УСТРОЙСТВО ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОКОННЫХ И ОСТЕКЛЕННЫХ ДВЕРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Российский патент 2015 года по МПК G08B13/04 G08B13/08 

Изобретение относится к области охранных сигнализаций для контроля состояния окон или остекленных дверей.

Из патента РФ на полезную модель №58758 известно устройство контроля целостности стеклянного полотна, находящегося в раме, содержащее приемник сигналов, отличающееся тем, что содержит лазерный светодиод зеркальные площадки, а приемник сигналов выполнен в виде фотодиода фотореле с нормально разомкнутыми контактами, являющимися сигнальными контактами пульта централизованного наблюдения, при этом лазерный светодиод площади, зеркальные площадки и фотодиод фотореле размещены между собой так, чтобы луч светодиода после отражений от зеркальных площадок попадал на фоточувствительный элемент - фотодиод фотореле.

Из патента РФ на изобретение №2150750 известно устройство для тревожной сигнализации, содержащее акустический датчик, первый и второй фильтры, первый компаратор, элемент И, формирователь сигнала тревоги, исполнительное реле, первый, второй и третий индикаторы, вход первого фильтра соединен с выходом акустического датчика и входом второго фильтра, а выход - с входом первого компаратора, первый и второй входы элемента И соединены соответственно с входами первого и второго индикаторов, выход формирователя сигнала тревоги - с первым входом исполнительного реле и входом третьего индикатора, отличающееся тем, что в него введены второй компаратор, стабилизатор напряжения, цифровой анализатор, формирователь импульсов, перемычка, блок контроля и элемент ИЛИ, первый вход цифрового анализатора соединен с выходом первого компаратора, выход - с первым входом элемента И, а второй вход - с выходом стабилизатора напряжения, вторым входом исполнительного реле и через перемычку с управляющим входом формирователя импульсов, сигнальный вход которого через второй компаратор соединен с выходом второго фильтра, а выход - с вторым входом элемента И, первый вход элемента ИЛИ соединен с выходом элемента И, выход - с входом формирователя сигнала тревоги, а второй вход через блок контроля - с входом стабилизатора напряжения и источником питания устройства.

Из патента РФ на изобретение №2254613 известен 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.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является извещатель охранный поверхностный ударноконтактный «Окно-6» (сведения из сети Интернет http://www.aktivsb.ru/prod-66.html). Извещатель предназначен для обнаружения разрушения стекол с последующей выдачей извещения о тревоге и содержит датчики воздействия и блок обработки сигнала, причем в качестве датчиков воздействия используются датчики разрушения стекла, содержащие чувствительные элементы (герконы) с двумя подвижными контактами, выполненными слабочувствительными к внешнему магнитному полю и имеющими заданную разницу масс и упругостей.

Основными недостатками данного аналога является необходимость размещения датчиков разрушения стекла непосредственно на стеклах, что портит внешний вид оконной конструкции и выдает информацию о том, что конструкция находится под охраной, сложность размещения датчиков на стекле, возможность ложных срабатываний. Еще одним недостатком ближайшего аналога является недостаточная информативность сигналов на выходе, свидетельствующих только об отсутствии или наличии тревоги, недостаточная достоверность определения воздействия на конструкцию.

Задачей, на которую направлено заявленное изобретение, является создание устройства, представляющего собой извещатель, которое было бы лишено вышеуказанных недостатков, а также расширение арсенала устройств подобного назначения.

