Zeitbereichsreflektometrie

[Modellbauer]

Kann man so etwas ähnliches wie die Zeitbereichsreflektometrie auch mit anderen Kabeln ausser mit Koaxkablen betreiben?

Und kann ich zB bein einem isolierten (oder auch nicht isolierten) Kupferkabel über die Laufzeit eines Impulses von einem Ende zum Anderen Ende, bei bekanntem Widerstand, Durchmesser usw. dessen Länge ermitteln?

[Peter(TOO)]

Hallo,

Kann man so etwas ähnliches wie die Zeitbereichsreflektometrie auch mit anderen Kabeln ausser mit Koaxkablen betreiben?

Und kann ich zB bein einem isolierten (oder auch nicht isolierten) Kupferkabel über die Laufzeit eines Impulses von einem Ende zum Anderen Ende, bei bekanntem Widerstand, Durchmesser usw. dessen Länge ermitteln?
Ja.
Gibt es serienmässig bei manchen Ethernet-Chips im PC, also für TX-Verkabelung.

MfG Peter(TOO)

[Modellbauer]

Wo kann ich mehr dazu finden bzw. wie heißt das genau?
kann ich das mit einem Arduino machen?

[Peter(TOO)]

Hallo,

Wo kann ich mehr dazu finden bzw. wie heißt das genau?
kann ich das mit einem Arduino machen?

Die meisten Einträge findest du unter "time-domain reflectometry" (TDR), sonst wäre noch "Impulsreflektometrie".

Hier eine Anleitung für einen Sender, Auswertung mit Oszilloskop:
http://www.epanorama.net/circuits/tdr.html

Grundsätzlich ist das schon mit einem Arduino machbar. Die Frage ist, welche Auflösung und Genauigkeit du haben willst.
Du musst mit Laufzeiten um die 20cm/ns rechnen (Im Kabel erreicht man um die 60-70% der Lichtgeschwindigkeit). 1ns entsprächen also etwa 10cm Kabellänge (10cm hin und 10cm zurück).
Je nachdem wirst du mit einer Auflösung von einigen Metern rechnen können.

MfG Peter(TOO)

[i_make_it]

Bei Netzwerkkabeln nennt man den Kabelparamter NVP (Nominal Velocity of Propagation) und es sind dort üblicherweise um die 80%c (0,8°c).
Und da dieser Parameter vom Hersteller angegeben wird, kann man per TDR die Kabellängen messen. Ist eine Funktion die jeder moderne Kabelzertifizierer kann.

Rein unter Arduino, wird man nicht weit kommen.
Mit micros() kommt man auf eine Auflösung von maximal 1µs.
nimmt man mal 0,6°c für ein Kabel an, und setzt c mit 300000km/s an, kommt man auf:
c * 0,6 * 1000m/km / 1000ms/s / 1000µs/ms = 180m/µs

Unabhängig von der Befehlslaufzeit, könnte man mit Arduino also nicht besser als 90m auflösen, Da das Signal ja hin und zurück muß (zusammen 180m).


Eine Möglichkeit wäre ein externer ADC mit 1GSPS oder mehr.
Ein entsprechend schneller 1 zu n Demultiplexer und n Puffer die dann n Speicherbänke bedienen.
Man startet das sampling mit fester Taktrate und sendet einen Ping aus.
Das ausgehende Signal wird vom ADC erfasst und gespeichert.
Das Echo wird auch erfasst und gespeichert.
Nach einer vorgegebenen oder einstellbaren Zeit wird die Messung beendet und die Auswertung beginnt.
Hier kann der Arduino dann die gespeicherten Daten auslesen und das ausgehende Signal als Nullmarke nehmen.
Über den Takt ist es dann (vom Prinzip) nur noch ein Zählen der gespeicherten Samples bis das Echo erkannt wird.
Dann noch umrechnen (Takt mal Anzahl der Samples bis zum Echo, geteilt durch zwei, mal Faktor des Kabels gleich Länge)

Das Demultiplexen und Aufteilen auf verschiedene Speicherbänke reduziert die Kosten für den Speicher, da man langsameres RAM nutzen kann.
Da ich so ein Projekt mal 2001 angegangen bin, war das damals 350ns DRAM auf 16 Bänke (1 zu 16 Demux) was dann 22ns pro Sample ergeben hätte. Da der Projektgrund wegviel, bin ich nie über die theoretischen Überlegungen hinausgekommen.
Entsprechend schnelle ADCs gibt es, Demux war schon etwas eng mit einem DSP ließe der sich realisieren (aber die Kosten) FPGA war zu langsam.

[PICture]

Hallo!


Kann man so etwas ähnliches wie die Zeitbereichsreflektometrie auch mit anderen Kabeln ausser mit Koaxkablen betreiben?

NEIN, weil die Impulsgeschwindigkeit festlegende Parameter des Kabels z.B. Kapazität pro Meter, Wellenwiderstand, u.s.w. unbekannt sind.

