〜３０７の状態との対応表を作成して、記憶する。
Next, the resistance minimum / maximum value calculation means calculates the minimum value and the maximum value of each DC resistance value of the
Thereafter, the minimum value and the maximum value of each DC resistance value are stored in the minimum / maximum
なお、最小・最大値計算部１０６による正常時での仮想抵抗素子３０５〜３０７（Ｒ１〜Ｒ３）の最大値の計算式（１）〜（３）は、以下の通りである。
ただし、ケーブル最大長をＬ［ｍ］、ケーブルの電気抵抗値をｒ［Ω／ｍ］、終端抵抗値を２Ｒ［Ω］で±５％の製造誤差とする。また、Ｒ１が最大値となる終端抵抗値の条件は誤差＋５％の２Ｒ×１．０５＝２．１Ｒ［Ω］であり、Ｒ１が最小となる終端抵抗値の条件は誤差−５％の２Ｒ×０．９５＝１．９Ｒ［Ω］である。
Ｒ１ｍａｘ＝（２×Ｌ÷２×ｒ＋２Ｒ×１．０５）÷２［Ω］ （１）
Ｒ２ｍａｘ＝∞［Ω］ （２）
Ｒ３ｍａｘ＝∞［Ω］ （３）
In addition, the calculation formulas (1) to (3) of the maximum values of the
However, the maximum cable length is L [m], the electrical resistance value of the cable is r [Ω / m], and the termination resistance value is 2R [Ω], which is a manufacturing error of ± 5%. The condition of the termination resistance value at which R1 is the maximum value is 2R × 1.05 = 2.1R [Ω] with an error of + 5%, and the condition of the termination resistance value at which R1 is the minimum is 2R with an error of -5%. × 0.95 = 1.9R [Ω].
R1max = (2 × L ÷ 2 × r + 2R × 1.05) ÷ 2 [Ω] (1)
R2max = ∞ [Ω] (2)
R3max = ∞ [Ω] (3)
また、最小・最大値計算部１０６による正常時でのＲ１〜Ｒ３の最小値の計算式（４）〜（６）は、Ｌ＝０［ｍ］の場合であり、以下の通りである。
Ｒ１ｍｉｎ＝２Ｒ×０．９５÷２＝０．９５Ｒ［Ω］ （４）
Ｒ２ｍｉｎ＝∞［Ω］ （５）
Ｒ３ｍｉｎ＝∞［Ω］ （６）
Further, the calculation formulas (4) to (6) of the minimum values of R1 to R3 in the normal state by the minimum / maximum
R1min = 2R × 0.95 ÷ 2 = 0.95R [Ω] (4)
R2min = ∞ [Ω] (5)
R3min = ∞ [Ω] (6)
次いで、ケーブル状態診断部１０８は、仮想抵抗素子換算部１０４により換算された仮想抵抗素子３０５〜３０７の各直流抵抗値と、最小・最大値記憶部１０７に記憶された仮想抵抗素子３０５〜３０７の各直流抵抗値の最小値及び最大値（図５に示す対応表）とを比較することで、ケーブル２の状態を診断する（ステップＳＴ３、ケーブル状態診断ステップ）。
Next, the cable
ここで、図５に示す対応表には、ケーブル３の状態と、それに対応して各仮想抵抗素子３０５〜３０７（Ｒ１〜Ｒ３）が取りうる最小値（ＭＩＮ）と最大値（ＭＡＸ）とが記されており、測定値と最小値及び最大値との大小比較を行い、この最小値と最大値の間に収まる条件でのケーブル３の状態を確認する。
なお、図５では、一例として、終端抵抗値２Ｒ＝１００［Ω］、ケーブルの電気抵抗値ｒ＝３４．５［Ω／ｋｍ］、ケーブル最大長Ｌ＝１２００［ｍ］とした。図５のように、本発明では、正常時とは別に１０種類の故障を判別することができる。
Here, in the correspondence table shown in FIG. 5, the state of the
In FIG. 5, for example, the termination resistance value 2R = 100 [Ω], the cable electrical resistance value r = 34.5 [Ω / km], and the cable maximum length L = 1200 [m]. As shown in FIG. 5, according to the present invention, it is possible to determine 10 types of failures separately from the normal time.
