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路灯电缆防盗报警器系统设计

发布时间:2020-05-25 发布时间:
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0 引言
    城市路灯电缆常常被一些不法分子盗取,这不仅破坏了城市的公共设施还影响了照明,间接地造成交通事故,危害人身安全。本电缆防盗报警器就能够有效地解决上述所出现的问题。
    电缆防盗报警器是人为设定固定值与路灯电缆阻抗值进行比较,当有人剪断一段电缆时,电缆阻抗值将发生变化,其变化值比人为设定固定值大时,仪器将发出报警信号。

1 电缆防盗报警器的设计
    电缆防盗报警器原理框图如图1所示。


    本报警器由信号源、测量电路、比较电路、显示电路、控制电路组成。直流电源U1是测量电路中电桥电路的恒压源,被测电缆接入电桥电路中,当电桥平衡时,测量电路输出电压U2=0;当被监测电缆阻抗值发生变化,使电桥不平衡,测量电路输出U2>0,此时,显示电路将显示电缆回路的阻抗值,同时,输出电压U2输入到比较放大电路,同比较器的参考电压U3,又称门限电压相比较,当U2-U3>0(一般取△U=3V)时,控制电路工作,将发出控制信号控制有线或无线报警。
1.1 信号源电路组成
    信号源电路如图2所示。它是一个三端集成稳压器,是一个直流信号源,采用W78××集成稳压块,本电路采用W7805三端集成稳压器,输出电压值可在5~24V之间连续可调。

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1.2 测量电路组成
    测量电路的核心是不平衡电桥。
1.2. 1 不平衡电桥特性
    电桥如图3所示。根据电工基础知识可以列出流入电流表Ig的方程:
    Ig=-R6R9+R7R8/R6R7(R8+R9)+R8R9(R6+R7)
    若取R7=R9,R8=R6+△R(△R为测量回路阻抗),则上式可写成:
    Ig=U1△R/2R6(R6+R9)+△R(2R6+R9)。
    上式说明,当UI不变,改变测量回路阻抗△R时,电流表Ig随之改变。△R与Ig特性曲线如图4所示,呈线性变化。


1.2.2 路灯电缆等效电路
    图5为被测电缆等效电路(以U相为例)。


    设:UO间输入电压为直流恒压,电容C和灯泡D相当开路,则:图5可用图6等效表示。r镇流器电阻,R触发器电阻。


    显然,UO间可用一纯电阻RD来等效表示,如图7所示。当U相间等效电阻RD发生变化时,电流Ig也发生变化,这样完全可以对UO间阻抗值进行监测。

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1.2.3 测量系统电路
    测量系统电路如图8所示。R1、R2、R3、R4、Rw组成不平衡电桥电路,Rw为调零电位器:J11、J12,J21、J22为延时继电器J1常开触点,J2为延时继电器常闭触点。VD为隔离二极管。当UO间电阻发生变化时,电流Ig将发生变化。


1.2.4 延时网络电路
    延时网络电路如图9所示,当报警器送电后,测量端并不立即接入不平衡桥路,则经过延时网络电路对测量回路的残余电压5分钟放电后,测量端接入桥路,仪表开始对UO间网络阻抗进行测量。保证了测量的精度。J1、J2为延时继电器,G1、G2为74LS00与非门集成块。
1.3 比较电路组成
    比较电路如图10所示。U2为桥路产生的输出电压,比较器的门限电压,由调节电位器Rw3产生,又称参考电压或设定调节电压。当U2>比较器的门限电压时,输出高电位,即△U=3V;当U2


1.4 控制电路组成
    控制电路如图11所示。控制电路主要由开关管VT3、继电器J3组成。当控制电压△U输出3V(高电位)时,VT3晶体管饱和导通,继电器J3动作,发出报警信号;当控制电压△U输出低电位时,VT3晶体管截止,继电器J3不动作,不发出报警信号。
1.5 显示电路组成
    显示电路是由一个IC7107集成块组成的,其目的是把输入模拟量转换成数字量显示。

2 结语
    本研究针对城市路灯的实际需要而设计,思路较巧妙,结构简单、易行、成本低、稳定性能较好,能直接监测电缆回路阻抗变化,达到报警的目的。但电缆CO间毕竟存在感性、容性负载,一但满足谐振条件,相间将出现很高电压,导致仪表显示不稳定。采取措施:一是尽量避开易产生振荡的电缆支路,二是可以把比较器的门限电压远离U2输入电压的变化范围。

 

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