УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 1995 года по МПК G08B13/02 

Изобретение относится к технике охранной сигнализации и может быть использовано для выдачи тревожных извещений с запоминанием на приемно-контрольные приборы (ПКП) по шлейфу охранной сигнализации при разрушении охраняемого стеклянного полотна оконных и других проемов помещения.

Известно устройство для охранной сигнализации [1] содержащее чувствительный элемент, выполненный на пьезоэлементе и подключенный через линию связи к входу формирователя нормированных импульсов, выход которого подключен к исполнительному элементу, выход которого подключен к индикатору, селектор полярности и электромагнитный прерыватель, включенные последовательно и передающие напряжение питания на исполнительный элемент и на формирователь нормированных импульсов.

Недостатком устройства является низкая достоверность обнаружения разрушения охраняемого стеклянного полотна, обусловленная следующими факторами:
не выдается тревожное извещение при разрушении охраняемого стеклянного полотна при импульсном питающем напряжении, наступившем в момент отсутствия питающего напряжения (в паузе между импульсами питающего напряжения);
не обеспечивается запоминание выдачи тревожного извещения при импульсном питании, так как в паузе между импульсами происходит сброс тревожного извещения;
не обеспечивается достаточная помехозащищенность от внешних шумовых воздействий, например: проезда автотранспорта, раскатов грома и т.п. так как чувствительный элемент рассчитан на регистрацию поперечных колебаний, которые возникают в охраняемом стеклянном полотне как при его разрушении, так и при внешних шумовых воздействиях;
выдается тревожное извещение при возникновении электрических и электромагнитных помех в линии связи чувствительного элемента и в шлейфе охранной сигнализации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для охранной сигнализации [2] которое исключает ряд указанных недостатков и содержит чувствительный элемент с подвижными контактами, подключенными через линию связи одним контактом к первому входу интегратора, другим к общей шине питания устройства, исполнительный элемент с входом, подключенным к выходу интегратора, первый токозадающий элемент, первый вывод которого соединен с первым выводом индикатора, первый селектор полярности, через который источник напряжения подключен к питающему выводу исполнительного элемента, накопительный конденсатор, подключенный к питающему выводу исполнительного элемента, второй селектор полярности, вход которого подключен к источнику питания, при этом второй вход интегратора подключен к питающему выводу исполнительного элемента, выход которого подключен к второму выводу индикатора, а выход второго селектора полярности подключен к второму выводу первого токозадающего элемента, ограничитель напряжения, первый вывод которого соединен с вторым выводом индикатора, а второй вывод с вторым выводом первого токозадающего элемента.

Недостатками этого устройства являются:
низкая чувствительность к продольной составляющей вибрации при разрушении охраняемого стеклянного полотна, что может привести к пропуску обнаружения разрушения охраняемого стеклянного полотна в виде образования трещины;
зависимости чувствительности к обнаружению разрушения охраняемого стеклянного полотна от изменения питающего напряжения (снижение питающего напряжения приводит к уменьшению чувствительности) и емкости линии связи чувствительного элемента (увеличение емкости линии связи приводит к уменьшению чувствительности), например если за время действия разрушения напряжение на выходе интегратора не достигнет порога срабатывания исполнительного элемента, то обнаружения разрушения не произойдет;
возможность выдачи ложного тревожного извещения при воздействии на чувствительный элемент (магнитоуправляемые контакты) внешнего магнитного поля;
низкая устойчивость к внешним электрическим и электромагнитным помехам, воздействующим на устройство по линии связи чувствительного элемента и шлейфу охранной сигнализации.

Указанные недостатки приводят к снижению достоверности обнаружения разрушения охраняемого стеклянного полотна оконных и других проемов помещения.

Целью изобретения является повышение достоверности обнаружения разрушения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для охранной сигнализации, содержащее чувствительный элемент с подвижными контактами, подключенными через линию связи одним контактом к первому входу интегратора, другим к общей шине питания устройства, исполнительный элемент с входом, подключенным к выходу интегратора, первый токозадающий элемент, первый вывод которого соединен с первым выводом индикатора, первый селектор полярности, через который источник напряжения подключен к питающему выводу исполнительного элемента, накопительный конденсатор, подключенный к питающему выводу исполнительного элемента, второй селектор полярности, вход которого подключен к источнику питания, введены стабилизатор напряжения, второй и третий токозадающие элементы, накопитель энергии, однонаправленный регулятор тока, фильтр, элемент защиты, подключенный к входу исполнительного элемента, вход стабилизатора напряжения подключен к накопительному конденсатору, а выход через второй токозадающий элемент к второму входу интегратора и к накопителю энергии, первый вывод однонаправленного регулятора тока подключен к выходу исполнительного элемента и к второму выводу первого токозадающего элемента, второй вывод к второму выводу индикатора, а управляющий вход через третий токозадающий элемент к первому выводу индикатора, выход фильтра подключен к второму выводу индикатора, а вход к выходу второго селектора полярности, подвижные контакты чувствительного элемента конструктивно выполнены слабочувствительными к магнитному полю и имеют заданную разницу масс или упругостей.

