Luận Văn Nghiên Cứu Thiết Kế Và Chế Tạo Thiết Bị Đo Thông Số Dây Cáp Điện Thoại

Luận văn nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị đo thông số dây cáp điện điện thoại, tập trung vào phát triển công nghệ đo lường chính xác và hiệu quả.

• Người hướng dẫn: TS. Lê Quốc Hà
• Trường học: Viện Nghiên Cứu Điện Tử, Tin Học, Tự Động Hóa
• Chuyên ngành: Thiết kế chế tạo thiết bị đo thông số dây cáp điện thoại
• Đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị đo thông số dây cáp điện – điện thoại
• Loại tài liệu: Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Thiết kế thiết bị đo

Thiết kế thiết bị đo là trọng tâm của luận văn, tập trung vào việc phát triển một hệ thống đo lường chính xác và hiệu quả cho dây cáp điện thoại. Các yêu cầu kỹ thuật được đặt ra dựa trên tiêu chuẩn Việt Nam và thực tế sản xuất. Thiết bị cần đảm bảo khả năng đo các thông số như điện trở suất, độ suy hao truyền dẫn ở các tần số khác nhau. Việc thiết kế cũng xem xét đến việc tích hợp công nghệ hiện đại để tự động hóa quá trình đo, giảm thiểu sai số và tăng hiệu suất.

1.1. Yêu cầu kỹ thuật

Yêu cầu kỹ thuật của thiết bị đo được xác định dựa trên tiêu chuẩn TCN 68-132:1998 của Tổng Cục Bưu Điện Việt Nam. Thiết bị cần đo được các thông số cơ bản như điện trở cách điện, điện dung, và độ suy hao truyền dẫn. Đặc biệt, thiết bị phải đáp ứng được việc đo ở các tần số khác nhau (1kHz, 150kHz, 772kHz) để đảm bảo độ chính xác và phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế.

1.2. Phương pháp đo

Phương pháp đo được đề xuất bao gồm việc sử dụng các kỹ thuật đo điện trở suất kinh điển và phương pháp đo mới để giảm thiểu sai số. Thiết bị cũng cần tích hợp các công nghệ đo lường hiện đại như vi xử lý và PLC để tự động hóa quá trình đo và xử lý dữ liệu.

II. Chế tạo thiết bị

Quá trình chế tạo thiết bị được thực hiện dựa trên các thiết kế đã được phê duyệt. Thiết bị được chế tạo với các thành phần chính như bộ điều khiển PLC, khối đo điện trở suất, và khối đo độ suy hao truyền dẫn. Việc chế tạo cũng chú trọng đến việc sử dụng các linh kiện chất lượng cao để đảm bảo độ bền và độ chính xác của thiết bị.

2.1. Cấu hình hệ thống

Hệ thống thiết bị bao gồm các khối chức năng như bộ điều khiển PLC, khối đo điện trở suất, và khối đo độ suy hao truyền dẫn. Các khối này được tích hợp với máy tính để tự động hóa quá trình đo và xử lý dữ liệu. Hệ thống cũng được thiết kế để có thể mở rộng và nâng cấp trong tương lai.

2.2. Thử nghiệm hiện trường

Thiết bị được thử nghiệm tại các cơ sở sản xuất cáp điện thoại để đánh giá hiệu quả và độ chính xác. Kết quả thử nghiệm cho thấy thiết bị đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn quốc tế, đồng thời giúp giảm thiểu thời gian và công sức trong quá trình kiểm tra chất lượng sản phẩm.

III. Đo thông số dây cáp điện thoại

Đo thông số dây cáp điện thoại là mục tiêu chính của luận văn. Thiết bị được thiết kế để đo các thông số quan trọng như điện trở suất, độ suy hao truyền dẫn, và điện dung. Các thông số này được đo ở các tần số khác nhau để đảm bảo độ chính xác và phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế.

3.1. Đo điện trở suất

Phương pháp đo điện trở suất được thực hiện bằng cách sử dụng công thức tính toán dựa trên chiều dài và tiết diện của dây dẫn. Thiết bị cũng được tích hợp các cảm biến nhiệt độ để hiệu chỉnh kết quả đo theo nhiệt độ môi trường, đảm bảo độ chính xác cao.