Задача решается за счет создания устройства для контроля за состоянием оконных или остекленных дверных конструкций, содержащего датчик контроля состояния конструкции и блок обработки сигнала, отличающегося тем, что оно содержит датчик смещения подвижной части остекленной оконной или дверной конструкции относительно рамы, а в качестве датчика контроля состояния конструкции используется акселерометр, соединенный с указанным датчиком смещения таким образом, что указанный акселерометр включается при закрытии окна или двери и выключается при открытии окна или двери, причем разрушение оконной или дверной конструкции определяют путем измерения частоты ее собственных колебаний на основе анализа сигнала в виде переменного напряжения, поступающего с указанного акселерометра, и сравнения полученной частоты с заданными значениями для целой конструкции, при этом разрушение конструкции устанавливают по результатам сравнения.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение достоверности определения состояний окна или двери. При этом обеспечивается возможность определения открытого состояния окна или двери, закрытого состояния окна или остекленной двери, воздействия на окно или дверь, разрушения оконной или дверной конструкции, помехи и неисправности. Извещатель также способен определить состояние собственной работоспособности и наличие помех, не позволяющих достоверно определить разрушение оконной конструкции.

При этом важным является то, что определение всех состояний оконной или остекленной дверной конструкции и работоспособности извещателя происходит при помощи анализа сигнала, поступающего с одного единственного датчика.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения до установления разрушения конструкции, на основании данных о частоте ее собственных колебаний, измеряют ускорение конструкции на основе сигнала, поступающего с акселерометра, определяют силу воздействия на конструкцию и сравнивают ее с заданными значениями силы воздействия на конструкцию, достаточной для ее разрушения.

В другом предпочтительном варианте ускорение конструкции измеряют на основе сигнала, поступающего с акселерометра, при помощи схемы вольтметра постоянного тока.

Определение состояний оконной конструкции и работоспособности извещателя происходит путем анализа сигнала, поступающего с аналогового MEMS-акселерометра, установленного в извещателе таким образом, чтобы вектор его чувствительности был расположен параллельно уровню земли и перпендикулярно плоскости стеклопакета оконной или дверной конструкции.

Анализ сигнала происходит методом сравнения данных вольтметра и частотомера со значениями, записанными в память извещателя исходя из данных, получаемых экспериментальным путем, или методом математического расчета. Измерения происходят в определенные логикой работы извещателя временные промежутки, которые необходимы для фильтрации статических и динамических показателей сигнала, а именно, определение состояний «открыто», «закрыто», «неисправность», принимаемых как статические, имеющие параметр «напряжение», и состояний «воздействие на конструкцию», «разрушение конструкции» и «помеха», принимаемых как динамические, и имеющие измеряемый параметр в виде частоты и амплитуды (исключение составляет состояние «воздействие на конструкцию» оно принимается как динамическое, однако имеет параметр в виде изменения постоянного напряжения).

Под временными промежутками, определенными логикой работы извещателя, понимается время, принятое за время максимально возможного ускорения (промежуток времени, в течение которого определяется состояние воздействия на конструкцию, связанное с изменением напряжения на выходе акселерометра, и не определяется состояние «открыто», «закрыто», «неисправность», которое также связано с изменением напряжения на выходе акселерометра, только в гораздо больших временных промежутках). Время, принятое как время максимально возможного ускорения, приравнивается ко времени задержки анализа состояний «открыто», «закрыто», «неисправность».

Разрушение конструкции определяют на основании данных о частоте ее собственных колебаний в целом состоянии. Измерение частоты собственных колебаний оконной конструкции в режиме контроля происходит при приложении к конструкции силы, способной вызвать в ней гармонические колебания, являющиеся ее собственными колебаниями. Командой к измерению частоты собственных колебаний контролируемой конструкции служит сигнал, поступающий с микроконтроллера, соответствующий значению силы, достаточной для разрушения конструкции.

Силу воздействия на конструкцию, достаточную для ее разрушения, определяют по значению ускорения оконной или дверной конструкции до наступления в ней периодических колебаний, представляющих собой собственные колебания конструкции. Таким образом, в заявленном изобретении определяют величину силы воздействия на конструкцию способом, отличным от способов, в которых сила воздействия, или его факт, определяются исходя из характеристик периодически повторяющегося сигнала, таких как его амплитуда, частота или периодичность.

Описание чертежей

Фиг.1 - схема акселерометрического извещателя.

Фиг.2 - акселерометрический извещатель (вариант «А»).

