Устройство для сигнализации Советский патент 1992 года по МПК G08B13/00 

емкостной чувствительный элемент, выводы которого подсоединены к частотно-задающей цепи генератора переменного напряжения, выход которого подключен через последовательно соединенные частот- ный детектор и усилитель ко входу генератора тревоги. При деформации чувствительного элемента изменяется его электрическая емкость, при этом появляется сигнал на выходе частотного детектора, который пЬ сле усиления включает генератор тревоги. , , °

Недостатком данной системы является невысокая наработка на ложное срабатывание, обусловленная изменением емкости чувствительного элемента при длительном изменении условий эксплуатации (поджа- тие при промерзании грунта, выпадении снега и падении деревьев, изменение емкости при промокании грунта).

Целью изобретения является повышение функциональной надежности устройства за счет увеличения наработки на ложное срабатывание.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сигнализации, содержащее емкостной чувствительный элемент, подключенный к управляющему входу управляющего генератора переменного напряжения, выход которого подключен ко входу частотного детектора, и генератор сигнала тревоги, введены избирательный усилитель, одновибратор, два ключа, регулируемый источник тока инвертор, три вы- прямителя, индикатор, элемент НЕ, элемент задержки, триггер, регистр сдвига, элемент И, блок распознавания и блок разности, выход частотного детектора через из- бирательный усилитель подключен к суммирующему входу блока разности, выход регулируемого источника тока подключен к вычитающему входу блока разности, выход которого через первый выпрямитель подключен ко входу индикатора и через другой выпрямитель - к информационным входам первого ключа и элемента НЕ, выход первого ключа через инвертор соединен с единичным входом триггера, нулевой выход которого подключен к информационному входу регистра сдвига, единичный выход триггера подключен к одному входу элемента И, к первому входу блока распознавания, к информационному входу элемента задержки, выход элемента НЕ подключен к другому входу элемента и обнуляющему входу регистра сдвига, выход которого соединен со входом однрвибратора, управляющим входом второго ключа и третьим входом блока распознавания, выход одновибратора подключен к информационному входу второго ключа, выход которого подключен к управляющему входу регулируемого источника тока и через третий выпрямитель - к управляющему входу первого ключа и нулевому входу триггера, соединенному с выходом элемента задержки, выход элемента И подключен к сигнальному входу элемента задержки и второму входу блока распознавания, выход которого соединен со входом

генератора сигнала тревоги, при этом блок распознавания содержит генератор импульсов, выход которого через первый и второй ключи подключен соответственно ко входам накопителей, управляющий вход

первого ключа является первым входом блока распознавания, управляющий вход второго ключа объединен с входом блока дифференцирования и является вторым входом блока распознавания, выход одного накопителя подключен через третий ключ к суммирующему входу одного элемента разности, выход которого через последовательно включенные усилитель и элемент модуля подключен к вычитающему входу другого

элемента разности, выход которого подключен ко входу порогового элемента, выход другого накопителя через четвертый ключ подключен к делителю напряжения, выход которого подключен к вычитающему входу

одного элемента разности и суммирующему входу другого элемента разности, выход порогового элемента является выходом блока распознавания и подключен к одному входу элемента ИЛИ, другой вход которого является третьим входом блока распознавания, выход элемента ИЛИ подключен к обнуляющим входам накопителей, выход блока диф- ференцированиясоединенс

управляющими входами третьего и четвертого ключа.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для автоматической сигнализации; на фиг. 2 - вариант функциональной схемы блока распознавания.