3.2. Đo độ suy hao truyền dẫn

Độ suy hao truyền dẫn được đo bằng cách so sánh biên độ tín hiệu đầu vào và đầu ra của cáp. Thiết bị được thiết kế để đo ở các tần số khác nhau (1kHz, 150kHz, 772kHz) để đảm bảo phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế và thực tế sản xuất.

IV. Kỹ thuật điện và công nghệ điện tử

Luận văn cũng đề cập đến các kỹ thuật điện và công nghệ điện tử được áp dụng trong quá trình thiết kế và chế tạo thiết bị. Các công nghệ này bao gồm việc sử dụng PLC, vi xử lý, và các cảm biến hiện đại để tự động hóa quá trình đo và xử lý dữ liệu.

4.1. Ứng dụng PLC

PLC được sử dụng để điều khiển quá trình đo và xử lý dữ liệu. Các lệnh từ máy tính được chuyển sang PLC để thực hiện các phép đo và thu thập dữ liệu. PLC cũng được tích hợp các khối vào ra thông minh để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả của hệ thống.

4.2. Công nghệ vi xử lý

Công nghệ vi xử lý được áp dụng để xử lý dữ liệu đo và hiển thị kết quả trên máy tính. Các thuật toán xử lý dữ liệu được thiết kế để đảm bảo độ chính xác và tốc độ xử lý cao, giúp tăng hiệu quả của quá trình kiểm tra chất lượng sản phẩm.

V. Giá trị và ứng dụng thực tiễn

Luận văn mang lại giá trị thực tiễn cao trong việc thiết kế chế tạo thiết bị đo thông số dây cáp điện thoại. Thiết bị không chỉ đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn quốc tế mà còn giúp giảm thiểu thời gian và công sức trong quá trình kiểm tra chất lượng sản phẩm. Điều này góp phần nâng cao năng suất và chất lượng sản xuất trong ngành công nghiệp cáp điện thoại.

5.1. Ứng dụng trong sản xuất

Thiết bị được ứng dụng rộng rãi trong các cơ sở sản xuất cáp điện thoại tại Việt Nam. Kết quả thử nghiệm cho thấy thiết bị giúp giảm thiểu thời gian và công sức trong quá trình kiểm tra chất lượng sản phẩm, đồng thời đảm bảo độ chính xác và phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế.

5.2. Đóng góp cho ngành công nghiệp

Luận văn đóng góp quan trọng cho ngành công nghiệp cáp điện thoại bằng cách cung cấp một giải pháp đo lường hiệu quả và chính xác. Thiết bị giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và tăng tính cạnh tranh của các doanh nghiệp trong nước trên thị trường quốc tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

PHẦN MỞ ĐẦU Các thiết bị kiểm chuẩn cáp điện thoại được nhiều hãng Hãng sản xuất như SWISSCAB (Thuỵ sĩ), Frontier (Pháp), Đài Loan,… sử dụng để kiểm định chất lượng sản phẩm. Do quy trình sản xuất của nước ngoài đòi hỏi vật tư rất nghiêm ngặt, nên sản phẩm khá đồng nhất và có thể chỉ cần kiểm định thống kê. Một số thiết bị ngoại nhập của Đài Loan, Phần Lan, Thuỵ Sĩ, Nhật nhập vào Việt Nam sử dụng để kiểm tra kết quả thành phẩm với số cặp dây kiểm tra hạn chế. Tuy nhiên việc kiểm tra điện trở suất của dây đồng vẫn phải làm bằng tay, sử dụng thiết bị đo điện trở và tính toán kết quả.

Sản lượng dây cáp điện và điện thoại sản xuất trong nước rất lớn nhưng vẫn chưa đáp ứng nhu cầu thực tế. Riêng về cáp điện thoại, tính theo đơn vị cáp 100 cặp, năm 2006 cần tới 4 triệu km, song sản xuất trong nước mới chỉ đáp ứng khoảng 2. Nhu cầu kiểm định chất lượng cáp điện - điện thoại theo tiêu chuẩn ISO hiện nay là bắt buộc đối với nhà sản xuất. Các thiết bị đo kiểm hầu như nhập ngoại và giá thành rất đắt nên cũng hạn chế ứng dụng.

