СИСТЕМА ТРЕВОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 1994 года по МПК G08B25/08 

Изобретение относится к сигнализации и может быть использовано для дистанционной охранной сигнализации помещений, преимущественно расположенных в одном здании.

Известны способ контроля состояния линии связи (л.с.) и устройство для его осуществления (авт. св. СССР N 1640728, кл. G 08 B 25/00, 1991), позволяющее реализовать систему тревожной сигнализации для охраны рассредоточенных объектов (помещений), соединенных проводной л.с. Известное устройство содержит источник зондирующего сигнала, л.с., n датчиков и индикатор. В известном устройстве датчики включены последовательно и используется зондирование системы импульсами постоянного тока. Устройство позволяет контролировать целостность л.с. и в случае несанкционированного проникновения в одно или несколько помещений дистанционно по величине (амплитуде) сигнала определять место возникновения аварийной ситуации или участок л.с., на котором произошел "обрыв".

Система тревожной сигнализации, реализованная на известном способе с помощью известного устройства, имеет следующие недостатки: невозможен режим частичной загрузки, когда часть помещений находится "под охраной", а часть помещений - нет; не индицируется аварийная ситуация в случае случайного или преднамеренного короткого замыкания (КЗ) л.с., отключающего один или несколько датчиков от системы.

Наиболее близкой к заявляемой системе тревожной сигнализации по достигаемому эффекту и наибольшему числу сходных существенных признаков является система контроля и сигнализации целостности л. с. (патент США N 4529970, НКИ 340/506, кл. G 08 B 29/00), содержащая источник постоянного тока, схему сравнения, источник опорного напряжения, блок индикации, n участков л. с. и n датчиков. Параллельное подключение датчиков к источнику постоянного тока позволяет осуществить режим частичной нагрузки и контролировать целостность л.с.

Система контроля и сигнализации целостности л.с. имеет следующие недостатки: невозможность выявления невключенных в режим "охрана" помещений, невозможность определения поврежденного участка л.с., невозможность определения датчика, зафиксировавшего аварийную ситуацию.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, а именно дистанционное выявление непоставленных под охрану помещений, автоматическое определение датчиков, зафиксировавших аварийную ситуацию, выявление КЗ и обрыв л.с. и определение места повреждения ее.

Цель достигается тем, что система контроля и сигнализации целостности л.с., содержащая источник постоянного тока, схему сравнения, источник опорного напряжения, блок индикации, n участков л.с. и n датчиков, снабжена делителем напряжения, устройством переполюсовки, первым и вторым прерывателями, аналого-цифровым преобразователем (АЦП), дешифратором, n переключателями, n весовыми преобразователями, n основными эквивалентами датчика, n оповещателями, n диодными блоками, n блокираторами и дополнительным эквивалентом датчика. Первый вывод источника постоянного тока имеет положительный потенциал и соединен с первым входом делителя напряжения. Второй вывод источника постоянного тока заземлен и соединен с вторым входом делителя напряжения. Первый и второй выходы делителя напряжения соединены соответственно с первым и вторым входами устройства переполюсовки, первый и второй выходы которого соединены соответственно с ближними концами проводов а и b первого участка л. с. Третий выход делителя напряжения соединен с первым входом схемы сравнения и с входом АЦП. С первого по n-й выходы АЦП соединены соответственно с первым по n-й входами первого прерывателя. С (n + 1)-го по (n + m)-й выходы АЦП соединены соответственно с первым по m-й входами дешифратора, с первого по n-й выходы которого соединены соответственно с первым по n-й входами второго прерывателя.

Третий выход устройства переполюсовки соединен с (n + 1)-м входом первого прерывателя, с первого по n-й выходы которого соединены соответственно с первым по n-й выходами второго прерывателя и соответственно с первым по n-й входами блока индикации. Четвертый выход устройства переполюсовки соединен с (n + 1)-м входом второго прерывателя. Выход источника опорного напряжения соединен с вторым входом схемы сравнения, выход которой соединен с (n + 1)-м входом блока индикации. Дальний конец провода а i-го участка л.с. соединен с входом i-го переключателя, первый выход которого соединен с входом i-го датчика и первым входом i-го диодного блока. Второй выход i-го переключателя соединен с входом i-го весового преобразователя и с входом i-го основного эквивалента датчика, выход которого соединен с входом i-го оповещателя, выход которого соединен с вторым входом i-го диодного блока. Выход i-го весового преобразователя соединен с третьим входом i-го диодного блока. Первый выход i-го датчика соединен с выходом i-го диодного блока, входом i-го блокиратора и с ближним концом провода а (i + 1)-го участка л.с.

Второй выход i-го датчика соединен с выходом i-го блокиратора, с дальним концом провода b i-го участка л.с. и с ближним концом провода b (i + 1)-го участка л.с. Первый выход n-го датчика соединен с входом дополнительного эквивалента датчика, выход которого соединен с дальним концом провода b n-го участка л.с.

