Устройство для охранной сигнализации Советский патент 1993 года по МПК G08B13/24 

Изобретение относится к техническим средствам охраны и может быть использовано, в частности, для обнаружения нарушителя, перемещающегося в охраняемом пространстве.

Целью изобретения является расширение области применения устройства для охранной сигнализации на случай работы в условиях, где требуются ограниченные вес устройства, его габариты, энергопотребление, энергоемкость и энергоотдача электропитания.

Сущность предлагаемого устройства поясняется его структурной схемой, представленной на фиг. 1, и эпюрами сигналов на электродах блоков устройства, представленными на фиг.2.

Устройство содержит приемопередающую антенну 1, приемопередатчик 2, модулятор 3, сумматоры 4-7, распределитель 8 импульсов, пиковый детектор 9, блок 10 индикации, усилитель 11, компаратор 12, триггер 13, фильтр 14, инвертор 15, интегратор 16 выпрямитель 17, дифференцирующий блок 18, источник 19 постоянного напряжения.

Приемопередатчик 2 выполнен например, в виде автогенератора, состоящего из транзистора, первой емкости, первого резистора, последовательно соединенных дросселя, контурной индуктивности и второй емкости, параллельно соединенных второго резистора и третьей емкости, параллельно соедичанных третьего резистора и четвертой емкости, выход которой подключен к выходу вюрой емкости, выходу третьей емкости и одному электроду источника внешнего коллекторного питания, другой электрод которого соединен с выходом первого резистора, входом дросселя, выход которого связан с коллектором транзистора и входом первой емкости, выход которой подключен к входу четвертой емкости и эмиттеру транзистора, база которого соединена с входом первого резистора и входом второго резистора, коллектор транзистора, например, является совмещенным высокочастотным входом и выходом излучаемого сигнала автогенератора и блока, база транзистора, например, является выходом автогенератора и блока, вход дросселя является, например, входом автогенератора и входом блока, созмещенный высокочастотный вход и выход приемопередатчика подключен к приемопередающей антенне.

Модулятор 3 выполнен, например, в виде мультивибратора, выход которого является выходом блока, вход питания мультивибратора является входом блока.

С/ -1матор4 выполнен, например, в виде трех резисторов и последовательно соединенных четвертого резистора и емкости, к входу которой подключены выход одного резистора, выход другого резистора, выход третьего резистора, выход которого является выходом блока 4, выход каждого резистора является, соответственно одним, другим, третьим и четвертым входами блока 4, выход емкости подключен к общему электроду устройства, выход сумматора 4 соединен с входом модулятора, один из пходов сумматора 4 связан с входом приемопередатчика 2. Сумматор 5 выполнен, например, в виде

5 одного резистора и последовательно соединенных другого резистора и емкости, к входу которой подключен выход одного резистора, выход которого является выходом блока, вход каждого резистора является

0 соответственно одним и другим входами блока 5, выход емкости подключен к общему электроду устройства, один вход сумматора 5 соединен с одним входом сумматора 4, другой вход сумматора 5 связан с другим

5 входом сумматора 4. Сумматор 6 выполнен, например, в виде двух резисторов, выходы которых объединены и являются выходом блока 6, вход каждого из резисторов является соответственно одним и другим входами

0 блока Г). Сумматор 7 выполнен, например, в виде коммутатора, детектора с умножением напряжения последовательно соединенных одного, другого и третьего резисторов, вход третьего резистора подключен к выхо5 ду детектора с умножением напряжения, выход третьего резистора соединен с общим электродом устройства и выходом коммутатора, вход которого связан с выходом одного резистора, вход которого и вход де0 тектора с умножением напряжения являются соответственно одним и другим входами блока 7, выход другого резистора является выходом блока 7, один вход сумматора 7 подключен к входу модулятора и выходу

5 сумматора 4.

