Chuyên ngành 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 báo và gây nhiễu chống dùng trộm điện thoại 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong thời đại Công nghệ Thông tin đang phát triển nh vũ bão, ngành viễn thông của chúng ta cũng ngày càng phát triển, mạng lới viễn thông cũng ngày càng rộng khắp với hệ thống thuê bao ngày một lớn hơn. Thế nhng, hệ thống thuê bao của chúng ta càng phát triển càng lớn mạnh về số l ợng thuê bao thì cũng nảy sinh nhiều vấn đề khó khăn khó giải quyết. Vì hệ thống cáp điện thoại phát triển rất chậm không kịp thời với sự phát triển của mạng lới. Đờng dây từ hộp cáp đến thuê bao thờng là rất dài cỡ từ 500 1000m, mà lại là cáp xoắn đôi đi qua rất nhiều hộ gia đình khác. Trong những năm qua tình trạng đấu trộm vào đờng dây điện thoại đã và đang xảy ra rất nhiều. Đã có những vụ kiện tụng rất gay gắt về cớc thuê bao gọi quốc tế và trong nớc mà thuê bao không gọi mà do thuê bao bị dùng trộm đờng dây, rất nhiều vấn đề đặt ra mà ngành Bu điện cũng không thể giải quyết đợc, chính quyền cũng phải chịu bó tay. Do đó mà các thuê bao phải tự tìm cách giải quyết để tự bảo vệ cho đờng dây của mình. Vì mục đích đó, và đợc sự giúp đỡ tận tình của Thầy giáo Nguyễn Xuân Hoè chúng em đã nghiên cứu và lắp thành mạch cảnh báo và chống gọi trộm điện thoại bằng cách phát tín hiệu nhiễu lên đờng dây mỗi khi phát hiện ra có hiện tợng lấy sử dụng trộm đờng dây. 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 đờng thuê bao, chúng em đã 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 đợc phần nào tình trạng dùng trộm đừng dây điện thoại đó, đảm bảo quyền lợi cho những thuê bao khách hàng chính của ngành Bu điện chúng ta. 2. Nội dung khoa học của đề tài - Nghiên cứu một số mạch điện cảnh báo và bảo vệ trong các thiết bị nguồn viễn thông hiện đại. - áp dụng, thiết kế mạhc cảnh báo và gây nhiễu chống dùng trộm đờng dây điện thoại. 2.1/ Một số mạch cảnh báo và bảo vệ thiết bị nguồn điện Cơ sở hình thành nên các mạch điện cảnh báo và bảo vệ là dựa trên sự biến đổi dòng và áp trên các đờng dây cung cấp nguồn rồi sau đó so sánh dòng, áp biến đổi đó với một nguồn chuẩn để từ đó đa tín hiệu điều khiển đóng ngắt thiết bị cảnh báo, bảo vệ. Học viện Công nghệ BC - VT Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HS-SV Trên cơ sở đó ngời ta dùng IC khuếch đại thuật toán làm bộ so áp, Một đầu vào lấy điện áp từ đờng dây cần giám sát, còn một đầu vào lấy điện áp chuẩn đợc tạo ra thông qua một điốt zener, sau đó tín hiệu ra sẽ điều khiển mức điện áp để đóng hoặc ngắt một transistor, transistor này sẽ có nhiệm vụ đóng hoặc ngắt nguồn điện cung cấp cho các thiết bị cảnh báo, bảo vệ là các đèn Led và các loa, chuông; Đối với các mạch bảo vệ thì mức ngỡng so sánh sẽ cao hơn mức ngỡng của mạch cảnh báo, và để bảo vệ thờng thì ngời ta dùng một phần tử hiệu chỉnh là các transistor hoặc các điốt, còn phần tử bảo vệ khi khẩn cấp là một cầu chì. Dới đây là sơ đồ mạch của một số mạch cảnh báo và bảo vệ thờng dùng trong các thiết bị nguồn viễn thông ngày nay: 2.2/ Mạch cảnh báo và gây nhiễu chống dùng trộm đờng dây điện thoại Đặc điểm truyền dẫn trên đờng dây điện thoại: - Các thuê bao đợc cấp nguồn tập trung tại Tổng đài với mức 48V (Khi có điện lới là 50V, khi mất điện lới chỉ còn 46ữ48V, hạn dới khi dùng accu là 46V). 