УСТРОЙСТВО ОХРАННОЙ РАДИОСИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 2003 года по МПК G08B25/10 

Предлагаемое изобретение относится к системам охранной сигнализации и может быть использовано для охраны музейных экспонатов малой формы (вазы, статуэтки и пр. ), и предметов культа в церквах, библиотечных раритетных изданий, ювелирных изделий и пр.

Известно устройство радиосигнализации, содержащее размещенный на опорной поверхности охраняемый объект, центральный пульт и средство связи объекта с пультом (см. заявку Великобритании 2178626, кл. G 08 В 13/24). В этом устройстве к охраняемому объекту прикрепляют устройство в виде приемоответчика, обеспечивающего вторичное излучение принимаемых сигналов, что недопустимо при экспонировании объектов малых форм. При автономном питании устройство потребляет большое количество энергии, что требует частой замены элементов питания, а для питания от сети необходимо проведение монтажных работ, нарушающих интерьер выставочного зала.

Известно устройство охранной радиосигнализации, выполненное в виде корпуса и установленное между охраняемым объектом и опорной поверхностью, содержащее размещенный в корпусе пьезоэлектрический чувствительный элемент с электронной схемой (см. патент США 5258743, кл. G 08 В 13/14). В этом техническом решении, выбранным за прототип, упор гибкого чувствительного элемента в виде пьезопреобразователя контактирует с объектом и при несанкционированном воздействии на объект возникающий электросигнал обрабатывается электронной схемой с последующим включением радиопередатчика. К недостаткам этого устройства относится ручная регулировка упругого механического контакта рычага датчика с охраняемым объектом, которая каждый раз производится субъективно. Кроме того, установка объекта на корпусе связана с ориентацией упора гибкого пьезопреобразователя относительно днища объекта, которое не всегда может быть плоским, что усложняет монтаж экспозиции и требует высокой квалификации обслуживания. Наконец, чувствительный элемент устройства создает возможность ложного срабатывания, что затрудняет обслуживание и снижает надежность.

Заявленное техническое решение отличается тем, что в известном устройстве охранной радиосигнализации, выполненном в виде корпуса и установленном между охраняемым объектом и опорной поверхностью, содержащем размещенный в корпусе пьезоэлектрический чувствительный элемент с электронной схемой, устройство содержит как минимум три неподвижных относительно корпуса чувствительных элемента, являющихся опорой для объекта, а схема содержит связанный с чувствительным элементом транзисторный ключ, величина коллекторного сопротивления которого не менее 1 МОм.

Кроме того, каждый чувствительный элемент выполнен в виде мембраны. Кроме того, каждый чувствительный элемент снабжен полусферической опорой.

Кроме того, чувствительные элементы размещены в одной плоскости. Кроме того, чувствительные элементы размещены между корпусом и опорной поверхностью.

Кроме того, корпус выполнен в виде декоративной подставки. Существующие системы охранной сигнализации, как правило, содержат датчики в виде чувствительных элементов, электронных схем обработки сигналов этих датчиков, радиопередатчиков, передающих информацию об адресе и состоянии объекта, а также центрального пульта, принимающего и дешифрирующего сигналы радиопередатчика. Специфика охраны музейных экспонатов такова, что объекты (в том числе и произведения искусства малых форм) должны охраняться надежными устройствами сигнализации, обладающими достаточной скрытностью, чтобы не портить интерьера, простотой установки и обслуживания, что важно для передвижных выставок, относительно недорогого исполнения, что необходимо при охране десятков отдельно размещаемых экспонатов, а также автономностью с малым энергопотреблением. Немаловажен при этом и внешний вид устройства, не отвлекающий посетителей и вписывающийся в общий интерьер экспозиции. Соблюдение всех этих требований создает определенные трудности перед разработчиками охранных сигнализаций.

Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что чувствительные элементы являются опорами, воспринимающими вес объекта. Указанное количество элементов - как минимум три - создают необходимую устойчивость объекта при его установке. Неподвижность чувствительных элементов относительно корпуса и отсутствие на поверхности корпуса каких-либо регулирующих устройств обеспечивают не только простоту и удобство обслуживания, но и облегчают монтаж и демонтаж объектов при частых перемещениях экспонатов.

Кроме простоты заявляемое устройство обладает высокой автономностью с малым энергопотреблением. Это достигается тем, что введение в схему транзисторного ключа, связанного с чувствительным элементом, позволяет обеспечить такую ситуацию, при которой питание схемы осуществляется только в момент воздействия на объект, т. е. транзисторный ключ, получив сигнал от пьезоэлектрического преобразователя, "открывает" схему только на время передачи кодированной информации, после чего схема вновь "закрывается" транзисторным ключом. Это обеспечивается установкой в схеме коллекторного сопротивления, величина которого не менее 1 МОм, что позволяет управлять транзисторным ключом меньшими значениями питающего напряжения, снижающее энергопотребление. Такое техническое решение позволяет существенно снизить расход энергии, т.е. обеспечить автономное питание с малым энергопотреблением и, кроме того, за счет простоты электронной схемы повысить надежность всего устройства в целом.

