Nghiên cứu về các loại mạch cảnh báo, bảo vệ trong các thiết bị nguồn hiện đại, ứng dụng vào việc chế tạo mạch điện cảnh bá
Mạch cảnh báo dựa trên cơ sở những mạch cảnh báo và bảo vệ thiết bị nguồn và đặc điểm truyền dẫn nguồn 1 chiều trên đường thuê bao, chúng em đ• nghiên cứu và phát triển thêm các mạch điện cảnh báo, bảo vệ đó để hoàn thành “Mạch cảnh báo và gây nhiễu chống dùng trộm điện thoại” với hy vọng rằng sẽ làm giảm bớt được phần nào tình trạng dùng trộm đừng dây điện thoại đó, đảm bảo quyền lợi cho những thuê bao – khách hàng chính của ngành Bưu điện chúng ta.......
Chuyªn ngµnh §iÖn tö
Nghiªn cøu vÒ c¸c lo¹i m¹ch c¶nh b¸o, b¶o vÖ trong c¸c thiÕt bÞ
nguån hiÖn ®¹i, øng dông vµo viÖc chÕ t¹o m¹ch ®iÖn c¶nh b¸o
vµ g©y nhiÔu chèng dïng trém ®iÖn tho¹i
1. TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi
Trong thêi ®¹i C«ng nghÖ – Th«ng tin ®ang ph¸t triÓn nh vò b·o, ngµnh
viÔn th«ng cña chóng ta còng ngµy cµng ph¸t triÓn, m¹ng l íi viÔn th«ng còng
ngµy cµng réng kh¾p víi hÖ thèng thuª bao ngµy mét lín h¬n.
ThÕ nhng, hÖ thèng thuª bao cña chóng ta cµng ph¸t triÓn cµng lín
m¹nh vÒ sè l îng thuª bao th× còng n¶y sinh nhiÒu vÊn ®Ò khã kh¨n khã gi¶i
quyÕt. V× hÖ thèng c¸p ®iÖn tho¹i ph¸t triÓn rÊt chËm kh«ng kÞp thêi víi sù
ph¸t triÓn cña m¹ng l íi. §êng d©y tõ hép c¸p ®Õn thuª bao th êng lµ rÊt dµi cì tõ
500 – 1000m, mµ l¹i lµ c¸p xo¾n ®«i ®i qua rÊt nhiÒu hé gia ®×nh kh¸c.
Trong nh÷ng n¨m qua t×nh tr¹ng ®Êu trém vµo ®êng d©y ®iÖn tho¹i ®·
vµ ®ang x¶y ra rÊt nhiÒu. §· cã nh÷ng vô kiÖn tông rÊt gay g¾t vÒ cíc thuª
bao gäi quèc tÕ vµ trong níc mµ thuª bao kh«ng gäi mµ do thuª bao bÞ dïng
trém ®êng d©y, rÊt nhiÒu vÊn ®Ò ®Æt ra mµ ngµnh Bu ®iÖn còng kh«ng
thÓ gi¶i quyÕt ®îc, chÝnh quyÒn còng ph¶i chÞu bã tay. Do ®ã mµ c¸c thuª
bao ph¶i tù t×m c¸ch gi¶i quyÕt ®Ó tù b¶o vÖ cho ®êng d©y cña m×nh.
V× môc ®Ých ®ã, vµ ®îc sù gióp ®ì tËn t×nh cña ThÇy gi¸o NguyÔn
Xu©n HoÌ chóng em ®· nghiªn cøu vµ l¾p thµnh m¹ch c¶nh b¸o vµ chèng gäi
trém ®iÖn tho¹i b»ng c¸ch ph¸t tÝn hiÖu nhiÔu lªn ®êng d©y mçi khi ph¸t hiÖn
ra cã hiÖn t îng lÊy sö dông trém ®êng d©y.
M¹ch c¶nh b¸o dùa trªn c¬ së nh÷ng m¹ch c¶nh b¸o vµ b¶o vÖ thiÕt bÞ
nguån vµ ®Æc ®iÓm truyÒn dÉn nguån 1 chiÒu trªn ®êng thuª bao, chóng em
®· nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn thªm c¸c m¹ch ®iÖn c¶nh b¸o, b¶o vÖ ®ã ®Ó hoµn
thµnh “M¹ch c¶nh b¸o vµ g©y nhiÔu chèng dïng trém ®iÖn tho¹i” víi hy väng
r»ng sÏ lµm gi¶m bít ®îc phÇn nµo t×nh tr¹ng dïng trém ®õng d©y ®iÖn tho¹i
®ã, ®¶m b¶o quyÒn lîi cho nh÷ng thuª bao – kh¸ch hµng chÝnh cña ngµnh B u
®iÖn chóng ta.