Việc sử dụng thiết bị kiểm định bằng các thiết bị đo lẻ và tính toán ra thông số mất nhiều công sức, thời gian, dễ sai lệch. Mặc dù nhu cầu rất cấp thiết, nhưng trong nước hiện nay ít có những đơn vị nghiên cứu , thiết kế chế tạo thiết bị cho lĩnh vực này. Phân Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học và Tự động hoá (Tp.HCM) từ năm 1996 đã tiến hành nghiên cứu thiết bị đo và kiểm chuẩn cáp điện thoại CQC loại 50 đôi, 100 đôi nhằm phục vụ kiểm định sản phẩm công đoạn cuối dây chuyền SX cáp điện thoại. Thiết bị CQC xây dựng đáp ứng những tiêu chuẩn cơ bản trong “Tiêu chuẩn kỹ thuật cáp thông tin kim loại TCN 68-132: 1998 của Tổng Cục Bưu Điện Việt Nam”, gồm: 1.

Đo điện trở cách điện với điện áp 500VDC giữa hai dây của một cặp Rab, giữa từng dây với vỏ cáp Rav và Rbv. Dải đo cực đại tới 1010 W, độ chính xác (khi có đất tiêu chuẩn): 0.5% cho dải tới 108 W, <2% cho dải >108 W, 2. Điện trở thuần của từng dây Ra , Rb.25 đến 2500 W, độ chính xác 0. Điện dung công tác đo ở tần số 1 kHz giữa hai dây của một cặp Cab, giữa từng dây với vỏ cáp Cab , Cbv.

Dải đo cực đại tới 2000 nF, độ chính xác 0. Xác định mức độ mất cân bằng điện trở của từng đôi dây tính theo %. Độ suy hao truyền dẫn ở 1 kHz. Dải đo 0 : 64 dB, độ chính xác 0.

Xác định vị trí điện trở cách điện giảm. Xác định vị trí điện trở cách điện giảm < 1 x106 W, Độ chính xác (khi có đất tiêu chuẩn): 0. Xác định vị trí đứt với độ chính xác 0. Thiết bị CQC do điều kiện đo kiểm tự động, nhanh các thông số cơ bản của cáp điện thoại, song còn một số thông số như điện trở suất dây đồng chưa được giải quyết.

Về độ suy hao truyền dẫn , TCVN-98 yêu cầu đo ở các tần số khác nhau: 1kHz, 150kHz, 772kHz, thiết bị CQC mới chỉ thực hiện ở 1kHz, còn các tần số khác chưa thực hiện được, do ở tần số cao, với 200 đầu vào nối 200 đầu dây ở tần số >150 kHz xuất hiện nhiễu mạnh làm sai lệch kết quả đo. Chính vì vậy đề tài đặt ra nhiệm vụ nghiên cứu thiết kế thiết bị để đo các thông số : điện trở suất dây đồng và độ suy hao truyền dẫn ở các tần số khác nhau. Các nội dung chính của đề tài nghiên cứu bao gồm: · Khảo sát yêu cầu kỹ thuật của thực tế sản xuất và tiêu chuẩn Việt Nam cho cáp điện - điện thoại. · Đánh giá phân tích một số thiết bị áp dụng để đo kiểm thông số liên quan trong điều kiện ứng dụng ở Việt nam.

· Thiết kế chế tạo thiết bị đo thông số - Điện trở suất dây đồng. - Độ suy hao truyền dẫn ở các tần số khác nhau. · Thử nghiệm hiện trường, hoàn chỉnh thiết bị theo tiêu chuẩn công nghiệp. · Báo cáo, nghiệm thu đề tài 2 PHẦN 1: BÁO CÁO TỔNG QUAN I.

