УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕВОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 1999 года по МПК G08B13/00 G08B13/04 

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

Известно устройство для охранной сигнализации [1], 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, 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.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является устройство для охранной сигнализации [2], содержащее чувствительный элемент с подвижными контактами, подключенными через линию связи одним контактом к первому входу интегратора, другим - к общей шине питания устройства, исполнительный элемент, первый вход которого подключен к выходу интегратора и первому элементу защиты, а второй - к входу стабилизатора напряжения, накопительному конденсатору и через первый селектор полярности к источнику напряжения, объединенные первые входы первого и второго токозадающих элементов и индикатора подключены к управляющему входу однонаправленного регулятора тока, первый вход которого подключен к выходу исполнительного элемента и второму входу второго токозадающего элемента, а выход - к второму входу индикатора и через фильтр и второй селектор полярности к источнику напряжения.

Недостатком данного устройства является его низкая функциональная надежность. Устройство неспособно выполнять функцию обнаружения проникновения нарушителя в следующих условиях:
- если при разрушающем воздействии на охраняемое стекло произошло образование в нем большого числа разнонаправленных трещин. В такой ситуации на чувствительный элемент устройства воздействуют ускорения перемещения со случайными фазами и направлениями своего распространения вдоль стекла. Поэтому результирующие длительности импульсов ускорения, измеряемые интегратором устройства, оказываются недостаточными для формирования сигнала тревоги;
- если произошло снижение напряжения питания устройства ниже допустимого уровня, в том числе - умышленное снижение (саботаж). В этот момент ухудшаются параметры обнаружения устройства (изменяются токовые режимы работы его блоков), теряется контроль охраняемого объекта без какой-либо индикации пользователю. Однако в процессе охраны не должно происходить потери контроля техническими средствами, а в случае, если это происходит, необходимо осуществлять специальные организационные мероприятия, предусмотренные действующими инструкциями. Таким образом, при снижении напряжения питания устройства ниже допустимого уровня должен формироваться сигнал тревоги, передаваемый на пульт централизованной охраны (ПЦО).

Задачей изобретения является повышение функциональной надежности работы устройства для охранной сигнализации. Поставленная задача решается следующим образом. В устройство для охранной сигнализации, содержащее чувствительный элемент с двумя подвижными контактами, подключенными через линию связи одним контактом к первому входу интегратора, другим - к общей шине питания устройства, стабилизатор напряжения, вход которого подключен к накопительному конденсатору и через селектор полярности к источнику питания устройства, а выход - к накопителю энергии и второму входу интегратора, выход которого подключен к первому элементу защиты, введены второй элемент защиты, блок контроля, цифровой анализатор и блок формирования сигнала тревоги, первый вход цифрового анализатора подключен к выходу интегратора и через второй элемент защиты к выходу стабилизатора напряжения и объединенным первым входам блоков контроля и формирования сигнала тревоги, второй вход блока контроля подключен к входу стабилизатора напряжения, а выход - к второму входу цифрового анализатора, выход которого подключен к второму входу блока формирования сигнала тревоги.

Цифровой анализатор содержит первый и второй элементы ИЛИ, сумматор, одновибратор, таймер, элемент И, инвертор, имитатор и триггер, точка соединения первых входов элемента И и первого элемента ИЛИ является первым входом цифрового анализатора, вторым входом и выходом которого являются соответственно первый вход и выход второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ подключен к первому и через одновибратор к второму входу сумматора, выход которого подключен к второму входу элемента И и через инвертор к синхронному входу триггера, таймер через имитатор подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и входу синхронизации триггера, выход элемента И подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, третий вход которого подключен к выходу триггера.

Блок контроля содержит делитель, элемент защиты, элемент задержки и инвертор, первый вывод элемента защиты и вход делителя являются соответственно первым и вторым входами блока контроля, выход делителя соединен с элементом задержки, вторым выводом элемента защиты и входом инвертора, выход которого является выходом блока контроля.

