CN101593396B - 输电线路生物防盗传感器 - Google Patents
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Abstract
输电线路生物防盗传感器，包括依次相连接的感应导线、可控振荡信号产生电路和单片机检测、信号处理及灵敏度设置电路，可控振荡信号产生电路和单片机检测、信号处理及灵敏度设置电路分别与供电电源相连接。本发明防盗传感器用于架空输电线路的防盗监测系统，能在输电线路铁塔拉线被盗时及时感应，提高防盗监测系统的准确性和可靠性。
Description
技术领域
本发明属于传感设备制造技术领域，涉及一种传感器，特别涉及一种输电线路生物防盗传感器。
背景技术
在电力输电系统中，尤其是在边远山区，架空输电线路铁塔拉线和输电导线被盗现象屡屡发生，给输电电网的安全和可靠运行带来了极大的隐患，同时因盗窃引发的电网停电事故，造成了重大的经济损失。因此，设计一种能在输电线路铁塔拉线被盗时及时报警，并通知相关人员的防盗监测系统，具有十分重要的意义，而该防盗监测系统中，用于监测入侵者的传感器至关重要，它直接影响到防盗监测系统的准确性和可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种输电线路生物防盗传感器，用于架空输电线路的防盗监测系统，能在输电线路铁塔拉线被盗时及时感应，提高防盗监测系统的准确性和可靠性。
本发明所采用的技术方案是，输电线路生物防盗传感器，包括依次相连接的感应导线、可控振荡信号产生电路和单片机检测、信号处理及灵敏度设置电路，可控振荡信号产生电路和单片机检测、信号处理及灵敏度设置电路分别与供电电源相连接。
本发明的特点还在于，
感应导线采用普通导线。
可控振荡信号产生电路包括串联的电阻R2和电容C2，电容C2分别与电感L的一端和电容C3相连接，电容C3依次与电阻R3和有源器件串联，有源器件的输出端与电感L的另一端相连接，电阻R2与感应导线相连接。
有源器件采用CD4069，由串联的前后两级反相器组成，前级反相器与电阻R1并联。
单片机检测、信号处理及灵敏度设置电路包括相互连接的单片机和灵敏度设置电路，单片机的P3.4接口与可控振荡信号产生电路相连接，灵敏度设置电路的结构包括：串联的电阻R1和开关K1与串联的电阻R2和开关K2构成并联电路，开关K1与开关K2分别接地，电阻R1和电阻R2分别与+5V电压和单片机的引脚40相连接，电阻R1与开关K1之间的旁路与单片机的P1.1接口相连接，电阻R2与开关K2之间的旁路与单片机的P1.2接口相连接。
单片机采用STC89C51系列单片机。
供电电源包括依次相连接的太阳能电池、充放电保护器和稳压器，充放电保护器与锂电池相连接。
稳压器采用DC/DC转换电路MAX639。
本发明传感器具有如下特点：
1)非接触式传感，不容易被盗窃者发现，且传感导线上不带电，安全可靠。
2)无方向性，不受噪声影响，抗干扰能力极强，使报警器准确率高。
3)监测范围宽(取决于导线所在范围)，适于铁塔等大范围现场或环境的防盗报警器。
4)根据传感器原理，当生物体靠近、触摸、甚至破坏剪断时均可产生报警信号，报警可靠性高。
5)可适应高温、低温、阳光照射、灰尘、雾和强烈震动，不受自然遮挡限制及天气变化的影响。
附图说明
图1是本发明防盗传感器一种实施例的结构示意图；
图2是本发明防盗传感器中可控振荡信号产生电路的结构示意图；
图3是本发明防盗传感器中单片机检测、信号处理及灵敏度设置电路的结构示意图；
图4是本发明防盗传感器中供电电源的结构示意图。
图中，1.感应导线，2.可控振荡信号产生电路，3.单片机检测、信号处理及灵敏度设置电路，4.供电电源，5.有源器件，6.生物体等效电路。
其中，3-1.单片机，3-2.灵敏度设置电路，4-1.太阳能电池，4-2.充放电保护器，4-3.稳压器，4-4.锂电池。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明防盗传感器一种实施例的结构，如图1所示，包括依次相连接的感应导线1、可控振荡信号产生电路2和单片机检测、信号处理及灵敏度设置电路3，可控振荡信号产生电路2和单片机检测、信号处理及灵敏度设置电路3分别与供电电源5相连接。
感应导线1采用单根普通导线，无方向性，全方位防护，防护范围大。
本发明防盗传感器中可控振荡信号产生电路2的结构，如图2所示，包括串联的电阻R2和电容C2，电容C2分别与电感L的一端和电容C3相连接，电容C3依次与电阻R3和有源器件5串联，有源器件5的输出端与电感L的另一端相连接，有源器件5采用CD4069，由串联的前后两级反相器组成，前级反相器与电阻R1并联。电阻R2与感应导线1相连接。
可控振荡信号产生电路2是由R、L、C谐振电路和CD4069有源器件5构成的振荡器，输入接传感导线1。正常情况下，该振荡器输出幅度稳定、频率约为33KHz的方波信号，并将该信号输入单片机检测、信号处理及灵敏度设置电路3。当生物体靠近感应导线1移动时，生物体可视为生物体等效电路6，并视为在感应导线1与生物体之间引入了一个微小的分布电容C1，该电容随着生物体与感应导线1之间距离的缩短而增大，电容C1与生物体串联成为R、L、C振荡回路的一部分，引起可控振荡信号产生电路2输出信号频率的变化，当生物体靠近感应导线1时，电容C1增大，可控振荡信号产生电路2输出信号的频率降低，生物体与感应导线1之间的距离约为10-30cm时，可控振荡信号产生电路2输出信号的频率降低约100Hz～20Hz。可控振荡信号产生电路2能满足输出信号幅度及振荡频率高度稳定的要求，当生物体靠近感应导线1时，输出信号频率改变灵敏，且当输出信号频率改变时，输出信号的幅度不变，有利于单片机的准确检测和判别。
