ПРИБОР ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 2005 года по МПК G08B13/04 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к охранным извещателям, и предназначено для выявления несанкционированного открывания и механического повреждения запорных механизмов, блокирующих различные поверхности, например двери, перегородки.

Известно устройство охранной сигнализации, содержащее инерционный электроконтактный датчик, снабженный корпусом, в котором расположены неподвижный магнитоуправляемый контакт и магнит, выполненный в виде тела вращения с возможностью свободного перемещения вдоль закрытого наклонного паза. Электроконтактный датчик обеспечивает размыкание цепи при механическом воздействии на контролируемый объект, например дверь, и жестко крепится к поверхности этого объекта. Ударное воздействие на контролируемый объект сообщает магниту движение вдоль паза. При удалении магнита от магнитоуправляемого контакта происходит ослабление магнитного поля, действующего на магнитоуправляемый контакт, а затем и его размыкание, формирующее тревожное извещение (см. авторское свидетельство СССР №1012296, МПК 5 G 08 В 13/02).

Основным недостатком устройства охранной сигнализации является низкая чувствительность к слабым вибрациям, возникающим при механическом воздействии на контролируемый объект, например, при открывании дверного запорного механизма, связанная с тем, что энергии слабых вибраций недостаточно для удаления магнита от магнитоуправляемого контакта на достаточное расстояние и, соответственно, для формирования тревожного извещения.

Вышеописанный недостаток устройства охранной сигнализации устраняется в сигнализаторе вибрации, содержащем преобразователь вибраций в электрический сигнал, представляющий собой датчик вибрации магнитоэлектрического типа, выход которого соединен с входом трехкаскадного усилителя, амплитудный детектор, вход которого подсоединен к выходу трехкаскадного усилителя, а выход - к входу интегратора, элемент сравнения и ключевой элемент, представляющий собой транзистор, коммутирующий внешнюю цепь. Выход интегратора соединен с входом элемента сравнения, выход которого подключен к входу ключевого элемента. Датчик вибрации выполнен в виде 16-омного миниатюрного громкоговорителя с диаметром диффузора не более 5 см, причем к центру диффузора прикреплена медная монета, перпендикулярно которой жестко закреплена, например припаяна, игла, имеющая возможность касания поверхности контролируемого объекта, или параллельно поверхности монеты жестко закреплен, например припаян, одним концом короткий отрезок провода, другой конец которого снабжен второй монетой, имеющей возможность касания поверхности контролируемого объекта. При воздействии на контролируемый объект электрический сигнал на выходе датчика вибрации усиливается и детектируется. Выпрямленный сигнал интегрируется для получения усредненного значения. При превышении сигналом на выходе интегратора порогового уровня открывается транзистор, замыкая внешнюю цепь и тем самым формируя тревожное извещение (Рейкс Ч.Д. 55 электронных схем сигнализации: Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1991, с.50-52). Этот сигнализатор вибрации является наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату и выбран в качестве прототипа.

Основными недостатком описанного устройства являются его низкая помехозащищенность, связанная с тем, что в нем анализируется только усредненное значение амплитуды электрического сигнала, без анализа частотного состава электрического сигнала, сложность монтажа на контролируемый объект, вследствие повышенной трудоемкости установки на этот объект датчика вибрации при условии его единичного изготовления.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения защищенности прибора от вибрационных и акустических помех, а также упрощение его монтажа на контролируемый объект.

Для достижения указанного технического результата в приборе охранной сигнализации, содержащем преобразователь вибраций в электрический сигнал, выход которого соединен с входом усилителя, первый амплитудный детектор, к выходу которого подключен вход первого интегратора, преобразователь вибраций в электрический сигнал выполнен в виде пьезоэлектрического элемента, устанавливаемого на объекте, а в прибор дополнительно введены фильтр низкой частоты и фильтр высокой частоты, входы которых подключены к выходу усилителя, второй амплитудный детектор, второй интегратор, первый и второй компараторы, блок определения временных характеристик сигналов, блок формирования тревожного извещения. При этом выходы фильтров низкой и высокой частоты подсоединены к входам первого и второго амплитудных детекторов соответственно, выход второго амплитудного детектора подключен к входу второго интегратора, а выходы компараторов, входы которых подключены к выходам первого и второго интеграторов, подсоединены к входам блока определения временных характеристик сигналов, выход которого связан с входом блока формирования тревожного извещения.