Датчик содержит преобразователь ток-напряжение, чувствительный элемент, формирователь сигнала и исполнительный элемент.

Входом датчика является вход преобразователя ток-напряжение, соединенный с первым входом формирователя сигнала и с первым входом исполнительного элемента. Первым выходом датчика является первый выход исполнительного элемента, соединенный с первым выходом преобразователя ток-напряжение и с первым входом чувствительного элемента. Вторым выходом датчика является второй выход исполнительного элемента. Второй выход преобразователя ток-напряжение соединен с вторым входом чувствительного элемента и вторым входом формирователя сигнала. Выход чувствительного элемента соединен с третьим входом формирователя сигнала, выход которого соединен с вторым входом исполнительного элемента.

АЦП содержит задающий генератор (ЗГ), счетчик, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), источник постоянного напряжения и компаратор. Входом АЦП является первый вход компаратора. Выход ЗГ соединен с тактовым входом счетчика, с первого по (n + 1)-й выходы которого соединены соответственно с первым по (n + 1)-й входами ЦАП. Выход источника постоянного напряжения соединен с (n + 2)-м входом ЦАП, выход которого соединен с вторым входом компаратора, выход которого соединен с управляющим входом счетчика. С первого по n-й выходами АЦП являются соответственно с второго по (n + 1)-й выходы счетчика. С (n + 1)-го по (n + m)-й выходами АЦП являются соответственно с (n + 1 - m)-го по (n + 1)-й выходы счетчика.

Падение напряжения на i-м весовом преобразователе пропорционально номеру i весового преобразователя.

Датчик вырабатывает прерывистый сигнал.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленная система тревожной сигнализации отличается наличием новых блоков: делителя напряжения, устройства переполюсовки, первого и второго прерывателей, АЦП, дешифратора, n переключателей, n весовых преобразователей, вырабатывающих сигналы, определяющие невыключенные датчики, n основных эквивалентов датчиков, вырабатывающих сигналы, аналогичные сигналам датчиков, n оповещателей, n диодных блоков и дополнительного эквивалента датчика, их связями между собой и с остальными элементами схемы. Таким образом, заявленная система соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявленного решения с другими техническими решениями показывает, что элементы системы известны. Однако при введении с остальными элементами схемы в известную систему тревожной сигнализации вышеуказанные блоки проявляют новые свойства, что приводит к расширению функциональных возможностей системы. Последовательное включение датчиков позволяет отслеживать целостность л. с. Наличие переключателей, оповещателей и их взаимосвязь с другими элементами схемы позволяют обеспечить режим частичной загрузки системы. Наличие весовых преобразователей, устройства переполюсовки, других элементов, взаимосвязь их и связь с остальными элементами схемы позволяют обеспечить режим работы системы, определяющий невключенные датчики. Кроме того, система обладает повышенной скрытностью и большей безопасностью, так как по л.с. протекает постоянный ток, и при включении оповещателей (когда в помещении находятся люди) отключаются соответствующие датчики (как правило, доплеровские, на СВЧ-излучении). Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг.1,2 и 3 представлена блок-схема системы тревожной сигнализации; на фиг.4 - блок-схема датчика; на фиг.5 - блок-схема АЦП.

Система тревожной сигнализации (фиг.1,2 и 3) содержит источник 1 постоянного тока, схему 2 сравнения, источник 3 опорного напряжения, блок 4 индикации, n участков 5₁-5_n л.с., n датчиков 6₁-6_n, делитель 7 напряжения, устройство 8 переполюсовки, первый прерыватель 9, второй прерыватель 10, АЦП 11, дешифратор 12, n переключателей 13₁-13_n, n весовых преобразователей 14₁-14_n, n основных эквивалентов 15₁-15_nдатчика, n оповещателей 16₁-16_n, n диодных блоков 17₁-17_n, n блокираторов 18₁-18_n и дополнительный эквивалент 19 датчика. Первый вывод источника 1 постоянного тока имеет положительный потенциал и соединен с первым входом делителя 7 напряжения. Второй вывод источника 1 постоянного тока заземлен и соединен с вторым входом делителя 7 напряжения, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами устройства 8 переполюсовки. Первый и второй выходы устройства 8 переполюсовки соединены соответственно с ближними концами проводов а и b первого участка 5₁ л.с. Третий выход делителя 7 напряжения соединен с первым входом схемы 2 сравнения и с входом АЦП 11, с первого по n-й выходы которого соединены соответственно с первым по n-й входами первого прерывателя 9. С (n + 1)-го по (n + m)-й выходы АЦП 11 соединены соответственно с первым по m-й входами дешифратора 12, с первого по n-й выходы которого соединены соответственно с первым по n-й входами второго прерывателя 10, с первого по n-й выходы которого соединены соответственно с первым по n-й выходами первого прерывателя 9 и с первым по n-й входами блока 4 индикации. Третий выход устройства 8 переполюсовки соединен с (n + 1)-м входом первого прерывателя 9. Четвертый выход устройства 8 переполюсовки соединен с (n + 1)-м входом второго прерывателя 10. Выход источника 3 опорного напряжения соединен с вторым входом схемы 2 сравнения, выход которой соединен с (n + 1)-м входом блока 4 индикации. Дальний конец провода а участка 5_i л. с. соединен с входом переключателя 13_i, первый выход которого соединен с входом датчика 6_i и первым входом диодного блока 17_i. Второй выход переключателя 13_i соединен с входом весового преобразователя 14_i и с входом основного эквивалента 15_i датчика, выход которого соединен с входом оповещателя 16_i, выход которого соединен с вторым входом диодного блока 17_i. Выход весового преобразователя 14_i соединен с третьим входом диодного блока 17_i. Первый выход датчика 6_i соединен с ближним концом провода а участка 5_i+1 л.с., с выходом диодного блока 17_i и входом блокиратора 18_i, выход которого соединен с ближним концом провода b участка 5_i+1 л.с., с вторым выходом датчика 6_i и с дальним концом провода b участка 5_i л.с. Первый выход датчика 6_n соединен с входом дополнительного эквивалента 19 датчика, выход которого соединен с дальним концом провода b участка 5_n л.с.

