一種基于路燈補償電容的電纜防盜系統設計

摘要 提出了一種通過(guò)測量照明線(xiàn)路補償電容變化，來(lái)監測電纜是否被盜的新型電纜防盜報警系統設計方案。目前的照明路燈均具有較大的補償電容，因此電纜上的電容將隨電纜長(cháng)度的變化而呈現規律性變化。新型系統正是基于以上原理測量電容值，通過(guò)AT89C51單片機計算分析精確定位出被盜位置，并通過(guò)語(yǔ)音芯片ISD25120，撥號芯片MT8888在電話(huà)上自動(dòng)報警。在實(shí)際應用中，具有良好的報警效果。
關(guān)鍵詞 電纜防盜；雙音多頻；語(yǔ)音芯片；單片機；自動(dòng)報警

實(shí)際應用中照明線(xiàn)路電纜時(shí)常出現被盜情況，不僅給國家帶來(lái)?yè)p失，也嚴重影響了生產(chǎn)生活軼序。為防止電纜被盜，根據目前節能路燈照明系統采用單燈補償電容的特性，設計了電纜防盜系統。

1 系統整體設計
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(xiàn)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(huì )減小。根據測到的電容大小，就能判斷電燈的個(gè)數，再結合電纜電燈的物理拓撲，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(lái)展示，文中使用了常見(jiàn)的555芯片，用555芯片構成多諧振蕩器，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化為脈沖信號的周期，單片機通過(guò)計算脈沖的周期，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。當單片機檢測到電纜被盜時(shí)，就會(huì )向自動(dòng)摘掛機模塊發(fā)出一個(gè)摘機信號，然后將原先設定的電話(huà)號碼發(fā)給自動(dòng)撥號模塊，撥號報警。該設計的總體框圖如圖1所示。

2 電路模塊設計
2．1 繼電器陣列與555陣列及路選模塊設計
在系統與電纜的接口部分，文中共用到24個(gè)繼電器，構成了一個(gè)繼電器陣列，所有繼電器初始時(shí)均處于常開(kāi)狀態(tài)，唯獨在時(shí)鐘開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，才轉到常閉狀態(tài)，使系統連接到電纜。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(kāi)關(guān)控制繼電器陣列，使系統只在電纜無(wú)電時(shí)才連接到電纜，監測電纜是否被盜。繼電器陣列中的每個(gè)繼電器分別對應一個(gè)有555芯片構成的多諧振蕩器，單個(gè)多諧振蕩器的電路圖如圖2所示。該類(lèi)多諧振蕩器在系統上也有24個(gè)，構成了一個(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(xiàn)及24根火線(xiàn)相連，其輸出端均連接在一個(gè)由3個(gè)4051芯片構成的路選模塊上，單片機通過(guò)控制片選模塊，選擇對某條線(xiàn)路進(jìn)行檢測。

這里采用的繼電器都是機械式的而非電子式，因為機械式繼電器的電氣特性比電子式的特性好，不會(huì )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。因為，在確定電纜上電燈個(gè)數時(shí)，是以計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，若在此范圍內，則認為電纜上電燈的個(gè)數與初始化時(shí)的個(gè)數相等，否則不等。而在計算脈沖正周期的大小時(shí)，采用的是計算在其間通過(guò)計時(shí)脈沖的個(gè)數，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)的計時(shí)脈沖的個(gè)數則越多，計算出的脈沖周期的誤差相對就越小。當然，也不是正周期越大越好，因為正周期越大，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(guò)計算和實(shí)際測量，發(fā)現與電纜電容并聯(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的數據選擇器。