Распределитель 8 импульсов, выполнен, например, в виде двух трехвходовых конъюнкторов, последовательно соединенных дешифратора и третьего трехвходоиого

0 конъюнктора, последовательно соединенных инвертора и четвертого трехвходового коньюнктора, один вход одного и один вход другого конъюнкторов подключены соответственно к одному и другому выходу дешиф5 ратора, четвертый выход которого соединен с другим входом четвертого конъюнктора, выход инвертора связан с другим входом одного конъюнктора, другим входом другого конъюнктора и другим входом третьего конъюнктора, третий вход одного

конъюнктура третий вход до,toio Ki ЫУ Ч тора, третий вход третье о концом юр «ч третий четвертого коы-юнкшря iR-,y динены, один вход дешифратора ягъч Ч я перпым управляющим пюдим б/ «ид

HHBbpiOpa Яь ЛЧЙГСЧ УМГЫШК Ю , М

входом олока, другой хоадошмФра or 10 ляется третиим управляющим пход vf объединенные РХОДЫ конъюикки о, являются информационным входов obi.; динонным с входом питания блока, каждого кот юнктора является соотвг п rnv ющим выходом блокя, один выход оаспре делителя импульсов подключен пд ному лходу сумматора 4 и одному пхпду умпгШ ра Г, другпй вь-ход распределив лч импулыов с.гединен г друпг ВУПДОИ сум- матора Л входом сумматора Ь третий выход распргдеунпеля импульгг в спязан с третьим входом сумматора -1 чет- нертый выход pacnpf л/гл пел импульсов подключен к входу приемопередатчика и четврртому входу сумматора 4, нторои управляющий вход распределителя имлупь- сов соединен с выходом сумматора Ь третий управляющий &У j,o распределителя

ИМПуЛЬСОВ СЛИтн С ВЫХОДА ИО/i /ЛРТОр г ПИКОВЫИ деТГКЮ. И, КОГОРО|0

чен к ВЫУОГУ пр к могчзро Д тчика 2, чнход пиковою детектора соединен вводом сум- матора Ь

Блок 10 индикации, выполнен, напри мер, в виде последовательно соединенных одного резистора и пьезоэлектрического звонка, последовательно соединенных дру того резистора и светодиода вход одного и другого резисторов чвляюгся соогветстнон- но одним и другим охпдами блока, которые подключены соот аетстврнно к одному и / оу тому входам сумм зторов 4 и 5 м одному и другому выходам распределителя импульсов 8.

Усилитель 11 выполнен, например, в виде последовательно соединенных усилителя с импульсным питанием и фильтра нижних чэстот, выход которого является выходом блока, сигнальный вход усилителя с импульсным питанием является информационным входом блока, вход питания усилителя с импульсным питанием является управляющим входом блока 11, информационный вход усилителя подключен к выходу сумматора 6, выход vf-илителя соединен с входом сумматора 7, управляющий вход уситителя связан с выходом распределите- ля импульсов 8 и входом сумматора 4.

Компаратор 12, вход питания которого, например, объединенный с входом формирователя опорного сигнала этого блока, является одним из входов блока и подключен

FS ОДУ модуии л пч оду гумма лра 4 и суммчюр- 7 -цгнг щ-ны ВУ л компа- пз.сн 3 является оно а, кою sv гоедином , РЫХОДОМ су чатора 7 ipifiep 13, РХСД шнаиия коюрою под- кп , он иифоргищчончому входу рэспре- | ли|0/ы 8 и л,,/л i СОР ин4 ормационный триггер, or1-1 iTHCH с выходом компа- pdTOpa 12

оильтр 14 выполнен, например, в виде резистпвио-емкостного интегрирующего уллэ, одни и другой выооды резистора которого являюгсч соо)вртгтвенно входом и вы- одом фильтра, и ход фильтра подключен к пыходу трип ера 13, выход фильтра соединен с первым управляющим входом распре делит 5лч ИМПУЛЬ ОП 8

Инвертор 15, вход питания котороп подключен к управляющему входу усилите ля 11, входу сумматора 4 и выходу распределителя 8 импульсов

Интегратор 16, информационный вход которого подключен к входу сумматора 7 и пыходу усилителя 11, вход питания интегратора соединен с входом питания инвертора S5, упрарляюшим входом усилителя 11, входом сумматора 4 и выходом рчспределителя У импульгпм выход интр ритора соединен с ичформационн ir-i инверторя 15

Выпр итель , пыход которого подключен к информацигнному входу тригге ра 13

Дифференцируют пи блок 18 выполнен например, в виде последовательно соединенных емкости и резистора, выход которого подключен к общему электроду устройства вход емкости яплчетсл информационным чходом блока, выход емкости является выходом блока, выход дифферен- 1мрующего блока соединен с входом выпрямителя 17, информационный вход дифференцирующего блока связан с входом питания триггера 13 и информационным входом распределителя 8 импульсов.