Фиг.3 - акселерометрический извещатель (вариант «Б»).

Фиг.4 - пример установки извещателя в пластиковую оконную систему.

Фиг.5 - схема логики работы акселерометрического извещателя.

Извещатель 22 состоит из магниторезонансного датчика 2, MEMS-акселерометра 4, например ADXL103, схемы стабилизации напряжения питания 1, фильтра низких частот 5, усилителя низких частот 6, вольтметра постоянного тока 7, частотомера 9, блока памяти 8, микроконтроллера 10, блока логики 11 и исполнительных реле 12, установленных в одном корпусе 15, который представляет собой конструкцию, монтируемую скрыто в нижней части рамы окна 23. Соосно извещателю в створке открывающейся части окна установлен постоянный магнит 14, расположенный к извещателю строго определенным полюсом. Такое расположение элементов соответствует варианту исполнения «А». В варианте исполнения «Б» схема стабилизации напряжения питания, фильтр низких частот, усилитель низких частот, вольтметр постоянного тока, частотомер, блок памяти, блок логики, микроконтроллер и исполнительные реле вынесены в место установки приемно-контрольного прибора, с которым связаны исполнительными реле, или, в совокупности, сами могут представлять собой приемно-контрольный прибор, в полной мере реализуя его функции. Также в извещатель входят: корпус постоянного магнита 13, постоянный магнит 14, корпус извещателя 15, плата обработки сигнала 16, включающая стабилизатор напряжения, фильтр низких частот, усилитель низкочастотного сигнала, вольтметр постоянного тока, частотомер, микроконтроллер, блок памяти, блок логики и исполнительное реле, разъем для подключения кабеля 17, кабель для подключения к приемно-контрольному прибору 18, разъемы 19 для подключения к исполнительным устройствам, стеклопакет 20 оконной системы, створка 21 оконной системы.

В качестве датчика смещения может быть использован любой известный датчик близости, например геркон, или контактный датчик движения. В предпочтительном варианте в качестве датчика смещения используется магниторезонансный датчик.

В качестве акселерометра может быть использован акселерометр ADXL103/ADXL203.

Предпочтительно магниторезонансный датчик расположен в раме, а в подвижной части окна или двери соосно магниторезонансному датчику расположен постоянный магнит.

В предпочтительном варианте извещатель представляет собой алюминиевый или пластиковый корпус цилиндрической формы с утолщением в верхней части, устанавливаемый вертикально, в предварительно подготовленное отверстие, в нижнюю часть пластиковой, алюминиевой или деревянной оконной рамы 23. В нижней части открывающейся створки окна установлен постоянный магнит. Магнит установлен таким образом, чтобы при закрытом окне он находился соосно установленному корпусу. В верхней части корпуса расположен магниторезонансный датчик, питающийся постоянным напряжением от схемы стабилизатора напряжения. При закрытом окне магнит находится в зоне действия детектора, и детектор выдает на своем выходе напряжение, равное логическому нулю, управляющее транзисторным ключом, который коммутирует на общую минусовую шину минусовой вывод питания аналогового MEMS-акселерометра, плюсовой вывод акселерометра подключен к стабилизатору напряжения. Выход сигнала акселерометра подключен к одному входу микроконтроллера, через низкочастотный усилитель, для анализа переменной составляющей сигнала, к другому входу микроконтроллера - для анализа постоянной составляющей сигнала. При открытой оконной створке постоянный магнит находится вне зоны действия магниторезонансного детектора и транзисторный ключ на его выходе открыт. Таким образом, акселерометр обесточен и через его внутреннюю схему на его выход поступает напряжение, равное напряжению поступающего на него напряжения питания. Данная составляющая постоянного напряжения измеряется микроконтроллером, который сравнивает его с запрограммированными пределами и формирует на своем выходе сообщение «Окно открыто». При закрытой оконной створке постоянный магнит, расположенный на ней, находится соосно магниторезонансному детектору, формирующему сигнал, открывающий транзисторный ключ, который в свою очередь коммутирует минусовую цепь питания и включает акселерометр, расположенный в корпусе таким образом, чтобы его ось чувствительности к ускорению была перпендикулярна оконной конструкции и параллельна уровню земли. В данном случае по оси чувствительности, расположенной параллельно земле, на акселерометр не действует сила ускорения и согласно его техническим характеристикам, в этом случае он выдает на своем выходе сигнал, в виде постоянной составляющей напряжения, равной половине напряжения питания. Данная составляющая постоянного напряжения измеряется схемой вольтметра постоянного тока и поступает на микроконтроллер, который сравнивает его с запрограммированными пределами и формирует на своем выходе сообщение «Окно закрыто».