Блок определения временных характеристик сигналов может содержать два одновибратора и логический элемент, реализующий функцию логического умножения. При этом вход запуска первого одновибратора, являющийся первым входом блока определения временных характеристик сигналов, подключен к выходу первого компаратора, а вход запуска второго одновибратора и первый вход логического элемента, являющиеся вторым входом блока определения временных характеристик сигналов, подключены к выходу второго компаратора, выход первого одновибратора подключен к входу сброса второго одновибратора, второй вход логического элемента подключен к выходу второго компаратора. Блок формирования тревожного извещения может содержать счетчик, третий одновибратор и электронный ключ. При этом счетный вход счетчика и вход запуска третьего одновибратора, являющиеся входом блока формирования тревожного извещения, подключены к выходу логического элемента, являющемуся выходом блока определения временных характеристик сигналов, выход третьего одновибратора подключен к входу сброса счетчика, а выход переполнения счетчика подключен к входу электронного ключа.

Повышение защищенности прибора от вибрационных и акустических помех достигается за счет осуществления анализа частотного состава электрического сигнала с датчика вибрации и за счет формирования тревожного извещения только при выделении трех сигналов разрешения тревожного извещения за время, не превышающее 1 с.

Упрощение монтажа прибора на контролируемый объект достигается за счет использования в качестве преобразователя вибраций в электрический сигнал стандартного пьезоэлектрического элемента, устанавливаемого на контролируемом объекте, при отсутствии применения датчиков, контактирующих с объектом путем касания.

Предлагаемое изобретение иллюстрируются чертежами, где на фиг.1 изображена функциональная схема прибора охранной сигнализации, а на фиг.2 представлен пример выполнения функциональной схемы прибора охранной сигнализации с заявляемым исполнением блока определения временных характеристик сигналов и блока формирования тревожного извещения.

Прибор охранной сигнализации содержит преобразователь 1 вибраций контролируемого объекта в электрический сигнал, выполненный в виде пьезоэлектрического элемента, устанавливаемого на контролируемом объекте, усилитель 2, фильтр низкой частоты 3 и фильтр высокой частоты 4, первый амплитудный детектор 5 и второй амплитудный детектор 6, первый интегратор 7 и второй интегратор 8, первый компаратор 9 и второй компаратор 10 с регулируемыми порогами переключения, блок определения временных характеристик сигналов 11, блок формирования тревожного извещения 12. Выход преобразователя 1 вибраций в электрический сигнал соединен с входом усилителя 2. Выход усилителя 2 подключен к входам фильтра низкой частоты 3 и фильтра высокой частоты 4. Выходы фильтра низкой частоты 3 и фильтра высокой частоты 4 подсоединены к входам первого амплитудного детектора 5 и второго амплитудного детектора 6 соответственно. К выходу первого амплитудного детектора 5 подключен вход первого интегратора 7, а к выходу второго амплитудного детектора 6 подключен вход второго интегратора 8. Выходы первого компаратора 9 и второго компаратора 10, входы которых подключены к выходам первого интегратора 7 и второго интегратора 8 соответственно, подсоединены к входам блока определения временных характеристик сигналов 11, выход которого связан с входом блока формирования тревожного извещения 12.

Низкочастотный канал образован фильтром низкой частоты 3, первым амплитудным детектором 5, первым интегратором 7 и первым компаратором 9. Высокочастотный канал образован фильтром высокой частоты 4, вторым амплитудным детектором 6, вторым интегратором 8 и вторым компаратором 10.