KHẢO SÁT YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA THỰC TẾ SẢN XUÂT VÀ TIÊU CHUẨN VIỆT NAM CHO CÁP ĐIỆN - ĐIỆN THOẠI. Như đã nói ở trên, nhu cầu kiểm định chất lượng cáp điện - điện thoại theo tiêu chuẩn ISO hiện nay là rất cấp thiết, nhưng trong nước hiện nay ít có những đơn vị nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị cho lĩnh vực này. Bảng các thông số cần đo cáp theo Tiêu chuẩn Ngành TCN 68-132: 1998 của Tổng Cục Bưu Điện Việt Nam (xem trong Phụ lục 1). Trong bảng 1 dưới đây giới thiệu một số thông số cơ bản cho cáp với đường kính tiêu chuẩn là 0,32mm.

Bảng 1: Thông số cơ bản cho cáp với đường kính tiêu chuẩn là 0,32mm TT Thông số Tiêu chuẩn Ngành 1 Đường kính tiêu chuẩn 0,32 Sai số cho phép ±0,01% 2 Độ dãn dài dây dẫn 10% 3 Điện trở một chiều 0 ~ 239 W/km, độ chính xác: £ ± 0,5% 4 Chênh lệch điện trở một chiều ở 200C TB: 2%, cá biệt cực đại: 5% 0 5 Điện dung công tác ở tần số 1kHz, 20 C 52±4 nF/km,cá biệt cực đại: 58nF/km 6 Điện dung không cân bằng giữa đôi với 181 pF/km, đo ở tần số 1KHz. đôi 7 Điện dung không cân bằng giữa đôi với Trung bình 2625 pF/kmđo ở tần số đất 1KHz 8 Điện trở cách điện. Đo với điện áp >10 000 MW cho mọi chiều dài, ở 200C phóng 100 V ~ 550V. Có thể thay đổi điện áp phóng.

9 Suy hao truyền dẫn, đo ở các tần số: +1kHz 2,37 dB/Km ± 3%. +150kHz 16,30 dB/Km ± 3%. +772kHz 31,60 dB/Km ± 3% 10 Suy hao xuyên âm đầu xa, đo ở các tần số: +150kHz 54,00 dB/Km ± 3%. +772kHz 40,00 dB/Km ± 3% 11 Suy hao xuyên âm đầu gần, đo ở các tần số: +150kHz 58,00 dB/Km ± 3%.

+772kHz 42,00 dB/Km ± 3% 3 Trong các thông số cơ bản nêu trên, các thông số vật lý - điện như điện trở, điện dung quy định chất lượng cáp và ảnh hưởng quan trọng đến các thông số lối ra như độ suy hao truyền dẫn, suy hao đầu gần, đầu xa,… Chính vì vậy, hiện ở nhiều cơ sở người ta chỉ tập trung đo các thông số vậy lý - điện. Nếu các thông số này đạt yêu cầu, thì các thông số suy hao được đảm bảo. Thông số điện trở suất của dây dẫn tuy không đưa vào bảng thông số Tiêu chuẩn Ngành, song chính giá trị điện trở suất quy định giá trị điện trở 1 chiều và ảnh hưởng đấn hàng loạt các thông số khác. Với nhu cầu nâng cao chất lượng sản phẩm dây và cáp điện – điện thoại trong thị trường cạnh tranh và xuất khẩu ngày càng tăng, yêu cầu kiểm tra đầy đủ các thông số tiêu chuẩn ngày càng trở nên cấp thiết.

Theo tiêu chuẩn ISO, mỗi cuộn cáp SX ra cần có bảng kiểm tra chất lượng sản phẩm. Vì vậy nhu cầu thiết bị đo kiểm là rất lớn. ĐÁNH GIÁ PHÂN TÍCH MỘT SỐ THIẾT BỊ ÁP DỤNG ĐỂ ĐO KIỂM THÔNG SỐ LIÊN QUAN TRONG ĐIỀU KIỆN ỨNG DỤNG Ở VIỆT NAM Đánh giá các phương tiện đo thông số cáp tại các đơn vị sản xuất cáp điện - điện thoại ở Việt Nam được thực hiện qua khảo sát tại các cơ sở sau: TT Tên đơn vị sử dụng Địa chỉ 1 Công Ty Cổ Phần Công Khu CN 1 Biên Hoà, Đồng Nai Ty Cổ Phần Cáp Và Vật VP: 152/11B Điện Biên Phủ, P.25, Bình Thạnh, Liệu Viễn Thông Tp.Đỗ Văn Trắc, 091 3870789 (Sacom) 2 Công Ty Cổ Phần Cáp – Xã Bình An, Dĩ An , Sông Bé, ĐT: [phone] Nhựa Vĩnh Khánh TGĐ: Ô. Lâm Quy Chương.