Для передачи усилий, создаваемых весом охраняемого объекта, каждый пьезоэлектрический датчик снабжен полусферической опорой, которая не только позволяет концентрировать это усилие в центр мембраны чувствительного элемента, но и, кроме этого, предохраняет чувствительный элемент от внешних воздействий, не связанных с воздействиями на охраняемый объект. Таким образом, чувствительный элемент воспринимает вес корпуса вместе с охраняемым объектом (или только вес объекта) и реагирует на скорость изменения этого веса при внешнем воздействии (в процессе его снятия, удара или попытке перемещения).

Как вариант, чувствительные элементы размещены в одной плоскости и в этом случае вес объекта с корпусом (или только вес объекта) распределяется равномерно на все чувствительные элементы.

Дополнительным эффектом заявляемого технического решения является возможность установки на корпус нескольких экспонатов, что обеспечивается конструкцией размещения пьезоэлектрических чувствительных элементов, воспринимающих вес всех установленных на корпусе устройства экспонатов и реагирующих на скорость изменения общего веса. Поэтому, если на корпусе размещено несколько экспонатов, то внешнее воздействие (касание, снятие и пр.) на любой из них вызывает запуск схемы с последующей визуальной и/или звуковой индикацией известными средствами. Это не может быть реализовано в известном прототипе, в котором для каждого объекта необходимо отдельное устройство сигнализации.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет использовать более простые чувствительные элементы, что существенно дешевле и проще известных, при отсутствии у корпуса каких-либо выступающих регулирующих элементов, способных или привлечь внимание, или быть источником неквалифицированного обращения.

Заявляемое устройство радиосигнализации обеспечивает охрану выставочных экспонатов малых форм с помощью беспроводного автономного устройства, обладающего простотой, малым энергопотреблением, легкостью установки, надежностью и не нарушающего общего выставочного интерьера.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показано устройство для размещения охраняемого объекта на подставке; на фиг.2 представлена схема сигнального устройства; на фиг.3 показана последовательность срабатывания сигналов электронной схемы. На чертежах обозначено: 1 - охраняемый объект; 2 - корпус устройства; 3 - опорная поверхность; 4 - чувствительный элемент (пьезоэлектрический преобразователь); 5 - сферическая опора; 6 - транзисторный ключ; 7 - базовое сопротивление; 8 - коллекторное сопротивление; 9 - эмиттерное сопротивление; 10 - инвертор; 11 - одновибратор; 12 - диод; 13 - источник питания; 14 - радиопередатчик с антенной. На фиг.3 обозначено: "а" - усилие на пьезоэлементе; "б" - вырабатываемые пьезоэлементом электрические импульсы; "в" - импульс срабатывания транзисторного ключа; "г" - импульс выработанный инвертором; "д" - сигнал одновибратора; "е" - сигнал радиопередатчика.

Охраняемый объект 1 в виде экспоната малой формы размещается на корпусе 2 устройства радиосигнализации, в котором размещены чувствительный элемент 4, источник питания 13 (фиг.2), и электронная схема, содержащая транзисторный ключ 6 с сопротивлениями: базовое 7, коллекторное 8, эмиттерное 9, а также инвертор 10, одновибратор 11, диод 12 и радиопередатчик 14 с антенной. Корпус 2 устройства радиопередачи размещается на опорной поверхности 3 так, что чувствительный элемент 4 опирается на полусферическую опору 5, размещенную на поверхности 3, т.е. корпус 2 устройства, как вариант, расположен между объектом 1 и опорной поверхностью 3.

Устройство охранной радиосигнализации работает следующим образом. При установке объекта 1 на корпус 2 элементы 4 воспринимают усилие (фиг.3, "а"), создаваемое весом объекта 1 и корпуса 2, что соответствует отрицательному сигналу, выработанному чувствительным элементом 4 (фиг.3, "в"). В дежурном режиме, когда охраняемый объект 1 размещен на корпусе 2 устройства, сигнал на выходе пьезоэлектрического элемента 4 равен нулю (фиг.3, "в"), транзисторный ключ 6 (фиг. 2) закрыт, инвертор 10 и одновибратор 11 находятся в статическом режиме и практически не потребляют энергии от источника питания 13, а радиопередатчик 14 выключен.

