一种针对接触式窃电和非接触式窃电的防窃电装置的制造方法_2

文档序号:8528939阅读:来源:国知局
频监测模块包括天线、天线匹配网络、衰减网络、检波电路、微控制器和输出电路,所述天线与天线匹配网络连接,所述天线匹配网络与衰减网络连接,所述衰减网络与检波电路连接,所述检波电路与微控制器连接,所述微控制器与输出电路连接。该高频监测模块检测效果好,检测距离远、近可调,且可靠性高、成本低,体积小,放入计量箱内安装更方便。
[0024]参见图3,所述天线匹配网络包括电感LI以及第6个电容C6,所述第6个电容C6的一端与天线连接,所述第6个电容C6的另一端分别与电感LI的一端、衰减网络的输入端连接,所述电感LI的另一端接地。
[0025]由于检测信号为宽频无线电波,所以在天线形式上采用宽带的偶极子天线,通过调整天线的阻抗匹配使天线在300MHZ至1000MHZ的频率内具有比较平坦的增益曲线,由于检测的场强比较大,所以还要尽量的降低天线增益,本天线标注于[图3]ANT部分。
[0026]所述衰减网络包括若干电阻R2、R3、R4、电容C7、C8、C9,天线匹配网络的输出端分别与第4个电阻R4的一端、第3个电阻R3的一端连接,第4个电阻R4的另一端接地,第3个电阻R3的另一端分别与第7个电容C7的一端、第2个电阻R2的一端以及检波电路的输入端连接,第7个电容C7的另一端接地,第2个电阻R2的另一端接地,第8个电容C8的两端分别与第3个电阻R3的两端连接,第9个电容C9的两端分别与第4个电阻R4的两端连接。
[0027]由于检测场强很大,即使使用增益比较低的天线,所采集到的信号强度也远远大于检波电路的输入极限,所以在天线与检波电路之间需要加入一个衰减网络,在保障衰减平整度的同时还要保障足够的带宽。通过计算此处的衰减网络应为_41dB,通过对微波电路的仿真确定为一级衰减,衰减网络仿真特性如图7所示。从仿真结果可以看出,在使用的频率范围内衰减网络只有0.12dB的波动,完全可以满足使用要求。
[0028]所述检波电路采用输出形式为dBV的成品检波芯片。检波电路有很多种形式可以使用,最常见的为检波二极管组成的简易检波器,虽然这种电路成本低廉,但检波的准确度、线性度和一致性都很难保障,鉴于这些原因,在本设计中采用了成品检波芯片,通过对比,ADI公司的AD8314比较适合此项目应用。AD8314的输出形式为dBV,在这个项目中就免去了一般检波芯片输出的dBm与V/m的转换运算。且此器件在_60dBV至-15dBV区间具有非常好的线性度,在全频段内的差异也比较小,完全可以满足本传感器的检波应用。
[0029]由于本发明中使用的1 口很少,所以选用了 STM32R)30F4P6微控制器。STM32F030系列微控制器采用32位的Cortex-MO内核,具有48MHZ的总线时钟,内部集成有12位AD转换器,非常适合中等运算量的高精度采集系统。同时由于ST公司的大力推广此型号产品极具价格优势,唯一不足就是1数量不多,但对于本项目来讲已经足够。
[0030]所述输出电路包括光耦合器U3、三极管Ql以及若干电阻,所述三极管Ql的基极经第一个电阻Rl与控制器的输出端连接,所述三极管Ql的发射极接地,所述三极管Ql的集电极与光親合器U3的一个输入端连接,光親合器U3的另一个输入端经第5个电阻R5与电源输出端连接,光親合器U3的一个输出端与报警模块的输入端连接,光親合器U3的另一个输出?而接地。
[0031]由于在强电场环境工作,所以输出电路要具备两个特性,一是不容易受外部强电场干扰,二是不能将外部强电场引入到传感器内部,要具有非常高的信号隔离度。鉴于这两个因素,在设计中申请人选用光耦做为输出电路,输出为低电平触发信号SIN1-。
[0032]所述强磁监测模块包括逻辑运算模块以及若干强磁信号感应开关Κ1-Κ8,所述逻辑运算模块采用或非门逻辑运算模块或或门逻辑运算模块,所述逻辑运算模块与电源输出端连接,若干强磁信号感应开关Κ1-Κ8的一端均与电源输出端连接,若干强磁信号感应开关Κ1-Κ8的另一端分别与逻辑运算模块的各个输入端连接,所述逻辑运算模块的输出端与报警模块的输入端连接。所述强磁信号感应开关采用干簧管或磁继电器。各个强磁信号感应开关与LED信号灯、电阻串联在电源的正负极之间。本实施例的各个强磁信号感应开关的一端与+5V电压连接,各个强磁信号感应开关的另一端连接LED信号灯的正极,LED信号灯的负极经电阻接地。逻辑运算模块的输出端与低电平信号灯LEDR9的负极连接,低电平信号灯LEDR9的正极经电阻R9与电源输出端VCC连接。逻辑运算模块的输出端与高电平信号灯LEDRlO的正极连接,高电平信号灯LEDRlO的负极经电阻RlO接地。