2. Néi dung khoa häc cña ®Ò tµi
Häc viÖn C«ng nghÖ BC - VT
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HS-SV
- Nghiªn cøu mét sè m¹ch ®iÖn c¶nh b¸o vµ b¶o vÖ trong c¸c thiÕt bÞ nguån
viÔn th«ng hiÖn ®¹i.
- ¸p dông, thiÕt kÕ m¹hc c¶nh b¸o vµ g©y nhiÔu chèng dïng trém ®êng d©y
®iÖn tho¹i.
2.1/ Mét sè m¹ch c¶nh b¸o vµ b¶o vÖ thiÕt bÞ nguån ®iÖn
C¬ së h×nh thµnh nªn c¸c m¹ch ®iÖn c¶nh b¸o vµ b¶o vÖ lµ dùa trªn sù
biÕn ®æi dßng vµ ¸p trªn c¸c ®êng d©y cung cÊp nguån råi sau ®ã so s¸nh dßng,
¸p biÕn ®æi ®ã víi mét nguån chuÈn ®Ó tõ ®ã ®a tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®ãng
ng¾t thiÕt bÞ c¶nh b¸o, b¶o vÖ.
Trªn c¬ së ®ã ngêi ta dïng IC khuÕch ®¹i thuËt to¸n lµm bé so ¸p, Mét
®Çu vµo lÊy ®iÖn ¸p tõ ®êng d©y cÇn gi¸m s¸t, cßn mét ®Çu vµo lÊy ®iÖn ¸p
chuÈn ®îc t¹o ra th«ng qua mét ®ièt zener, sau ®ã tÝn hiÖu ra sÏ ®iÒu khiÓn
møc ®iÖn ¸p ®Ó ®ãng hoÆc ng¾t mét transistor, transistor nµy sÏ cã nhiÖm vô
®ãng hoÆc ng¾t nguån ®iÖn cung cÊp cho c¸c thiÕt bÞ c¶nh b¸o, b¶o vÖ lµ c¸c
®Ìn Led vµ c¸c loa, chu«ng; §èi víi c¸c m¹ch b¶o vÖ th× møc ngìng so s¸nh sÏ cao
h¬n møc ngìng cña m¹ch c¶nh b¸o, vµ ®Ó b¶o vÖ th êng th× ngêi ta dïng mét
phÇn tö hiÖu chØnh lµ c¸c transistor hoÆc c¸c ®ièt, cßn phÇn tö b¶o vÖ khi
khÈn cÊp lµ mét cÇu ch×.
Díi ®©y lµ s¬ ®å m¹ch cña mét sè m¹ch c¶nh b¸o vµ b¶o vÖ th êng dïng
trong c¸c thiÕt bÞ nguån viÔn th«ng ngµy nay:
Häc viÖn C«ng nghÖ BC - VT
Chuyªn ngµnh §iÖn tö
2.2/ M¹ch c¶nh b¸o vµ g©y nhiÔu chèng dïng trém ®êng d©y ®iÖn tho¹i
§Æc ®iÓm truyÒn dÉn trªn ®êng d©y ®iÖn tho¹i:
- C¸c thuª bao ®îc cÊp nguån tËp trung t¹i Tæng ®µi víi møc ± 48V (Khi cã
®iÖn líi lµ 50V, khi mÊt ®iÖn líi chØ cßn 46÷ 48V, h¹n díi khi dïng accu lµ
46V). ± 48V còng lµ møc mét chiÒu khi thuª bao nhÊc m¸y.
- Khi thuª bao nhÊc m¸y, nguån trªn ®êng d©y tôt xuèng cßn 7÷ 12V tuú tõng
lo¹i m¸y ®iÖn tho¹i, møc ®iÖn ¸p nµy th«ng b¸o víi tæng ®µi lµ th«ng b¸o cã
nhu cÇu quay sè. Møc ®iÖn ¸p mét chiÒu nµy còng lµ møc ®iÖn ¸p khi thuª
bao ®µm tho¹i.
