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 提出了一種通過測量照明線路補(bǔ)償電容變化，來監(jiān)測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量電容值，通過AT89C51單片機(jī)計(jì)算分析精確定位出被盜位置，并通過語音芯片ISD25120，撥號芯片MT8888在電話上自動報(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；語音芯片；單片機(jī)；自動報(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，不僅給國家?guī)頁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，則在電纜一端測得的總電容就會減小。根據(jù)測到的電容大小，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，用電信號來展示，文中使用了常見的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)化為脈沖信號的周期，單片機(jī)通過計(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)檢測到電纜被盜時(shí)，就會向自動摘掛機(jī)模塊發(fā)出一個(gè)摘機(jī)信號，然后將原先設(shè)定的電話號碼發(fā)給自動撥號模塊，撥號報(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)生在電纜無電的情況，文中通過時(shí)鐘開關(guān)控制繼電器陣列，使系統(tǒng)只在電纜無電時(shí)才連接到電纜，監(jiān)測電纜是否被盜。繼電器陣列中的每個(gè)繼電器分別對應(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)通過控制片選模塊，選擇對某條線路進(jìn)行檢測。

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，不會影響對電纜電容的測量。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，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也就越小，反而影響測量。鑒于這兩方面的原因，通過計(jì)算和實(shí)際測量，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。