以上のように、この実施の形態１によれば、ネットワークを３つの仮想抵抗素子３０５〜３０７で表した等価回路を用い、この仮想抵抗素子３０５〜３０７の各直流抵抗値を測定し、当該各直流抵抗値をケーブル状態との対応表と照らし合わせることにより、ケーブル３の故障診断を行うように構成したので、予め正常時の観測データや仮想抵抗素子の組み合わせパターンを必要とせず、ネットワークに初めから故障がある場合でも、人手を介入すること無く、正常時も含めた短絡と開放の複合故障など複数箇所にて起きている故障を自動で判断できる。また、直流抵抗値を測定する手法のため、ＴＤＲ測定法のような高価な波源やオシロスコープやサンプラなどの高価な機械を必要とせず、装置のコストダウンにも貢献する。
As described above, according to the first embodiment, the DC resistance value of each of the
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２に係るケーブル診断装置１の構成を示す図である。図６に示す実施の形態５に係るケーブル診断装置１は、図３に示す実施の形態１に係るケーブル診断装置１の電源部１０２、信号間観測部１０３及び仮想抵抗素子換算部１０４を電源部１０２ｂ、信号間電流観測部１０３ｂ及び仮想抵抗素子換算部１０４ｂに変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the cable
電源部１０２ｂは、ケーブル３及び終端抵抗３０４による直流抵抗値を測るため、差動信号線３０１，３０２に定電圧を供給するものである。この電源部１０２ｂは、定電圧源１０２３及び電源内部抵抗１０２４から構成されている。
The
信号間電流観測部１０３ｂは、端子台１０１の各端子１０１１〜１０１３と接続され、電源部１０２ｂにより定電圧が供給された状態において、信号線３０１と信号線３０２との間（Ｐｏｓ／Ｎｅｇ間）、信号線３０１とシールド線３０３との間（Ｐｏｓ／ＧＮＤ間）、信号線３０２とシールド線３０３との間（Ｎｅｇ／ＧＮＤ間）の、各電流値を観測するものである。
The inter-signal
仮想抵抗素子換算部１０４ｂは、電源部１０２ｂにより供給された定電圧の値及び信号間電流観測部１０３ｂにより観測された各電流値に基づいて、仮想抵抗素子３０５〜３０７の各直流抵抗値に換算するものである。
The virtual resistance
このように、定電圧源１０２３を用いることにより、電源部１０２ｂから出力される定電圧源１０２３の電圧値、及び信号間電流観測部１０３ｂに流れる各電流値に基づいて、仮想抵抗素子換算部１０４ｂにて、オームの法則により仮想抵抗素子３０５〜３０７の各抵抗値を求めることができる。すなわち、実施の形態２では、実施の形態１の構成に対して、電源部１０２ｂに定電圧源１０２３を用いており、必ずある値の電圧を出力するため、信号間電流観測部１０３ｂでは、電流を見るだけでネットワークを一周してきたＲ［Ω］が分かる。ただし、電源部１０２ｂ内の回路のグラウンドは、シールド線３０３とは独立である。
As described above, by using the
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３に係るケーブル診断装置１の構成を示す図である。図７に示す実施の形態３に係るケーブル診断装置１は、図３に示す実施の形態１に係るケーブル診断装置１の電源部１０２、信号間観測部１０３及び仮想抵抗素子換算部１０４を電源部１０２ｃ、信号間電圧観測部１０３ｃ及び仮想抵抗素子換算部１０４ｃに変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the cable
電源部１０２ｃは、ケーブル３及び終端抵抗３０４による直流抵抗値を測るため、差動信号線３０１，３０２に定電流を供給するものである。この電源部１０２ｃは、定電流源１０２５及び電源内部抵抗１０２４から構成されている。
The
信号間電圧観測部１０３ｃは、端子台１０１の各端子１０１１〜１０１３と接続され、電源部１０２ｃにより定電流が供給された状態において、信号線３０１と信号線３０２との間（Ｐｏｓ／Ｎｅｇ間）、信号線３０１とシールド線３０３との間（Ｐｏｓ／ＧＮＤ間）、信号線３０２とシールド線３０３との間（Ｎｅｇ／ＧＮＤ間）の、各電圧値を観測するものである。
The inter-signal
仮想抵抗素子換算部１０４ｃは、電源部１０２ｃにより供給された定電流の値及び信号間電圧観測部１０３ｃにより観測された各電圧値に基づいて、仮想抵抗素子３０５〜３０７の各直流抵抗値に換算するものである。
The virtual resistance
このように、定電流源１０２５を用いることにより、電源部１０２ｃから出力される定電流源１０２５の電流値、及び信号間電圧観測部１０３ｃにかかる各電圧値に基づいて、仮想抵抗素子換算部１０４ｃにて、オームの法則により仮想抵抗素子３０５〜３０７の各抵抗値を求めることができる。すなわち、実施の形態３では、実施の形態１の構成に対して、電源部１０２ｃに定電流源１０２５を用いており、必ずある値の電流を出力するため、信号間電圧観測部１０３ｃでは、電圧を見るだけでネットワークを一周してきたＲ［Ω］が分かる。ただし、電源部１０２ｃ内の回路のグラウンドは、シールド線３０３とは独立である。
As described above, by using the constant
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４に係るケーブル診断装置１の構成を示す図である。図８に示す実施の形態４に係るケーブル診断装置１は、図３に示す実施の形態１に係るケーブル診断装置１に記憶部１０９を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a cable
記憶部１０９は、ケーブル状態診断部１０８により診断されたケーブル３の故障に関する情報（故障情報）を記憶するものである。
このように、故障情報を記憶することで、実施の形態１における効果に加え、故障が複数回起きた場合にその発生する頻度を知ることができる。
The
As described above, by storing the failure information, in addition to the effect in the first embodiment, it is possible to know the frequency of occurrence of the failure when the failure occurs a plurality of times.