[i_make_it]

NEIN, weil die Impulsgeschwindigkeit festlegende Parameter des Kabels z.B. Kapazität pro Meter, Wellenwiderstand, u.s.w. unbekannt sind.


Ich änder das NEIN mal in ein "JA, aber nur" wenn mann die entsprechenden Daten hat oder halt ungenauer mit einem Mittelwert für die Kabelparameter.
Jeder Kabelzertifizierer bietet Längenmessung auch für Twistet Pair und nicht nur für Coax an.
Bei Netzwerkkabeln, werden aber halt die von PICture genannten Paramter in recht engen Grenzen eingehalten.
Also bei jedem Kabel das immer gleichbleibende Paramter hat kann man das machen.
Aber alleine das biegen eines Kabels unterhalb eines kabelspezifischen Radius oder das Quetschen des Kabels, verändert z.B. die Kapazität schon so stark, das man falsche Werte bekommt.
Bei Kabelzertifizierern, nutzt man das z.B. aus um die Position von Fehlerstellen zu ermitteln.
So habe ich schon auf einen Meter genau ermittelt, wo ein übereifriger (du.mer) Elektriker per Kabelbinder die LAN Kabel im Kabelschacht beschädigt hat.
Das Einsparen der knapp 200€ für die vorgeschriebenen Ankerschellen hat zu 6km unbrauchbarem CAT7 Kabel geführt, das die Elektrofirma dann zahlen durfte.
(Da dachte man wohl den Steigschacht macht die nächsten 15 Jahre niemand mehr auf)

Also vom Prinzip geht es, aber in der Praxis nur mit Kabeln die eine gewisse Qualität haben und deren Parameter bekannt sind, sonst wird es ungenau.
Bei Erdkabeln, wird die Methode z.B. von den EVOs genutzt um nicht den ganzen Gehweg aufbaggern zu müssen sondern nur so 3-5 Meter um die Schadstelle.
http://www.sebakmt.com/fileadmin/files/applikationsschriften/fehlerortung/4-Vorortung-Impulsreflexionsverfahren-de.pdf
Der Text simplifiziert etwas, da er sich an potentielle Käufer richtet und nicht die Physik dahinter vermitteln soll damit das jemand selbst baut. Trotzdem werden die wichtigsten Zusammenhänge brauchbar dargestellt.

[nikolaus10]

Ich aendere mal in "Ja" :-)

Weil am Ende ein Kurzschluss oder Offen doch eine recht grosse Abweichung ist,
und das Kabel einigermassen homogen ist, laesst sich recht gut die Laenge messen.

Das geht sogar mit Strom-Netz Kabel.
Bei Elektor und ELV gab es mal Schaltungen dazu.


73

- - - Aktualisiert - - -

Wenn man die Daten von dem Kabel nicht weiss testet man am besten an einem 10m Ring.

73

[i_make_it]

Na ja, Recht gut aber nicht recht genau, ohne den Faktor fürs jeweilige Kabel zu haben.
Da die Varianz bei Kupferkabeln von etwa 0,6° bi 0,85°c geht, also +-12,5%.
Da sind die Werteangaben auf modernen Elkos ja genauer.

[Peter(TOO)]

Hallo,

Ich änder das NEIN mal in ein "JA, aber nur" wenn mann die entsprechenden Daten hat oder halt ungenauer mit einem Mittelwert für die Kabelparameter.
Jeder Kabelzertifizierer bietet Längenmessung auch für Twistet Pair und nicht nur für Coax an.
Bei Netzwerkkabeln, werden aber halt die von PICture genannten Paramter in recht engen Grenzen eingehalten.
Also bei jedem Kabel das immer gleichbleibende Paramter hat kann man das machen.
Man kann noch auf ein bestimmtes Kabel kalibrieren. Also bei bekannter Kabellänge die Laufzeit messen.

Fehlstellen, bei mehreren Adern, kann man auch relativ finden.
Man sucht sich eine gute Ader/Kabel und misst die (falsche) Länge, diese nimmt man dann als 100%.
Dann das Selbe bei der defekten Ader.
Der Quotient ergibt dann die Fehlstelle in Prozent der tatsächlichen Kabellänge.

Zudem bekommt man bei nicht unterbrochenem Leiter zwei Impulse als Antwort, einer von der Fehlstelle und einen vom Kabelende.
Aus den beiden Impulsen kann man die Fehlstelle als Quotient der Gesamtlänge berechnen, egal welche Parameter das Kabel hat.
Mit etwas Erfahrung ist da die Messung mit dem Oszilloskop oft überlegen. Hilfreich ist ein Cursor, welcher die Länge und nicht die Zeit angibt, dann muss man weniger rechnen. :-)

Um an der richtigen Stelle buddeln zu können, muss man sowieso genau wissen, wie das Kabel verlegt ist. Somit kann man auch die Gesamtlänge berechnen.
Gilt natürlich auch für Kabelschächte.

MfG Peter(TOO)