Устройство для автоматической сигнализации содержит (фиг. 1) емкостной чувствительный элемент 1 в виде кабеля с подвижной жилой и металлическим экраном, разделенными диэлектриком, управляемый генератор переменного напряжения 2, частотный детектор 3 (или узкополосный частотный фильтр, избирательный усилитель А с высокочастотным фильтром на выходе, блок разности 5, одновибратор 6, ключ

7, регулируемый источник тока 8, выпрямители 9, 10 и 11, индикатор 12, элемент НЕ 13, ключ 14, триггер 15, элемент задержки 16, регистр сдвига 17, элемент И 18, блок распознавания 19, генератор тревоги 20,0

инвертор 21, конденсатор 22 и ключ 23 с

синхронно переключаемым замыкаемым и размыкаемым контактами. Конденсатор 22 и ключ 23 образуют цепь контроля работоспособности устройства. Управляемый генератор переменного напряжения 2 подключен одним частотно-задающим входом к одному выводу чувствительного элемента 1 и другим частотно-задающим входом - через размыкающий контакт ключа 23 к другому выводу чувствительного элемента 1 и через последовательно соединенные замыкаемый контакт ключа 23 и конденсатор 22 к первому выводу чувствительного элемента 1. Частотный детектор 3 подсоединен входом к выходу управляемого генератора переменного напряжения 2 и выходом - через усилитель 4 к суммирующему входу блока разности 5, подключенного вычитающим входом к выходу регулируемого источника тока 8 и выходом - через пря- мовключенный выпрямитель 10 к индикатору 12 и через обратновключенный выпрямитель 9 ко входу элемента НЕ 13 и к информационному входу ключа 14, Выход ключа 14 соединен через инвертор 21 с единичным входом триггера 15, подсоединенного нулевым выходом к информационному входу регистра сдвига 17 и единичным выходом - к одному входу элемента И 18, к информационному входу элемента задержки 16 и к первому входу блока распознавания 19. Выход регистра сдвига 17 соединен со входом одновибратора бис управляющим входом ключа 7, подсоединенного ин- формационйым входом к выходу одновибратора 6 и выходом - к управляющему входу регулируемого источника тока 8 и через прямовключенный выпрямитель 11 к обнуляющему входу триггера 15, к управляющему входу ключа 14 и к выходу элемента задержки 16, информационный вход которого подключен к выходу элемента И 18 и ко второму входу блока распознавания 19, подсоединенного выходом ко входу генератора тревоги 20. Выход регистра сдвига 17 подключен к третьему входу блока распознавания 19.

Блок распознавания 19 содержит (фиг. 2) генератор импульсов 24, ключи 25-28, накопители 29 и 30, дифференциатор 31 заднего фронта импульсов, элемент ИЛИ 32, делитель напряжения 33, элементы разности 34 и 35, усилитель 36, элемент модуля 37 и пороговый элемент 38. Выход генератора импульсов 24 подсоединен через ключ 25 и ключ 26 ко входам соответственно накопителей 29 и 30. Выход накопителя 29 подсоединен через ключ 27 к суммирующему входу элемента разности 34, а выход накопителя 30 подсоединен через последовательно соединенные ключ 28 и делитель напряжения 33 к суммирующему входу элемента разности 35 и к вычитающему входу элемента разности 34, выход которого подключен че- 5 рез последовательно соединенные усилитель 36 и элемент модуля 37 к вычитающему входу элемента разности 35, подключенного выходом ко входу порогового элемента 38, выход которого является выходом блока.

0 Управляющий вход ключа 26 соединен через дифференциатор заднего фронта импульсов 31 к управляющим входам ключей 27 и 28. Управляющие входы ключей 25 и 26 являются соответственно первым и вторым

5 входами блока, а один вход элемента ИЛИ 32 - третьим входом блока.

Устройство для автоматической сигнализации работает следующим образом. При отсутствии объекта в зоне реагирования

0 чувствительного элемента 1 ключ 7 закрыт, ключ 14 открыт, а у ключа 23 один контакт замкнут и другой разомкнут. При этом сигнал с выхода генератора переменного напряжения 2, пройдя через частотный

5 детектор 3 и усилитель 4, поступает на суммирующий вход блока разности 5. Выходное напряжение регулируемого источника тока 8 выбирается таким, чтобы сигнал на суммирующем входе блока разности 5 боль0 ше, чем на его вычитающем ёходе. Сигнал с выхода блока разности 5 проходит через прямовключенный выпрямитель 10 на индикатор 12, сигнализирующий об исправности чувствительного элемента 1.