Источник 19 постоянного напряжения, выход которого подключен к входу питания триггера 13, информационному входу дифференцирующего блока 18 и информационному входу распрецелителя 8 импульсов

Устройство работает следующим образом

После включения источника постоянного напряжения 19 сигнал с его выхода посту- пает на инфоомационный вход ро определите л я импульсов 8, вход питания триггера 13 и информационный вход дифференцирующего блока 18. После дифференцирования выходного сигнала источника постоянного напряжения 19 фронты этого сигнала формируются на выходе дифференцирующего блока 18. Передний фронт выходного сигнала источника постоянного напряжения 19 с выхода дифференцирующего блока 18 селектируется выпрямителем 17 и устанавливает триггер 13 в определенное устойчивое состояние. На выходе триггера 13 возникает сигнал, например, по величине близкий к нулю. Этот сигнал через фильтр 4 поступает на первый управляющий вход распределителя импульсов 8 и подготавливает его к передаче сигнала от источника постоянного напряжения на соответствующий выход блока 8. Дешифратор распределителя импульсов 8 работает, например, таким образом, что обеспечивается функционирование блока 8 в соответствии с таблицей.

Согласно таблице, для данного примера работы блока 8 в первый момент времени мосле включения источника постоянного напряжения 19 включен третий выходной ка- распределителя импульсов 8. Поэтому на эыход этого третьего канала блока 8 поступает сигнал от источника постоянного напряжения 19 С этого выхода блока 8 сигнал воздействует на управляющий входуси- литепя 11 на вход питания инвертора 15 и иход питания интегратора 16, включая их пшонме и а водя их е рабочее состояние. Одновременно через сумматор 4 этот же сигнал поступает на вход компаратора 12, модулятора 3 и сумматора 7, также подготавливая их к работе. Модулятор 3 в процес- ге оаботы формирует периодическую последовательность импульсов (см. фиг.2а). При формировании блоком 3 очередного импульса ка управляющем входе распределителя импульсов 8 возникает повышенный уровень сигнала и включается соответствующий канал блока 8. Сигналом с этого выхода распределителя импульсов 8 включается приемопередатчик 2, который формирует радиоимпульс (см. фиг,2б). Этим же импульсом с; выхода блока 8 через сумматор 4 поддерживается питание блоков 3, 7, 12. Однако в этот момент питание усилителя 11, инвертора 15 и интегратора 16 отключается, что обеспечивает снижение энергопотребления в этот момент. Сформированный приемопередатчиком 2 радиоимпульс излучается приемопередающей антенной 1 в охраняемое пространство. В отсутствие нарушителя в охраняемом пространстве на выходе приемопередатчика 2 (для рассматриваемого примера его исполнения) формируется видеоимпульс (см, фиг.2в), обусловленный прохождением потребляемого приемопередатчиком 2 импульсного тока и влиянием сигнала, отраженного от неподвижных предметов, если они присутствую а охраняемом пространстве. Выходной сигнал приемопередатчика 2 детектируется пиковым детектором 9 и результат детектирования запоминается им (см.

фиг.2г). Выходной сигнал пикового детектора 9 через сумматор 6 воздействует на информационный вход усилителя 11. Усилитель 11 в момент поступления на его управляющий вход очередного импупьса с

0 выхода распределителя импульсов 8 усиливает мгновенные значения выходного сигнала сумматора 6. Выходной сигнал усилителя 11 накапливается в интеграторе 16. Одновременно сигнал с выхода усилите5 ля 11 воздействует на вход сумматора 7. Выходной сигнал интегратора 16. проин- вергироваяшись в инверторе 15, в момент присутствия импульсов на входах питания блоков 15,16 воздействует на вход суммато0 ра 6, Под действием выходных импульсов инвертора 15 часть сигнала с выхода пикового детектора 9 компенсируется, поэтому выходной сигнал сумматора 6 приобретает изрезанный характер (см. фиг.2д). При этом

5 средняя величина такого сигнала в провалах становится равной нулю. Отклонение мгновенных значений этого сигнала от нуля о рассматриваемые моменты обусловлено действием внутренних шумов устройства.