Датчик 6i (фиг.4) содержит преобразователь 20_i ток-напряжение, чувствительный элемент 21i, формирователь 22_i сигнала и исполнительный элемент 23_i. Вход преобразователя 20_i ток-напряжение соединен с первым входом формирователя 22_i сигнала и с первым входом исполнительного элемента 23_i. Первый выход преобразователя 20_i ток-напряжение соединен с первым входом чувствительного элемента 21_i и с первым выходом исполнительного элемента 23_i. Второй выход преобразователя 20_iток-напряжение соединен с вторым входом чувствительного элемента 21_i и с вторым входом формирователя 22_i сигнала. Выход чувствительного элемента 21_i соединен с третьим входом формирователя 22_i сигнала, выход которого соединен с вторым входом исполнительного элемента 23_i. Входом датчика 6_iявляется вход преобразователя 20_i ток-напряжение. Первым и вторым выходами датчика 6_i являются соответственно первый и второй выходы исполнительного элемента 23_i.

АЦП 11 (фиг.5) содержит ЗГ 24, счетчик 25, ЦАП 26, источник 27 постоянного напряжения и компаратор 28. Входом АЦП 11 является первый вход компаратора 28, выход которого соединен с управляющим входом счетчика 25. Выход ЗГ 24 соединен с тактовым входом счетчика 25, с первого по (n + 1)-й выходы которого соединены соответственно с первым по (n + 1)-й входами ЦАП 26. Выход источника 27 постоянного напряжения соединен с (n + 2)-м входом ЦАП 26, выход которого соединен с вторым входом компаратора 28. С второго по (n + 1)-й выходы счетчика 25 являются соответственно первым по n-й выходами АЦП 11. С (n + 1- - m)-го по (n +1)-й выходы счетчика 25 являются соответственно с (n + 1)-го по (n + m)-й выходами АЦП 11.

Возможны следующие режимы работы системы: полной загрузки, когда все датчики отслеживают аварийную ситуацию; нулевой загрузки, когда все датчики отключены; частичной загрузки; определение повреждения системы вида "обрыв л. с." и номера поврежденного участка л.с.; определение повреждения системы вида "короткое замыкание л.с." и номера поврежденного участка л.с.; идентификация невключенных датчиков.

Режим полной загрузки.

Устройство 8 переполюсовки устанавливается в положение "работа". При этом его первый вход подключается к первому выходу, второй вход - к второму и четвертому выходам. Тем самым от источника 1 постоянного тока положительный потенциал подключается к первому выходу устройства 8 переполюсовки, к второму и четвертому выходам подключается "земля". Блокираторы 18₁-18_n устанавливаются в положение "выключено", при этом вход каждого блокиратора 18_i отключается от его выхода. Переключатели 13₁-13_n устанавливаются в положение "охрана", при этом вход каждого переключателя 13_i подключается к его первому выходу. В диодных блоках 17₁-17_n направление прямого тока от его первого входа к выходу является закрытым, это значит, что сопротивление между первым входом и выходом диодного блока 17_i значительно больше сопротивления датчика 6_i(подключенного параллельно диодному блоку 17_i) и практически равно бесконечности. Сопротивление между входом и выходом блокиратора 18_iравно бесконечности, сопротивление между входом и первым выходом переключателя 13_i равно нулю.

Таким образом, между первым и вторым выходами делителя 7 напряжения последовательно подключаются от первой до n-й цепочки, состоящие из последовательно соединенных провода а участка 5_i л.с., датчика 6_i, дополнительного эквивалента 19 датчика и провода b участков 5_n-5₁ л.с. Источник 1 постоянного тока поддерживает в этой цепи ток I_ист постоянной величины. Между первым и вторым выходами делителя 7 напряжения создается падение напряжения
U_п = I_ист˙R_п, (1) где R_п - сопротивление цепи полной загрузки, определяемое выражением
R_п=R_эд(n+1)+R_дi , (2) где R_эд(n+1) - сопротивление дополнительного эквивалента 19 датчика;
R_Дi - сопротивление датчика 6_i.

