УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 1994 года по МПК G08B13/26 

Изобретение относится к охранной сигнализации и может быть использовано при построении систем охраны протяженных участков местности, периметров объектов, а также проемов (окон, дверей) зданий и отдельных металлических предметов, например шкафов и сейфов, находящихся внутри помещений.

Известно устройство тревожной сигнализации, содержащее последовательно соединенные емкостной датчик, автогенератор и исполнительный блок. При изменении емкостной связи емкостного датчика с землей при касании датчика человеком или при приближении человека к датчику происходит срыв колебаний автогенератора, при этом исполнительный блок выдает сигнал тревоги.

Недостатком данного устройства является невысокая наработка на ложное срабатывание, обусловленная низкой устойчивостью к климатическим (дождь, снег) и электромагнитным помехам, которые также вызывают срыв колебаний автогенератора, как и человек при прикосновении (или при приближении) к блокируемому объекту.

Известно устройство тревожной сигнализации, содержащее последовательно соединенные емкостной чувствительный элемент, генератор напряжения, первый усилитель, фильтр, второй усилитель, компаратор и исполнительный блок. При изменении емкостной связи чувствительного элемента с землей изменяется напряжение на выходе, при этом на выходе фильтра появляется сигнал, который усиливается вторым усилителем и подается на вход компаратора. По достижении порогового уровня компаратора сигналом с его выхода включается исполнительный блок, формирующий сигнал тревоги.

Недостатком данного устройства является невысокая помехоустойчивость к климатическим факторам (дождь, снег) и к электромагнитным полям, вызывающим ложные срабатывания устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сути является устройство для тревожной сигнализации емкостного типа, содержащее два емкостных чувствительных элемента, подключенных к концам первичной обмотки дифференциального трансформатора, отвод которой подключен к одной клемме генератора, другая клемма которого соединена с шиной нулевого потенциала, вторичная обмотка дифференциального трансформатора через усилитель подключена к схеме обработки сигналов, причем первичная обмотка дифференциального трансформатора выполнена несимметричной. Схема обработки сигналов содержит два диода, два накопительных конденсатора, последовательно соединенные фильтр нижних частот, фильтр высоких частот, пороговый элемент и исполнительный блок.

Вторичная обмотка дифференциального трансформатора подключена к входу усилителя, выход которого подключен к двум диодам с противоположной полярностью. Выпрямленное диодами напряжение снимается с накопительных конденсаторов и подается на основное фиксирующее устройство исполнительного блока, представляющего собой трехобмоточное поляризованное реле. Одна обмотка реле соединена последовательно с конденсатором большой емкости. Резистор и конденсатор, подключенные параллельно обмотке реле и конденсатору большой емкости, позволяют подобрать постоянную времени основного фиксирующего устройства исполнительного блока, обеспечивающего фиксацию кратковременных изменений сигнала (подачу сигнала тревоги).

Первый транзисторный ключ и вторая обмотка трехобмоточного поляризованного реле образуют второе фиксирующее устройство, имеющее определенный порог срабатывания при возрастании сигнала управления. Второй транзисторный ключ и третья обмотка поляризованного реле образуют третье фиксирующее устройство, срабатывающее при спаде до определенной величины сигнала.

В зависимости от того, к какому из чувствительных элементов приблизился человек, напряжение на накопительных конденсаторах либо увеличивается, либо спадает. В случае роста управляющее напряжение отпирает первый ключ, в результате чего по второй обмотке течет ток, и контактная группа реле обеспечивает выдачу сигнала тревоги. В случае спада управляющего напряжения отпирается второй ключ и ток протекает по третьей обмотке реле, при этом срабатывает реле, контактная группа которого обеспечивает подачу сигнала тревоги.

Недостатком данного устройства является невысокая тактическая надежность, обусловленная насыщением тракта обработки сигналов при большом разбалансе чувствительных элементов, например, при неравномерном по длине антенны выпадении снега или дождя. Разбаланс антенн вызывает насыщение усилителя, при этом резко снижается чувствительность элемента.