Блок формирования сигнала тревоги содержит одновибратор, ограничитель, исполнительный элемент, триггер, перемычку, элемент ИЛИ и индикатор, вход сброса триггера, подключен через перемычку к общей шине питания устройства и через ограничитель к первому входу исполнительного элемента, являющегося первым входом блока формирования сигнала тревоги, вторым входом которого является вход одновибратора, второй вход исполнительного элемента подключен к управляющему входу триггера, выходу одновибратора и первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу триггера, а выход - к индикатору.

На чертеже изображена структурная схема устройства для тревожной сигнализации.

Устройство содержит чувствительный элемент 1 с двумя подвижными контактами, выполненными слабочувствительными к внешнему магнитному полю и имеющими заданную разницу масс и упругостей, линию связи 2, интегратор 3, накопитель энергии 4, в качестве которого обычно используют конденсатор большой емкости, первый 5 и второй 6 элементы защиты, выполненные на диодах, стабилизатор напряжения 7, цифровой анализатор 8, блок контроля 9, накопительный конденсатор 10, селектор полярности 11, выполненный на диоде, и блок формирования сигнала тревоги 12.

Цифровой анализатор 8, который может быть выполнен, например, на микропроцессоре, содержит первый элемент ИЛИ 13, сумматор 14, одновибратор 15, таймер 16, элемент И 17, инвертор 18, имитатор 19, второй элемент ИЛИ 20 и синхронный триггер 21.

Блок контроля 9 состоит из делителя 22, выполненного на двух последовательно соединенных резисторах, элемента защиты 23, выполненного на диоде, элемента задержки 24, выполненного на конденсаторе, и инвертора 25.

Блок формирования сигнала тревоги 12 содержит одновибратор 26, ограничитель 27, выполненный на резисторе, исполнительный элемент 28, выполненный на реле, асинхронный триггер 29, перемычку 30, элемент ИЛИ 31 и индикатор 32.

Устройство работает следующим образом.

После подачи напряжения питания (U_п) и окончания переходных процессов на входе стабилизатора напряжения 7, втором входе блока контроля 9 и накопительном конденсаторе 10 устанавливается напряжение, близкое к U_п. На выходе стабилизатора 7, накопителе энергии 4, втором входе интегратора 3 и первых входах блоков контроля 9 и формирования сигнала тревоги 12 устанавливается стабилизированное напряжение питания узлов извещателя (U_ст). На элементе задержки 24 и входе инвертора 25 блока контроля 9 устанавливается напряжение (U_д), формируемое его делителем 22.

В начальный момент при нормальном состоянии охраняемого объекта (отсутствии разрушающих воздействий на охраняемую конструкцию) и соответствии U_п требуемому значению на выходах цифрового анализатора 8 и блока контроля 9 присутствуют сигналы логического нуля. Устройство переходит в дежурный режим работы, при котором индикатор 32 блока формирования сигнала тревоги выключен, а исполнительный элемент 28 находится под напряжением и замкнутым состоянием своих выходных контактов передает на ПЦО извещение "норма". Выдача этого извещения осуществляется блоком формирования сигнала тревоги 12 в том случае, если на его втором входе присутствует сигнал логического нуля, поступающий с выхода цифрового анализатора 8. В противном случае на выходе одновибратора 26 формируется сигнал высокого уровня заданной длительности, обесточивающий исполнительный элемент 28, который разомкнутыми выходными контактами формирует на ПЦО извещение "тревога". Сигнал с выхода одновибратора 26 поступает также на первый вход логического элемента ИЛИ 31, который включает индикатор 32. Длительность выходного сигнала одновибратора устанавливают достаточной для приема тревожного извещения ПЦО и его визуального наблюдения при помощи светового индикатора.

Тактика охраны многих объектов требует, чтобы при срабатывании охранного устройства его индикатор продолжал светиться до принятия специальных принудительных мер, например, выключения питания устройства. Обеспечение данного требования в предлагаемом устройстве осуществляется посредством установления перемычки 30. В этом случает, на входе сброса триггера 29 будет присутствовать разрешающий сигнал (логический нуль), поэтому поступление на его управляющий вход сигнала с выхода одновибратора 26 приведет к формированию на выходе фиксированного высокого уровня, что обеспечит заданный режим свечения индикатора 32.