Сопротивление всех датчиков 6₁-6_n и сопротивление дополнительного эквивалента 19 датчика в режиме "работа" равны
R_Дi = R_эд(n+1) . (3)
Выражение (2) преобразуется в
R_п = (n + 1)˙R_Дi, (4) а выражение (1) преобразуется в
U_п = (n + 1)˙R_Дi˙I_ист. (5)
Таким образом, падение напряжения между первым и вторым входами делителя 7 напряжения пропорционально числу n датчиков 6₁-6_n. С четвертого выхода устройства 8 переполюсовки "земля" поступает на (n + 1)-й вход второго прерывателя 10. Во втором прерывателе 10 с первого по n-й входы подключаются соответственно к первому по n-й выходам его.

С третьего выхода делителя 7 напряжения сигнал, пропорциональный падению напряжения U_п, поступает на вход АЦП 11 и на первый вход схемы 2 сравнения. Поступивший сигнал не влияет на работу схемы 2 сравнения. В АЦП 11 сигнал, пропорциональный U_п и характеризующий работу системы в режиме полной нагрузки и отсутствия аварийной ситуации (не сработал ни один датчик 6_i), преобразуется в кодовую комбинацию "ни один датчик не сработал". Эта кодовая комбинация с (n + 1)-го по (n + m)-й выходов АЦП 11 поступает соответственно на с первого по m-й входы дешифратора 12 и не влияет на его работу.

В случае аварийной ситуации, зафиксированной датчиком 6_i (например, несанкционированное проникновение постороннего в охраняемое помещение), первый выход датчика 6_i, соединенный с ближним концом провода а участка 5_i+1 л.с., подключается к второму выходу датчика 6i, соединенному с ближним концом провода b участка 5_i+1 л.с. и тем самым замыкаются провода а и b участка 5_i+1 л.с. В результате между первым и вторым выходами делителя 7 напряжения остаются последовательно подключенными от первой до i-й цепочки, состоящих из последовательно соединенных провода а участка 5_i л.с., датчика 6_i и провода b участков 5_i-5₁ л.с. Сопротивление уменьшается и согласно выражению (4) становится равным
R_a = i˙R_Дi. (6)
Величина тока I_ист в этой цепи остается постоянной. Падение напряжения U_а между первым и вторым выходами делителя 7 напряжения уменьшается и согласно выражению (5) становится равным
U_a = i˙R_Дi˙I_ист, (7) т.е. пропорциональным номеру сработавшего датчика 6_i.

С третьего выхода делителя 7 напряжения сигнал, пропорциональный номеру сработавшего датчика 6_i, поступает на вход АЦП 11 и на первый вход схемы 2 сравнения. Поступивший сигнал не влияет на работу схемы 2 сравнения. В АЦП 11 сигнал, пропорциональный номеру сработавшего датчика 6_i, преобразуется в кодовую комбинацию "сработал датчик 6_i". С (n + 1)-го по (n + m)-й выходов АЦП 11 кодовая комбинация "сработал датчик 6_i" поступает соответстенно на с первого по m-й входы дешифратора 12. В дешифраторе поступившая кодовая комбинация преобразуется в сигнал на его i-м выходе. С i-го выхода дешифратора этот сигнал поступает на i-й вход второго прерывателя 10. С i-го выхода второго прерывателя этот сигнал поступает на i-й вход блока 4 индикации. В блоке индикации индицируется номер датчика 6_i, зафиксировавшего аварийную ситуацию.

Так как датчик 6_i формирует прерывистый сигнал, то индицирование сработавшего датчика 6_i будет прерывистым продолжительностью τ_и и периодичностью τ_и+τ_п.

Режим нулевой загрузки.

Работа источника 1 постоянного тока, устройства 8 переполюсовки, делителя 7 напряжения, второго прерывателя 10 и блокираторов 18_i-18_nаналогична их работе в режиме полной загрузки. Все переключатели 13₁-13_nустанавливаются в положение "оповещатель", при этом вход каждого переключателя 13_i отключается от первого выхода и подключается к его второму выходу. Во всех диодных блоках 17₁-17_n направление для прямого тока от второго входа к выходу является открытым, направление для прямого тока от третьего входа к его выходу является закрытым. Это значит, что сопротивление между вторым входом диодного блока 17_i и его выходом равно нулю, сопротивление между третьим входом диодного блока 17_i и его выходом равно бесконечности. Сопротивление между входом и вторым выходом переключателя 13_i равно нулю. Таким образом, между первым и вторым выходами делителя 7 напряжения последовательно подключается от первой по n-ю цепочки, состоящие из последовательно соединенных провода а участка 5_i л.с., основного эквивалента 15_i датчика и оповещателя 16_i, дополнительного эквивалента 19 датчика и провода b участков 5_n-5₁ л.с. Между первым и вторым выходами делителя 7 напряжения создается падение напряжения
U_o = I_ист˙R_о, (9) где R_o - сопротивление цепи нулевой загрузки, определяемое выражением
R_o= R_эд(n+1)+(R_эдi+R_опi) , (10) где R_эдi - сопротивление основного эквивалента 15_i датчика,
R_опi - сопротивление оповещателя 16_i.