Блок определения временных характеристик сигналов 11 может содержать первый одновибратор 13, второй одновибратор 14 и логический элемент 15, реализующий функцию логического умножения. Блок формирования тревожного извещения 12 может содержать третий одновибратор 16, счетчик 17 с модулем счета М=3 и электронный ключ 18. Вход запуска первого одновибратора 13, являющийся первым входом блока определения временных характеристик сигналов 11, подключен к выходу первого компаратора 9. Вход запуска второго одновибратора 14 и первый вход логического элемента 15, являющиеся вторым входом блока определения временных характеристик сигналов 11, подключены к выходу второго компаратора 10. Выход первого одновибратора 13 подключен к входу сброса второго одновибратора 14. Второй вход логического элемента 15 подключен к выходу второго одновибратора 14. Выход логического элемента 15, являющийся выходом блока определения временных характеристик сигналов 11, подсоединен к счетному входу счетчика 17 и входу запуска третьего одновибратора 16, являющимся входом блока формирования тревожного извещения 12. Выход третьего одновибратора 16 подключен к входу сброса счетчика 17, а выход переполнения счетчика 17 - к входу электронного ключа 18.

Усилитель 2 собран на операционном усилителе в неинвертирующей схеме включения с коэффициентом усиления 100. Фильтр низкой частоты 3 имеет частоту среза 650 Гц, а фильтр высокой частоты имеет частоту среза 1500 Гц. Эти фильтры с характеристикой фильтра Чебышева второго порядка собраны на операционных усилителях по схеме ИНУН (Джонсон Д. и др. Справочник по активным фильтрам. Пер. с англ./ Д.Джонсон, Дж. Джонсон, Г. Мур. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с.15-16, 32). Интеграторы 7 и 8 построены на основе пассивной RC-цепи. Постоянная времени первого интегратора 7 низкочастотного канала составляет 110 мс; постоянная времени второго интегратора 8 высокочастотного канала - 6-2,4 мс.

Прибор охранной сигнализации работает следующим образом. Вибрации контролируемого объекта преобразуются преобразователем 1, выполненным в виде пьезоэлектрического элемента, в электрический сигнал, поступающий на вход усилителя 2. Сигнал с выхода усилителя 2 подается на фильтр низкой частоты 3 и фильтр высокой частоты 4. Сигналы с выходов фильтров 3, 4 через амплитудные детекторы 5 и 6 подаются на первый и второй интеграторы 7 и 8, к выходам которых подключены первый и второй компараторы 9 и 10 соответственно. Сигнал с выходов компараторов 9 и 10 подается на блок определения временных характеристик сигналов 11 и далее на блок формирования тревожного извещения 12. При этом сигнал с выхода первого компаратора 9 низкочастотного канала подается на вход запуска первого одновибратора 13, формирующего импульс длительностью 100 мс. Сигнал с выхода первого одновибратора 13 подается на вход сброса второго одновибратора 14, на вход запуска которого подается сигнал с выхода второго компаратора 10 высокочастотного канала. Одновибратором 14 формируется импульс длительностью 40 мс. Сигналы с выхода второго компаратора 10 высокочастотного канала и с выхода второго одновибратора 14 подаются на входы логического элемента 15, с выхода которого сигнал подается на вход блока формирования тревожного извещения 12. Таким образом, при наличии сигнала в низкочастотном канале и отсутствии сигнала в высокочастотном канале блокируется формирование тревожного извещения на 100 мс. При наличии непрерывного сигнала в высокочастотном канале без низкочастотной составляющей длительностью более 40 мс логическим элементом 15 формируется сигнал разрешения формирования тревожного извещения. При одновременном присутствии сигналов в высокочастотном и низкочастотном каналах разрешение тревожного извещения будет выдано при наличии высокочастотной составляющей сигнала длительностью более 140 мс.

