一種基于路燈補(bǔ)償電容的電纜防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘要 提出了一種通過(guò)測(cè)量照明線路補(bǔ)償電容變化,來(lái)監(jiān)測(cè)電纜是否被盜的新型電纜防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。目前的照明路燈均具有較大的補(bǔ)償電容,因此電纜上的電容將隨電纜長(zhǎng)度的變化而呈現(xiàn)規(guī)律性變化。新型系統(tǒng)正是基于以上原理測(cè)量電容值,通過(guò)AT89C51單片機(jī)計(jì)算分析精確定位出被盜位置,并通過(guò)語(yǔ)音芯片ISD25120,撥號(hào)芯片MT8888在電話上自動(dòng)報(bào)警。在實(shí)際應(yīng)用中,具有良好的報(bào)警效果。
關(guān)鍵詞 電纜防盜;雙音多頻;語(yǔ)音芯片;單片機(jī);自動(dòng)報(bào)警
實(shí)際應(yīng)用中照明線路電纜時(shí)常出現(xiàn)被盜情況,不僅給國(guó)家?guī)?lái)?yè)p失,也嚴(yán)重影響了生產(chǎn)生活軼序。為防止電纜被盜,根據(jù)目前節(jié)能路燈照明系統(tǒng)采用單燈補(bǔ)償電容的特性,設(shè)計(jì)了電纜防盜系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
電纜上所有照明電燈是并聯(lián)的,電纜上的每個(gè)照明電燈又可以等效為燈絲電阻和電容的并聯(lián),因而在電纜的一端即可測(cè)得線路上并聯(lián)路燈電容的大小。如果有電纜被盜,則在電纜一端測(cè)得的總電容就會(huì)減小。根據(jù)測(cè)到的電容大小,就能判斷電燈的個(gè)數(shù),再結(jié)合電纜電燈的物理拓?fù)?,即可判斷出電纜被盜的具體地點(diǎn)。為將電燈的電容特性,用電信號(hào)來(lái)展示,文中使用了常見(jiàn)的555芯片,用555芯片構(gòu)成多諧振蕩器,由多諧振蕩器的周期公式T=(R1+2R2),Cln2可知,可將電燈的電容特性轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)的周期,單片機(jī)通過(guò)計(jì)算脈沖的周期,即可得到電纜上電容的大小、從而判斷電纜是否被盜,以及被盜的具體位置。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到電纜被盜時(shí),就會(huì)向自動(dòng)摘掛機(jī)模塊發(fā)出一個(gè)摘機(jī)信號(hào),然后將原先設(shè)定的電話號(hào)碼發(fā)給自動(dòng)撥號(hào)模塊,撥號(hào)報(bào)警。該設(shè)計(jì)的總體框圖如圖1所示。
2 電路模塊設(shè)計(jì)
2.1 繼電器陣列與555陣列及路選模塊設(shè)計(jì)
在系統(tǒng)與電纜的接口部分,文中共用到24個(gè)繼電器,構(gòu)成了一個(gè)繼電器陣列,所有繼電器初始時(shí)均處于常開狀態(tài),唯獨(dú)在時(shí)鐘開關(guān)閉合時(shí),才轉(zhuǎn)到常閉狀態(tài),使系統(tǒng)連接到電纜。這是由于電纜被盜行為大部分都發(fā)生在電纜無(wú)電的情況,文中通過(guò)時(shí)鐘開關(guān)控制繼電器陣列,使系統(tǒng)只在電纜無(wú)電時(shí)才連接到電纜,監(jiān)測(cè)電纜是否被盜。繼電器陣列中的每個(gè)繼電器分別對(duì)應(yīng)一個(gè)有555芯片構(gòu)成的多諧振蕩器,單個(gè)多諧振蕩器的電路圖如圖2所示。該類多諧振蕩器在系統(tǒng)上也有24個(gè),構(gòu)成了一個(gè)555芯片陣列,其輸入端通過(guò)繼電器陣列分別與電纜中的零線及24根火線相連,其輸出端均連接在一個(gè)由3個(gè)4051芯片構(gòu)成的路選模塊上,單片機(jī)通過(guò)控制片選模塊,選擇對(duì)某條線路進(jìn)行檢測(cè)。
這里采用的繼電器都是機(jī)械式的而非電子式,因?yàn)闄C(jī)械式繼電器的電氣特性比電子式的特性好,不會(huì)影響對(duì)電纜電容的測(cè)量。在多諧振蕩器中,先在555芯片的1腳和2腳之間連接一個(gè)1μF的電容,使系統(tǒng)在未連接電纜之前,多諧振蕩器就能起振,方便電路故障的檢測(cè),減小誤差。因?yàn)?,在確定電纜上電燈個(gè)數(shù)時(shí),是以計(jì)算出的脈沖正周期的大小是否落在以初始化時(shí)的脈沖正周期的大小為中心的一個(gè)誤差范圍內(nèi),若在此范圍內(nèi),則認(rèn)為電纜上電燈的個(gè)數(shù)與初始化時(shí)的個(gè)數(shù)相等,否則不等。而在計(jì)算脈沖正周期的大小時(shí),采用的是計(jì)算在其間通過(guò)計(jì)時(shí)脈沖的個(gè)數(shù),如果多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖的正周期越大,那么在其間通過(guò)的計(jì)時(shí)脈沖的個(gè)數(shù)則越多,計(jì)算出的脈沖周期的誤差相對(duì)就越小。當(dāng)然,也不是正周期越大越好,因?yàn)檎芷谠酱?,文中并接得電容就越大,在電纜電容發(fā)生變化時(shí),輸出的正周期變化相對(duì)也就越小,反而影響測(cè)量。鑒于這兩方面的原因,通過(guò)計(jì)算和實(shí)際測(cè)量,發(fā)現(xiàn)與電纜電容并聯(lián)一個(gè)1μF的電容是最佳選擇。路選模塊中用到的4051芯片是一個(gè)8選1的數(shù)據(jù)選擇器。
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