48V cũng là mức một chiều khi thuê bao nhấc máy. - Khi thuê bao nhấc máy, nguồn trên đờng dây tụt xuống còn 7ữ12V tuỳ từng loại máy điện thoại, mức điện áp này thông báo với tổng đài là thông báo có nhu cầu quay số. Mức điện áp một chiều này cũng là mức điện áp khi thuê bao đàm thoại. Dựa vào đặc điểm trên đờng dây có hai mức điện áp một chiều phụ thuộc vào trạng thái của thuê bao và dựa vào nguyên lý hoạt động của các mạch cảnh báo điện áp cao, điện áp thấp chúng ta Học viện Công nghệ BC - VT Chuyên ngành Điện tử có thể thiết mạch cảnh báo và chống dùng trộm đờng dây thuê bao điện thoại có sơ đồ khối của nh hình vẽ: Mạch này khi cảnh báo cũng nh khi gây nhiễu đều dùng nguồn một chiều trên đờng dây. Nguyên lý hoạt động của mạch nh sau: Khi máy ở trạng thái chờ, hoặc trên đờng dây không có hiện tợng gọi trộm thì điện áp một chiều trên dờng dây khá cao ( 50V) qua cầu chống đảo cực cung cấp cho nguồn cho mạch điện của khối giám sát. Lúc này khối giám sát sẽ không đa ra tín hiệu để điều khiển đóng khối chuyển mạch. Khối cảnh báo và gây nhiễu sẽ không đợc cung cấp nguồn, do đó khối này không hoạt động, tức là sẽ không có tín hiệu cảnh báo và tín hiệu nhiễu. Khi thuê bao chủ nhấc máy hoặc khi đờng dây của thuê bao chủ bị câu trộm thì lập tức điện áp trên đờng dây sẽ sụt xuống rất nhanh chỉ còn khoảng 8V ữ 12V. Điện áp lúc này đi qua cầu chống đảo cực đến cung cấp cho khối giám sát đờng dây. Khối này sẽ kiểm tra: - Nếu là từ máy thuê bao chủ thì khối giám sát sẽ không đa ra tín hiệu đóng khối chuyển mạch. Mạch cảnh báo, gây nhiễu không hoạt động. Thuê bao có thể gọi bình thờng mà không hề bị nhiễu hay cảnh báo gì. - Nếu không phải là từ thuê bao chủ nhấc máy thì khối giám sát sẽ đa ra tín hiệu điều khiển đóng khối chuyển mạch. Mạch cảnh báo, gây nhiễu đợc cấp nguồn sẽ tạo ra các tín hiệu nhiễu đa lên đ- ờng dây để phá cuộc gọi trộm, đồng thời mạch phát ra cảnh báo loa kêu và LED sáng để báo cho máy thuê bao chủ biết. Trên cơ sở đó ta có mạch điện cảnh báo và gây nhiễu thực tế nh sau: Học viện Công nghệ BC - VT Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HS-SV a/ Khi thuê bao không nhấc máy hoặc khi trên đờng dây không bị dùng trộm: Lúc này điện áp trên đờng dây đạt khoảng 48 ữ 50V. - Dòng đi qua D 11 sẽ bằng: I D = (50 - 15)/(47K + 15K) = 0,57(mA) - Dòng điện qua R 3 là: I R3 = 50/47K = 1,06(mA) Dòng tổng trong toàn mạch bằng: I = I D + I R3 = 1,63(mA). Điện áp trên đờng dây qua cầu nắn sụt áp trên R 2 làm điện áp tại điểm A là 3,33(V). Điện áp này đặt vào cực B của transistor Q 1 làm transistor này thông bão hoà, dòng điện qua R 3 , qua transistor Q 1 xuống đất làm khối chuyển mạch đóng, mạch cảnh báo và gây nhiễu sẽ không đợc cấp nguồn để hoạt động. Trong trờng hợp này dòng điện qua R 3 , qua Q 1 xuống đất nhng một phần vẫn đợc truyền đến cực điểm B. Do đó dể transistor Q 2 hoàn toàn không hoạt động thì ta lắp thêm điốt D 9 để làm triệt tiêu hoàn toàn dòng đến transistor Q 2 . Khi máy thuê bao chủ không nhấc thì mạch dò trạng thái thuê bao chủ nhấc máy hở, không có dòng qua ISO1 nên Led trong nó không sáng làm mạch giám sát không gửi tín hiệu đóng chuyển mạch cấp nguồn cho mạch cảnh báo và gây nhiễu. b/ Khi đờng dây bị dùng trộm, hoặc khi thuê bao chủ nhấc máy: Khi đờng dây bị dùng trộm thì điện áp trên đờng dây tụt xuống rất thấp, chỉ còn khoảng 8 ữ 12V. Lúc này điện áp qua cầu nắn đến R 1 rồi đến điốt zener D 11 , nhng vì điện áp lúc này rất thấp (lại sụt áp qua R 1 ) nhỏ hơn mức thông của D 11 nên điốt này tắt không cho dòng qua nó. D 11 không thông làm cho điện áp đặt vào điểm A là mức thấp nên transistor Q 1 cũng không thông dòng điện qua R 3 đến điểm B. Dòng qua R 3 bằng: I R3 = 0,17 ữ 0,25(mA) Dòng đi đến điểm B qua D 9 (vì ISO1 lúc này không