Сумма сопротивлений основного эквивалента 15_i датчика и оповещателя 16_i равна сопротивлению дополнительного эквивалента 19 датчика:
R_эдi + R_опi = R_эд(n+1). (11)
Учитывая выражение (3), выражение (9) принимает вид
U_o = (n + 1)˙R_эдi˙I_ист = U_п. (12)
Таким образом, в режиме нулевой загрузки падение напряжения между первым и вторым выходами делителя 7 напряжения равно падению напряжения при полной загрузке. В режиме нулевой загрузки невозможна аварийная ситуация.

Режим частичной загрузки
Работа источника 1 постоянного тока, делителя 7 напряжения, устройства 8 переполюсовки, второго прерывателя 10 и всех блокираторов 18₁-18_n аналогична их работе в режимах полной и нулевой загрузок. Часть переключателей 13 устанавливается в положение "охрана", а остальные переключатели - в положение "оповещатель". Между первым и вторым выходами устройства 8 переполюсовки последовательно подключаются n цепочек, каждая из которых в зависимости от положения переключателя 13_iсостоит из провода а участка 5_i л.с. и датчика 6_i ("охрана") или провода а участка 5_е л.с., основного эквивалента 15_е датчика и оповещателя 16_е, дополнительного эквивалента 19 датчика и провода b участков 5_n-5₁ л.с. Между первым и вторым выходами делителя 7 напряжения создается падение напряжения
U_н = I_ист˙R_н, (13) где R_н - сопротивление цепи частичной загрузки, определяемое выражением
R_н=R_эд(n+1)+(R_эдl+R_оп) +R_дi . (14) Учитывая выражения (11), (3) и (5), выражение (12) принимает вид
U_н = (n + 1)˙R_дi˙I_ист = U_п = U_о. (15)
Следовательно, падение напряжения между первым и вторым выходами делителя 7 напряжения не зависит от степени загрузки и пропорционально числу n датчиков 6_i.

Определение повреждения вида "обрыв л.с."
В случае обрыва провода а или b участка 5_i л.с. сопротивление цепи, подключенной к источнику 1 постоянного тока, резко возрастает. Падение напряжения между первым и вторым выходами делителя 7 напряжения возрастает и становится равным U_обр >> U_н. С третьего выхода делителя 7 напряжения сигнал, пропорциональный U_обр, поступает на первый вход схемы 2 сравнения и на вход АЦП 11. Поступивший сигнал не влияет на работу АЦП. С выхода источника 3 опорного напряжения на второй вход схемы 2 сравнения поступает сигнал, определяющий обрыв проводов а или b. С выхода схемы 2 сравнения сигнал "обрыв л.с." поступает на (n + 1)-й вход блока 4 индикации. В блоке индикации индицируется аварийная ситуация, а именно "обрыв л.с.". Для определения номера i участка 5_i л.с., на котором произошел обрыв линии, все переключатели 13₁-13_n устанавливаются в положение "охрана" и поочередно включаются блокираторы 18_n-18_i-1. Вход блокиратора 18_i-1, соединенный с ближним концом провода а участка 5_i л.с., подключается к его выходу, соединенному с ближним концом провода b участка 5_i л.с. и тем самым замыкаются ближние концы проводов а и b участка 5_i л.с. Падение напряжения между первым и вторым выходами делителя 7 напряжения уменьшается и согласно формуле (13) становится равным
U=(i-1)·R_дi·I_ист. (16)
С третьего выхода делителя 7 напряжения сигнал, пропорциональный U_обр', поступает на первый вход схемы 2 сравнения и на вход АЦП 11. В схеме 2 сравнения перестает формироваться сигнал "обрыв л.с.". В блоке 4 индикации прекращается индикация "обрыв л.с.". В АЦП 11 сигнал преобразуется в кодовую комбинацию "сработал датчик 6_i-1". С (n + 1)-го по (n + m)-й выходов АЦП 11 эта кодовая комбинация поступает соответственно на с первого по m-й входы дешифратора 12. В дешифраторе поступившая кодовая комбинация преобразуется в сигнал на (i - 1)-м выходе его. С (i - 1)-го выхода дешифратора 12 этот сигнал поступает на (i - 1)-й вход второго прерывателя 10, с (i - 1)-го выхода которого сигнал поступает на (i - 1)-й вход блока 4 индикации. В блоке индикации индицируется уменьшенный на единицу (i - 1) номер участка 5_i л.с., на котором произошел обрыв.