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５に係るケーブル診断装置１の構成を示す図である。図９に示す実施の形態５に係るケーブル診断装置１は、図８に示す実施の形態４に係るケーブル診断装置１に故障報知部１１０を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a cable
故障報知部１１０は、ケーブル状態診断部１０８により診断されたケーブル３の故障に関する情報を外部に報知する（例えばアラームを鳴らしたり、照明を光らせたりする等）ものである。また、図８では、ケーブル状態診断部１０８及び記憶部１０９の両方から故障情報を取得する場合を示しているが、いずれか一方のみから取得するように構成してもよい。
このように、故障情報を外部報知することで、実施の形態１における効果に加え、観測者は故障の発生を知ることができる。
The
In this way, by notifying the failure information externally, in addition to the effect in the first embodiment, the observer can know the occurrence of the failure.
実施の形態６．
図１０はこの発明の実施の形態６に係るネットワークの構成を示す図である。図１０に示す実施の形態６に係るネットワークは、図１に示す実施の形態１に係るネットワークに、ケーブル診断装置１が内蔵された通信端末４が追加されたものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
このように、通信端末４内にケーブル診断装置１の機能を搭載することで、通信端末４自身がケーブル３の診断機能をもつことが可能となる。
FIG. 10 is a diagram showing a network configuration according to the sixth embodiment of the present invention. The network according to the sixth embodiment shown in FIG. 10 is obtained by adding the
As described above, by mounting the function of the cable
実施の形態７．
図１１はこの発明の実施の形態７に係るケーブル診断装置１が内蔵された通信端末４の構成を示す図である。
通信端末４は、端子台４０１、通信用コンピュータ４０２及びケーブル診断装置１から構成されている。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 11 is a diagram showing the configuration of the
The
端子台４０１は、端子台１０１と同一構成であり、ケーブル３の線３０１〜３０３と接続される３つの端子（不図示）を有するものである。ここで、ケーブル３の信号線３０１はＰｏｓ端子と接続され、信号線３０２はＮｅｇ端子と接続され、シールド線３０３はＧＮＤ端子と接続されている。また、これらの各端子は、ケーブル診断装置１の対応する各端子１０１１〜１０１３と接続されている。
通信用コンピュータ４０２は、ネットワークに接続された他の通信端末２との間でケーブル３を介して通信を行うものである。
The
The
ケーブル診断装置１は、図３に示す実施の形態１に係るケーブル診断装置１に通信制御部１１１を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
通信制御部１１１は、ケーブル状態診断部１０８によりケーブル３が故障している診断された場合に、その故障に応じて通信端末４の通信用コンピュータ４０２を制御することで、故障時における通信制御を行うものである。
これにより、実施の形態１における効果に加えて、ケーブル診断により故障であると診断された場合に、当該故障に応じた通信制御を行うことができる。
The cable
When the cable
Thereby, in addition to the effect in
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
１ ケーブル診断装置、２，４ 通信端末、３ ケーブル、１０１ 端子台、１０２，１０２ｂ，１０２ｃ 電源部、１０３ 信号間観測部、１０３ｂ 信号間電流観測部、１０３ｃ 信号間電圧観測部、１０４，１０４ｂ，１０４ｃ 仮想抵抗素子換算部、１０５ 診断パラメータ入力部、１０６ 最小・最大値計算部、１０７ 最小・最大値記憶部、１０８ ケーブル状態診断部、１０９ 記憶部、１１０ 故障報知部、１１１ 通信制御部、２０１ 端子台、３０１，３０２ 差動信号線（第１，２信号線）、３０３ シールド線（グラウンド線）、３０４ 終端抵抗、３０５〜３０７ 仮想抵抗素子、４０１ 端子台、４０２ 通信用コンピュータ、１０１１ Ｐｏｓ端子、１０１２ Ｎｅｇ端子、１０１３ ＧＮＤ端子、１０２１，１０２２ 波源、１０２３ 定電圧源、１０２４ 電源内部抵抗、１０２５ 定電流源、１０５１ ケーブル最大長入力部、１０５２ ケーブル電気抵抗値入力部、１０５３ 終端抵抗値入力部。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ネットワーク部分の抵抗を表す第１仮想抵抗素子、前記第１信号線と前記グラウンド線との接続を表す第２仮想抵抗素子、及び前記第２信号線と前記グラウンド線との接続を表す第３仮想抵抗素子の、各直流抵抗値を測定する抵抗値測定手段と、
前記ケーブル及び前記終端抵抗に関するパラメータに基づいて、前記第１〜第３仮想抵抗素子の各直流抵抗値の最小値及び最大値を算出する抵抗最小・最大値算出手段と、
前記抵抗値測定手段により測定された第１〜第３仮想抵抗素子の各直流抵抗値と、前記抵抗最小・最大値算出手段により算出された第１〜第３仮想抵抗素子の各直流抵抗値の最小値及び最大値とを比較することで、前記ケーブルの状態を診断するケーブル状態診断部と