Цель изобретения - повышение тактической надежности за счет исключения насыщения тракта обработки сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее два емкостных чувствительных элемента, два резистора, два вентиля, общую шину, фильтр нижних частот, усилитель низкой частоты и последовательно соединенные одновибратор и исполнительный блок, введены фильтр верхних частот, инвертор и RS-триггер, подключенный S-входом к шине нулевого потенциала через первый емкостной чувствительный элемент, к первому выводу первого резистора и к аноду первого вентиля, катод которого соединен с вторым выводом первого резистора, со входом инвертора и с первым выходом RS-триггера, R-вход которого подсоединен к шине нулевого потенциала через второй емкостной чувствительный элемент, к первому выводу второго резистора и аноду второго вентиля, подключенного катодом к второму выводу второго резистора и выходу инвертора, второй выход RS-триггера соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого подключен к входу фильтра верхних частот, подсоединенного выходом к входу усилителя низкой частоты, выход которого соединен с входом одновибратора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для охранной сигнализации содержит емкостные чувствительные элементы (ЧЭ) 1 и 2, RS-триггер 3, резисторы 4 и 5, ключи, выполненные в виде диодов 6 и 7, инвертор 8 и последовательно соединенные фильтр нижних частот (ФНЧ) 9, фильтр верхних частот (ФВЧ) 10, усилитель низкой частоты (УНЧ) 11, одновибратор 12 и исполнительный блок 13, например, в виде реле, светодиода или звуковой сирены.

S-вход RS-триггера 3 подключен к шине нулевого потенциала через емкостной чувствительный элемент 1, к первому выводу резистора 4 и к аноду диода 6, катод которого соединен с вторым выводом резистора 4, с входом инвертора 8 и с инверсным выходом RS-триггера 3. R-вход RS-триггера 3 подсоединен к шине нулевого потенциала через емкостной чувствительный элемент 2, к первому выводу резистора 5 и аноду диода 7, подключенного катодом к второму выводу резистора 5 и выходу инвертора 8. Прямой выход RS-триггера 3 соединен со входом ФНЧ 9.

В качестве чувствительных элементов 1 и 2 используются изолированные от земли токопроводные пластины (шлейфы), закрепленные на заграждении или на блокируемых проемах (окнах, дверях) помещений, а также могут использоваться сами металлические охраняемые предметы (шкафы, сейфы и т. д. ).

Постоянная времени ФВЧ 10 выбрана много меньше, чем характерное время воздействия дестабилизирующих факторов (промокание, выпадение снега и т. д. ).

На фиг. 2 обозначены напряжения: 14 - на прямом выходе RS-триггера 3, соединенном с входом ФНЧ 9, при касании емкостного чувствительного элемента 2, 15 - на выходе ФНЧ 9, 16 - на выходе ФВЧ 10, 17 - на выходе усилителя низкой частоты 11, 18 - на выходе одновибратора 12, U_пор - пороговый уровень одновибратора 12.

Постоянная времени цепи, состоящей из резистора 4 и емкостного ЧЭ 1, определяет длительность импульсов на прямом выходе RS-триггера 3, а цепь, состоящая из резистора 5, емкостного ЧЭ 2 и инвертора 8, определяет длительность паузы между импульсами на прямом выходе RS-триггера 3. Вентили 6 и 7 обеспечивают более быстрый переход RS-триггера 3 из одного состояния в другое за счет разряда емкостей ЧЭ 1 и 2 в момент переключения триггера 3.

Устройство для охранной сигнализации работает следующим образом.

На прямом выходе RS-триггера 3 формируются за счет предложенного включения элементов 4-8 прямоугольные импульсы 14, соотношение длительностей и пауз которых определяется величиной емкостных связей емкостных чувствительных элементов 1 и 2 с землей. На выходе ФНЧ 9 выделяется среднее значение напряжения импульсов 15, поступающих с прямого выхода RS-триггера 3.

При отсутствии попытки похищения человеком охраняемого предмета (попытки преодоления человеком охраняемого рубежа) емкостные связи с землей емкостных ЧЭ 1 и 2 не изменяются. При э том на выходе ФНЧ 9 присутствует постоянный уровень напряжения 15 (интервал времени 0 - t₁), определяемый соотношением между длительностями импульсов и пауз между импульсами 14 на прямом выходе RS-триггера 3. Напряжения 16 и 17 на выходах ФВЧ 10 и УНЧ 11 близки к нулю; напряжение 17 на выходе УНЧ 11 не достигает порогового уровня U_пор одновибратора 12, который в этом случае не запускается, при этом сигнал тревоги исполнительным блоком 13 не выдается.

При воздействии электромагнитной помехи (или выпадании осадков) одновременно (и примерно одинаково) изменяются емкостные связи с землей емкостных ЧЭ 1 и 2, при этом соотношение длительности импульсов и пауз между импульсами 14 на прямом выходе RS-триггера 3 практически не изменяется. На выходе ФНЧ 9 напряжение 15 (интервал времени 0-t₁) также не изменяется, при этом напряжения 16 и 17 на выходах ФВЧ 10 и УНЧ 11 близки к нулю. Нарпяжение на выходе УНЧ 1 не достигает порогового уровня U_пор одновибратора 12, при этом исполнительный блок 13 не включается и не выдает сигнал тревоги.