При взломе оконной конструкции, связанной с разбитием стекла, демонтажем стеклопакета или всей конструкции, к ней прилагаются силы, вызывающие ускорение в оси чувствительности акселерометра, который формирует на своем выходе сигнал в виде напряжения, изменяющегося относительно половины напряжения питания акселерометра, где увеличение напряжения соответствует воздействию силы ускорения по оси чувствительности детектора в одну сторону, а уменьшение напряжения - воздействию силы ускорения в другую сторону. Сигнал поступает на микроконтроллер, который сравнивает данные, поступающие от акселерометра, сравнивает их с эталонными, соответствующими взлому конструкции, и формирует на своем выходе тревожный сигнал.

Схема вольтметра постоянного тока фиксирует воздействие на датчик и его неисправность путем измерения постоянной составляющей сигнала акселерометрического датчика, изменяемой в зависимости от положения датчика, ось чувствительности которого параллельна уровню земли. При наклоне датчика в оси его чувствительности возникает сила ускорения свободного падения, изменяющаяся в зависимости от угла наклона. Неисправность датчика фиксируется при изменении постоянной составляющей сигнала, равной в нормальных условиях, половине питающего напряжения.

Блок обработки переменной составляющей сигнала фиксирует взлом:

Вариант «А»

Путем измерения ускорения, возникающего в охраняемой конструкции, при приложении к ней силы, достаточной для ее разрушения.

Вариант «Б»

Путем измерения частоты собственных колебаний целой конструкции и сравнения его с частотой собственных колебаний разрушенной конструкции. Частота собственных колебаний измеряется в момент воздействия на конструкцию.

Значение сигнала, достаточного для установления факта несанкционированного воздействия на конструкцию, может определяться различными методами: из таблицы, с использованием тестовых ударов (обучаемый датчик), измерением собственных колебаний целой конструкции в сравнении с частотой собственных колебаний разрушенной и т.д.

Стабилизатор напряжения питания извещателя 1 выдает на выходе стабилизированное напряжение 5 вольт. Цифровой магниторезонансный датчик 2 при наличии магнита в зоне его чувствительности выдает на выходе сигнал в виде логической единицы. Транзисторный ключ 3 при поступлении на базу напряжения логической единицы с магниторезонансного датчика подключает акселерометр к общей отрицательной шине питания. Акселерометр 4 при подключении к отрицательной шине питания и расположении оси чувствительности параллельно земле выдает на выходе напряжение постоянной составляющей, равное половине напряжения питания. Фильтр Низкой Частоты 5 выделяет из переменной составляющей сигнала акселерометра частоты до 30 Гц и срезает частоты выше 30 Гц. Усилитель НЧ сигнала 6 усиливает переменную составляющую сигнала акселерометра в диапазоне частот от 1 до 30 Гц. Вольтметр постоянного тока 7 измеряет напряжение на выходе акселерометра для определения состояний «открыто», «закрыто», «неисправность», «воздействие на конструкцию». Блок памяти 8 хранит информацию о частоте собственных колебаний конструкции, уровнях напряжения, соответствующих состояниям контролируемой системы, микропрограмму логики работы извещателя. Частотомер 9 измеряет частоту собственных колебаний конструкции. Микроконтроллер 10 сравнивает значения с вольтметра, частотомера со значениями из блока памяти и принимает решение о выдаче сигналов, обрабатывает и записывает в блок памяти тестовые сигналы при обучении датчика. Блок логики 11 обрабатывает по запрограммированной логике поступающие с микроконтроллера сигналы, передаваемые им в виде логических уровней, и посылает на три исполнительных реле сигналы, соответствующие трем состояниям извещателя: положение створки окна\двери, разрушение контролируемой конструкции, неисправность извещателя. Исполнительные реле 12 определяют положение подвижной части окна или двери, разрушение контролируемой конструкции и неисправность извещателя. Исполнительное реле замкнуто, если створка закрыта, и разомкнуто, если открыта. Исполнительное реле замкнуто, если конструкция цела, разомкнуто, если разрушена. Исполнительное реле замкнуто, если извещатель исправен, и отсутствуют помехи, мешающие его нормальному функционированию, разомкнуто, если есть помехи, или извещатель не исправен.