Dùa vµo ®Æc ®iÓm trªn ®êng d©y cã hai møc ®iÖn ¸p mét chiÒu phô
thuéc vµo tr¹ng th¸i cña thuª bao vµ dùa vµo nguyªn lý ho¹t ®éng cña c¸c m¹ch
c¶nh b¸o ®iÖn ¸p cao, ®iÖn ¸p thÊp chóng ta cã thÓ thiÕt m¹ch c¶nh b¸o vµ
chèng dïng trém ®êng d©y thuª bao ®iÖn tho¹i cã s¬ ®å khèi cña nh h×nh vÏ:
Häc viÖn C«ng nghÖ BC - VT
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HS-SV
M¹ch nµy khi c¶nh b¸o còng nh khi g©y nhiÔu ®Òu dïng nguån mét
chiÒu trªn ®êng d©y. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch nh sau:
Khi m¸y ë tr¹ng th¸i chê, hoÆc trªn ®êng d©y kh«ng cã hiÖn t îng gäi trém
th× ®iÖn ¸p mét chiÒu trªn dêng d©y kh¸ cao ( ∼ 50V) qua cÇu chèng ®¶o cùc
cung cÊp cho nguån cho m¹ch ®iÖn cña khèi gi¸m s¸t. Lóc nµy khèi gi¸m s¸t sÏ
kh«ng ®a ra tÝn hiÖu ®Ó ®iÒu khiÓn ®ãng khèi chuyÓn m¹ch. Khèi c¶nh b¸o
vµ g©y nhiÔu sÏ kh«ng ®îc cung cÊp nguån, do ®ã khèi nµy kh«ng ho¹t ®éng,
tøc lµ sÏ kh«ng cã tÝn hiÖu c¶nh b¸o vµ tÝn hiÖu nhiÔu.
Khi thuª bao chñ nhÊc m¸y hoÆc khi ®êng d©y cña thuª bao chñ bÞ c©u
trém th× lËp tøc ®iÖn ¸p trªn ®êng d©y sÏ sôt xuèng rÊt nhanh chØ cßn kho¶ng
8V ÷ 12V. §iÖn ¸p lóc nµy ®i qua cÇu chèng ®¶o cùc ®Õn cung cÊp cho khèi
gi¸m s¸t ®êng d©y. Khèi nµy sÏ kiÓm tra:
- NÕu lµ tõ m¸y thuª bao chñ th× khèi gi¸m s¸t sÏ kh«ng ®a ra tÝn hiÖu ®ãng
khèi chuyÓn m¹ch. M¹ch c¶nh b¸o, g©y nhiÔu kh«ng ho¹t ®éng. Thuª bao cã
thÓ gäi b×nh th êng mµ kh«ng hÒ bÞ nhiÔu hay c¶nh b¸o g×.
- NÕu kh«ng ph¶i lµ tõ thuª bao chñ nhÊc m¸y th× khèi gi¸m s¸t sÏ ®a ra tÝn
hiÖu ®iÒu khiÓn ®ãng khèi chuyÓn m¹ch. M¹ch c¶nh b¸o, g©y nhiÔu ®îc
cÊp nguån sÏ t¹o ra c¸c tÝn hiÖu nhiÔu ®a lªn ®êng d©y ®Ó ph¸ cuéc gäi
trém, ®ång thêi m¹ch ph¸t ra c¶nh b¸o loa kªu vµ LED s¸ng ®Ó b¸o cho m¸y
thuª bao chñ biÕt.
Häc viÖn C«ng nghÖ BC - VT
Chuyªn ngµnh §iÖn tö
Trªn c¬ së ®ã ta cã m¹ch ®iÖn c¶nh b¸o vµ g©y nhiÔu thùc tÕ nh sau:
a/ Khi thuª bao kh«ng nhÊc m¸y hoÆc khi trªn ®êng d©y kh«ng bÞ dïng trém:
Lóc nµy ®iÖn ¸p trªn ®êng d©y ®¹t kho¶ng 48 ÷ 50V.
- Dßng ®i qua D 11 sÏ b»ng: I D = (50 - 15)/(47K + 15K) = 0,57(mA)
- Dßng ®iÖn qua R3 lµ: I R3 = 50/47K = 1,06(mA)
Dßng tæng trong toµn m¹ch b»ng: I = I D + I R3 = 1,63(mA).
§iÖn ¸p trªn ®êng d©y qua cÇu n¾n sôt ¸p trªn R2 lµm ®iÖn ¸p t¹i ®iÓm
A lµ 3,33(V). §iÖn ¸p nµy ®Æt vµo cùc B cña transistor Q 1 lµm transistor nµy
th«ng b·o hoµ, dßng ®iÖn qua R3, qua transistor Q1 xuèng ®Êt lµm khèi
chuyÓn m¹ch ®ãng, m¹ch c¶nh b¸o vµ g©y nhiÔu sÏ kh«ng ®îc cÊp nguån ®Ó
ho¹t ®éng.
