Reflectómetro
Un reflectómetro en el dominio del tiempo o TDR ( Time Domain Reflectometer English) es un instrumento de medición electrónico que se utiliza para caracterizar y localizar fallas en cables metálicos ( par trenzado , cable coaxial , etc.) y, en la óptica de campo , las fibras ópticas . También se puede utilizar para localizar discontinuidades en un conector , placa de circuito impreso (PCB) o cualquier circuito eléctrico . También se utiliza para calcular la velocidad de un tren que se acerca a un paso a nivel para evitar cerrarlo durante demasiado tiempo si el tren es relativamente lento. El dispositivo equivalente para fibra óptica es un reflectómetro de tiempo óptico .
Descripción
Un reflectómetro en el dominio del tiempo emite un pulso con un tiempo de subida muy rápido en el conductor. En el caso de una línea de impedancia igualada , el pulso transmitido se absorberá por completo al final de la línea y no se reflejará ninguna señal en el reflectómetro de tiempo. Cualquier discontinuidad de impedancia hará que parte de la señal incidente sea devuelta a la fuente. Es similar al principio del radar .
Un aumento en la impedancia crea un reflejo que refuerza el impulso original, mientras que una disminución crea un reflejo que se opone al impulso original.
El pulso reflejado resultante se mide en la entrada / salida del reflectómetro en el dominio del tiempo y se muestra o traza como una función del tiempo y, debido a que la velocidad de propagación de la señal es relativamente constante para un material dado, puede verse como una función de la longitud de el cable.
Debido a esta sensibilidad a las variaciones de impedancia, se puede utilizar un reflectómetro en el dominio del tiempo para verificar las características de impedancia del cable, la ubicación de los empalmes y conectores, las pérdidas asociadas y la estimación de la longitud del cable.
Explicación
Considere el caso en el que el extremo del cable está en corto (es decir, terminado con impedancia de 0 ohmios ). A medida que aumenta el pulso, el voltaje en el punto de lanzamiento "aumenta" instantáneamente a un valor dado y el latido comienza a propagarse a lo largo del cable hasta el cortocircuito. Cuando el pulso alcanza el cortocircuito, no se absorbe energía. En cambio, un pulso inverso se refleja y regresa del cortocircuito a la fuente. Fue solo cuando esta reflexión adversa finalmente alcanzó el punto de lanzamiento que el voltaje en ese punto de lanzamiento cae repentinamente a cero, lo que indica que hay un cortocircuito al final del cable. Es decir, el TDR no tenía indicios de que tuviera una derivación en el extremo del cable hasta que su pulso emitido viajó a lo largo del cable aproximadamente a la velocidad de la luz y el eco volvió a la misma velocidad. Solo después de este viaje de ida y vuelta, el TDR puede detectar la derivación (suponiendo que se conozca la velocidad de propagación de la señal en ese cable en particular que se está probando, de esta manera se puede medir la distancia al cortocircuito).
Un efecto similar ocurre si el extremo del cable es un circuito abierto (terminado por impedancia infinita). En este caso, sin embargo, el reflejo de la punta se polariza de manera idéntica al pulso original y lo aumenta en lugar de cancelarlo. Luego, después de un viaje de ida y vuelta, el voltaje en los RDT salta repentinamente al doble del voltaje aplicado originalmente.
Tenga en cuenta que una terminación ideal teórica aplicada al extremo del cable absorbe completamente el impulso sin causar reflexión. En este caso, será imposible determinar la longitud real del cable. Afortunadamente, los finales perfectos son muy raros y casi siempre se suscita un pensamiento de tamaño modesto.
La magnitud de la reflexión se denomina "coeficiente de reflexión ρ". Este coeficiente está entre +1 (circuito abierto) y -1 (cortocircuito). El valor cero significa que no hay reflejo. El coeficiente de reflexión se calcula de la siguiente manera:
donde Zo se define como la impedancia característica del medio de transmisión y Zt es la impedancia de la terminación en el otro extremo de la línea
Cualquier interrupción puede considerarse como una impedancia de terminación y sustituirse por Zt. Esto incluye cambios repentinos en la impedancia característica. Por ejemplo, en un circuito impreso, un ancho de pista duplicado a su mitad constituiría una discontinuidad. Parte de la energía se reflejaría de regreso a la fuente, la energía restante se transmitiría. Esto también se conoce como un "centro de difusión".
Usos
Prueba de cable
Los reflectómetros se utilizan para la prueba in situ de cables muy largos, cuando no es posible excavar o quitar lo que puede ser un cable de un kilómetro de longitud. Son esenciales para el mantenimiento preventivo de las líneas de telecomunicaciones, ya que pueden revelar niveles crecientes de resistencia en los conectores, a través de la corrosión, aumentando la pérdida de aislamiento por degradación por absorción de humedad, mucho antes de que ocurra una falla catastrófica. El uso de una PDR puede identificar un problema en unos pocos centímetros.