Устройство для сигнализации Советский патент 1991 года по МПК G08B13/00 

1

(21)4677679/24

(22)11.04.89

(46) 23.04.91. Ннш. N 15

(71)МГТУ им.Н.Э.Баумана

(72)С.С. Николаев, В.А.Костюхин, Е.Е.Шарамонов и Н.И.Суворов

(53)654.9(088.8)

(56)Патент США № 4047166, кл. G 08 В 13/10, 1976.

| Патент США Р 3833897, кл. G 08 В 13/33, 1974.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ

(57)Изобретение относится к автоматической сигнализации, а именно к устройствам для сигнализации о возникновении пространственной аномалии, и может быть использовано в системах контроля сейсмической обстановки на местности и в устройствах для обнаружения факта и места негерметичности газовых трубопроводов, находящихся под большим давле- нием. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет определения места воздействия .Чувствит-ельный элемент размещают в грунте на глубине 20. . .30 см вдоль рубежа охраны или закрепляют вдоль трубопровода. При возникновении деформаций в зоне чувствительного элемента электрические сигна- лы поступают на входы полосовых усилителей, при этом соотношение сигналов зависит от места деформации чувствительного элемента. Элемент ИЛИ и ключ позволяют определить факт деформации чувствительного элемента в середине, когда уровни сигналов равны. 1 ил.

Изобретение относится к автоматической сигнализации, а именно к устройствам для сигнализации о возникновении пространственной аномалии, и может быть использовано в системах контроля сейсмической обстановки на местности и в устройствах для обнаружения факта и места негерметичности газовых трубопроводов, находящихся под большим давлением.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет определения места воздействия.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства для сигнализации.

Устройство для сигнализации содержит чувствительный элемент 1 в виде полиэтиленовой трубки 2 с металлическим экраном 3 снаружи, покрытым изоляцией, и с подвижной жилой 4 внутри в виде цилиндрической пружины, внутри которой находится изолированный электропроводник 5 с изоляцией из полиэтилена, полосовые усилители 6 и 7, детекторы 8, 9 огибающей, блоки 10 и 11 разности, элемент ИЛИ 12, ключ 13, регулируемый источник 14 питания, преобразователь 15 напряжение-код, цифровой индикатор 16, триггер 17, генератор 18 тревоги, кнопку 19 сброса и резистор 20.

О

Јь

со

№

Электропроводник 5 выполнен с изоляционным покрытием из полиэтилена, размещен внутри цилиндрической пружины 4 чувствительного элемента 1 и имеет внешний диаметр, составляющий 0,6-0,8 диаметра цилиндрической пружины 4.

Чувствительный элемент 1 размещают в грунте на глубине 20-30 см вдоль рубежа опасной зоны или закрепляют вдоль трубопровода с помощью быстротвердеющего полиуретана.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии вибраций грунта или трубопровода в зоне чув ствитель- , ного элемента 1 на суммирующем и вычитающем входах блока 10 разности будут примерно равные сигналы, обусловленные шумом самого чувствительного элемента 1 и блоков 6-8, при этом сигнал на выходе блока 10 разности практически равен нулю.

Сигналы на выходах детекторов 8 и 9 огибающей меньше потенциалов отпирания элемента ИЛИ 12. При этом на выходе элемента ИЛИ 12 отсутствует сигнал и ключ 13 закрыт На выходе блока 11 разности сигнал также близок к нулю. Он, пройдя через преобразователь 15 напряжение-код, отображается в виде цифры на цифровом индикаторе 16, например, малых разрядов, что сигнализирует об исправности цепей устройства. При этом вследствие отсутствия сигнала на выходе элемента ИЛИ Т2 отсутствует сигнал на единичном выходе триггера 17, и генератор 18 тревоги не включается.

При возникновении деформаций в зоне чувствительного элемента 1 возникает электрический сигнал, который поступает на входы обоих полосовых усилителей 6 и 7. При этом соотношение сигналов, поступающих на входы полосовых усилителей 6 и 7, зависит от места деформации чувствительного элемента 1. Так, при деформации чувствительного элемента 1 у места соединения его с полосовым усилителем 6 (нулевая точка отсчета) сигнал на суммирующем входе блока 10 разности будет максимальным, а на его вычитающем входе - минимальным, поскольку от точки возникновения сигнала в подвижной жиле 4 сигнал проходит всю подвижную жилу, имеющую электриче

0

5

0

5

0

5

ское сопротивление порядка 1000 Ом, и низкоомный электропроводник 5.

В этом случае на суммирующем входе блока 10 разности будет большой положительный сигнал, а на его вычитающем входе - сравнительно низкий сигнал. Одновременно появляется сигнал на выходе элемента ИЛИ 12 и открывается ключ 13. На выходе блока 10 разности будет большой сигнал, который скомпенсирует сигнал, поступающий на суммирующий вход блока 11 сравнения от источника 14 питания. При этом на цифровом индикаторе 16 будет зафиксировано нулевое расстояние до точки деформации чувствительного элемента 1.

Одновременно сигнал с выхода элемента ИЛИ 12 поступает на единичный Вход триггера 17 и переключает его. Выходным сигналом с единичного выхода триггера 17 включается генератор 18 тревоги, выключение которого осуществляется включением кнопки 19 сброса, при этом триггер 17 обнуляется.