В рассматриваемой схеме извещатель питается напряжением, величина которого стабилизируется до напряжения питания акселерометра и магниторезонансного датчика.

Состояние окна «открыто»

Магниторезонансный датчик реагирует на присутствие в зоне своей чувствительности магнитного поля определенной полярности, создаваемого соосно расположенным постоянным магнитом, находящимся на подвижной части створки окна. Если створка окна открыта и магнитное поле нужной полярности отсутствует, а также если на датчик действует магнитное поле противоположенной полярности, датчик имеет на своем выходе сигнал, равный логическому 0, который не управляет транзисторным ключом, и не подключает акселерометр к минусовой шине питания. В данном случае на выходе акселерометра, исходя из его схемотехники, присутствует напряжение, равное напряжению поданного на него через стабилизатор питания. В рассматриваемом авторами случае это напряжение равно 5 вольтам.

Исходя из этого окно открыто, если напряжение на выходе акселерометра равно напряжению его питания и больше времени задержки анализа состояний «открыто», «закрыто», равного, например, 1 секунде.

Состояние окна «закрыто»

Если створка окна закрыта и в зоне чувствительности магниторезонансного датчика присутствует магнитное поле нужной полярности, датчик имеет на своем выходе сигнал, равный логической 1, который управляет транзисторным ключом, и подключает акселерометр к минусовой шине питания. В данном случае на выходе акселерометра, исходя из его принципа работы, присутствует напряжение, от 1 до 4 вольт, которое зависит от положения оси чувствительности акселерометра к вектору ускорения свободного падения, вызванного гравитацией.

Исходя из этого окно закрыто, если напряжение на выходе акселерометра равно от 1 до 4 вольт, в течение времени задержки анализа состояний «открыто», «закрыто», равного, например, 1 секунде.

Таким образом, определение состояний «Открыто» и «Закрыто» происходит путем измерения магниторезонансным датчиком магнитного поля определенной полярности, формируемого постоянным магнитом, при его нахождении в зоне чувствительности датчика.

Состояние «неисправность»

Исходя из схемы расположения извещателя в оконной конструкции на акселерометр не действует сила ускорения, вызванная гравитацией, так как вектор силы гравитации перпендикулярен оси чувствительности акселерометра, и в этом случае он выдает на своем выходе напряжение, равное половине напряжения питания, то есть 2,5 вольта. Значение напряжения, равное 2,5 вольта, соответствует нормальному положению извещателя и его работоспособности. Наклон извещателя в оси его чувствительности будет приводить к изменению напряжения на его выходе, относительно 2,5 вольт, что будет соответствовать состоянию «неисправность», так как наклон рамы окна в нормальной ситуации невозможен. Также состояние «Неисправность» будет вызвано увеличением напряжения на выходе акселерометра выше напряжения 5 вольт, что возможно при неисправности схемы стабилизации напряжения.