091 3870699 3 Công Ty Cổ Phần Viễn Thôn La Dương, Xã Dương Nội, H. Hoài Đức, Hà Thông Thăng Long Tây, ĐT : [phone],TGĐ:Ô.Phạm Vũ Thưởng. 4 Công Ty Cổ Phần Cáp Khu Công Nghiệp Long Thành, Đồng Nai, ĐT: Sài Gòn 08-5122919. TGĐ: Ông Phạm Ngọc Cầu 5 Công Ty Cổ Phần Đầu Thôn Pháp Vân, P.Hoàng Mai, Tp.Hà Tư Và Xây Dựng Bưu Nội , P.

Lê Đỗ Vinh , 091 3212746 Điện 6 Công Ty TNHH Thiết 133 Cầu Đất, Hải Phòng, GĐ: Ô. Đặng Hữu Trung, Bị Thông Tin Comtec 090 3431409. 7 Nhà Máy Z 143 Xã Thuỵ An, Ba Vì, Hà Tây, ĐT: [phone] Công Ty Liên Doanh Khu Công Nghiệp Long Thành, Đồng Nai, VP: 71- Cáp Taihan-Sacom 73 Điện Biên Phủ, P. Bình Thạnh, TP.HCM, ĐT:[phone], TGĐ Ha Sung Im 9 Công Ty CP Đầu tư & Lô số 4, khu Công Nghiệp Điện Nam, Điện Ngọc, Sản xuấtViệt Hàn Quảng Nam, ĐT: [phone], TGĐ Huỳnh Tấn Chung 10 Công Ty CP Trường Khu CN Phúc Điền, Cẩm Giàng, Hải Dương.

VPĐD Phú tại Hà Nội, ĐT:[phone], TGĐ: Lê Thanh Sơn 1. PHƯƠNG PHÁP CƠ BẢN SX CÁP ĐIỆN - ĐIỆNTHOẠI Phương pháp cơ bản để sản xuất cáp điện - điện thoại là kéo chuốt dây đồng đến đường kính đã định cho mỗi loại dây và bọc nhựa chúng. 5 Đối với cáp điện thoại, sau khi bọc nhựa dây đơn, còn cần tiến hành các công đoạn Xoắn đôi – Ghép nhóm – và cuối cùng là Bọc nhựa cho bó cáp thành phẩm. Các dây chuyền sản xuất cáp điện thoại có trong nước cho phép sản xuất cáp điện thoạt tới 100-200 đôi.

Để làm rõ ảnh hưởng của quy trình và thiết bị sản xuất dây cáp điện, chúng ta khảo sát một hệ thống kinh điển SX cáp điện thoại nhiều sợi. Trên hình 1 giới thiệu dây chuyền kéovà bọc nhựa dây đơn Davis (USA). Dây đồng có đường kính chọn trước được động cơ kéo (Castan) kéo qua lò nhựa để bọc nhựa (~1200 m/p). Dây bọc nhựa nóng được làm nguội bằng nước lạnh và sau đó được điều khiển quấn vào cuộn thu.

Hệ thống có 5 vòng điều khiển TĐ : 1. Điều khiển động cơ đùn nhựa (Extruder). Điều khiển nhiệt độ. Điều khiển động cơ kéo (Capstan).

Điều khiển thu dây. Điều khiển chuyển cuộn thu dây tự động. Dây chuyền SX dây đơn cáp điện thoại 7 Hình 2. Dây chuyền ghép nhóm cặp dây xoắn 8 Hình 3.

Dây chuyền bọc nhựa dây thành phẩm 9 Dây đơn bọc nhựa được hệ thống xoắn đôi thành cặp dây. Các cặp dây xoắn được hệ thống ghép thành nhóm (hình 2) và cuối cùng bọc nhựa thành phẩm (~ vài chục m/p) (hình 3).