đợc cấp nguồn do đó Led không sáng và transistor quang không thông) đến cực B của transistor Q 2 làm cho cực B của transistor Q 2 có mức Học viện Công nghệ BC - VT Chuyên ngành Điện tử cao, Q 2 thông dẫn đến cực B của transistor thuận Q 3 có mức cao làm cho transistor này cũng thông bão hoà, sẽ có dòng đi từ điểm D đến điểm E cung cấp nguồn cho mạch tạo dao động dùng IC 555 hoạt động. Mạch tạo dao động 555 sẽ tạo ra các xung nhiễu, các xung nhiễu này sẽ đợc đa ra loa để báo cho thuê bao chủ, biết đồng thời nó đợc đa qua transistor Q 4 để khuếch đại và đa lên đờng dây để phá cuộc gọi trộm. Khi thuê bao chủ nhấc máy thì điện áp trên đờng dây cũng tụt xuống rất còn khoảng 8 ữ 12V. Dòng điện trên đờng dây cũng sẽ qua cầu nắn, qua R 3 đến điểm B. Đồng thời khi thuê bao chủ nhấc máy thì cũng sẽ có dòng qua máy điện thoại của thuê bao chủ qua cầu nắn sụt áp một phần trên R 10 rồi đến Anốt của Led trong ISO1. Led này phát sáng làm transistor quang thông, nối tắt hai điểm B và C. Điểm B nối đất sẽ làm cho transistor Q 2 không thông dẫn đến mạch cảnh báo và gây nhiễu không đợc cấp nguồn để hoạt động. 3. Phơng pháp nghiên cứu của đề tài Để nghiên cứu thành công đề tài này chúng ta cần phải chuẩn bị đầy đủ các kiến thức cả về lý thuyết và thực hành. Về mặt lý thuyết chúng ta cần nắm vững các phơng pháp phân tích mạch điện, tác dụng và cấu tạo của một số linh kiện dùng trong các mạch. Đặc biệt là phải hiểu đợc nguyên lý hoạt động của mạch cảnh báo điệnáp cao, điện áp thấp và ngoài rat a cũng cần phải nghiên cứu thật kỹ hai chế độ (ngắt và thông bão hoà) của transistor. Cần phải có kiến thức về các loại mạch tạo dao động đa hài để gây nhiễu. Và quan trọng nhất là chúng ta cần phải nắm đợc quy luật thay đổi điện áp trên đờng dây thuê bao điện thoại vì chính dựa vào sự thay đổi này, kết hợp với kiến thức về các mạch cảnh báo đã học để hình thành nên ý tởng tạo ra một mạch điện cảnh báo và gây nhiễu trên đờng dây mỗi khi đờng dây thuê bao bị dùng trộm. Về mặt thực hành, thực tế chúng ta cần phải hiểu đợc cách thức để xây dựng lên một mạch thực tế (mạch in). Cần phải có kiến thức về các loại linh kiện trong thực tế, ví dụ nh: cách xác định chân của transistor, cách xác định trị số của các địên trở, tụ điện, 4. Khả năng ứng dụng của đề tài Do thời gian nghiên cứu còn cha nhiều, cha tham khảo đợc nhiều tài liệu mở rộng vì thế nên sản phẩm làm ra vẫn có phần cha thật tốt. Do đó chúng em rất muốn đề tài sẽ đợc phát triển thêm để càng ngày mạch cảnh báo, bảo vệ này sẽ càng hoàn thiện hơn và tối u hơn. Riêng về mạch cảnh báo, gây nhiễu chống dùng trộm điện thoại này, chúng em rất muốn sẽ có thời gian để nghiên cứu và tích hợp thêm một số chức năng vào mạch để mạch có thể có nhiều ứng dụng hơn nữa. Ví dụ nh sẽ tích hợp chức năng phân luồng đờng dây dùng trong gia đình, để khi một máy đang gọi (hoặc đang nghe) thì các máy khác cùng dùng chung một đờng dây sẽ bị khoá không gọi đợc nữa; Ngoài ra, vì tích tiết kiệm của mạch điện (số lợng linh kiện ít, các linh kiện dùng trong mạch là các linh kiện thông dụng dễ kiếm, giá thành rẻ,) vì thế nếu có thể thu gọn mạch lại, giảm kích thớc mạch xuống thì sản phẩm của chúng ta sẽ có rất nhiều u điểm cạnh tranh để có thể nghĩ đến việc thơng mại hoá sản phẩm này trên thị trờng. Học viện Công nghệ BC - VT . Chuyên ngành 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 báo và gây. Một số mạch cảnh báo và bảo vệ thiết bị nguồn điện Cơ sở hình thành nên các mạch điện cảnh báo và bảo vệ là dựa trên sự biến đổi dòng và áp trên các đờng