0 Так как провалы выходного сигнала сумматора 6 соответствуют моментам появления сигналов на управляющем входе усилителя 11, то и сигнал на выходе блока 11 становится практически равен нулю (см. фиг.2е).

5 В связи с этим такой сигнал не вызывает увеличения сигнала на выходе сумматора 7 и, соответственно, не вызывает ложного срабатывания компаратора 12,

При появлении в охраняемом простран0 стое движущегося нарушителя сигнал, излученный приемопередающей антенной 1, частично отражается от нарушителя, приобретя сдвиг несущей частоты на величину частоты Допплера, и возвращается к этой

5 приемопередающей антенне 1. Достигнув приемопередающей антенны 1, отраженный от движущегося нарушителя сигнал (см. фиг.2) возбуждает на ее выходе радиоимпульсы, которые воздействуют на приемо0 передатчик 2. Так, например, при работе приемопередатчика 2 (для рассматриваемого примера его исполнения) в режиме, близком к автодинному, отраженный сигнал вызывает изменение режима работы при5 емопередатчика 2. В частности, поэтому на выходе приемопередатчика 2 (для рассматриваемого примера его исполнения) появляется переменная составляющая сигнала. Частота ее обусловлена величиной частоты Допплерэ, на которую под влиянием движущегося нарушителя сдвинута несущая частота сигнала, отраженного or этого нарушителя. В связи с этим и в выходном сигнале пикового детектора 9 появляется переменная составляющая (см. фиг.2з). Но этой же причине и в силу инерционности интегратора 16 мгновенные значения выходного сиг нала сумматора 6. проходящие черс. усилитель 11. приобретают вид чередующихся видеоимпульсов с изменяющейся полярностью (см. фиг.2и). Мгновенные значения выходного сигнала усилителя 11 е сумме с дополнительным сигналом, обусловленным сигналом с выхода сумматора 4, с выхода блока 7 поступает на вход компэ- ргпоцч 12. Дополнительный сигнал поступает на вход сумматора 7 с выхода сумматора 4 для обеспечения регулировки чувствительности устройства и, соответственно установления диапазона рабочих дальностей. При установлении внутри сумматора 7 максимальной величины дополнительного сигнала рабочая дальность максимальна. При установлении меньших величин дополнительного сигнала рабочая дальность соответственно уменьшается, Выходной сигнал сумматора 7 сравнивается в омпэр э горе 12 с пороговым уровнем Unopi, который формируется из выходного сигнала гумматора 4. Если выходной сигнал сумматора 7 превысит величину Unopl (см. фиг.2к), го на выходе компаратора 12 изменится сигнал (см., нз- пример, фиг.2л), который перебрасывает триггер 13 в другое устойчивое состояние. Это вызывает на выходе триггера 13 в рассматриваемом варианте функционирования устройства увеличение сигнала (см. Фиг.2м). Под действием этого сигнала из выходе фильтра 14 возникает растущий сигнал (см. фиг,2н), который воздействует на первый управляющий вход распределителя импульсов 8. При достижении этим сигналом величины Unop2 в распределителе импульсов 8 выключаются каналы, питающие импульсами блоки 2, 11, 15. 16. Одновременно включаются каналы, через которые поступает импульсное питание на входы блока индикации 10. Эти же импульсы через сумматор 4 продолжают поддерживать питание и модулятора 3, Сигнал с выхода блока 3 в данном случае обеспечивает через распределитель импульсов 8 формирование импульсных сигналов на входах блока индикации 10, обеспечивая индикацию факта обнаружения нарушителя звуковым и световым сигналом. Импульсы входного сигнала блока индикации 10 накапливаются в сумматоре 5, Под действием этих импульсов на выходе сумматора 5 возникает растущий сигнал (см. фиг,2п), который воздействует

н.э второй управляющий вход распределителя импульсов 8. При достижении этим сигналом величины Unop-З в распределителе импульсов 8 выключаются все каналы, т.е. Ь выключается питание всех блоков устройства, г а входы питания которых подаются импульсы, обусловленные импульсами с выходов распределителя импульсов 8. Поэтому в этот момент в дополнение к блокам

0 2, 15. 11, 16 прекращается работа блоков 3, 10, 12, 7 и, соответственно, прекращается подача звукового и светового сигналов. Не прекращается работа распределителя импульсов 8 и триггера 13, питание которых 5 осуществляется непосредственно сигналом от источника постоянного напряжения 19. Остаются в рабочем состоянии также блоки 4, 5. В рассматриваемом состоянии устройство потребляет минимум энергии. Так как