本发明防盗传感器中单片机检测、信号处理及灵敏度设置电路3的结构，如图3所示，包括相连接的单片机3-1和灵敏度设置电路3-2，单片机3-1的P3.4接口与可控振荡信号产生电路2相连接。灵敏度设置电路3-2的结构包括：串联的电阻R1和开关K1与串联的电阻R2和开关K2构成并联电路，开关K1与开关K2分别接地，电阻R1和电阻R2分别与+5V电压和单片机3-1的引脚40相连接；电阻R1与开关K1之间的旁路与单片机3-1的P1.1接口相连接，电阻R2与开关K2之间的旁路与单片机3-1的P1.2接口相连接。
单片机3-1采用宏晶的STC89C51系列单片机。
单片机检测、处理灵及灵敏度设置电路3，由STC89C51系列单片机及外围电路组成，主要用于可控振荡信号产生电路2输出信号的检测、处理及灵敏度的设置，并产生报警信号等。单片机3-1通过P3.4口(定时器T0口)检测可控振荡信号产生电路2送来的信号，若该信号的频率在一定的时间内保持不变，单片机3-1的报警输出处于等待状态；若单片机3-1检测到输入信号的频率降低并超过设定的门限值时，单片机3-1通过P1.0口输出报警信号。
由单片机3-1的接口P1.1和接口P1.2及灵敏度设置电路3-2中的电阻R1、电阻R2、开关K1和开关K2实现本防盗传感器的灵敏度设置；通过开关K1和开关K2组合，可将本防盗传感器的灵敏度由低到高设为四个等级。通过按键设置对生物体入侵时产生报警的灵敏度。
本发明防盗传感器中供电电源4的结构，如图4所示，包括依次相连接的太阳能电池4-1、充放电保护器4-2和稳压器4-3，充放电保护器4-2与锂电池4-4相连接。稳压器4-3采用DC/DC转换电路MAX639。
供电电源4为可控振荡信号产生电路2和单片机检测、信号处理及灵敏度设置电路3提供稳定可靠的+5V直流电源。由于本防盗传感器通常安装在野外，且要求不间断供电，因此，采用太阳能电池4-1及可充电的锂电池4-4实现不间断的电源供电。考虑到功耗问题，采用稳压器4-3实现稳压供电。供电电源4适合于野外条件(如输电线路、高压杆塔)下安装的本传感器。
本发明防盗传感器的工作过程：
将本防盗传感器安装于输电线路容易遭窃的部位，在正常情况下，即被监测现场无生物体靠近时，可控振荡信号产生电路2输出信号的频率不变，本防盗传感器处于接受监测状态。当生物体接近感应导线1(无论生物体在感应导线1的始端还是末端)时，生物体相当于在感应导线1附近产生了一个生物体等效电路6，同时视为在感应导线1上串联了一个电容，导致感应导线1与生物体之间的分布电容改变，使可控振荡信号产生电路2的参数发生变化，输出信号的频率降低，并将该信号输入单片机检测、信号处理及灵敏度设置电路3，单片机检测、信号处理及灵敏度设置电路3检测到输入信号的频率超过设定的门限值时，便可产生准确、可靠的报警信号。同时可直接控制声、光报警，或将信息远传。
本防盗传感器用于架空输电线路的防盗监测系统，能在输电线路铁塔拉线被盗时及时感应，提高防盗监测系统的准确性和可靠性。
Claims (3)
1. 输电线路生物防盗传感器，其特征在于，该防盗传感器包括依次相连接的感应导线（1）、可控振荡信号产生电路（2）和单片机检测、信号处理及灵敏度设置电路（3），可控振荡信号产生电路（2）和单片机检测、信号处理及灵敏度设置电路（3）分别与供电电源（4）相连接；
所述的可控振荡信号产生电路（2）包括串联的电阻R2和电容C2，电容C2分别与电感L的一端和电容C3相连接，电容C3依次与电阻R3和有源器件（5）串联，有源器件（5）的输出端与电感L的另一端相连接，电阻R2与感应导线（1）相连接；所述的有源器件（5）采用CD4069，由串联的前后两级反相器组成，前级反相器与电阻R1并联；
所述的单片机检测、信号处理及灵敏度设置电路（3）包括相互连接的单片机（3-1）和灵敏度设置电路（3-2），单片机（3-1）的P3.4接口与可控振荡信号产生电路（2）相连接，所述灵敏度设置电路（3-2）的结构包括：串联的电阻R1和开关K1 与串联的电阻R2和开关K2构成并联电路，开关K1与开关K2分别接地，电阻R1和电阻R2分别与+5V电压和单片机（3-1）的引脚40相连接，电阻R1与开关K1之间的旁路与单片机（3-1）的P1.1接口相连接，电阻R2与开关K2之间的旁路与单片机（3-1）的P1.2接口相连接；所述的单片机（3-1）采用STC89C51系列单片机；
所述的供电电源（4）包括依次相连接的太阳能电池（4-1）、充放电保护器（4-2）和稳压器（4-3），充放电保护器（4-2）与锂电池（4-4）相连接。
2. 按照权利要求1所述的防盗传感器，其特征在于，所述的感应导线（1）采用普通导线。
3. 按照权利要求1所述的防盗传感器，其特征在于，所述的稳压器（4-3）采用DC/DC转换电路MAX639。
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