Исходя из этого извещатель исправен, если на выходе акселерометра, в течение времени, большего, чем время задержки анализа состояний «открыто», «закрыто», равного 1 секунде, напряжение равно 2,5 или 5 вольт, что в свою очередь соответствует состояниям «Окно открыто», «Окно закрыто», и извещатель неисправен, если на выходе акселерометра напряжение в течение времени, большего, чем время задержки анализа состояний «открыто», «закрыто», равного, например, 1 секунде, соответствует любому значению, отличающемуся от 2,5 или 5 вольт.

Состояние «воздействие на конструкцию, достаточное для ее разрушения»

Исходя из принципа работы акселерометра и предложенной схемы его расположения в оконной конструкции становится возможным определить величину силы воздействия на стеклопакет и рассчитать ее значения как значения силы воздействия, достаточной для разрушения стеклопакета. Значение силы воздействия рассчитывается на основании данных, поступающих с акселерометра в виде значения ускорения за промежуток времени, равный времени такого воздействия, до наступления колебаний конструкции, вызванных ее физическими свойствами. Значение силы воздействия определяется за время, принятое как время максимально возможного ускорения, которое может быть равно, например, 1 секунде.

Факт наличия воздействия на стекло регистрируется путем постоянного сравнения через заданный промежуток времени напряжения на выходе акселерометра. Если |V₁|<|V₂|>|V₃|, то состояние V₂ определяется как напряжение, соответствующее максимальному ускорению конструкции и с этого момента частотомер измеряет частоту колебаний конструкции. Сила воздействия на стекло, достаточная для его разрушения, пропорциональна нагрузке на стекло.

a. Исходя из геометрической формы, размеров конструкции и физических свойств материалов и узлов оконной конструкции.

b. Путем записи параметров оконной конструкции при испытании на прочность. Расчет силы, достаточной для разрушения, производится по СН 481-75. Инструкция по проектированию, монтажу и эксплуатации стеклопакетов

F_max=RS

где

f - прогиб в центре стекла от расчетной нагрузки q_p, см.

2. q_p - расчетная нагрузка, обусловленная влиянием атмосферы, температуры воздуха $$\left(\frac{f}{\delta }\right)$$ определяется по графику функции

где

Е - модуль упругости стекла, равный 6.5 *10⁵ кгс/см²;

λ - соотношение большей стороны стеклопакета b к меньшей а.

Сила воздействия на стекло пропорциональна ускорению, измеряемому в точке расположения акселерометра, и рассчитывается по следующей формуле: F=ma, где m - масса стеклопакета, а - ускорение. Сила, достаточная для разрушения, определена по формуле F_max=RS, где R - это нагрузка, объединяющая в себе значения, связанные с длиной, шириной, толщиной стекла, формой и параметрами оконной конструкции, в которой закреплено стекло, и местом расположения акселерометра, S - площадь стеклопакета. Значения силы необходимы для определения воздействия, достаточного для разрушения оконной конструкции. Данное значение представляется в виде уровня напряжения, с которым сравнивается уровень напряжения с выхода акселерометра, относительно его текущего значения, принимаемого за 2,5 вольта и соответствующего положению окна «закрыто», происходящим в течении времени, принятого как время максимально возможного ускорения, которое может быть равно, например, 1 секунде.

Исходя из этого воздействие на оконную конструкцию имеет место, если происходит изменение напряжения на выходе акселерометра, относительно значения 2,5 вольта за единицу времени, определяемую как максимально возможное время ускорения конструкции, и до значения, определяемого как сила воздействия, достаточная для разрушения стекла. При этом за единицу времени, определяемую как максимально возможное время ускорения конструкции, принимается время задержки, в течение которого извещатель не фиксирует состояния «открыто», «закрыто» и «неисправность», так как эти состояния также связаны с изменением напряжения на выходе акселерометра, но имеют значения времени, гораздо большие по сравнению с максимально возможным временем ускорения. В рассматриваемом случае время максимально возможного ускорения определено в 1 секунду и является настраиваемым параметром.

