УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕВОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 1997 года по МПК G08B13/00 

Изобретение относится к технике охранной сигнализации и может быть использовано для защиты объектов от вторжения нарушителя посредством разрушения остекленных конструкций.

Известно устройство для тревожной сигнализации [1] содержащее последовательно соединенные микрофон, усилитель с фильтром, детектор крутизны нарастания сигнала, выход которого соединен с первым входом одновибратора, блок управления, выход которого соединен с первым входом формирователя сигнала тревоги.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному устройству является устройство для тревожной сигнализации [2] содержащее последовательно соединенные микрофон, усилитель и формировать сигнала тревоги.

Недостатком данного устройства является его низкая помехозащищенность. Устройство не обладает достаточной степенью защиты от ряда акустических помех, спектр которых близок к спектру полезного сигнала (например, шум движущегося транспорта и дребезг оконного стекла), способных привести к ложному срабатыванию устройства.

Задачей изобретения является повышение помехозащищенности устройства для тревожной сигнализации.

Это достигается тем, что в известное устройство [2] содержащее последовательно соединенные микрофон и усилитель, формирователь сигнала тревоги, введены первый формирователь импульсов, детектор, первый и второй одновибраторы, блок анализа формы сигнала, формирователь скважности импульсов и интегратор, выход усилителя через детектор соединен с входом блока анализа формы сигнала, выход которого через первый одновибратор соединен с первым входом формирователя скважности импульсов, второй вход которого через первый формирователь импульсов соединен с выходом усилителя, выход формирователя скважности импульсов через интегратор и второй одновибратор соединен с входом формирователя сигнала тревоги, блок анализа формы сигнала состоит из делителя напряжения, блока задержки, компаратора и первого элемента блокировки, причем входом блока анализа формы сигнала являются объединенные входы делителя напряжения и блока задержки, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами компаратора, выход которого через первый элемент блокировки соединен с вторым входом блока задержки и является выходом блока анализа формы сигнала. Формирователь скважности импульсов содержит блок дифференцирования, второй формирователь импульсов и второй элемент блокировки, вход блока дифференцирования является вторым входом формирователя скважности сигнала, а его выход соединен с входом второго формирователя импульсов, выход которого является выходом формирователя скважности импульсов, первым входом которого является вход второго элемента блокировки. Формирователь сигнала тревоги содержит пороговый блок, вход которого является входом формирователя сигнала тревоги, первый выход порогового блока соединен со световым индикатором, а второй с исполнительным реле.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для тревожной сигнализации.

Устройство содержит последовательно соединенные микрофон 1 и усилитель 2, последовательно соединенные детектор 3, блок анализа формы сигнала 6 и первый одновибратор 8, первый формирователь импульсов 4, вход которого соединен с входом детектора 3 и выходом усилителя 2, формирователь скважности импульсов 5, первый вход которого соединен с выходом первого одновибратора 8, второй с выходом первого формирователя импульсов 4, а выход через последовательно соединенные интегратор 7 и второй одновибратор 9 с входом блока формирования сигнала тревоги 10.

Блок анализа формы сигнала 6 состоит из делителя напряжения 12, блока задержки 15, первого элемента блокировки 16 и компаратора 17, причем входом блока анализа формы сигнала 7 являются объединенные входы делителя напряжения 12 и блока задержки 15, выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами компаратора 17, выход которого через первый элемент блокировки 16 соединен с вторым входом блока задержки 15 и является выходом блока анализа формы сигнала 6.

Формирователь скважности импульсов 5 состоит из блока дифференцирования 11, второго элемента блокировки 13 и второго формирователя импульсов 14, причем первым входом формирователя скважности импульсов 5 является вход второго элемента блокировки 13, вторым входом вход блока дифференцирования 11, выход которого соединен с выходом второго элемента блокировки 13 и входом второго формирователя импульсов 14, выход которого является выходом блока формирования скважности импульсов 5.

Формирователь сигнала тревоги 10 состоит из порогового блока 18, светового индикатора 19 и исполнительного реле 20, причем входом блока формирования сигнала тревоги 10 является вход порогового блока 18, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами светового индикатора 19 и исполнительного реле 20.

Варианты конкретного выполнения блока анализа формы сигнала 6 и формирователя скважности импульсов 5 приведены соответственно на фиг. 2 и фиг. 3.