Определение повреждения вида "короткое замыкание л.с."
В случае КЗ на участке 5_i л.с. работа устройства 8 переполюсовки, АЦП 11, дешифратора 12, второго прерывателя 10, переключателей 13₁-13_i-1, датчиков 6₁-6_i-1, основных эквивалентов 15₁-15_i-1 датчика, оповещателей
16₁-16_i-1 и диодных блоков 17₁-17_i-1 аналогична работе указанных элементов при аварийной ситуации, зафиксированной датчиком 6_i-1. В блоке 4 индикации индицируется уменьшенный на единицу (i - 1) номер участка 5_i л.с. , на котором произошло КЗ.

В отличие от прерывистой индикации аварийной ситуации, зафиксированной датчиком 6_i, индикация повреждения вида "короткое замыкание" будет непрерывной и прекращается только после устранения повреждения.

Выявление невключенных датчиков.

Работа источника 1 постоянного тока, делителя 7 напряжения, источника 3 опорного напряжения, схемы 2 сравнения, переключателей 13₁-13_n и блокираторов 18₁-18_n аналогична работе указанных элементов в режиме частичной загрузки. Устройство 8 переполюсовки устанавливается в положение "контроль". При этом первый вход устройства 8 переполюсовки подключается к его второму выходу, второй вход подключается к его первому и третьему выходам. Тем самым положительный потенциал подключается к второму выходу устройства 8 переполюсовки, к первому и третьему выходам устройства 8 переполюсовки подключается "земля". В первом прерывателе 9 с первого по n-й входы подключаются соответственно к с первого по n-й выходам его. Сопротивление дополнительного эквивалента 19 датчика равно нулю. В диодных блоках 17₁-17_n направление для тока от первого входа к выходу является открытым, от второго входа к выходу - закрытым и от третьего входа к выходу - открытым. Это значит, что сопротивления между первым входом и выходом и между третьим входом и выходом диодного блока 17_i равны нулю, а сопротивление между вторым входом и выходом его равно бесконечности. Таким образом, между первым и вторым выходами делителя 7 напряжения последовательно подключаются весовые преобразователи 14_k-14_е, номера которых совпадают с номерами установленных в положение "оповещатель" переключателей 13_k-13_е (датчики 6_k-6_е отключены).

Падение напряжения между первым и вторым выходами делителя 7 напряжения равно
U_к = I_ист˙R_к, (17) где R_к - сопротивление цепи в режиме "контроль", определяемое выражением
R_к= R_вэi где R_вэi - сопротивление первого весового преобразователя 14_i является функцией номера i-го и равно
R_вэi=2^i-1·R₁ где R₁ - сопротивление первого весового преобразователя.

Выражение (17) принимает вид
U_к=I_ист·R₁2^i-1 .

Таким образом, падение напряжения между первым и вторым выходами делителя 7 напряжения пропорционально сумме номеров весовых преобразователей 14_k-14_е, включенных в цепь. С третьего выхода делителя 7 напряжения сигнал, пропорциональный сумме номеров весовых преобразователей 14_k-14_е, поступает на вход АЦП 11 и на первый вход схемы 2 сравнения. Поступивший сигнал не влияет на работу схемы 2 сравнения. В АЦП 11 поступивший сигнал преобразуется в сигналы на выходах АЦП, номера которых совпадают с номерами включенных весовых преобразователей 14_k-14_е. С этих выходов АЦП 11 сигналы через первый прерыватель 9 поступают на те входы блока 4 индикации, номера которых совпадают с номерами подключенных весовых преобразователей 14_k-14_е. В блоке 4 индикации индицируются номера включенных весовых преобразователей 14_k-14_е, что соответствует индикации невключенных в режим "охрана" датчиков 6_k-6_е.

Датчик работает следующим образом.

При включении устройства 8 переполюсовки в положение "работа" и переключателя 13_i в положение "охрана" на являющийся входом датчика 6_iвход преобразователя 20_i ток-напряжение, на первый вход формирователя 22_i сигнала и на первый вход исполнительного элемента 23_i поступает положительный потенциал. В преобразователе 20_i ток-напряжение поступивший положительный потенциал преобразуется в отрицательный потенциал на первом выходе и в нулевой потенциал на его втором выходе. С первого выхода преобразователя 20_i ток-напряжение отрицательный потенциал поступает на первый вход чувствительного элемента 21_i и на первый выход исполнительного элемента 23_i, являющийся первым выходом датчика 6_i. С второго выхода преобразователя 20_i ток-напряжение нулевой потенциал поступает на второй вход чувствительного элемента 21_i и на второй вход формирователя 22_i сигнала. При отсутствии аварийной ситуации на выходе чувствительного элемента 21_i формируется постоянное напряжение. В случае аварийной ситуации (несанкционированное проникновение и перемещение постороннего в охраняемом помещении) на выходе чувствительного элемента постоянное напряжение модулируется переменной составляющей, что соответствует формированию сигнала "проникновение".

С выхода чувствительного элемента 21_i сигнал "проникновение" поступает на третий вход формирователя 22_i сигнала. В формирователе 22_iсигнала формируется импульсный сигнал со скважностью
Q = ≥ n+1 , где τ_п - продолжительность паузы между импульсами;
τ_и - продолжительность одного импульса.