Состояние «разрушение оконной конструкции»

После воздействия на оконную конструкцию силы, определяемой как «сила, достаточная для разрушения оконной конструкции», в контролируемой конструкции начинают происходить гармонические колебания. Частота этих колебаний имеет прямую зависимость от физических параметров конструкции, таких как геометрическая форма, вес, упругость. Она может быть определена следующим образом: 1) исходя из геометрической формы, размеров конструкции и физических свойств материалов и узлов; 2) путем записи параметров конструкции при воздействии на нее силы.

Значение частоты гармонических колебаний целой оконной конструкции является эталонным значением и представлено параметром «частота собственных колебаний», измеряемых в герцах. Сигнал с акселерометра, установленного в извещателе, поступает на фильтр низких частот, рассчитанный исходя из максимально возможной частоты собственных колебаний, для любого типа и размеров оконных конструкций. После фильтра сигнал усиливается усилителем и поступает на вход частотомера, определяющего значение частоты входного сигнала в герцах. Командой к измерению частоты собственных колебаний служит сигнал, определяющий воздействие на оконную конструкцию, достаточное для ее разрушения. Значение частоты собственных колебаний, полученное при измерении, сравнивается с известным значением частоты собственных колебаний целой оконной конструкции.

Сигнал «разрушение оконной конструкции» формируется при значительном отличии частоты собственных колебаний, вплоть до ее отсутствия, целой оконной конструкции и значения, полученного при измерении частотомером.

Таким образом, конструкция разрушена, если после воздействия на нее, определяемого как воздействие, достаточное для разрушения конструкции, частота собственных колебаний конструкции отсутствует или значительно отличается от значения частоты собственных колебаний целой конструкции.

Состояние «помеха»

Оконная конструкция может подвергаться воздействию сильных постоянных внешних вибраций, например, при использовании строительной техники. Стеклопакет колеблется. При регистрации постоянных незатухающих колебаний в промежутке времени больше, например, 3 секунд и отсутствии сигнала, определяемого как воздействие на конструкцию, достаточное для ее разрушения, система определяет состояние помехи.

Таким образом, определение всех состояний оконной конструкции и работоспособности извещателя происходит анализом одного единственного сигнала, поступающего с одного единственного датчика. При подобном принципе работы извещателя, варианте его исполнения «Б» и наличии преобразователей данных, получаемых с акселерометра, например в ithernet, становится возможной реализация следующей схемы работы группы подобных извещателей, установленных на удаленных объектах: централизованный контроль удаленных объектов, с анализом сигналов, поступающих с извещателей, на центральном сервере, реализующем контроль состояний извещателей и анализ поступающих с них сигналов, для совершенствования математического принципа расчета определяемых ими состояний. Это в свою очередь дает возможность производить автоматическую настройку извещателей, работающих в разных условиях на основе математических расчетов и накопленной за время работы статистики. Извещатели находятся на постоянной связи с удаленным сервером, передают ему сигналы, снимаемые с акселерометра. Программное обеспечение, установленное на удаленном сервере, принимает решение о состоянии контролируемых конструкций и передает на объекты, на которых установлены извещатели, информацию о состоянии контролируемых конструкций. Также в функции описываемого программного обеспечения входит анализ данных и корректировка микропрограмм, определяющих состояние контролируемых конструкций. В случае отсутствия связи с центральным сервером извещатель работает по микропрограмме, описанной для локальной работы извещателя. Микропрограммы могут обновляться дистанционно.

Несмотря на то что выше изложен предпочтительный вариант осуществления изобретения, специалисту в данной области должно быть очевидно, что этот пример не является ограничивающим и возможны другие варианты осуществления изобретения без изменения его сущности.