Trong tr êng hîp nµy dßng ®iÖn qua R3, qua Q1 xuèng ®Êt nhng mét
phÇn vÉn ®îc truyÒn ®Õn cùc ®iÓm B. Do ®ã dÓ transistor Q2 hoµn toµn
kh«ng ho¹t ®éng th× ta l¾p thªm ®ièt D 9 ®Ó lµm triÖt tiªu hoµn toµn dßng
®Õn transistor Q2.
Khi m¸y thuª bao chñ kh«ng nhÊc th× m¹ch dß tr¹ng th¸i thuª bao chñ
nhÊc m¸y hë, kh«ng cã dßng qua ISO1 nªn Led trong nã kh«ng s¸ng lµm m¹ch
gi¸m s¸t kh«ng göi tÝn hiÖu ®ãng chuyÓn m¹ch cÊp nguån cho m¹ch c¶nh b¸o
vµ g©y nhiÔu.
Häc viÖn C«ng nghÖ BC - VT
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HS-SV
b/ Khi ®êng d©y bÞ dïng trém, hoÆc khi thuª bao chñ nhÊc m¸y:
Khi ®êng d©y bÞ dïng trém th× ®iÖn ¸p trªn ®êng d©y tôt xuèng rÊt
thÊp, chØ cßn kho¶ng 8 ÷ 12V. Lóc nµy ®iÖn ¸p qua cÇu n¾n ®Õn R1 råi ®Õn
®ièt zener D 11, nh ng v× ®iÖn ¸p lóc nµy rÊt thÊp (l¹i sôt ¸p qua R 1) nhá h¬n
møc th«ng cña D 11 nªn ®ièt nµy t¾t kh«ng cho dßng qua nã. D 11 kh«ng th«ng
lµm cho ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®iÓm A lµ møc thÊp nªn transistor Q 1 còng kh«ng
th«ng → dßng ®iÖn qua R3 ®Õn ®iÓm B.
Dßng qua R3 b»ng: I R3 = 0,17 ÷ 0,25(mA)
Dßng ®i ®Õn ®iÓm B qua D 9 (v× ISO1 lóc nµy kh«ng ®îc cÊp nguån do
®ã Led kh«ng s¸ng vµ transistor quang kh«ng th«ng) ®Õn cùc B cña transistor
Q2 lµm cho cùc B cña transistor Q2 cã møc cao, Q2 th«ng dÉn ®Õn cùc B cña
transistor thuËn Q3 cã møc cao lµm cho transistor nµy còng th«ng b·o hoµ, sÏ
cã dßng ®i tõ ®iÓm D ®Õn ®iÓm E cung cÊp nguån cho m¹ch t¹o dao ®éng
dïng IC 555 ho¹t ®éng.
M¹ch t¹o dao ®éng 555 sÏ t¹o ra c¸c xung nhiÔu, c¸c xung nhiÔu nµy sÏ ®-
îc ®a ra loa ®Ó b¸o cho thuª bao chñ, biÕt ®ång thêi nã ®îc ®a qua transistor
Q4 ®Ó khuÕch ®¹i vµ ®a lªn ®êng d©y ®Ó ph¸ cuéc gäi trém.
Khi thuª bao chñ nhÊc m¸y th× ®iÖn ¸p trªn ®êng d©y còng tôt xuèng
rÊt cßn kho¶ng 8 ÷ 12V. Dßng ®iÖn trªn ®êng d©y còng sÏ qua cÇu n¾n, qua
R3 ®Õn ®iÓm B. §ång thêi khi thuª bao chñ nhÊc m¸y th× còng sÏ cã dßng qua
m¸y ®iÖn tho¹i cña thuª bao chñ qua cÇu n¾n sôt ¸p mét phÇn trªn R 10 råi ®Õn
Anèt cña Led trong ISO1. Led nµy ph¸t s¸ng lµm transistor quang th«ng, nèi
t¾t hai ®iÓm B vµ C. §iÓm B nèi ®Êt sÏ lµm cho transistor Q2 kh«ng th«ng
dÉn ®Õn m¹ch c¶nh b¸o vµ g©y nhiÔu kh«ng ®îc cÊp nguån ®Ó ho¹t ®éng.