В случае неодинакового, но медленного изменения емкостных связей с землей емкостных ЧЭ 1 и 2 (например, в случае неодинакового их промокания) напряжение на выходе ФНЧ 9 изменяется медленно. Поскольку постоянная времени ФВЧ 10 выбрана много меньше времени изменения емкостных связей с землей емкостных ЧЭ 1 и 2 под действием климатических факторов (дождь, снег, выпадание росы и т. д. ), то на выходе ФВЧ 10 сигнал практически равен нулю, при этом сигнал на выходе УНЧ 11 также не достигается порогового уровня U_пор одновибратора 12, и исполнительный блок 13 не выдает сигнала тревоги.

При попытке похищения человеком охраняемого предмета (попытке преодоления человеком охраняемого рубежа) изменяется емкостная связь емкостного чувствительного элемента 2, при этом изменяется соотношение длительностей импульсов и пауз между импульсами на прямом выходе RS-триггера 3 (фиг. 2, поз. 14), что приводит к резкому нарастанию напряжения на выходе ФНЧ 9 (поз. 2, поз. 15, интервал времени t₁-t₂) и появлению напряжения на выходе ФВЧ 10 (фиг. 2, поз. 16). Напряжение с выхода ФВЧ 10 усиливается в УНЧ 11 (фиг. 2, поз. 17) и при достижении порогового уровня U_пор, установленного в одновибраторе 12, на его выходе появляется нормированный по амплитуде и длительности импульс (фиг. 2, поз. 18), которым включается исполнительный блок 13, сигнализирующий о попытке похищения охраняемого предмета.

ЧЭ 1 и 2 могут подключаться к отдельным охраняемым предметам при необходимости охраны разнесенных в помещении двух предметов одновременно. При необходимости охраны одного предмета один из чувствительных элементов может быть заменен на постоянный конденсатор (с электрической емкостью, равной емкости чувствительного элемента).

В отличие от прототипа в предлагаемом устройстве отсутствует тракт усиления высокой частоты (имеется только усилитель низкой частоты), фильтр высокой частоты включен перед усилителем низкой частоты, что исключает насыщение усилительного тракта устройства при неодинаковом воздействии электромагнитных и климатических помех на емкостные чувствительные элементы, а, следовательно, тактическая надежность повышается. Исключение из схемы устройства трансформатора (имеющегося на входе тракта обработки сигналов прототипа) позволяет упростить устройство, повысить технологичность изготовления и функциональную надежность.

На предприятии-заявителе изготовлен макет и опытный образец устройства, испытания которых подтвердили повышение тактической надежности при эксплуатации в условиях климатических и электромагнитных помех приблизительно в два раза. (56) Авторское свидетельство СССР N 372571, кл. G 08 B 13/26, 1969.

Изобретение относится к охранной сигнализации и может быть использовано при построении систем охраны протяженных участков местности, периметров объектов, а также проемов (окон, дверей) зданий и отдельных металлических предметов, например, шкафов и сейфов, находящихся внутри помещений. Цель изобретения - повышение тактической надежности. В устройство, содержащее два емкостных чувствительных элемента, два резистора, два диода, фильтр нижних частот, усилитель низкой частоты, шину нулевого потенциала и последовательно соединенные одновибратор и исполнительный блок, введены фильтр верхних частот, инвертор и RS-триггер. При изменении емкостной связи одного из чувствительных элементов относительно земли изменяется соотношение между длительностями импульсов и пауз между импульсами на прямом выходе RS-триггера, при этом включается исполнительный блок. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ, содержащее два емкостных чувствительных элемента, два задающих элемента, каждый из которых выполнен в виде резистора, два ключа, каждый из которых выполнен в виде диода, шину нулевого потенциала, фильтр нижних частот, усилитель низкой частоты, одновибратор, выход которого соединен с входом исполнительного блока, отличающееся тем, что, с целью повышения тактической надежности устройства, в него введены фильтр верхних частот, инвертор и RS-триггер, S-вход которого подключен к шине нулевого потенциала через первый емкостный чувствительный элемент, к первому выводу первого резистора и аноду первого диода, катод которого соединен с вторым выводом первого резистора, входом инвертора и инверсным выходом RS-триггера, R-вход которого подключен к шине нулевого потенциала через второй емкостный чувствительный элемент, к первому выводу второго резистора и аноду второго диода, катод которого подключен к второму выводу второго резистора и выходу инвертора, прямой выход RS-триггера соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого подключен к входу фильтра верхних частот, выход которого подключен к входу усилителя низкой частоты, выход которого подключен к входу одновибратора.