Изобретение относится к области охранных сигнализаций и касается устройства для контроля за состоянием оконных или остекленных дверных конструкций. Техническим результатом является повышение достоверности определения состояний окна или двери. При этом обеспечивается возможность определения открытого состояния окна или двери, закрытого состояния окна или остекленной двери, воздействия на окно или дверь, разрушения оконной или дверной конструкции, помехи и неисправности. Устройство также способно определить состояние собственной работоспособности и наличие помех, не позволяющих достоверно определить разрушение оконной конструкции. Устройство содержит датчик контроля состояния конструкции и блок обработки сигнала, датчик смещения подвижной части остекленной оконной или дверной конструкции относительно рамы, а в качестве датчика контроля состояния конструкции используется акселерометр, соединенный с указанным датчиком смещения таким образом, что указанный акселерометр включается при закрытии окна или двери и выключается при открытии окна или двери, причем разрушение оконной или дверной конструкции определяют путем измерения частоты ее собственных колебаний на основе анализа сигнала в виде переменного напряжения, поступающего с указанного акселерометра, и сравнения полученной частоты с заданными значениями для целой конструкции, при этом разрушение конструкции устанавливают по результатам сравнения. 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для контроля за состоянием оконных или остекленных дверных конструкций, содержащее датчик контроля состояния конструкции и блок обработки сигнала, отличающееся тем, что оно содержит датчик смещения подвижной части остекленной оконной или дверной конструкции относительно рамы, а в качестве датчика контроля состояния конструкции используется акселерометр, соединенный с указанным датчиком смещения таким образом, что указанный акселерометр включается при закрытии окна или двери и выключается при открытии окна или двери, причем разрушение оконной или дверной конструкции определяют путем измерения частоты ее собственных колебаний на основе анализа сигнала в виде переменного напряжения, поступающего с указанного акселерометра, и сравнения полученной частоты с заданными значениями для целой конструкции, при этом разрушение конструкции устанавливают по результатам сравнения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что до установления разрушения конструкции на основании данных о частоте ее собственных колебаний измеряют ускорение конструкции на основе сигнала, поступающего с акселерометра, определяют силу воздействия на конструкцию и сравнивают ее с заданными значениями силы воздействия на конструкцию, достаточной для ее разрушения.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что ускорение конструкции измеряют на основе сигнала, поступающего с акселерометра, при помощи схемы вольтметра постоянного тока.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что ускорение конструкции измеряют в векторе чувствительности акселерометра, расположенном перпендикулярно плоскости стекла.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что определяют открытое состояние окна или двери, закрытое состояние окна или двери, воздействие на окно или дверь, разрушение оконной или дверной конструкции, помеху и неисправность.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве датчика смещения используется магниторезонансный датчик.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что магниторезонансный датчик расположен в раме, а в подвижной части окна или двери соосно магниторезонансному датчику расположен постоянный магнит.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что путем измерения магниторезонансным датчиком магнитного поля, формируемого постоянным магнитом при его нахождении в зоне чувствительности датчика, определяют открытое состояние окна или двери и закрытое состояние окна или двери.

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что магниторезонансный датчик питается постоянным напряжением от схемы стабилизатора напряжения.

10. Устройство по п.6, отличающееся тем, что выход магниторезонансного датчика подключен к минусовому выводу питания аналогового MEMS-акселерометра, а плюсовой вывод акселерометра подключен к стабилизатору напряжения.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве акселерометра используется аналоговый MEMS-акселерометр.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что аналоговый MEMS-акселерометр установлен в нем таким образом, что вектор его чувствительности расположен параллельно уровню земли и перпендикулярно плоскости подвижной части оконной или остекленной дверной конструкции.

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что анализ сигнала происходит методом сравнения данных вольтметра и частотомера со значениями, записанными в память устройства исходя из данных, получаемых экспериментальным путем, или методом математического расчета.

14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выход сигнала акселерометра подключен к одному входу микроконтроллера через низкочастотный усилитель для анализа переменной составляющей сигнала, а к другому входу микроконтроллера для анализа постоянной составляющей сигнала.

15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что акселерометр соединен с блоком обработки сигнала через фильтр низких частот и усилитель.