При снятии деформации чувствительного элемента 1 исчезает сигнал на выходе блока 10 разности, поскольку оказываются приблизительно равными сигналы на его суммирующем и вычитающем входах. При этом на цифровом индикаторе 16 появляется исходный сигнал, характеризующий исправность цепей устройства.

При деформации чувствительного элемента 1 с противоположного конца сигнал, возникающий в цилиндрической пружине 4 (при соприкосновении ее с трубкой 2), передается через низкоомный электропроводник 5 на вычитающий вход блока 10 разности и через высокоомную цилиндрическую пружину 4 - на суммирующий вход блока 10 разности. В этом случае сигнал на вычитающем входе блока 10 разности значительно превышает сигнал на его суммирующем входе. При этом в блоке 11 разности осуществляется суммирование выходного сигнала с выхода блока 10 разности с напряжением источника 14 питания, так как выход блока 10 разности подключен к инвертирующему входу блока 11 разности. Цифровой индикатор 16 показывает место деформации чувствительного элемента 1 на выводе, противоположном подключению к полосовому усилителю 6.

Одновременно появляется сигнал на выходе элемента ИЛИ 12, выходным сиг налом которого переключается триггер 17 в единичное состояние и включается генератор 18 тревоги.

При деформации чувствительного элемента 1 в промежуточных точках выходной сигнал блока 10 разности будет вычитаться (если деформация чувствительного элемента 1 происходит близко к точке подключения к полосовому усилителю 6) или суммироваться с выходным напряжением источника 14 питания. В этом случае на входе преобразователя 15 напряжение- код будет напряжение, пропорциональное расстоянию до места деформации чувствительного элемента 1.

Размещение электропроводника 5 внутри цилиндрической пружины 4 обеспечивает контакт цилиндрической пружины 4 с внешним и внутренним (размещенным снаружи электропроводника 5 диэлектриками, а также демпфирова- ние цилиндрической пружины 4 электропроводником 5, что обеспечивает более быстрое гашение колебаний цилиндрической пружины 4 при пропадании вибраций грунта.

Поскольку нулевое значение сигнала на выходе блока 10 разности будет и при отсутствии деформации чувствительного элемента 1, и при деформации его в средней части, то введение элемента ИЛИ 12 и ключа 13 позволяет отделить факт отсутствия деформации чувствительного элемента 1 от факта -деформации чувствительного элемента 1 в середине. При отсутст- ствии деформационных нагрузок на чувствительный элемент 1 отсутствует сигнал на выходе элемента ИЛИ 12 и ключ 13 заперт При этом не включается генератор 18 тревоги, и индикатор 16 показывает минимальное значение.

При деформации чувствительного элемента 1 в середине срабатывает элемент ИЛИ 12,, включаются ключ 13 и генератор 18 тревоги, а цифровой индикатор 16 показывает напряжение источника 14 питания, соответствующее деформации чувствительного элемента в средней части.

Калибровка напряжения на выходе чувствительного элемента 1 осуществляется таким подбором напряже- . ния источника 14 питания и коэффици

-

0 5 0

л

0 е

5

ентов усиления усилителей 6 и 7, чтобы при деформации чувствительного элемента 1 в нулевой точке (в точке подключения его к полосовому усилителю 6) сигнал с выхода блока 10 разности полностью компенсировал бы напряжение источника 14 питания, при деформации в другой крайней точке напряжение на выходе блока 10 разности равнялось бы сумме напряжения на выходе полосового усилителя 7 и напряжения источника 14 питания, а при деформации в средней точке напряжение на выходе блока 10 разности равнялось бы напряжению источника 14 питания.

Формула изобретения

Устройство для сигнализации, со- 1держащее чувствительный элемент в виде трибоэлектрического кабеля, состоящего из разделенных полиэтиленовой трубкой внутренней .металлической жилы и экрана, источник питания, генератор тревоги, фазосдвигающий резистор и первый полосовой усилитель, отличающееся тем, что, с целью повышения функциональных возможностей устройства за счет определения места воздействия, в него введены два детектора огибающей, элемент ИЛИ, ключ, два блока разности, преобразователь напряжение-код, цифровой индикатор, триггер, кнопка сброса и второй полосовой усилитель, а в чувствительный элемент введен проводник, покрытый полимером, внутренняя жила выполнена в виде цилиндрической пружины диаметром 0,6-0,8 диаметра полиэтиленовой трубки, внешний диаметр полимера составляет 0,6- 0,8 внутреннего диаметра цилиндрической пружины, один вывод которой соединен через фазосдвигающий резистор с входом первого полосового усилителя, другой вывод пружины подключен к входу второго полосового усилителя через проводник, выход первого полосового усилителя подключен через первый детектор огибающей к одному входу элемента ИЛИ и к суммирующему входу первого блока разности4 выход второго полосового усилителя подключен через второй детектор огибающей к другому входу элемента ИЛИ и к вычитающему входу первого блока разности, выход которого соединен с

вычитающим входом второго блока разности , выход элемента ИЛИ соединен с единичным входом триггера и с управляющим входом ключа, информационный вход ключа подключен к выходу источника питания, выход ключа - к суммирующему входу второго блока разности, выход которого через преобразователь напряжение-код подключен к входу цифрового индикатора, выход источника питания соединен через кнопку сброса с обнуляющим входом триггера, единичный выход которого подключен к управляющему входу генератора тревоги.