路灯电缆防盗报警器系统设计

摘要：路灯电缆防盗报警器其特征在于被测电缆回路连接在测量电路中，电缆回路和测量电路的电源是直流电源，测量电路的信号输出端与控制电路相连接，控制电路输出驱动有线或无线报警电路。本电路的显著特点是，将电缆连接到测量电路中，并采用直流电源供电，这样，电缆回路可以等效成纯阻回路，通过测量电路阻抗的变化反映路灯电缆的情况，其结构简单，性能可靠，采用有线或无线方式直接反馈到实时监控的终端，及时发现和防止路灯电缆被盗。
关键词：电缆防盗报警器；直流电源；纯阻；报警

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。

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。
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<比较器的门限电压时时，即△U≤-0．4V。输出电压△U分别控制控制电路的开关管工作状态。

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。