5 При воздействии на чувствительный элемент 1 статической нагрузки (сугробы и промерзание грунта зимой, падение дерева и т.д.) сигнал на выходе частотного детектора 3 и усилителя 4 уменьшается и снижается

0 уровень сигнала на суммирующем входе суммирующего входа блока разности 5, при этом сигнал на выходе блока разности 5 становится отрицательным. Сигнал с выхода блока разности 5 проходит через обрат5 новключенный выпрямитель 9, инвертор 21 и через открытый ключ 14 на единичный вход триггера 15, сигнал с выхода которого поступает на вход элемента задержки 16, на один вход элемента И 18 и на первый вход

0 блока распознавания 19.

Через момент времени, задаваемый элементом задержки 16, поступает сигнал на управляющий вход ключа 14 и на обнуляющий вход ключа 14 и на обнуляющий вход

5 триггера 15, при этом ключ 14 запирается и триггер 15 обнуляется. Сигнал с нулевого выхода триггера 15 проходит на вход регистра сдвига 17. При окончании сигнала на выходе элемента задержки 16 открывается ключ 14 и отрицательный сигнал с выхода

блока разности 5 основа проходит на единичный вход триггера 15, сигнал с единичного выхода которого снова запускает элемент задержки 16. Сигналом с выхода элемента задержки 16 запирается ключ 14. При этом на выходе регистра сдвига 17 появляется сигнал, которым обнуляется накопители 29 и 30 (фиг. 2) и запускается одновибратор 6 осуществляется уменьшение напряжения на выходе регулируемого источника тока 8. При этом одновременно через прямовключенный выпрямитель 11 закрывается ключ 14,

При снижении сигнала на вычитающем входе блока разности 5 появляется положительный сигнал на выходе блока разности 5, который, пройдя через выпрямитель 10, включит индикатор 12. Одновременно появляется сигнал на выходе элемента НЕ 13, выходной сигнал которого обнуляет регистр сдвига 17. Таким образом, произведена подстройка устройства к новым условиям эксплуатации при статическом поджатом состоянии чувствительного элемента 1.

При попадании объекта в зоне реагирования чувствительного элемента 1 осуществляется периодическое его поджатие (уменьшение емкости ЧЭ1) и отпускание (увеличение емкости ЧЭ1), что приводит к поочередному появлению на выходе блока разности 5 отрицательного и положительного сигналов. При отрицательном сигнале на выходе блока разности 5 его выходной сигнал проходит через открытый ключ 14 и инвертор 21 на единичный вход триггера 15, выходной сигнал с единичного выхода которого поступит на один вход элемента И 18, на первый вход блока распознавания 19. При положительном сигнале на выходе блока разности 5 появляется сигнал на выходе элемента НЕ 13 и на другом входе элемента И 18, сигнал с выхода которого поступает на второй вход блока распознавания 19.

В блоке распознавания 19 осуществляется совместная обработка длительности паузы между импульсами воздействия объекта на чувствительный элемент 1 (вызывающего возврат в исходное состояние его емкости) и длительности импульса (вызывающего уменьшение емкости) воздействия объекта на чувствительный элемент 1. При выполнении заданного соотношения паузы между импульсами к длительности импульса появляется сигнал на выходе порогового элемента 36, которым запускается генератор тревоги 20 (фиг. 1) и обнуляются через элемент ИЛИ 32 накопители 29 и 30. При выполнении заданного отношения паузы между импульсами к длительности импульса, которое выбрано, исходя из биодинамики движения человека и животных, равным 3, сигналы на суммирующем и вычитающем входах элемента разности 34 равны, при этом сигнал на его выходе будет равен нулю.

Тогда у сигнала, поступающего на суммирующий вхЬд зйёмента разности 35, будет вычитаться (фиг. 2) практически равный нулю сигнал с выхода элемента разности 34, прошедший через усилитель 36 и элемент моду0 ля 37. При этом сигнал на выходе элемента разности 35 будет превышать пороговый уровень, установленный в пороговом элементе 38.