Сигнал разрешения формирования тревожного извещения подается на счетный вход счетчика 17 и на вход запуска третьего одновибратора 16, формирующего импульс длительностью 1 с. С выхода переполнения счетчика 17, вход сброса которого подключен к выходу третьего одновибратора 16, сигнал подается на электронный ключ 16, коммутирующий внешнюю цепь. При поступлении первого сигнала разрешения формирования тревожного извещения запускается третий одновибратор 16 и содержимое счетчика 17 увеличивается. С каждым последующим импульсом на входе блока формирования тревожного извещения 12 содержимое счетчика 17 увеличивается. При переполнении счетчика 17 открывается электронный ключ 18, коммутируя внешнюю цепь, и, тем самым, формируя тревожное извещение. Таким образом, формирование тревожного извещения осуществляется блоком формирования тревожного извещения 12 при выделении трех сигналов разрешения тревожного извещения за время, меньшее 1 с, что позволяет дополнительно понизить вероятность ложной тревоги.

Использование предлагаемого изобретения позволяет обеспечить повышение помехозащищенности прибора, снизить вероятность ложной тревоги и упростить его изготовление и монтаж на контролируемый объект.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к охранным извещателям, и предназначено для выявления несанкционированного открывания и механического повреждения запорных механизмов, блокирующих различные поверхности, например двери, перегородки. Прибор охранной сигнализации содержит преобразователь вибраций контролируемого объекта в электрический сигнал, выполненный в виде пьезоэлектрического элемента, устанавливаемого на контролируемом объекте, усилитель, фильтры низкой и высокой частоты, первый и второй амплитудные детекторы, первый и второй интеграторы, первый и второй компараторы с регулируемыми порогами переключения, блок определения временных характеристик сигналов, блок формирования тревожного извещения. Технический результат - изобретение позволяет обеспечить повышение помехозащищенности прибора, снизить вероятность ложной тревоги и устранить его изготовление и монтаж на контролируемый объект. 2 ил.

1. Прибор охранной сигнализации, содержащий преобразователь вибраций в электрический сигнал, выход которого соединен с входом усилителя, первый амплитудный детектор, к выходу которого подключен вход первого интегратора, отличающийся тем, что преобразователь вибраций в электрический сигнал выполнен в виде пьезоэлектрического элемента, устанавливаемого на объекте, а в прибор дополнительно введены фильтр низкой частоты и фильтр высокой частоты, входы которых подключены к выходу усилителя, второй амплитудный детектор, второй интегратор, первый и второй компараторы, блок определения временных характеристик сигналов, блок формирования тревожного извещения, при этом выходы фильтров низкой и высокой частоты подсоединены к входам первого и второго амплитудных детекторов соответственно, выход второго амплитудного детектора подключен к входу второго интегратора, а выходы компараторов, входы которых подключены к выходам первого и второго интеграторов, подсоединены к входам блока определения временных характеристик сигналов, выход которого связан в входом блока формирования тревожного извещения.2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что в нем блок определения временных характеристик сигналов содержит два одновибратора и логический элемент, реализующий функцию логического умножения, при этом вход запуска первого одновибратора, являющийся первым входом блока определения временных характеристик сигналов, подключен к выходу первого компаратора, а вход запуска второго одновибратора и первый вход логического элемента, являющиеся вторым входом блока определения временных характеристик сигналов, подключены к выходу второго компаратора, выход первого одновибратора подключен к входу сброса второго одновибратора, второй вход логического элемента подключен к выходу второго одновибратора, блок формирования тревожного извещения содержит счетчик, третий одновибратор и электронный ключ, при этом счетный вход счетчика и вход запуска третьего одновибратора, являющиеся входом блока формирования тревожного извещения, подключены к выходу логического элемента, являющемуся выходом блока определения временных характеристик, сигналов, выход третьего одновибратора подключен к входу сброса счетчика, а выход переполнения счетчика подключен к входу электронного ключа.