При отсутствии разрушающих воздействий на охраняемую конструкцию контакты чувствительного элемента 1 замкнуты, поэтому напряжение на выходе интегратора 3 отсутствует. В момент разрушения данной конструкции происходит размыкание (одно или несколько) контактов чувствительного элемента 1 устройства, что приводит к заряду интегратора 3 напряжением, присутствующим на его втором входе. Время заряда интегратора выбирается таким образом, чтобы исключить влияние на работу устройства коротких импульсных помех по линии связи 2.

Сигнал с выхода интегратора 3 поступает на первый вход цифрового анализатора 8, где сравнивается с порогом срабатывания его первого элемента ИЛИ 13 и элемента И 17. В случае превышения сигналом указанных порогов на выходе первого элемента ИЛИ 13, в частности, появляется сигнал логической единицы, поступающий на первый вход сумматора 14 и вход одновибратора 15, на выходе которого формируется положительный управляющий импульс, поступающий на второй вход сумматора 14. Во время действия управляющего импульса сумматор 14 определяет общую (суммарную) длительность импульсов, поступающих на его первый вход. Если указанная длительность достигает заданного значения, то на выходе сумматора 14 формируется сигнал логической единицы, который поступает на второй вход элемента И 17 и (при наличии соответствующего сигнала на его первом входе) передается на второй вход второго элемента ИЛИ 20 и затем на выход цифрового анализатора 8, что приводит к переходу устройства в тревожный режим.

В цифровом анализаторе 8 может быть предусмотрена возможность периодического самотестирования (для выявления неисправности узлов или сбоя программы работы микропроцессора), которая осуществляется, например, следующим образом.

Таймер 16 периодически формирует временные интервалы, в течение которых имитатор 19 генерирует положительные импульсы, длительность которых выбирается в соответствии с сигналами, возникающими при типичном разрушении охраняемой конструкции. Сигнал с выхода имитатора 19 поступает на второй вход первого элемента ИЛИ 13 и вход синхронизации триггера 21, которая осуществляется по заднему фронту положительного импульса. В этот момент происходит следующее. Если отсутствуют сбои в работе сумматора 14 и одновибратора 15 (основных узлов цифрового анализатора 8), на выходе инвертора 18 возникает сигнал логического нуля, который поступает на синхронный вход триггера 21 и обеспечивает сохранение на его выходе низкого уровня сигнала. Устройство при этом остается в дежурном режиме. Если в работе сумматора 14 или одновибратора 15 произошел сбой (возникла неисправность), то на синхронном входе триггера 21 будет присутствовать логическая единица и в момент прихода импульса синхронизации он изменит свое состояние, что приведет к переходу устройства в тревожный режим. Таким образом, при сбое в работе устройства не произойдет потери контроля охраняемого объекта.

Контроль напряжения питания устройства осуществляется следующим образом. Делитель 22 блока контроля 9 рассчитан так, что если значение U_п не выходит за нижний предел, U_д воспринимается инвертором 25 как сигнал логической единицы, поэтому на его выходе, являющимся выходом блока контроля 9, формируется сигнал логического нуля, поступающий на второй вход цифрового анализатора 8 (где передается на первый вход второго элемента ИЛИ 20) и затем на его выход. Устройство при этом продолжает оставаться в дежурном режиме. Если U_п снижается ниже допустимого уровня, то значение U_д через время, определяемое элементом задержки 24 (для обеспечения помехоустойчивости), воспринимается инвертором 25 как сигнал логического нуля и преобразуется в сигнал логической единицы. Устройство при этом переходит в тревожный режим. Таким образом, при недопустимом снижении напряжения питания не происходит потери контроля охраняемого объекта.

Первый 6 и второй 5 элементы защиты предусмотрены для предохранения цифрового анализатора 8 от воздействия высоковольтных импульсных помех любой полярности, наводимых в линию связи 2, которые могут вывести его из строя. Элемент защиты 23 блока контроля 9 предназначен для предохранения его элементов от импульсных помех положительной полярности в линии питания. Для защиты всех блоков от неправильной полярности подключения устройства к источнику питания и воздействия на них отрицательных импульсов или пульсаций напряжения питания предусмотрен селектор полярности 11.

Построенное таким образом устройство обладает повышенной устойчивостью к воздействию электромагнитных помех и кратковременным пропаданиям питающего напряжения, не допуская потери контроля охраняемого объекта (посредством формирования сигнала тревоги) при длительном снижении напряжения питания ниже предельного значения, а за счет использования дополнительной цифровой обработки сигнала с выделением нового информационного признака разрушения охраняемой конструкции устройство обеспечивает высокий уровень достоверности обнаружения нарушителя.

В настоящее время изготовлены опытные образцы извещателя ИО303-6 "Окно-6", в котором использовано заявляемое устройство для тревожной сигнализации, успешно проведены их лабораторные испытания, идет подготовка к серийному производству извещателя.

Источники информации
1. Извещатель охранный поверхностный ударноконтактный U 03 03 "Окно-1", паспорт ДВЗ.308.009 ПС.

2. Патент РФ N 2049356, кл. G 08 B 13/02, 1995.

Изобретение относится к технике охранной сигнализации и может быть использовано для защиты объектов от вторжения нарушителя посредством разрушения остекленных конструкций. Техническим результатом является повышение функциональной надежности устройства. Результат достигается тем, что устройство содержит чувствительный элемент, стабилизатор напряжения, цифровой анализатор, блоки контроля и формирования сигнала тревоги. Устройство обладаeт повышенной устойчивостью к воздействию электромагнитных помех и кратковременным пропаданиям питающего напряжения, не допуская потери контроля охраняемого объекта (посредством формирования сигнала тревоги) при длительном снижении напряжения питания ниже предельного значения. За счет использования дополнительной цифровой обработки сигнала с выделением нового информационного признака разрушения охраняемой конструкции устройство обеспечивает высокий уровень достоверности обнаружения нарушителя. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для тревожной сигнализации, содержащее чувствительный элемент с двумя подвижными контактами, подключенными через линию связи одним контактом к первому входу интегратора, другим - к общей шине питания устройства, стабилизатор напряжения, вход которого подключен к накопительному конденсатору и через селектор полярности - к источнику питания устройства, а выход - к накопителю энергии и второму входу интегратора, выход которого подключен к первому элементу защиты, отличающееся тем, что в него введены второй элемент защиты, блок контроля, цифровой анализатор и блок формирования сигнала тревоги, первый вход цифрового анализатора подключен к выходу интегратора и через второй элемент защиты - к выходу стабилизатора напряжения и объединенным первым входом блоков контроля и формирования сигнала тревоги, второй вход блока контроля подключен к входу стабилизатора напряжения, а выход - в второму входу цифрового анализатора, выход которого подключен к второму входу блока формирования сигнала тревоги. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цифровой анализатор содержит первый и второй элементы ИЛИ, сумматор, одновибратор, таймер, элемент И, инвертор, имитатор и триггер, точка соединения первых входов элемента И и первого элемента ИЛИ является первым входом цифрового анализатора, вторым входом и выходом которого являются соответственно первый вход и выход второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ подключен к первому и через одновибратор к второму входам сумматора, выход которого подключен к второму входу элемента И и через инвертор - к синхронному входу триггера, таймер через имитатор подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и входу синхронизации триггера, выход элемента И подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, третий вход которого подключен к выходу триггера. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок контроля содержит делитель, элемент защиты, элемент задержки и инвертор, первый вывод элемента защиты и вход делителя являются соответственно первым и вторым входами блока контроля, выход делителя соединен с элементом задержки, вторым выводом элемента защиты и входом инвертора, выход которого является выходом блока контроля. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок формирования сигнала тревоги содержит одновибратор, ограничитель, исполнительный элемент, триггер, перемычку, элемент ИЛИ и индикатор, вход сброса триггера подключен через перемычку к общей шине питания устройства и через ограничитель - к первому входу исполнительного элемента, являющемуся первым входом блока формирования сигнала тревоги, вторым входом которого является вход одновибратора, второй вход исполнительного элемента подключен к управляющему входу триггера, выходу одновибратора и первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу триггера, а выход - к индикатору.