С выхода формирователя 22_i сигнала первый импульс поступает на второй вход исполнительного элемента 23_i. В исполнительном элементе 23_iпервый выход подключается к его второму выходу, тем самым первый и второй выходы датчика 6_i замыкаются, что соответствует сигналу "авария". Через время τ_и первый и второй выходы датчика 6_i размыкаются, сигнал "авария" прекращается и, если аварийная ситуация не прекратилась, через время τ_и сигнал "авария" формируется вновь. Таким образом, при проникновении постороннего в охраняемое помещение на выходе датчика 6_iформируется прерывистый сигнал продолжительностью τ_и и периодичностью τ_и+ τ_п.

АЦП работает следующим образом.

От ЗГ 24 на тактовый вход счетчика 25 поступают тактовые импульсы. На вход АЦП 11, являющийся первым входом компаратора 28, поступает сигнал, пропорциональный падению напряжения в л.с. В компараторе сравниваются напряжения на первом и втором входах. При напряжении на первом входе большем, чем на втором, с выхода компаратора 28 на управляющий вход счетчика 25 поступает положительный потенциал. В счетчике 25 происходит счет тактовых импульсов от младшего разряда к старшему. С каждым последующим тактом в счетчике 25 формируется увеличивающаяся на единицу кодовая комбинация, которая с первого по (n + 1)-й выходов счетчика 25 поступает соответственно на с первого по (n + 1)-й входы ЦАП 26. От источника 27 постоянного напряжения на (n + 2)-й вход ЦАП 26 поступает напряжение, определяющее величину шага приращения напряжения на выходе ЦАП. С выхода ЦАП 26 дискретно увеличивающийся сигнал поступает на второй вход компаратора 28. В случае включения системы в режим "работа" и отсутствия аварийной ситуации на вход компаратора 28 поступает сигнал, пропорциональный количеству датчиков 6₁-6_n, т. е. пропорциональный числу n. Когда величина сигнала на втором входе компаратора 28 превысит величину сигнала на его первом входе, в компараторе формируется нулевой потенциал. С выхода компаратора 28 нулевой потенциал потступает на управляющий вход счетчика 25. В счетчике отсчитывается тактовый импульс от старшего разряда к младшему. С первого по (n + 1)-й выходов счетчика кодовая комбинация, уменьшенная на единицу, поступает соответственно на с первого по (n + 1)-й входы ЦАП 26. С выхода ЦАП уменьшенный на величину шага приращения сигнал поступает на второй вход компаратора 28. Так как сигнал, поступивший на второй вход компаратора, меньше сигнала, поступившего на его первый вход, компаратор формирует положительный потенциал и цикл работы счетчика 28, ЦАП 26, компаратора повторяется и становится периодическим на время безаварийной работы системы в режиме "работа". На с (n + 1 - m)-го по (n + 1)-й выходах счетчика 25, являющихся соответственно с (n + 1)-м по (n + m)-м выходами АЦП 11, формируется кодовая комбинация "ни один датчик не сработал". В случае аварийной ситуации на участке 5_iл.с., зафиксированной датчиком 6_i, сигнал на входе АЦП 11 уменьшается до величины, пропорциональной числу i. На первом входе компаратора 28 сигнал становится меньше сигнала на его втором входе. В компараторе формируется нулевой потенциал. С выхода компаратора 28 нулевой потенциал поступает на управляющий вход счетчика 25. В счетчике 25 происходит счет тактовых импульсов от старшего разряда к младшему. С каждым последующим тактом в счетчике 25 формируется уменьшающаяся на единицу кодовая комбинация, которая с первого по (n + 1)-й выходов счетчика 25 поступает соответственно на с первого по (n + 1)-й входы ЦАП 26. Дискретно уменьшающийся сигнал с выхода ЦАП поступает на второй вход компаратора 28. Когда этот сигнал становится меньше сигнала на первом входе компаратора, т.е. становится пропорциональным числу i, в компараторе формируется положительный потенциал, и работа АЦП 11 становится аналогичной работе его в режиме "работа" при безаварийной ситуации. На с (n + 1 - m)-го по (n + 1)-й выходах счетчика 25, являющихся соответственно с (n + 1)-го по (n + m)-й выходами АЦП 11, фиксируется кодовая комбинация "сработал датчик 6_i". В случае включения системы в режим "контроль" на с второго по (n + 1)-й выходах счетчика 25, являющихся соответственно с первого по n-й выходами АЦП, фиксируется кодовая комбинация "включены весовые преобразователи 14_k-14_е".