На чертеже показана функциональная схема заявляемого устройства.

Устройство содержит чувствительный элемент 1 с двумя контактами, выполненными слабочувствительными к внешнему магнитному полю и имеющими заданную разницу масс или упругостей, линию связи 2, накопитель энергии 3, второй токозадающий элемент 4, интегратор 5, стабилизатор напряжения 6, элемент защиты 7, исполнительный элемент 8, накопительный конденсатор 9, первый токозадающий элемент 10, однонаправленный регулятор тока 11, третий токозадающий элемент 12, индикатор 13, первый селектор полярности 14, фильтр 15, второй селектор полярности 16.

Устройство работает следующим образом,
При включении ПКП и поступлении в шлейф 17 охранной сигнализации постоянного или пульсирующего напряжения U_n1, происходит заряд накопительного конденсатора 9 через первый селектор полярности 14 до уровня напряжения в шлейфе 17. Напряжение с накопительного конденсатора 9 через стабилизатор напряжения 6 и второй токозадающий элемент 4 поступает на накопитель энергии 3, который в течение длительного времени накапливает заряд от стабилизатора напряжения 6 до уровня, задаваемого делителем напряжения, состоящим из проходного сопротивления токозадающего элемента 4 и входного сопротивления второго входа интегратора 5 при его замкнутом первым входе.

Заряд накопителя энергии 3 происходит при малом токе (единицы микроампер), задаваемом вторым токозадающим элементом 4, без нарушения режима охраны. Режим охраны характеизуется малым током потребления (несколько десятков микроампер) от ПКП.

При отсутствии вибрации чувствительного элемента 1 его подвижные контакты замкнуты, напряжение накопителя энергии 3 на втором входе интегратора 5 не проходит через интегратор 5, поэтому на входе исполнительного элемента 8 напряжение отсутствует.

Исполнительный элемент 8 закрыт, ток через выход исполнительного элемента 8, через первый токозадающий элемент 10 и индикатор 13 не протекает, индикатор 13 не светится, что указывает о нахождении устройства в режиме охраны, в котором практически не потребляется ток от ПКП. Потребляемый ток в этом режиме определяется величиной тока утечки через закрытый исполнительный элемент 8 и током потребления стабилизатора напряжения 6. Ток потребления стабилизатора напряжения 6 в основном определяется вторым токозадающим элементом 4 и составляет несколько десятков микроампер.

При разрушении охраняемых стеклянного полотна или других упругих материалов, закрывающих проемы помещения (окно, дверь и т.д.), закрепленный на них чувствительный элемент 1 получает ускорение перемещения А, направленное вдоль стеклянного полотна, при котором возникает сила F_раз, вызывающая размыкание подвижных контактов за счет имеющейся у них заданной разности масс или упругостей, согласно выражениям:
F_раз Δ М * A при G₁ G₂ или
F_раз Δ * G* A t/2 при М₁ М₂, где Δ М разность масс М₁ и М₂контактов чувствительного элемента 1;
Δ G разность упругостей G₁ и G₂ контактов чувствительного элемента 1;
t время действия ускорения.

Разность масс или упругостей задается из условий, чтобы сила, возникающая от действия ускорения при разрушении стекла, превышала силу, прижимающую контакты чувствительного элемента 1 друг к другу, равную 6±2 г найденную экспериментальным путем, что приводит к размыканию этих контактов. Следовательно, условием размыкания контактов при разрушении стекла, вызывающем ускорение А 10000 м/с, является:
Δ М 6х10 (г) или Δ G 12 x 10 (Г/мм).

Размыкание контактов приводит к появлению на выходе интегратора 5 напряжения, которое формируется от напряжения, поступающего на второй вход интегратора от накопителя энергии 3. За время размыкания контактов напряжение на выходе интегратора 5 достигает порога срабатывания исполнительного элемента 8. Исполнительный элемент 8 открывается, возникает ток, который протекает от источника напряжения U_n через шлейф 17 охранной сигнализации, второй селектор полярности 16, фильтр 15, индикатор 13, первый токозадающий элемент 10 и открытый исполнительный элемент 8, вызывая свечение индикатора 13, что указывает о выдаче тревожного извещения.