При внешнем воздействии (снятие, перемещение, удар и пр.) на охраняемый объект 1 изменяется усилие, воспринимаемое пьезоэлементом 4 под влиянием веса объекта 1, вследствие чего на выходе элемента 4 появляется сигнал (фиг.3, "в"), амплитуда которого зависит от скорости изменения усилий, а знак - от увеличения или уменьшения этих усилий. При снятии объекта 1 с корпуса 2 устройства положительный импульс с выхода пьезоэлемента 4 (фиг.3, "б") открывает закрытый до того момента транзисторный ключ 6 (фиг.3, "в"), который, входя в насыщение, меняет логический уровень нагруженного на него инвертора 10 (фиг.3, "г"). Передним фронтом импульса с выхода инвертора 10 запускается одновибратор 11, который вырабатывает импульс длительностью около 1 сек (фиг. 3, д). Передним фронтом импульса одновибратора 8 включается радиопередатчик 14 на время передачи сигнала тревоги (фиг.3, "е"), а по окончании длительности этого импульса устройство возвращается в исходное состояние - дежурный режим.

В исходном состоянии транзисторный ключ 6 закрыт. Напряжение источника питания через коллекторное сопротивление 8 создает на входе инвертора 10 логическую единицу, при этом на выходе инвертора 10 формируется логический ноль. Одновибратор 11 находится в заторможенном режиме, формируя на своем выходе логический ноль. Вход радиопередатчика 14 через диод 12 и логический ноль одновибратора 11 закорочен на минус источника питания 13, передатчик 14 выключен. В этом состоянии потребление питания схемой устройства составляет несколько микроампер. Сопротивления 8 и 9 на переходе коллектор-эмиттер транзисторного ключа 6 образуют управляемый делитель, напряжение на выходе которого зависит от степени открытия транзисторного ключа 6. Таким образом, меньшее энергопотребление достигается установкой коллекторного сопротивления 8, величина которого не менее 1 МОм, что и обеспечивает открытие транзисторного ключа 6 меньшим напряжением питания.

Необходимо отметить, что представленная схема запускается от положительного сигнала пьезоэлемента 4 (фиг.3, б), однако при необходимости схема может быть настроена и на отрицательный сигнал, что расширяет возможности заявленного технического решения.

Пример конкретного выполнения устройства. В качестве чувствительных элементов 4 использовались четыре пьезопреобразователя типа ЗП-19 с диаметром мембраны 40 мм, подключенные параллельно. Транзисторный ключ 6 типа n-р-n использовался марки КГ 315-Г, инвертор 10 и одновибратор 11 выбирались на основе микросхемы К МОП, диод 9 типа КД-510, а в качестве источника питания 13 был взят элемент "Корунд". В качестве радиопередатчика 14 использовался передатчик "Spread NET" серии SN 930. Потребляемый ток в дежурном режиме не превышал 2 микроампер. Вся электронная схема вместе с источником питания 13 и передатчиком 14 с антенной размещалась в корпусе 2 в виде декоративной подставки размером 120 х 120 х 40 мм.

Заявленное устройство охранной сигнализации обладает рядом преимуществ в виде компактности и простоты, отсутствия оригинальных деталей и легкости монтажа, малого энергопотребления и высокой надежности, что позволит найти широкое применение в различных системах охранных сигнализаций.

Изобретение относится к системам охранной сигнализации и быть может быть использовано для охраны музейных экспонатов малой формы. Технический результат заключается в разработке простого и компактного надежного устройства с автономной работой. В устройстве, содержащем пьезоэлектрические чувствительные элементы, являющиеся опорой для охраняемого объекта и воспринимающий вес корпуса вместе с охраняемым объектом или только вес охраняемого объекта, при внешнем воздействии на охраняемый объект с выхода указанных элементов появляется сигнал, открывающий транзисторный ключ с коллекторным сопротивлением не менее 1 МОм, при этом включается радиопередатчик на время передачи сигнала тревоги. 5 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Устройство охранной радиосигнализации, выполненное в виде корпуса и установленное между охраняемым объектом и опорной поверхностью, содержащее пьезоэлектрический чувствительный элемент и радиопередатчик, отличающееся тем, что устройство содержит как минимум три неподвижных относительно корпуса пьезоэлектрических чувствительных элемента, являющихся опорой для охраняемого объекта и воспринимающих вес корпуса вместе с охраняемым объектом или только вес охраняемого объекта, и при внешнем воздействии на охраняемый объект с выхода указанных пьезоэлектрических чувствительных элементов появляется сигнал, открывающий транзисторный ключ с коллекторным сопротивлением не менее 1 МОм, при этом включается радиопередатчик на время передачи сигнала тревоги. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый пьезоэлектрический чувствительный элемент выполнен в виде мембраны. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый пьезоэлектрический чувствительный элемент снабжен полусферической опорой. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пьезоэлектрические чувствительные элементы размещены в одной плоскости. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пьезоэлектрические чувствительные элементы размещены между корпусом и опорной поверхностью. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде декоративной подставки.