- Trang Chủ
- Điện - Điện tử
- 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
Xem mẫu
- 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
nguon tai.lieu . vn