0 с выходов распредели геля импульсов 8 в это время на входы сумматора 5 не поступают импульсы, то сигнал на выходе сумматора 5, не обладающего в рассматриваемом примере исполнения блока 5 свойством долговре5 менного поддержания выходного сигнала на постоянном урочне, а связи с разрядом емкости блока 5 на входное сопротивление блока 8, начинает уменьшаться (см. фиг.2п). При снижении зеличины этого сигнала ниже

0 Unop3, так кок триггер 13 не изменил своего состояния, снова включаются каналы распределителя импульсов 8, обеспечивающие рабогу блока индикации 10. При дальнейшем росте и потом снижении сигнала на

5 выходе сумматора 5 вновь наступает пауза и далее очередной всплеск в работе блока 10 и т.д.

Формула изобретения

0 Устройство для охранной сигнализации, содержащее приемопередающую антенну, подключенную к приемопередатчику, усилитель, модулятор, фильтр, источник постоянного напряжения и блок индикации,

5 отличающееся тем, что в устройство введены пиковый детектор, четыре сумматора, инвертор, интегратор, компаратор, триггер, выпрямитель, дифференцирующий блок и распределитель импульсов, выход

0 приемопередатчика подключен к входу пикового детектора, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, оыход которого подключен к информационному входу усилителя, выход которого под5 ключей к первым входам второго сумматора и интегратора, выход последнего из которых подключен к информационному входу инвертора, выход которого подключен к второму входу перього сумматора, выход источника постоянного напряжения подключен к

информационному входу распределителя импульсов, информационному входу дифференцирующего блока и к входу питания триггера, выход которого подключен к входу фильтра, выход которого подключен к первому управляющему входу распределителя импульсов, первый выход которого подключен к первым входам блока индикации, третьего и четвертого сумматоров, выход третьего сумматора подключен к входу модулятора, к первому входу компаратора и к второму входу второго сумматора, выход которого подключен к второму входу компаратора, выход которого подключен к первому информационному входу триггера, выход дифференцирующего блока через выпрями0

5

тель подключен к второму информационному входу триггера, выход модулятора подключен к второму управляющему входу распределителя импульсов, второй выход которого подключен к вторым входам блока индикации, третьего и четвертого сумматоров, выход четвертого сумматора подключен к третьему управляющему входу распределителя импульсов, третий выход которого подключен к третьему входу третьего сумматора и к управляющему входу усилителя и к входам питания инвертора и интегратора, четвертый выход распределителя импульсов под -лючен к четвертому входу третьего сумматора и к входу приемопередатчика.

Устройство предназначено для обнаружения движущегося нарушителя в ограниченном пространстве, например, во внутреннем пространстве автомобиля, в той его части, где расположены органы управления. Целью изобретения является расширение области применения. Устройство содержит приемопередающую антенну 1, приемопередатчик 2, модулятор 3, сумматоры 4 и 7, распределитель 8 импульсов, пиковый детектор 9, блок 10 индикации, усилитель 11, компаратор 12, триггер 13, фильтр 14, инвертор 15, интегратор 16, выпрямитель 17. дифференцирующий блок 18, источник 19 постоянного напряжения. Введенные блоки и связи обусловили неодновременное включение частей устройства и тем самым обеспечили работу устройства в условиях, где требуются самые ограниченные веса, габариты, энергопотребление, энергоемкость и энергоотдача электропитания, т.е. обеспечили расширение области применения устройства для охранной сигнализации, 2 ил., 1 табл. 10 С со ю 4 о Ј Фиг.

Управление выходными каналами распределителя импульсов 8

h - низкий уровень сигнала; В - высокий уровень сигнала: X - любой уровень сигнала; - -- не включен ни один канал

Ш1

т r i in

JJULLJi

/

i ill/ 1)1/ «I1 111/ U I11

xu п..п n- I

i

in n n n n i

;

/t/1 W W W W W W W

r-i 1Z r т

П(У/

n

I

л

o 2

nof 3

i -t

r i in

JJULLJi

I

п

J j ,

1

i

/

- /

nj-T-TJ .

-U

Фиг, 2