Изображенный на фиг.2 делитель напряжения 12 выполнен на резисторах 21 и 22, блок задержки 15 на резисторах 23, 24 и накопительном элементе (конденсаторе) 25, элемент блокировки 16 на полупроводниковом диоде, компаратор 17 на операционном усилителе.

Изображенный на фиг.3 блок дифференцирования 11 выполнен на конденсаторе 26, резисторах 27, 28 и полупроводниковом диоде, а формирователь импульсов 14 выполнен в виде порогового блока на операционном усилителе.

Устройство работает следующим образом. При включении (после завершения переходных процессов) устройство переходит в дежурный режим работы. При отсутствии акустических сигналов (шумов) в помещении на выходе микрофона 1 отсутствует электрический сигнал, поэтому на выходе усилителя 2 переменное напряжение также отсутствует. При этом на выходе элемента задержки 15 уровень постоянного напряжения больше, чем на выходе делителя 12, поэтому на выходе компаратора 17 присутствует постоянное напряжение низкого уровня. На выходе формирователя скважности импульсов 5 и интегратора 7 также присутствует постоянное напряжение низкого уровня, а на выходе второго одновибратора 9 - высокого уровня, в соответствие с которым формирователь сигнала тревоги 10 формирует извещение о нормальном состоянии охраняемого объекта, передаваемое, например, на пульт централизованного наблюдения. При этом контакты исполнительного реле 20 замкнуты, а световой индикатор 19 не светится.

При появлении акустического сигнала, распространяющегося в помещении, на выходе микрофона 1, а следовательно, и усилителя 2 появляется переменный электрический сигнал. Этот сигнал поступает на вход детектора 3 и первого формирователя импульсов 4. На выходе детектора 3 выделяется положительная часть огибающего сигнала, поступающая в блок анализа формы сигнала 6, а именно на делитель напряжения 12 и блок задержки 15. При этом на выходе делителя напряжения 12 напряжение увеличивается одновременно в заданной пропорции, а на выходе блока задержки более плавно с задержкой во времени, в соответствии с временем заряда его накопительного элемента 25. Если нарастание амплитуды акустического сигнала происходит медленно (менее 0,5 В/мс), что характерно для шумов проезжающего транспорта, потенциал на выходе блока задержки 15 успевает увеличиться таким образом, что он остается выше, чем потенциал на выходе делителя напряжения 12. Поэтому на выходе компаратора 17 сохранится напряжение низкого уровня, одновибратор 8 остается в заторможенном состоянии и на его выходе сохраняется напряжение высокого уровня, передаваемое через элемент блокировки 13 на вход второго формирователя импульсов 14, блокирующее, таким образом, работу формирователя скважности импульсов 5. Поэтому на вход интегратора 7 продолжает поступать напряжение низкого уровня и устройство продолжает формировать извещение о нормальном состоянии охраняемого объекта при помощи формирователя сигнала тревоги 10.

При появлении на выходе микрофона 1 и усилителя 2 электрического сигнала с крутым передним фронтом, соответствующего ударному воздействию на стекло, он детектируется и поступает в блок анализа формы сигнала 6. Быстрое увеличение напряжения на выходе детектора 3 (более 0,5 В/мс) приводит к тому, что потенциал на выходе делителя напряжения 12 успевает превысить потенциал на выходе блока задержки 15. При этом компаратор 17 переключается и на его выходе появляется сигнал высокого уровня, открывающий элемент блокировки 16, что приводит к форсированному заряду накопительного элемента 25 блока задержки 15. После заряда накопительного элемента 25 потенциал на выходе блока задержки 15 вновь становится больше, чем потенциал на выходе делителя напряжения 12, поэтому на выходе компаратора 17 восстанавливается напряжение низкого уровня. Таким образом, на выходе блока анализа формы сигнала 6 формируется короткий (1-2 мс) положительный импульс, соответствующий началу ударного акустического сигнала. Наличие элемента блокировки 16 обеспечивает однократность этого импульса в течение всего времени действия звукового сигнала, что необходимо для правильного анализа его спектра и, следовательно, для обеспечения помехозащищенности устройства. Полученный короткий положительный импульс запускает первый одновибратор 8, формирующий отрицательный импульс длительностью примерно 10 мс, снимающий на это время блокировку формирователя скважности импульсов 5.