3. Ph ¬ng ph¸p nghiªn cøu cña ®Ò tµi
§Ó nghiªn cøu thµnh c«ng ®Ò tµi nµy chóng ta cÇn ph¶i chuÈn bÞ ®Çy
®ñ c¸c kiÕn thøc c¶ vÒ lý thuyÕt vµ thùc hµnh.
VÒ mÆt lý thuyÕt chóng ta cÇn n¾m v÷ng c¸c ph¬ng ph¸p ph©n tÝch
m¹ch ®iÖn, t¸c dông vµ cÊu t¹o cña mét sè linh kiÖn dïng trong c¸c m¹ch. §Æc
biÖt lµ ph¶i hiÓu ®îc nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch c¶nh b¸o ®iÖn¸p cao, ®iÖn
Häc viÖn C«ng nghÖ BC - VT
Chuyªn ngµnh §iÖn tö
¸p thÊp vµ ngoµi rat a còng cÇn ph¶i nghiªn cøu thËt kü hai chÕ ®é (ng¾t vµ
th«ng b·o hoµ) cña transistor. CÇn ph¶i cã kiÕn thøc vÒ c¸c lo¹i m¹ch t¹o dao
®éng ®a hµi ®Ó g©y nhiÔu. Vµ quan träng nhÊt lµ chóng ta cÇn ph¶i n¾m ®îc
quy luËt thay ®æi ®iÖn ¸p trªn ®êng d©y thuª bao ®iÖn tho¹i v× chÝnh dùa vµo
sù thay ®æi nµy, kÕt hîp víi kiÕn thøc vÒ c¸c m¹ch c¶nh b¸o ®· häc ®Ó h×nh
thµnh nªn ý t ëng t¹o ra mét m¹ch ®iÖn c¶nh b¸o vµ g©y nhiÔu trªn ®êng d©y
mçi khi ®êng d©y thuª bao bÞ dïng trém.
VÒ mÆt thùc hµnh, thùc tÕ chóng ta cÇn ph¶i hiÓu ®îc c¸ch thøc ®Ó
x©y dùng lªn mét m¹ch thùc tÕ (m¹ch in). CÇn ph¶i cã kiÕn thøc vÒ c¸c lo¹i linh
kiÖn trong thùc tÕ, vÝ dô nh: c¸ch x¸c ®Þnh ch©n cña transistor, c¸ch x¸c ®Þnh
trÞ sè cña c¸c ®Þªn trë, tô ®iÖn,…
4. Kh¶ n¨ng øng dông cña ®Ò tµi
Do thêi gian nghiªn cøu cßn cha nhiÒu, cha tham kh¶o ®îc nhiÒu tµi liÖu
më réng v× thÕ nªn s¶n phÈm lµm ra vÉn cã phÇn cha thËt tèt. Do ®ã chóng
em rÊt muèn ®Ò tµi sÏ ®îc ph¸t triÓn thªm ®Ó cµng ngµy m¹ch c¶nh b¸o, b¶o
vÖ nµy sÏ cµng hoµn thiÖn h¬n vµ tèi u h¬n.
Riªng vÒ m¹ch c¶nh b¸o, g©y nhiÔu chèng dïng trém ®iÖn tho¹i nµy,
chóng em rÊt muèn sÏ cã thêi gian ®Ó nghiªn cøu vµ tÝch hîp thªm mét sè chøc
n¨ng vµo m¹ch ®Ó m¹ch cã thÓ cã nhiÒu øng dông h¬n n÷a. VÝ dô nh sÏ tÝch
hîp chøc n¨ng ph©n luång ®êng d©y dïng trong gia ®×nh, ®Ó khi mét m¸y
®ang gäi (hoÆc ®ang nghe) th× c¸c m¸y kh¸c cïng dïng chung mét ®êng d©y sÏ
bÞ kho¸ kh«ng gäi ®îc n÷a;…
Ngoµi ra, v× tÝch tiÕt kiÖm cña m¹ch ®iÖn (sè l îng linh kiÖn Ýt, c¸c
linh kiÖn dïng trong m¹ch lµ c¸c linh kiÖn th«ng dông dÔ kiÕm, gi¸ thµnh rÎ,
…) v× thÕ nÕu cã thÓ thu gän m¹ch l¹i, gi¶m kÝch th íc m¹ch xuèng th× s¶n
phÈm cña chóng ta sÏ cã rÊt nhiÒu u ®iÓm c¹nh tranh ®Ó cã thÓ nghÜ ®Õn
viÖc th ¬ng m¹i ho¸ s¶n phÈm nµy trªn thÞ tr êng.
Häc viÖn C«ng nghÖ BC - VT