Тревожное извещение, выдаваемое устройством, характеризуется увеличением тока в шлейфе 17 охранной сигнализации.

При окончании действия ускорения перемещения контакты чувствительного элемента 1 замыкаются, а исполнительный элемент 8 продолжает находиться в открытом состоянии, благодаря своим тиристорным свойствам, тем самым удерживая устройство в состоянии выдачи тревожного извещения. Закрывание исполнительного элемента 8 и соответственно установка устройства в режим охраны производится путем выключения и повторного включения напряжения питания.

При импульсном напряжении в шлейфе 17 токи потребления в режиме охраны и при выдаче тревожного извещения в течение питающего импульса аналогичны описанным выше для постоянного напряжения. В течение паузы импульсного питающего напряжения в режиме охраны питание исполнительного элемента 8, стабилизатора напряжения 6 и соответственно накопителя энергии 3 и интегратора 5 осуществляется от напряжения на накопительном конденсаторе 9 благодаря первому селектору полярности 14, который на время паузы заперт. Это позволяет сохранить чувствительность устройства во время паузы питающего напряжения и избежать пропуска разрушения. В течение паузы импульсного питающего напряжения в режиме выдачи тревожного извещения ток через однонаправленный регулятор тока 11, через индикатор 13 и соответственно через первый и третий токозадающие элементы 10, 12 отсутствует. Но открытое состояние исполнительного элемента поддерживается за счет напряжения на накопительном конденсаторе 9. Емкость накопительного конденсатора 9 такова, что в течение паузы величина напряжения на нем не падает ниже величины, необходимой для поддержания исполнительного элемента 8 в открытом состоянии. Поэтому при поступлении следующего питающего импульса ток через однонаправленный регулятор тока 11, индикатор 13, первый и третий токозадающие элементы 10, 12 возобновляется, вызывая свечение индикатора 13.

Одновременно накопительный конденсатор 9 подзаряжается, что подготавливает условие сохранения включенного состояния устройства на следующую паузу. Поэтому режим выдачи тревожного извещения и световой индикации сохраняется до выключения питающего напряжения в шлейфе 17 как при постоянном, так и при пульсирующем напряжении питания.

При изменении величины питающего напряжения величина напряжения на выходе стабилизатора напряжения 6, а следовательно и величина напряжения на накопителе энергии 3 остаются неизменными, тем самым стабилизируется время нарастания напряжения на выходе интегратора 5 до порога срабатывания исполнительного элемента 8, что обеспечивает создание заданной чувствительности к обнаружению разрушения при изменении питающего напряжения.

При увеличении напряжения питания увеличивается ток на выходе открытого исполнительного элемента 8, при этом за счет первого и третьего токозадающих элементов 10, 12 увеличенная часть тока ответвляется через однонаправленный регулятор тока 11, обеспечивая тем самым постоянство тока через индикатор 13 и соответственно защиту его от перегрузки. При подключении чувствительного элемента 1 к интегратору 5 по длинной линии связи 2 происходит изменение эквивалентной емкости интегратора 5 за счет внесения емкости линии связи 2, которая не приводит к значительному изменению времени интегрирования интегратора 5 благодаря введению накопителя энергии 3, позволившему применить емкости в интеграторе 5 величиной, значительно превышающей емкость линии связи 2. Такой накопитель энергии 3 позволяет обеспечить заряд интегратора 5 большим током в течение времени размыкания контактов чувствительного элемента 1 без увеличения тока потребления устройством от ПКП и обеспечить заряд накопителя энергии 3 малым током, заданным вторым токозадающим элементом 4, в течение длительного времени нахождения устройства в режиме охрана, не нарушая его установленный режим.

Таким образом сохраняется чувствительность устройства при изменении длины линии связи 2.

При возникновении внешней электрической или электромагнитной помехи в линии связи 2 и в шлейфе 17 охранной сигнализации возникает импульс напряжения произвольной полярности. Этот импульс, поступая на вход интегратора 5, интегрируется, а так как емкость интегратора 5 имеет значительную величину, то в результате интегрирования напряжение на ней мало и не достигает величины срабатывания исполнительного элемента 8. Импульс в линии связи 2 отрицательной полярности может вызвать появление на выходе интегратора 5 напряжения отрицательной полярности, что может привести к выходу из строя исполнительного элемента 8. Поэтому для защиты исполнительного элемента 8 на его входе включен элемент защиты 7, который ограничивает напряжение на входе исполнительного элемента 8 на уровне, ниже величины, вызывающей выход из строя исполнительного элемента 8.