を備えたことを特徴とするケーブル診断装置。 Fault diagnosis of the cable with respect to a network configured using a cable composed of a differential signal line that is the first and second signal lines, and a ground line, and a termination resistor connected to the termination of the differential signal line A cable diagnostic device for performing
A first virtual resistance element that represents the resistance of the network portion, a second virtual resistance element that represents the connection between the first signal line and the ground line, and a third that represents the connection between the second signal line and the ground line Resistance value measuring means for measuring each DC resistance value of the virtual resistance element;
Resistance minimum / maximum value calculation means for calculating the minimum value and the maximum value of each DC resistance value of the first to third virtual resistance elements based on the parameters related to the cable and the termination resistance;
The DC resistance values of the first to third virtual resistance elements measured by the resistance value measuring means and the DC resistance values of the first to third virtual resistance elements calculated by the resistance minimum / maximum value calculating means. A cable diagnosis apparatus comprising: a cable condition diagnosis unit that diagnoses the condition of the cable by comparing a minimum value and a maximum value.
ことを特徴とする請求項１記載のケーブル診断装置。 The cable diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the cable state diagnosis unit diagnoses a failure occurrence location and a failure type of the cable.
前記第１，２信号線に対し電圧を供給する電源部と、
前記電源部により電圧が供給された状態において、前記第１信号線と前記第２信号線との間、前記第１信号線と前記グラウンド線との間、及び前記第２信号線と前記グラウンド線との間の、各電圧値及び電流値を観測する信号間観測部と、
前記電源部により供給された電圧の値及び前記信号間電流観測部により観測された各電圧値及び電流値に基づいて、前記第１〜第３仮想抵抗素子の各直流抵抗値に換算する仮想抵抗素子換算部とを備えた
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のケーブル診断装置。 The resistance value measuring means includes:
A power supply for supplying a voltage to the first and second signal lines;
In a state where a voltage is supplied by the power supply unit, the first signal line and the second signal line, the first signal line and the ground line, and the second signal line and the ground line. An inter-signal observation unit for observing each voltage value and current value between
A virtual resistance that is converted into each DC resistance value of the first to third virtual resistance elements based on the value of the voltage supplied by the power supply unit and the voltage value and current value observed by the inter-signal current observation unit. The cable diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising an element conversion unit.