Изобретение позволяет обеспечить охрану любого числа из включенных в систему помещений, расположенных преимущественно в одном здании, дистанционную сигнализацию рабочего состояния датчиков, аварийной ситуации, возникшей в результате несанкционированного проникновения в охраняемые помещения или повреждения л. с. и определения места возникновения этой ситуации. Возможны следующие режимы работы системы: полной загрузки, когда все датчики отслеживают аварийную ситуацию; нулевой загрузки, когда все датчики отключены; частичной загрузки; определение повреждения системы вида "обрыв л.с." и номера поврежденного участка л. с. ; определение повреждения системы вида "короткое замыкание" л.с. и номера поврежденного участка л.с.; идентификации невключенных датчиков. Система содержит n датчиков, n участков л.с. n переключателей, n весовых преобразователей, устройство переполюсовки, блок индикации и другие узлы, совокупность которых обеспечивает работу системы в заданных режимах. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. СИСТЕМА ТРЕВОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ, содержащая источник постоянного тока, схему сравнения, источник опорного напряжения, блок индикации n-участков двухпроводной соединительной линии связи (л.с.) и n датчиков, отличающаяся тем, что снабжена делителем напряжения, устройством переполюсовки, первым и вторым прерывателями, аналого-цифровым преобразователем, дешифратором, n переключателями, n весовыми преобразователями, n основными эквивалентами датчика, n оповещателями, n диодными блоками, n блокираторами и дополнительным эквивалентом датчика, причем первый вывод источника постоянного тока имеет положительный потенциал и соединен с первым входом делителя напряжения, второй вывод источника постоянного тока заземлен и соединен с вторым входом делителя напряжения, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами устройства переполюсовки, первый и второй выходы которого соединены соответственно с ближними концами проводов "а" и "в" первого участка л.с., третий выход делителя напряжения соединен с первым входом схемы сравнения и входом аналого-цифрового преобразователя, с первого по n-й выходы которого соединены соответственно с первым по n-й входами первого прерывателя, с (n + 1)-го по (n + m)-й выходы аналого-цифрового преобразователя соединены соответственно с первым по m-й входами дешифратора, с первого по n-й выходы которого соединены соответственно с первым по n-й входами второго прерывателя, с первого по n-й выходы которого соединены соответственно с первым по n-й выходами первого прерывателя и с первым по n-й входами блока индикации, третий выход устройства переполюсовки соединен с (n + 1)-м входом первого прерывателя, четвертый выход устройства переполюсовки соединен с (n + 1)-м входом второго прерывателя, выход источника опорного напряжения соединен с вторым входом схемы сравнения, выход которой соединен с (n + 1)-м входом блока индикации, дальний конец провода "а" i-го участка л.с. соединен с входом i-го переключателя, первый выход которого соединен с входом i-го датчика и первым входом i-го диодного блока, второй выход i-го переключателя соединен с входом i-го весового преобразователя и входом i-го основного эквивалента датчика, выход которого соединен с входом i-го оповещателя, выход которого соединен с вторым входом i-го диодного блока, третий вход которого соединен с выходом i-го весового преобразователя, первый выход i-го датчика соединен с ближним концом провода "а" (i + 1)-го участка л.с., с выходом i-го диодного блока и входом i-го блокиратора, выход которого соединен с ближним концом провода "в" (i + 1)-го участка л.с., с вторым выходом i-го датчика и с дальним концом провода "в" i-го участка л.с., первый выход n-го датчика соединен с входом дополнительного эквивалента датчика, выход которого соединен с дальним концом провода "в" n-го участка л.с. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что датчик содержит преобразователь ток - напряжение, чувствительный элемент, формирователь сигнала и исполнительный элемент, причем входом датчика является вход преобразователя ток - напряжение, соединенный с первым входом формирователя сигнала и с первым входом исполнительного элемента, первый выход преобразователя ток - напряжение соединен с первым входом чувствительного элемента, с первым выходом исполнительного элемента и является первым выходом датчика, второй выход преобразователя ток - напряжение соединен с вторым входом чувствительного элемента и вторым входом формирователя сигнала, выход чувствительного элемента соединен с третьим входом формирователя сигнала, выход которого соединен с вторым входом исполнительного элемента, второй выход которого является вторым выходом датчика. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что i-й весовой преобразователь вырабатывает сигнал, амплитуда которого зависит от порядка номера i весового преобразователя в системе. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что аналого-цифровой преобразователь содержит задающий генератор, счетчик, цифроаналоговый преобразователь, источник постоянного напряжения и компаратор, причем входом аналого-цифрового преобразователя является первый вход компаратора, выход которого соединен с управляющим входом счетчика, выход задающего генератора соединен с тактовым входом счетчика, с первого по (n + 1)-й выходы которого соединены соответственно с первым по (n + 1)-й входами цифроаналогового преобразователя, выход источника постоянного напряжения соединен с (n + 2)-м входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом компаратора, с второго по (n + 1)-й выходы счетчика являются соответственно с первого по n-й выходами аналого-цифрового преобразователя, с (n + 1 - m)-го по (n + 1)-й выходы счетчика являются соответственно с (n + 1)-го по (n + m)-й выходами аналого-цифрового преобразователя. 5. Система по п.2, отличающаяся тем, что сигнал "авария", вырабатываемый датчиком, является прерывистым со скважностью большей, чем число датчиков.