Поступающий с выхода усилителя 2 переменный электрический сигнал преобразуется формирователем импульсов 4 в пачку прямоугольных импульсов, длительность которых соответствует частоте акустического сигнала. Длительность импульсов, соответствующая частотам акустического сигнала менее 4 кГц, ограничивается блоком дифференцирования 11 и формирователем импульсов 14. Таким образом, на вход интегратора 7 поступает пачка импульсов, имеющая переменную скважность в зависимости от преобладающих в нем спектральных составляющих акустического сигнала, на выходе интегратора 7 напряжение увеличивается пропорционально скважности входных импульсов. Постоянная времени заряда интегратора 7 выбрана таким образом, чтобы напряжение на его выходе за время 10 мс (длительность импульса первого одновибратора 8) достигало порога срабатывания второго одновибратора 9 только в случае преобладания в сигнале высокочастотных составляющих (4-12 кГц), характерных для акустического сигнала разрушения стекла. В этом случае второй одновибратор 9 формирует импульс напряжения низкого уровня, поступающий на вход формирователя сигнала тревоги 10, формирующего известие о тревоге. При этом пороговый блок 18, на вход которого поступает сигнал с одновибратора 9, переключает световой индикатор 19 в режим непрерывного свечения и обесточивает исполнительное реле 20 на время, достаточное для передачи на пульт централизованного наблюдения извещения о тревоге размыканием контактов исполнительного реле 20.

Таким образом, в предлагаемом устройстве анализируемыми признаками акустического сигнала, характеризующими его источник, являются: амплитуда, форма огибающей, длительность и структура спектра на заданном временном интервале. В процессе анализа осуществляется выделение признаков, характерезующих разрушение стекла в строительных конструкциях. Извещение о тревоге формируется только при наличии всех вышеперечисленных признаков, отвечающих определенным критериям. Сравнительно небольшая длительность анализа сигнала с учетом переходных процессов в блоках устройства позволяет анализировать не только непосредственно сигнал разрушения стекла, но и вторичные акустические сигналы, возникающие при падении осколков. Таким образом, достигается повышение помехозащищенности устройства с сохранением его высокой обнаруживающей способности.

Изготовленные опытные образцы предлагаемого устройства для тревожной сигнализации (ИО 321-1 "Стекло-1") прошли длительные эксплуатационные испытания на реальных объектах в различных регионах России, где были подтверждены их высокие качественные показатели (ложные сигналы тревоги отсутствовали).

Изобретение относится к технике охранной сигнализации и может быть использовано для защиты объектов от вторжения нарушителя посредством разрушения остекленных конструкций. При этом устройство позволяет обнаруживать возникающие в охраняемом пространстве акустические сигналы звукового диапазона частот, характерные для вышеуказанного способа вторжения. Технический результат состоит в повышении помехозащищенности за счет использования дополнительных информационных признаков анализируемого звукового сигнала при сохранении высокой обнаруживающей способности устройства для тревожной сигнализации. В устройстве в процессе обработки признаков сигнала, таких как амплитуда, форма огибающей, длительность, структура спектра, более достоверно определяется тревожная ситуация. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для тревожной сигнализации, содержащее последовательно соединенные микрофон и усилитель, формирователь сигнала тревоги, отличающееся тем, что в него введены формирователь импульсов, детектор, первый и второй одновибраторы, блок анализа формы сигнала, формирователь скважности импульсов и интегратор, выход усилителя через детектор соединен с входом блока анализа формы сигнала, выход которого через первый одновибратор соединен с первым входом формирователя скважности импульсов, второй вход которого через формирователь импульсов соединен с выходом усилителя, выход формирователя скважности импульсов через последовательно соединенные интегратор и второй одновибратор соединен с входом формирователя сигнала тревоги, блок анализа формы сигнала состоит из делителя напряжения, блока задержки, компаратора и элемента блокировки, входом блока анализа формы сигнала являются объединенные входы делителя напряжения и блока задержки, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами компаратора, который через первый элемент блокировки соединен с вторым входом блока задержки и его выход является выходом блока анализа формы сигнала. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что формирователь скважности импульсов содержит блок дифференцирования, формирователь импульсов и элемент блокировки, вход которого является первым входом формирователя скважности импульсов, вторым входом которого является вход блока дифференцирования, выход которого соединен с выходом элемента блокировки и входом формирователя импульсов, выход которого является выходом формирователя скважности импульсов. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что формирователь сигнала тревоги содержит пороговый блок, вход которого является входом формирователя сигнала тревоги, один из выходов порогового блока соединен со световым индикатором, а другой с исполнительным реле.