前記第１，２信号線に対し定電圧を供給する電源部と、
前記電源部により定電圧が供給された状態において、前記第１信号線と前記第２信号線との間、前記第１信号線と前記グラウンド線との間、及び前記第２信号線と前記グラウンド線との間の、各電流値を観測する信号間電流観測部と、
前記電源部により供給された定電圧の値及び前記信号間電流観測部により観測された各電流値に基づいて、前記第１〜第３仮想抵抗素子の各直流抵抗値に換算する仮想抵抗素子換算部とを備えた
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のケーブル診断装置。 The resistance value measuring means includes:
A power supply for supplying a constant voltage to the first and second signal lines;
In a state where a constant voltage is supplied by the power supply unit, the first signal line and the second signal line, the first signal line and the ground line, and the second signal line and the ground. A signal-to-signal current observation unit for observing each current value between the line and
Virtual resistance element conversion for converting each DC resistance value of the first to third virtual resistance elements based on the value of the constant voltage supplied by the power supply unit and each current value observed by the inter-signal current observation unit The cable diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the cable diagnostic apparatus includes a unit.
前記第１，２信号線に対し定電流を供給する電源部と、
前記電源部により定電流が供給された状態において、前記第１信号線と前記第２信号線との間、前記第１信号線と前記グラウンド線との間、及び前記第２信号線と前記グラウンド線との間の、各電圧値を観測する信号間電圧観測部と、
前記電源部により供給された定電流の値及び前記信号間電圧観測部により観測された各電圧値に基づいて、前記第１〜第３仮想抵抗素子の各直流抵抗値に換算する仮想抵抗素子換算部とを備えた
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のケーブル診断装置。 The resistance value measuring means includes:
A power supply for supplying a constant current to the first and second signal lines;
In a state where a constant current is supplied by the power supply unit, the first signal line and the second signal line, the first signal line and the ground line, and the second signal line and the ground. A signal-to-signal voltage observation unit for observing each voltage value between the line and
Virtual resistance element conversion for converting each DC resistance value of the first to third virtual resistance elements based on the value of the constant current supplied by the power supply unit and each voltage value observed by the inter-signal voltage observation unit The cable diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the cable diagnostic apparatus includes a unit.
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のケーブル診断装置。 The cable diagnosis apparatus according to claim 1, further comprising a storage unit that stores information on the failure of the cable diagnosed by the cable state diagnosis unit.
ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載のケーブル診断装置。 The cable diagnostic device according to any one of claims 1 to 6, further comprising a failure notification unit that notifies the outside of the cable-related diagnosis of the cable that has been diagnosed by the cable state diagnosis unit. .
ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載のケーブル診断装置。 The cable diagnosis according to any one of claims 1 to 7, wherein the function is incorporated in a communication terminal that performs communication with another communication terminal connected to the network. apparatus.
ことを特徴とする請求項８記載のケーブル診断装置。 The cable according to claim 8, further comprising: a communication control unit that controls communication by the communication terminal according to the failure when the cable state diagnosis unit diagnoses that the cable is broken. Diagnostic device.
前記ネットワーク部分の抵抗を表す第１仮想抵抗素子、前記第１信号線と前記グラウンド線との接続を表す第２仮想抵抗素子、及び前記第２信号線と前記グラウンド線との接続を表す第３仮想抵抗素子の、各直流抵抗値を測定する抵抗値測定ステップと、
前記ケーブル及び前記終端抵抗に関するパラメータに基づいて、前記第１〜第３仮想抵抗素子の各直流抵抗値の最小値及び最大値を算出する抵抗最小・最大値算出ステップと、
前記抵抗値測定ステップにおいて測定した第１〜第３仮想抵抗素子の各直流抵抗値と、前記抵抗最小・最大値算出ステップにおいて算出した第１〜第３仮想抵抗素子の各直流抵抗値の最小値及び最大値とを比較することで、前記ケーブルの状態を診断するケーブル状態診断ステップと
を有することを特徴とするケーブル診断方法。 Fault diagnosis of the cable with respect to a network configured using a cable composed of a differential signal line that is the first and second signal lines, and a ground line, and a termination resistor connected to the termination of the differential signal line A cable diagnostic method for performing
A first virtual resistance element that represents the resistance of the network portion, a second virtual resistance element that represents the connection between the first signal line and the ground line, and a third that represents the connection between the second signal line and the ground line A resistance value measuring step for measuring each DC resistance value of the virtual resistance element;
A resistance minimum / maximum value calculating step for calculating a minimum value and a maximum value of each DC resistance value of the first to third virtual resistance elements based on the parameters related to the cable and the termination resistance;
The direct current resistance values of the first to third virtual resistance elements measured in the resistance value measurement step and the minimum value of the direct current resistance values of the first to third virtual resistance elements calculated in the resistance minimum / maximum value calculation step. And a cable status diagnosis step of diagnosing the status of the cable by comparing the maximum value with a maximum value.
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2013
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