Импульс напряжения помехи в шлейфе 17 охранной сигнализации любой полярности подавляется фильтром 15. Влияние фильтра 15 на чувствительность исполнительного элемента 8 исключается благодаря введению однонаправленного регулятора тока 11 и третьего токозадающего элемента 12, обеспечивающих высокое выходное сопротивление. Высокое выходное сопротивление однонаправленного регулятора тока 11 исключает влияние емкости фильтра 15 на работу исполнительного элемента 8.

При воздействии магнитного поля на чувствительный элемент 1 размыкания его контактов не происходит, если контакты выполнены из немагнитного материала либо из материала, чувствительного к внешнему магнитному полю, но при этом их длина должна быть одинаковая и они должны быть расположены параллельно друг к другу без смешения одного относительно другого, что позволяет обеспечить слабую чувствительность к внешнему магнитному полю.

Предлагаемое устройство обеспечивает по сравнению с прототипом (2):
стабильную чувствительность к обнаружению разрушения при изменении питающего напряжения и длины линии связи чувствительного элемента;
повышенную устойчивость к внешним электрическим и электромагнитным помехам.

Устройство не выдает тревожного извещения при воздействии на чувствительный элемент внешнего магнитного поля.

Все это позволяет повысить достоверность обнаружения разрушения.

Устройство для охранной сигнализации предназначено для выдачи тревожных извещений с запоминанием на приемно-контрольные приборы по шлейфу охранной сигнализации при разрушении стеклянного полотна оконных и других проемов охраняемого помещения. В отличие от известных устройств для охранной сигнализации предлагаемое устройство имеет повышенную достоверность обнаружения разрушения стеклянного полотна оконных и других проемов охраняемого помещения. Это достигнуто тем, что в устройство для охранной сигнализации, содержащее чувствительный элемент с подвижными контактами, подключенными через линию связи одним контактом к первому входу интегратора, другим к общей шине питания устройства, исполнительный элемент с входом, подключенным к выходу интегратора, первый токозадающий элемент, первый вывод которого соединен с первым выводом индикатора, первый селектор полярности через источник напряжения подключен к питающему выводу исполнительного элемента, второй селектор полярности, вход которого подключен к источнику питания, введены стабилизатор напряжения, второй и третий токозадающие элементы, накопитель энергии, однонаправленный регулятор тока, фильтр, элемент защиты, подключенный к входу исполнительного элемента, вход стабилизатора напряжения подключен к накопительному конденсатору, а выход через второй токозадающий элемент к второму входу интегратора и к накопителю энергии, первый вывод однонаправленного регулятора тока подключен к выходу исполнительного элемента и к второму выводу первого токозадающего элемента, второй вывод к второму выводу индикатора, а управляющий вход через третий токозадающий элемент к первому выводу индикатора, выход фильтра подключен к второму выводу индикатора, а вход к выходу второго селектора полярности. 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ, содержащее чувствительный элемент с подвижными контактами, подключенными через линию связи одним контактом к первому входу интегратора, другим к общей шине питания устройства, исполнительный элемент с входом, подключенным к выходу интегратора, первый токозадающий элемент, первый вывод которого соединен с первым выводом индикатора, первый селектор полярности, через который источник напряжения подключен к питающему выводу исполнительного элемента, накопительный конденсатор, подключенный к питающему выводу исполнительного элемента, второй селектор полярности, вход которого подключен к источнику питания, отличающееся тем, что в него введены стабилизатор напряжения, второй и третий токозадающие элементы, накопитель энергии, однонаправленный регулятор тока, фильтр, элемент защиты, подключенный к входу исполнительного элемента, вход стабилизатора напряжения подключен к накопительному конденсатору, а выход через второй токозадающий элемент к второму входу интегратора и накопителю энергии, первый вывод однонаправленного регулятора тока подключен к выходу исполнительного элемента и второму выводу первого токазадающего элемента, второй вывод к второму выводу индикатора, а управляющий вход через третий токозадающий элемент к первому выводу индикатора, выход фильтра подключен к второму выводу индикатора, а вход к выходу второго селектора полярности. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижные контакты чувствительного элемента выполнены с заданной разностью масс. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижные контакты чувствительного элемента выполнены с заданной разностью упругостей. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижные контакты чувствительного элемента конструктивно выполнены слабочувствительными к магнитному полю.