При невыполнении заданного соотно5 шения длительности паузы между сигналами к длительности импульса воздействия объектом на чувствительный элемент 1 сигнал на выходе элемента разности 34 не будет равен нулю, он вычитается из сигнала,

0 поступающего с выхода элемента разности 35, при этом его выходной сигнал будет ниже порогового уровня, и сигнала на выходе порогового элемента 35 не будет, генератор тревоги 20 (фиг. 1) не запустится.

5 Усилитель 4 выполнен с высокочастотным фильтром на выходе для ограничения прохода на выход сигналов, связанных с очень медленными изменениями под действием метеофакторов (например, промока0 ние грунта) емкости чувствительного элемента 1 и его старения в процессе эксплуатации.

Чувствительный элемент 1 может быть выполнен в виде коаксиального кабеля с

5 пористым диэлектриком (пористой резиной), например, типа РКШ, или в виде двух металлических лент, разделенных пористым диэлектриком. Генератор тревоги 20 может иметь на входе таймер, формирую0 щий временной интервал работы генератора тревоги 20, или триггер с переключателем, при выключении которого производится выключение генератора тревоги 20. Цепь, состоящая из конденсатора

5 22 и ключа 23, предназначена для периодической проверки работоспособности устройства в целом.

Техническое преимущество предложенного технического решения состоит в увели0 чении наработки на ложное срабатывание при воздействии статических нагрузок, что позволяет расширить область применения устройства.

Формула изобретения

5 1. Устройство для сигнализации, содержащее емкостной чувствительный элемент, подключенный к управляющему входу управляемого генератора переменного напряжения, выход которого подключен к входу частотного детектора, генератор сигнала

тревоги, отличающееся тем, что, с целью повышения функциональной надежности устройства, в него введены избирательный усилитель, одновибратор, два ключа, регулируемый источник тока, инвертор, три выпрямителя, индикатор, элемент НЕ, элемент задержки, триггер, регистр сдвига, элемент И, блок распознавания и блок разности, выход частотного детектора через избирательный усилитель подключен к суммирующему входу блока разности, выход регулируемого источника тока подключен к вычитающему входу блока разности, выход которого через первый выпрямитель подключен к входу индикатора и через другой выпрямитель к информационным входам первого ключа и элемента НЕ, выход первого ключа через инвертор соединен с единичным входом триггера, нулевой выход которого подключен к информационному входу регистра сдвига, единичный выход триггера подключен к одному входу элемента И, к первому входу блока распознавания и информационному входу элемента задержки, выход элемента НЕ подключен к другому входу элемента И и обнуляющему входу регистра сдвига, выход которого соединен с входом одновибратора, управляющим вхо1 дом второго ключа и третьим входом одно- вибратора, управляющим входом второго ключа и третьим входом блока распознавания, выход одновибратора подключен к информационному входу второго ключа, выход которого подключен к управляющему входу регулируемого источника тока и через третий выпрямитель к управляющему входу первого ключа и нулевому входу триггера,

соединенному с выходом элемента задержки, выход элемента И подключен к сигнальному входу элемента задержки и второму входу блока распознавания, выход которого

соединен с входом генератора сигнала тревоги.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что блок распознавания содержит генератор импульсов, выход которого через

первый и второй ключи подключен к входам накопителей, управляющий вход первого ключа является первым входом блока распознавания, управляющий вход второго ключа объединен с входом блока дифференцирования и является вторым входом блока распознавания, выход одного накопителя подключен через третий ключ к суммирую- щему входу одного элемента разности, выход которого через последовательно

включенные усилитель и выпрямитель (элемент модуля) подключен к вычитающему входу другого элемента разности, выход которого подключен к входу порогового элемента, выход другого накопителя через

четвертый ключ подключен к делителю напряжения, выход которого подключен к вычитающему входу одного элемента разности и суммирующему входу второго элемента разности, выход порогового элемента является выходом блока распознавания и подключен к одному входу элемента ИЛИ, другой вход которого является третьим входом блока распознавания, выход элемента ИЛИ подключен к обнуляющим входам накопителей, выход блока дифференцирования соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключа.