УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕВОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 2004 года по МПК G08B13/16 

Изобретение относится к области устройств охранно-пожарной сигнализации ультразвукового типа и может быть использовано в помещениях, имеющих большой уровень звуковых шумов.

Известны устройства для тревожной сигнализации (см., например, авт. св. СССР №291222, 06.01.1971; ЕР № 0473835, 11.03.1992).

В устройстве авт. св. СССР №291222 к выходу приемного электроакустического преобразователя подключены усилитель несущей частоты, детектор и усилитель низкой частоты. Далее сигнал поступает в канал частотной обработки сигнала, состоящий из двух ветвей - основной и компенсационной, на выходе которых сигнал суммируется. После частотной обработки сигнал поступает на пороговый и исполнительный блоки. Исполнительный блок формирует тревожный сигнал.

В устройстве ЕР № 0473835 к выходу приемного электроакустического преобразователя подключены два канала обработки сигнала - амплитудный и частотный, с которых сигнал поступает в запоминающий блок и блок сравнения. С выхода запоминающего блока сигнал подается на блок сравнения. Блок сравнения формирует тревожный сигнал.

Известные аналоги обеспечивают формирование сигнала о возникновении пожара или о попадании в зону обнаружения нарушителя при определенном изменении интерференционной картины ультразвукового поля за определенный интервал времени. Однако указанные аналоги имеют недостатки. При наличии в зоне обнаружения интенсивных звуковых шумов, не связанных с возникновением пожара или проникновением нарушителя, возможны ложные срабатывания устройств.

В соответствии с тактико-техническими характеристиками широко применяемых ультразвуковых датчиков не допускается их эксплуатация в помещениях с большим уровнем шумов (например, для датчика ДУЗ-4 это ограничение составляет +40дБ).

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является устройство для тревожной сигнализации авт. св. СССР №436373, М. кл. G 08 b 13/18, заявл. 27.02.1973, опубл. 15.07.1974.

Известное устройство-прототип состоит из генератора, излучающего и приемного электроакустических преобразователей ультразвуковой частоты, усилителя высокой частоты, смесителя, усилителя низкой частоты, блока сигнализации о нарушителе и блока сигнализации о пожаре.

Первый выход генератора подключен к излучающему электроакустическому преобразователю ультразвуковой частоты, второй выход генератора подключен ко второму входу смесителя, выход которого подключен ко входу усилителя низкой частоты, выход которого подключен к сигнальному входу блока сигнализации о нарушителе и входу блока сигнализации о пожаре, выход которого подключен к управляющему входу блока сигнализации о нарушителе, вход усилителя высокой частоты подключен к приемному электроакустическому преобразователю ультразвуковой частоты, а выход - к первому входу смесителя.

При возникновении пожара или попадании нарушителя в зону обнаружения изменяется интерференционная картина установившегося поля ультразвуковых волн и устройство-прототип формирует тревожный сигнал.

Недостатком прототипа является относительно низкая устойчивость работы, обусловленная возможностью ложных срабатываний при возникновении в зоне обнаружения интенсивных звуковых шумов.

Целью изобретения является разработка устройства для тревожной сигнализации, обеспечивающего более устойчивую работу, снижающую возможность ложных срабатываний при возникновении в зоне обнаружения интенсивных звуковых шумов путем их компенсации.

Для достижения сформулированной цели в известное устройство для тревожной сигнализации, содержащее генератор, первый выход которого подключен к излучающему электроакустическому преобразователю ультразвуковой частоты, а второй выход подключен ко второму входу смесителя, выход которого подключен ко входу усилителя низкой частоты, выход которого подключен к сигнальному входу блока сигнализации о нарушителе и входу блока сигнализации о пожаре, выход которого подключен к управляющему входу блока сигнализации о нарушителе, усилитель высокой частоты, вход которого подключен к приемному электроакустическому преобразователю ультразвуковой частоты, дополнительно введены приемный электроакустический преобразователь звуковой частоты, усилитель звуковой частоты, фазовращатель, аттенюатор и сумматор. Выход приемного электроакустического преобразователя звуковой частоты подключен ко входу усилителя звуковой частоты. Выход усилителя звуковой частоты подключен ко входу фазовращателя, выход которого подключен к сигнальному входу аттенюатора. Управляющий вход аттенюатора подключен ко второму выходу усилителя высокой частоты, первый выход которого подключен ко второму входу сумматора. Первый вход сумматора подключен к выходу аттенюатора, а выход сумматора подключен к первому входу смесителя.

Благодаря новой совокупности существенных признаков, за счет введения приемного электроакустического преобразователя звуковой частоты, усилителя звуковой частоты, фазовращателя, аттенюатора и сумматора, обеспечивается компенсация звуковых шумов и снижение возможности ложного срабатывания. Этим достигается более устойчивая работа устройства для тревожной сигнализации и расширение области применения заявленного устройства, в частности, для охраны помещений, имеющих большой уровень звуковых шумов.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности "новизна".

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники, также, не выявлена известность влияния предусматриваемых (существенными признаками заявленного изобретения) преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Заявленное устройство поясняется чертежами:

- фиг.1 - структурная схема устройства;

- фиг.2 - эпюры сигналов, поясняющие работу устройства.

Устройство для тревожной сигнализации, показанное на фиг.1, состоит из генератора 1, излучающего 2 и приемного 3 электроакустических преобразователей ультразвуковой частоты, усилителя высокой частоты 4, смесителя 5, усилителя низкой частоты 6, блока сигнализации о нарушителе 7, блока сигнализации о пожаре 8, приемного электроакустического преобразователя 9 звуковой частоты, усилителя звуковой частоты 10, фазовращателя 11, аттенюатора 12 и сумматора 13.

Первый 1₁ выход генератора 1 подключен к излучающему электроакустическому преобразователю 2 ультразвуковой частоты, второй 1₂ выход генератора 1 подключен ко второму 5₂ входу смесителя 5. Выход смесителя 5 подключен ко входу усилителя низкой частоты 6. Выход усилителя низкой частоты 6 подключен к сигнальному 7₁ входу блока сигнализации о нарушителе 7 и входу блока сигнализации о пожаре 8. Выход блока сигнализации о пожаре 8 подключен к управляющему 7₂ входу блока сигнализации о нарушителе 7. Вход усилителя высокой частоты 4 подключен к приемному электроакустическому преобразователю 3 ультразвуковой частоты. Выход приемного электроакустического преобразователя 9 звуковой частоты подключен ко входу усилителя звуковой частоты 10, выход которого подключен ко входу фазовращателя 11. Выход фазовращателя 11 подключен к сигнальному 12₁ входу аттенюатора 12. Управляющий 12₂ вход аттенюатора 12 подключен ко второму 4₂ выходу усилителя высокой частоты 4, первый 4₁ выход которого подключен ко второму 13₂ входу сумматора 13. Первый 13₁ вход сумматора 13 подключен к выходу аттенюатора 12, а выход сумматора 13 подключен к первому 5₁ входу смесителя 5.

Приемный электроакустический преобразователь звуковой частоты предназначен для преобразования механических колебаний в электрические. В качестве такого электроакустического преобразователя можно использовать любой широкополосный ненаправленный микрофон, например, МД-71.

Усилитель звуковой частоты предназначен для усиления электрических колебаний. Схемы усилителей звуковой частоты известны и описаны, например, в книге Боровского В.П., Костенко В.И., Михайленко В.М., Партала О.Н. "Справочник по схемотехнике для радиолюбителя"./Под ред. В.П.Боровского (К.: Технiка, 1987; например, с.240, рис.11.11).

Фазовращатель предназначен для изменения фазы сигнала. Схемы фазовращателей известны и показаны, например, в книге Боровского В.П., Костенко В.И., Михайленко В.М., Партала О.Н. "Справочник по схемотехнике для радиолюбителя"./Под ред. В.П.Боровского (К.: Технiка, 1987; например, с.275, рис. 12.25).

Аттенюатор предназначен для уменьшения уровня сигнала. В качестве аттенюатора может быть использован делитель напряжения, схемы которых известны и приведены, например, в книге Тимонтеева В.Н., Величко Л.М., Ткаченко В.А. "Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре" (М.: Радио и связь, 1982; например, с.55, рис.4.3).

Сумматор предназначен для сложения сигналов. Схемы сумматоров известны и описаны, например, в книге Титце У., Шенк К. "Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство" (пер. с нем., М.: Мир, 1982; например, с.137, рис.11.1).

Устройство работает следующим образом. Ультразвуковые электрические колебания, вырабатываемые генератором 1 и поступающие с его первого 1₁ выхода на излучающий электроакустический преобразователь 2 ультразвуковой частоты, преобразуются в механические и излучаются в окружающее пространство. В результате многократного переотражения колебаний от стен и предметов в помещении устанавливается определенная интерференционная картина ультразвукового поля (фиг.2, а - пунктирная линия). Приемный электроакустический преобразователь 3 ультразвуковой частоты воспринимает механические колебания, преобразует их в электрические и передает на вход усилителя высокой частоты 4.

При возникновении в зоне обнаружения звуковых шумов (фиг.2, а - сплошная линия) они оказывают механическое воздействие на приемный электроакустический преобразователь 3 ультразвуковой частоты и с его выхода поступают на вход усилителя высокой частоты 4.

При прохождении через приемный электроакустический преобразователь 3 ультразвуковой частоты и усилитель высокой частоты 4, в силу их селективных свойств, сигнал ультразвуковой частоты усиливается, а сигнал звуковой частоты ослабляется и на первый 4₁ выход усилителя 4 поступают:

- усиленный сигнал ультразвукового поля;

- ослабленный сигнал звукового шума.

Для того чтобы возникающие в зоне обнаружения звуковые шумы большой интенсивности не влияли на устойчивость работы устройства и не вызывали его ложных срабатываний в него введена цепь компенсации, состоящая из приемного электроакустического преобразователя 9 звуковой частоты, усилителя звуковой частоты 10, фазовращателя 11, аттенюатора 12 и сумматора 13.

Приемный электроакустический преобразователь 9 звуковой частоты воспринимает механические колебания возникших в зоне обнаружения звуковых шумов и ультразвукового поля, преобразует их в электрические и передает на вход усилителя звуковой частоты 10. При прохождении через преобразователь 9 и усилитель 10, в силу их селективных свойств, сигнал ультразвуковой частоты ослабляется, а сигнал звуковой частоты усиливается. С выхода усилителя звуковой частоты 10 электрический сигнал, состоящий из усиленного сигнала звуковых шумов и ослабленного сигнала ультразвукового поля, поступает на вход фазовращателя 11, в котором фаза сигнала меняется на 180° и далее сигнал поступает на сигнальный 12₁ вход аттенюатора 12 (фиг.2, б). На управляющий 12₂ вход аттенюатора 12 со второго 4₂ выхода усилителя высокой частоты 4 поступает опорный сигнал, соответствующий ослаблению частот звукового диапазона приемным электроакустическим преобразователем 3 ультразвуковой частоты и усилителем высокой частоты 4. В результате преобразований сигнала в фазовращателе 11 и аттенюаторе 12:

- уровень сигнала звуковых шумов на выходе аттенюатора 12 (фиг.2, в) равен уровню сигнала звуковых шумов на первом 4₁ выходе усилителя высокой частоты 4 (фиг.2, г) и отличается от него по фазе на 180°;

- уровень сигнала ультразвукового поля на выходе аттенюатора 12 (фиг.2, в) значительно меньше уровня сигнала ультразвукового поля на первом 4₁ выходе усилителя высокой частоты 4 (фиг.2, г) и отличается от него по фазе на 180°.

Поступая на сумматор 13 по первому 13₁ и второму 13₂ входам сигналы складываются. В результате сложения на выходе сумматора 13 образуется несколько, меньший по мощности сигнал ультразвуковой частоты без составляющих частот звукового диапазона (фиг.2, д). Данный ультразвуковой сигнал поступает с выхода сумматора 13 на первый 5₁ вход смесителя 5. На второй 5₂ вход смесителя 5 поступает сигнал ультразвуковой частоты со второго 1₂ выхода генератора 1.

При возникновении в зоне обнаружения пожара или проникновении нарушителя, вследствие изменения амплитудно-фазовых соотношений и проявления эффекта Доплера, изменяется интерференционная картина ультразвукового поля, установившегося в зоне обнаружения. Тогда ультразвуковой сигнал на первом 5₁ входе смесителя 5 будет отличаться от ультразвукового сигнала на втором 5₂ входе смесителя 5. Разность этих двух сигналов выделяется смесителем 5, подается на вход усилителя низкой частоты 6 и далее на сигнальный 7₁ вход блока сигнализации о нарушителе 7 и на вход блока сигнализации о пожаре 8. В данных блоках производится анализ поступающего сигнала по частоте, амплитуде, длительности и формируются сигналы о возникновении пожара или о проникновении в зону обнаружения нарушителя. С выхода блока сигнализации о пожаре 8 сигнал о наличии или отсутствии пожара поступает на управляющий 7₂ вход блока сигнализации о нарушителе 7, обеспечивая взаимодействие блоков при их работе.

Таким образом, введение в устройство для тревожной сигнализации приемного электроакустического преобразователя звуковой частоты, усилителя звуковой частоты, фазовращателя, аттенюатора и сумматора позволяет обеспечить компенсацию возникающих в зоне обнаружения звуковых шумов и снизить возможность ложных срабатываний устройства. Это повысит устойчивость работы устройства для тревожной сигнализации на объектах, имеющих большой уровень звуковых шумов, что обеспечит расширение области применения устройства.

Изобретение относится к области устройств охранно-пожарной сигнализации ультразвукового типа и может быть использовано в помещениях, имеющих большой уровень звуковых шумов. Техническим результатом является снижение возможности ложных срабатываний при возникновении в зоне обнаружения интенсивных звуковых шумов путем их компенсации. Для этого устройство содержит генератор, излучающий и приемный электроакустические преобразователи ультразвуковой частоты, усилители высокой и низкой частоты, смеситель, блоки сигнализации о нарушителе и сигнализации о пожаре, усилитель звуковой частоты, фазовращатель, аттенюатор, сумматор, приемный электроакустический преобразователь звуковой частоты. 2 ил.

Устройство для тревожной сигнализации, содержащее генератор, первый выход которого подключен к излучающему электроакустическому преобразователю ультразвуковой частоты, а второй выход подключен ко второму входу смесителя, выход которого подключен ко входу усилителя низкой частоты, выход которого подключен к сигнальному входу блока сигнализации о нарушителе и входу блока сигнализации о пожаре, выход которого подключен к управляющему входу блока сигнализации о нарушителе, усилитель высокой частоты, вход которого подключен к приемному электроакустическому преобразователю ультразвуковой частоты, отличающееся тем, что дополнительно введены приемный электроакустический преобразователь звуковой частоты, усилитель звуковой частоты, фазовращатель, аттенюатор и сумматор, выход приемного электроакустического преобразователя звуковой частоты подключен ко входу усилителя звуковой частоты, выход которого подключен ко входу фазовращателя, выход которого подключен к сигнальному входу аттенюатора, управляющий вход которого подключен ко второму выходу усилителя высокой частоты, первый выход которого подключен ко второму входу сумматора, первый вход которого подключен к выходу аттенюатора, а выход сумматора подключен к первому входу смесителя.