路燈電纜防盜報警器系統(tǒng)設(shè)計

摘要：路燈電纜防盜報警器其特征在于被測電纜回路連接在測量電路中，電纜回路和測量電路的電源是直流電源，測量電路的信號輸出端與控制電路相連接，控制電路輸出驅(qū)動有線或無線報警電路。本電路的顯著特點是，將電纜連接到測量電路中，并采用直流電源供電，這樣，電纜回路可以等效成純阻回路，通過測量電路阻抗的變化反映路燈電纜的情況，其結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，采用有線或無線方式直接反饋到實時監(jiān)控的終端，及時發(fā)現(xiàn)和防止路燈電纜被盜。
關(guān)鍵詞：電纜防盜報警器；直流電源；純阻；報警

0 引言
    城市路燈電纜常常被一些不法分子盜取，這不僅破壞了城市的公共設(shè)施還影響了照明，間接地造成交通事故，危害人身安全。本電纜防盜報警器就能夠有效地解決上述所出現(xiàn)的問題。
    電纜防盜報警器是人為設(shè)定固定值與路燈電纜阻抗值進行比較，當有人剪斷一段電纜時，電纜阻抗值將發(fā)生變化，其變化值比人為設(shè)定固定值大時，儀器將發(fā)出報警信號。

1 電纜防盜報警器的設(shè)計
    電纜防盜報警器原理框圖如圖1所示。

    本報警器由信號源、測量電路、比較電路、顯示電路、控制電路組成。直流電源U1是測量電路中電橋電路的恒壓源，被測電纜接入電橋電路中，當電橋平衡時，測量電路輸出電壓U2=0；當被監(jiān)測電纜阻抗值發(fā)生變化，使電橋不平衡，測量電路輸出U2>0，此時，顯示電路將顯示電纜回路的阻抗值，同時，輸出電壓U2輸入到比較放大電路，同比較器的參考電壓U3，又稱門限電壓相比較，當U2-U3>0(一般取△U=3V)時，控制電路工作，將發(fā)出控制信號控制有線或無線報警。
1．1 信號源電路組成
    信號源電路如圖2所示。它是一個三端集成穩(wěn)壓器，是一個直流信號源，采用W78××集成穩(wěn)壓塊，本電路采用W7805三端集成穩(wěn)壓器，輸出電壓值可在5～24V之間連續(xù)可調(diào)。

1．2 測量電路組成
    測量電路的核心是不平衡電橋。
1．2. 1 不平衡電橋特性
    電橋如圖3所示。根據(jù)電工基礎(chǔ)知識可以列出流入電流表Ig的方程：
    Ig=-R6R9+R7R8／R6R7(R8+R9)+R8R9(R6+R7)
    若取R7=R9，R8=R6+△R(△R為測量回路阻抗)，則上式可寫成：
    Ig=U1△R／2R6(R6+R9)+△R(2R6+R9)。
    上式說明，當UI不變，改變測量回路阻抗△R時，電流表Ig隨之改變?！鱎與Ig特性曲線如圖4所示，呈線性變化。

1．2．2 路燈電纜等效電路
    圖5為被測電纜等效電路(以U相為例)。

    設(shè)：UO間輸入電壓為直流恒壓，電容C和燈泡D相當開路，則：圖5可用圖6等效表示。r鎮(zhèn)流器電阻，R觸發(fā)器電阻。

    顯然，UO間可用一純電阻RD來等效表示，如圖7所示。當U相間等效電阻RD發(fā)生變化時，電流Ig也發(fā)生變化，這樣完全可以對UO間阻抗值進行監(jiān)測。
1．2．3 測量系統(tǒng)電路
    測量系統(tǒng)電路如圖8所示。R1、R2、R3、R4、Rw組成不平衡電橋電路，Rw為調(diào)零電位器：J11、J12，J21、J22為延時繼電器J1常開觸點，J2為延時繼電器常閉觸點。VD為隔離二極管。當UO間電阻發(fā)生變化時，電流Ig將發(fā)生變化。

1．2．4 延時網(wǎng)絡(luò)電路
    延時網(wǎng)絡(luò)電路如圖9所示，當報警器送電后，測量端并不立即接入不平衡橋路，則經(jīng)過延時網(wǎng)絡(luò)電路對測量回路的殘余電壓5分鐘放電后，測量端接入橋路，儀表開始對UO間網(wǎng)絡(luò)阻抗進行測量。保證了測量的精度。J1、J2為延時繼電器，G1、G2為74LS00與非門集成塊。
1．3 比較電路組成
    比較電路如圖10所示。U2為橋路產(chǎn)生的輸出電壓，比較器的門限電壓，由調(diào)節(jié)電位器Rw3產(chǎn)生，又稱參考電壓或設(shè)定調(diào)節(jié)電壓。當U2>比較器的門限電壓時，輸出高電位，即△U=3V；當U2<比較器的門限電壓時時，即△U≤-0．4V。輸出電壓△U分別控制控制電路的開關(guān)管工作狀態(tài)。

1．4 控制電路組成
    控制電路如圖11所示?？刂齐娐分饕砷_關(guān)管VT3、繼電器J3組成。當控制電壓△U輸出3V(高電位)時，VT3晶體管飽和導(dǎo)通，繼電器J3動作，發(fā)出報警信號；當控制電壓△U輸出低電位時，VT3晶體管截止，繼電器J3不動作，不發(fā)出報警信號。
1．5 顯示電路組成
    顯示電路是由一個IC7107集成塊組成的，其目的是把輸入模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量顯示。

2 結(jié)語
    本研究針對城市路燈的實際需要而設(shè)計，思路較巧妙，結(jié)構(gòu)簡單、易行、成本低、穩(wěn)定性能較好，能直接監(jiān)測電纜回路阻抗變化，達到報警的目的。但電纜CO間畢竟存在感性、容性負載，一但滿足諧振條件，相間將出現(xiàn)很高電壓，導(dǎo)致儀表顯示不穩(wěn)定。采取措施：一是盡量避開易產(chǎn)生振蕩的電纜支路，二是可以把比較器的門限電壓遠離U2輸入電壓的變化范圍。