Устройство для охранно-пожарной сигнализации Советский патент 1977 года по МПК G08B17/10 

1

Устройство относится к фотоэлектрическим системам охранно-пол арной сигнализации, предназначенным для охраны помещений.

Известно фотоэлектрическое устройство охранно-пожарной сигнализации, содержащее фотодатчик, излучатель и блок обработки сигнала 1, реагирующее на появление дыма и человека в охраняемом объекте.

Однако это устройство имеет малый динамический диапазон и слабую помехозащищенность. В качестве источника излучения используется лампа накаливания. Для получения высокой чувствительности и помехозащищенности, частота модуляции источника излучения должна быть высокой. Лампа накаливания из-за значительной инерционности ие позволяет реализовать этой возможности, кроме этого, у нее небольшой срок службы.

Известно также устройство, наиболее близкое по технической сущности к изобретению, содержащее подключенный к первому входу генератора излучатель, оптически связанный с фотодатчиком, подсоединенным через первый усилитель к второму усилител.ю, связанному с последовательно соединенными детектором, интегратором, формирователем и блоком выдачи команд 2.

Если в охраняемой зоне нет посторонних предметов, то устройство не выдает сигнала тревоги. При иоявлении человека, который затеняет фотодатчик, устройство подает сигнал тревоги.

Такое устройство обладает низкой помехозащищенностью, реагирует только на полное перекрытие светового потока, имеет недостаточный динамический диапазон.

Цель изобретения - повышение чувствительности устройства, что обеспечивает создание быстродействующего, помехозащищенного устройства, реагирующего на изменение интенсивности излучения, падающего на фотодатчик, а не только на полное перекрытие светового потока.

Это достигается за счет ввода в устройство блока коррекции, выполпеиного из последовательно соединенных первого резистора, диода и второго резистора, параллельно которому подключен конденсатор и база-эмиттерным переходом биполярный транзистор, коллектор транзистора соединен с входом генератора, второй выход которого подключен к входу детектора, выход интегратора - с точкой соединения диода и первого резистора, второй конец которого подключен к выходу первого усилителя.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Работает устройство следующим образом.

В ждущем режиме световой сигнал, модулированный 20 мксек прямоугольными импульсами от излучателя (светодиода) 1, управляемого генератором 2, через охраняемое пространство поступает на фотодиод фотодатчика 3, где преобразуется в электрический сигнал, выделяемый на резисторе 4, зашунтнрованном последовательной цепочкой емкость 5 - резистор 6. С резистора 6 электрический сигнал подается на затвор полевого транзистора 7, в истоковую цеиь которого включен резистор 8. В преобразователях излучения, описанных в прототипе и аналоге, быстродействие ограничивается постоянной времени входной / С-цепи, где R - сопротивление нагрузки фотодиода, а С - входная емкость, равная сумме собственной и монтажной емкостей фотодиода и полевого транзистора. Для повышения чувствительности фотопреобразователя увеличивают сопротивление нагрузки, но из-за того, что входная емкость практически не может быть менее 5-10 пф, тем самым увеличивают постоянную времени входной RCцепи, а следовательно, снижают быстродействие.

Таким образом, чтобы получить высокую чувствительность и быстродействие нужно компенсировать входную емкость. Последнее достигается тем, что анод фотодиода фотодатчика 3 подключен к стоку нолевого транзистора 7, куда с истока этого транзистора через эмиттерный повторитель на биполярном транзисторе 9, база которого через резистор 10 связана с минусовой шиной, а через емкость 11 с истоком полевого транзистора 7, подается в фазе сигнал, близкий к сигналу на затворе полевого транзистора 7. Тем самым удается снизить входную емкость до 1 пф, т. е. почти на порядок повысить чувствительность и быстродействие. Затем сигнал с эмиттера биполярного транзистора 9 поступает на вход первого усилителя 12. Как показано на чертел-се, выход усилителя 12 шунтируется блоком коррекции 13, состояш,им из последовательно включенных первого резистора 14, диода 15, второго резистора 16. Резистор 16 зашунтирован конденсатором 17 и переходом база - эмиттер биполярного транзистора 18.

