Home
Accesso / Registrazione
 di 

Come misurare la lunghezza dei cavi: tecniche e strumentazione

EOS_CT_Title

Magari, con un cavo sufficientemente corto, potrebbe bastare il metro, ma negli altri casi? Esiste una tecnica di misura detta Time-domain reflectometry (TDR), o riflettometria nel dominio del tempo, che, grazie alle moderne tecnologie elettroniche, può anche essere integrata in un unico strumento (Time-domain reflectometer). Ecco, allora, come effettuare misure precise e verifiche su impianti o sistemi.

Supponiamo di avere un cavo (elettrico, d'antenna, telefonico, ecc.) in una canalina: se l'impianto non è funzionante vorremmo poter sapere se il cavo è interrotto, schiacciato o in corto circuito e a che distanza dal punto iniziale, senza dover sfilare tutto. Se abbiamo, invece, un cavo arrotolato di qualche centinaio di metri e, per qualche motivo, non sappiamo con precisione quanto ne abbiamo consumato, potremmo avere la necessità di misurare la lunghezza della parte residua senza srotolare il tutto. Nel caso delle lunghe linee telefoniche o di distribuzione elettrica possiamo conoscere dove si è verificato un eventuale guasto senza dover percorrere tanti chilometri per analizzare la linea.

Tutto parte da una considerazione: l'energia emessa da una sorgente si propaga sotto forma di onda elettromagnetica lungo un cavo, fino al carico. In quanto segue si escludono le attenuazioni, che devono essere necessariamente trascurabili se lo scopo del cavo è quello di trasmettere segnali. Il carico normalmente si suppone "adattato", cioè con impedenza pari a quella caratteristica del cavo. Cosa succede se in un punto c'è una discontinuità? (Ricordiamo che dal punto di vista elettromagnetico una discontinuità è una variazione di impedenza, quindi anche un carico non adattato è una discontinuità)

Senza entrare nel dettaglio, quando l'energia che si propaga lungo il cavo incontra un discontinuità viene in parte riflessa, mentre la rimanente energia viene trasmessa, cioè continua il suo percorso.

Come sfruttare questa informazione? Si può pensare ad inviare un impulso lungo il cavo e misurare il tempo che intercorre fra esso e la parte di impulso che è stata riflessa e torna indietro e che ha, chiaramente, ampiezza diversa (dipende dall'impedenza a valle). In pratica è un principio simile a quello del radar: i segnali elettromagnetici, infatti, hanno una velocità di propagazione finita (pari a quella della luce), quindi è possibile calcolare lo spazio percorso dal segnale in un dato tempo:

dove c  è la velocità della luce nel mezzo considerato, s lo spazio percorso e t il tempo.

In laboratorio può essere allestita una catena di misura formata da un generatore di impulsi collegato ad un oscilloscopio ed al cavo da valutare, tramite un cavo adattato ed una giunzione a T, come indicato nella figura seguente, dove 1 è l'impulso generato e 2 il segnale riflesso:

image credits: wikipedia

Se volete allestire un piccolo laboratorio in cui cimentarvi, tra le altre cose, anche in misure TDR potete trovare sul catalogo CONRAD strumenti ed accessori validi  come generatori di funzioni, oscilloscopi, cavi e connettori.

Lo strumento compatto

Se dovete eseguire misure sul campo avrete la necessità di usare uno strumento portatile che inglobi tutta la catena di misura e che sia semplice da usare. Uno che risulta adatto allo scopo è il "CABLE TOOL Model 50" di PSIBER.

image credits: CABLETOOL broshure

Lo strumento, leggero e maneggevole, è in grado di misurare la lunghezza di tutti i tipi di cavi in rame (i cavi telefonici e di rete, i cavi coassiali e i cavi di alimentazione) mediante tecnica TDR.  Dopo aver acceso l'unità è sufficiente premere un solo tasto per eseguire la misura ed avere tutte le informazioni disponibili sullo schermo.

image credits: CABLETOOL broshure

Le funzioni non sono limitate, ovviamente, alla misura di lunghezza ma è incluso un voltmetro per l'individuazione della presenza di tensione su linea ed infine può generare un tono per il rilevamento della posizione del cavo. Per quest'ultima funzione è disponibile una sonda opzionale per localizzare il cavo nei canali e sottotraccia.

Caratteristiche

  • Riflettometro in rame di alta qualità (TDR) fino a 700 m;
  • Misura la lunghezza dei cavi o la distanza dal punto del guasto;
  • Voltmetro integrato fino a 250 V;
  • Funzione di ricerca del cavo tramite un ricevitore opzionale (sonda);
  • Per tutti i cavi come cavi di corrente, cavi di antenne e cavi dati.

Incluso nella consegna

  • Cavo di connessione con morsetti a coccodrillo;
  • Batterie;
  • Borsa;
  • Istruzioni per l'uso.