[0033]所需电阻均为1K,K1到Κ8为磁继电器,LEDRl到LEDR8为磁继电器信号灯,LEDR9为低电平信号灯,LEDRlO为高电平信号灯。
[0034]通过对本电路试制、调试,模块在300MHz—900MHz,场强范围400V/M — 1000V/M下进行测试时能够精确的检测出信号来,且可触发光耦U3导通。利用磁继电器有强磁场靠近就会闭合的原理。将磁继电器(K1-K8)分布在电能计量表的四周,当有强磁场靠近电能计量表时,某个磁继电器(K1-K8)闭合,将+5V高电平接通,对应LED指示灯(LEDR1-LEDR8)点亮且将高电平信号传输给HD14078或非门芯片,或非门处理后再将产生低电平触发信号SIN2-,同时LEDR9点亮。若没有强磁场接近磁继电器(K1-K8),HD14078HD14078或非门芯片将输出高电平SIN2+,LEDRlO点亮。
[0035]试验时,用磁铁缓慢靠近磁继电器,当电路磁继电器指示灯LEDRl到LEDR8任意一个亮时马上远离磁继电器。此时模块LEDR9点亮设置的手机收到短信说明防强磁窃电电路搭建正确。如果指示灯没有亮或者是设置手机没有收到短信,说明电路搭建错误或者手机设置错误。
[0036]所述门禁监测模块包括限位开关K12、若干电阻Rll、R12,限位开关K12的一端接地,限位开关K12的另一端分别经电阻与报警模块的输入端、电源输出端连接。
[0037]当计量箱门闭合时,K12断开,将产生+5V高电平SIN3+,当计量箱门打开时K12接通,将产生OV低电平信号触发信号SIN3-。先在计量箱的门框上钻孔,孔直径为15mm左右。将门禁模块安装在孔内,调节门禁模块在孔内的高度使计量箱的门关闭时刚好使门禁模块开关闭合,计量箱门打开时门禁模块开关打开,以上动作多次调式,调式成功将门禁模块固定从门禁模块引线接入短信模块7触发点。用手机设置触发点7短信为“电能计量箱被打开”。先将计量箱关闭,再将计量箱打开此时收到短信“电能计量箱被打开”,重复以上动作设置手机每次都收到短信“电能计量箱被打开”,说明实验成功。
[0038]所述报警模块设置在屏蔽外壳中,同时模块地与屏蔽外壳进行接地屏蔽。所述屏蔽外壳采用锡箔纸或铜皮金属盒等。所述报警模块采用手机短信通讯模块。短信报警模块为现成成熟模块电路,此模块在目前市面可容易获得。本实施例的手机短信通讯模块的型号为SM900A。在本装置运行过程中主要可能会受到无线高频大功率信号的影响时会对GSM/CDMA信号进行干扰,导致短信发送或者接收失败,甚至出现死机的情况。为此我们进行了屏蔽设计,所有模块用0.15MM的铜箔进行包裹,同时把模块地与铜箔进行接地屏蔽,SINK SIN2、SIN3分别为无线大功率高频干扰时强磁干扰信号的测试模块产生的触发信号SINl、强磁干扰时强磁干扰信号的测试模块产生的触发信号SIN2和计量箱被打开时门禁检测模块产生的触发信号SIN3。K13为短信报警模块复位开关。
[0039]通过对短信测试模块调试,可得出:
在频率 300MHz—900MHz,场强范围 400V/M — 1000V/M
I)天线距离理干扰源0-50cm时,短信测试模块,在按下KAl时,不可以发送警报I至报警终端(手机);在按下KA2时,不可以发送警报2至报警终端(手机);在按下KA3时,不可以发送警报3至报警终端(手机),且出现死机的情况。
[0040]2)天线距离理干扰源50cm以上时,短信测试模块,在按下KAl时,可以发送警报I至报警终端(手机);在按下KA2时,可以发送警报2至报警终端(手机);在按下KA3时,可以发送警报3至报警终端(手机)。
[0041]故在使用短信测试模块时,发射天线应远离干扰源,距离至少在50cm以上。
[0042]本新型防窃电装置主要通过对强磁信号和无线大功率高频信号进行检测,同时在电能计量箱配设开关门禁系统,通过无线短信的
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