Точка соединения резистора 14 и диода 15 связана с интегратором 19. Сопротивление цепочки, шунтируюш,ей выход усилителя 12, зависит от напряжения, поступающего с выхода интегратора 19. Причем, чем больше напряжение на выходе интегратора 19, тем больший ток течет через эту цепочку и тем меньше ее сопротивление, следовательно, и коэффициент передачи сигнала с выхода усилителя 12 на вход второго усилителя 20. Когда напряжение на резисторе 16 становится выше ступеньки база-эмиттерного перехода биполярного транзистора 18, о« открывается и начинает шунтировать выход генератора 2. Чем больше напряжение на резисторе 16, тем сильнее шунтируется выход генератора 2, а следовательно, тем сильнее снижается величина мош,ности, излучаемой светодиодом. Сигнал, усиленный усилителем 20, поступает на вход детектора 21. На детектор 21 также подается сигнал с генератора 2, синхронный с сигналом, излучаемым светодиодом.

Синхронный сигнал с генератора 2 управляет детектором 21 таким образом, что вход детектора закорочен в период, когда светодиод не излучает и открывается только при поступлении светового импульса с излучателя на

время, равное длительности импульса (20 мксек). Такая связь детектора с генератором позволяет значительно повысить помехозащищенность устройства, а следовательно, и его чувствительность. Если в поле зрения фотодатчика 3 и излучателя (светодиода) 1 нет двил :ущихся предметов или дыма, устройство находится в ждущем режиме и сигнал тревоги отсутствует. Изменения в мощности излучения, падающего на фотодиод из-за появления

нарушителя или дыма в охраняемом объекте, выделяются детектором 21 и поступают затем на интегратор 19, передающий эти изменения на формирователь 22 сигнала тревоги. Формирователь сигнала тревоги в этом случае вырабатывает потенциал, который запускает блок 23 выдачи команд, воспроизводящий тревожный сигнал. Интегратор 19 формирует также управляющее напряжение, поступающее на диод 15, которое управляет коэффициентом передачи сигнала с выхода усилителя 12 на вход усилителя 20, а также величиной интенсивности излучения светодиода.

Управление происходит следующим образом.

При малых сигналах, когда на фотодатчик 3 попадает незначительная часть излучения от излучателя 1, сигнал на выходе детектора 21 мал и при этом управляющее напряжение, формируемое интегратором 19, равно нулю,

ток через диод 15 не течет и, следовательно, коэффициент передачи сигнала от усилителя 12 к усилителю 20 максимален. В случае увеличения сигнала на выходе детектора 21, интегратор 19 формирует такое управляющее

напряжение на диоде 15, которое уменьшает коэффициент передачи сигнала от усилителя 12 к усилителю 20 таким образом, чтобы сигнал на выходе детектора 21 находился в заданном динамическом диапазоне. При очень

сильном возрастании интенсивность излучения, попадающего на фотодиод, управляющее напряжение, формируемое интегратором 19, увеличивается на столько, что открывается транзистор 18 и излучаемая мощность светодиодом

уменьшается за счет шунтирования выхода генератора 2 переходом коллектор - эмиттер транзистора 18 до тех пор, пока сигнал на выходе детектора 21 не достигнет значения, находящегося в пределах заданного динамического диапазона. Введением цепочки резистор 14 - диод 15 - резистор 16, управляющей коэффициентом передачи сигнала с выхода усилителя 12 на вход усилителя 20, и транзистора 18, управляющего выходным напряжением генератора 2, управляемых интегратором 19,

удалось значительно расширить динамический диапазон устройства.

Таким образом, предлагается оптико-электронное устройство охранно-пожарной сигнализации с высокой чувствительностью и быстродействием, а также с широким динамическим диапазоном.

Формула изобретения

Устройство для охранно-пожарной сигнализации, содержащее подключенный к первому входу генератора излучатель, оптически связанный с фотодатчиком, подключенным через первый усилитель к второму усилителю, связанному с последовательно соединенными детектором, интегратором, формирователем и блоком выдачи команд, отличающееся

6

тем, что, с целью повышения чувствительности устройства, в него введен блок коррекции, выполненный из иоследовательно соединенных первого резистора, диода и второго резистора, параллельно которому подключен конденсатор и база-эмиттерным переходом биполярный транзистор, коллектор которого соединен с входом генератора, второй выход которого подключен к входу детектора, выход интегратора соединен с точкой соединения диода и первого резистора, второй конец которого подключен к выходу первого усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Патент США № 3634839, кл. 340-237, 1975.

2.Патент ФРГ № 2018052, кл. 74 а 21/11. 1974.

П П П

У..Л1.