Dati tecnici

Peso

247 g

Larghezza

81 mm

Altezza

36 mm

Lunghezza

178 mm

Alimentazione

4 batterie alcaline AA

Accuratezza

±2% (con NPV corretto)

Risoluzione

0.2 metri

Lunghezza massima

750 metri

Lunghezza minima

0 metri

 

Fino ad ora abbiamo descritto il principio di funzionamento e le caratteristiche dello strumento. Andiamo a vedere più nel dettaglio le funzionalità e le applicazioni suggerite:  le misure di lunghezza possono essere utilizzate in fase di installazione per conoscere la lunghezza residua di un cavo prima di procedere con l'installazione stessa, oppure verificare se la lunghezza del cavo è idonea di quella massima ammissibile in caso linee dati. L'informazione associata alla lunghezza può essere utilizzata per valutare il costo del cavo da sostituire. Ulteriori misure che lo strumento può fare riguardano il tipo di guasto (circuito in corto oppure aperto) e la sua ubicazione intesa come distanza dal punto di misura.

Il funzionamento del CABLE TOOL è basato, come detto, sulla tecnica TDR: la misura inizia trasmettendo un impulso elettrico nel cavo connesso. Detto impulso viaggia lungo il cavo fino alla discontinuità (che può essere sia un corto circuito sia un aperto) ed è quindi riflesso indietro verso lo strumento. Il CABLE TOOL misura con precisione il tempo fra la partenza dell'impulso e l'arrivo del segnale riflesso. Il tempo è poi convertito in distanza usando la velocità nominale di propagazione del cavo (NPV: Nominal Velocity of Propagation).

Cerchiamo di capire meglio il significato e l'utilità di questo parametro. Cavi elettrici di differenti tipi hanno diverse proprietà elettriche (in modo estremamente semplificato: cambiano l'induttanza e la capacità per unità di lunghezza) e questo influenza la velocità dei segnali elettrici lungo il cavo. Prendendo come riferimento la velocità della luce nel vuoto la NPV è definita come rapporto percentuale: definito NPV=100 per il vuoto, per ogni tipo di cavo si avrà un numero minore di 100 che rappresenta, appunto, il rapporto fra la velocità nel cavo e quella nel vuoto moltiplicata per 100. Come suggerisce la guida dello strumento, tutti i cavi hanno NPV tipicamente compresa fra 50 e 80. Ovviamente quanto più la NPV è accurata, tanto più precisa sarà la misura. Il CABLE TOOL è fornito di una libreria predefinita con oltre sessanta tipi di cavi con i corrispondenti valori NPV. Purtroppo questo parametro oltre a variare da produttore a produttore può variare anche  per differenti lotti di produzione. Per alcuni tipi di cavo è impresso sulla confezione, o si può richiedere   al produttore.

Per ovviare alla mancanza di informazione sullo specifico NPV il CABLE TOOL dispone di una funzione dedicata "CUSTOM CABLE SETUP" che consente di identificarlo. Mediante la solita tecnica TDR applicata ad un cavo di lunghezza nota ed aperto all'estremità, si ricava la velocità del segnale dal rapporto fra il tempo intercorrente tra emissione dell'impulso e ricezione dell'onda riflessa e la lunghezza del cavo. La guida raccomanda di usare cavi test aventi lunghezza compresa fra 15 e 30 metri circa (50-100 feet).

Conclusioni

Dopo aver mostrato una tecnica per la misura della lunghezza dei cavi, con lo schema di principio per la realizzazione in laboratorio, ho presentato le caratteristiche principali di uno strumento compatto e semplice da utilizzare. Ho voluto condivedere con voi  queste informazioni perché qualche volta ho utilizzato in laboratorio un sistema  come quello descritto nella prima parte, e mi avrebbe fatto comodo uno strumento in grado di eseguire la misura senza dover configurare ogni volta tutti gli strumenti coinvolti. Sicuramente è stato utile ed interessante per capire il principio di funzionamento ma poco agevole per un uso ripetuto.  Se anche voi siete interessati a questo argomento condividete l'articolo ed approfittate dei commenti per raccontare la vostra esperienza o per chiedere approfondimenti.

 

Image credits: wikipedia

AllegatoDimensione
1005-0500-0000_Rev_C.zip163.59 KB
ct50_cable_list_2.pdf7.96 KB

 

 

Scrivi un commento all'articolo esprimendo la tua opinione sul tema, chiedendo eventuali spiegazioni e/o approfondimenti e contribuendo allo sviluppo dell'argomento proposto. Verranno accettati solo commenti a tema con l'argomento dell'articolo stesso. Commenti NON a tema dovranno essere necessariamente inseriti nel Forum creando un "nuovo argomento di discussione". Per commentare devi accedere al Blog
ritratto di Giorgio B.

Semplice e funzionale sia il

Semplice e funzionale sia il principio sia la strumentazione. Molto interessante.

 

 

Login   
 Twitter Facebook LinkedIn Youtube Google RSS

Ultimi Commenti