Устройство для тревожной сигнализации

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в качестве устройства тревожной сигнализации при приближении объекта к охраняемой зоне. Цель изобретения - повышение чувствительности, упрощение и повышение надежности. Устройство тревожной сигнализации содержит генератор 2 прямоугольных импульсов на операционном усилителе 3, емкостном чувствительном элементе 1, резисторах 4,5, делителе 6 напряжения, стабилитронах 7,8, преобразователь 9 сигнала датчика в униполярное напряжение, выполненный на операционном усилителе 14, диодах 12, 18, 19, конденсаторах 10, 11, 20, резисторах 13, 15, 16, 17, 21, источник 22 опорного сигнала, содержащий переменный резистор 23, разностный усилитель 24, выполненный, например, на операционном усилителе 28, резисторах 25, 26, 27, 29, компаратор 30, содержащий резисторы 31, 32 и операционный усилитель 33, и блок 34 формирования предупредительного сигнала. 1 ил.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в качестве устройства тревожной сигнализации при приближении объекта к охраняемой зоне.

Известно устройство, обеспечивающее тревожную сигнализацию и выполненное на логической микросхеме, резисторах, конденсаторах [1]. Это устройство имеет низкую чувствительность.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее электромеханический преобразователь, детектор огибающей, формирующий униполярный сигнал, соответствующий амплитуде выходных сигналов преобразователя, интегратор для формирования динамического сигнала, компаратор для сравнения рабочего сигнала с опорным и блок формирования сигнала тревоги [2].

Цель изобретения - повышение чувствительности.

Цель достигается тем, что в устройство для тревожной сигнализации введены емкостный чувствительный элемент, генератор прямоугольных импульсов, причем последний содержит операционный усилитель, выход которого соединен с первым выходом токозадающего резистора, второй вывод которого соединен с входом делителя напряжения, с одним выводом времязадающего резистора, с анодом первого и катодом второго стабилитронов, второй вывод времязадающего резистора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, первый выход делителя напряжения соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, второй выход делителя напряжения, катод первого и анод второго стабилитронов подключены к общей шине источника питания, выход емкостного чувствительного элемента соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, второй вывод токозадающего резистора соединен с входом ждущего мультивибратора, выход которого соединен с входом детектора, а также источник опорного напряжения и разностный усилитель, причем выход детектора соединен с неинвертирующим входом разностного усилителя, источник опорного напряжения соединен с инвертирующим входом разностного усилителя, а выход разностного усилителя соединен с входом блока формирования предупредительного сигнала.

Цель - упрощение и повышение надежности работы. Ее достижение связано с тем, что предложенное устройство проще устройства-прототипа, так как содержит только шесть функциональных блоков против шестнадцати в прототипе, а значит, и надежность его работы выше. Кроме того, предложенное устройство является бесконтактным, т.е. способно выявлять нарушителя на расстоянии, т. е. более эффективно в работе и не требует применения сложного и дорогостоящего электромеханического преобразователя, что обеспечивает большую экономичность его применения.

Чувствительность предложенного устройства за счет введения емкостного датчика и разностного усилителя существенно выше, чем у устройства-прототипа.

На чертеже изображена схема устройства для тревожной сигнализации.

Устройство содержит емкостный чувствительный элемент 1, генератора 2 прямоугольных импульсов, содержащий операционный усилитель 3, резисторы 4,5, делитель 6 напряжения, стабилитроны 7,8, преобразователь 9 сигнала датчика в униполярное напряжение, выполненный на операционном усилителе 14, диодах 12,18,19, конденсаторах 10,11,20, резисторах 13,15,16,17,21, источник 22 опорного сигнала, содержащий переменный резистор 23, разностный усилитель 24, выполненный, например, на операционном усилителе 28 и резисторах 25,26,27,29, компаратор 30, содержащий резисторы 31,32 и операционный усилитель 33, и блок 34 формирования предупредительного сигнала.

Емкостный чувствительный элемент 1 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 3 генератора 2. Выход генератора соединен с входом преобразователя 9 сигнала датчика в униполярное напряжение. Выход преобразователя 9 соединен с неинвертирующим входом разностного усилителя 24, инвертирующий вход которого соединен с источником 22 опорного сигнала, а выход через компаратор 30 соединен с блоком 34 формирования предупредительного сигнала.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 2 в дежурном режиме генерирует прямоугольные импульсы. При этом стабилитроны 7,8 стабилизируют уровни перезаряда конденсатора 1 (емкостного чувствительного элемента), которые задаются резистивным делителем 6, что повышает стабильность работы генератора 2 как при изменении питающего напряжения, так и при изменении температуры окружающей среды, особенно если использовать термостабильные стабилитроны 7,8. Резистор 5 задает ток через стабилитроны 7,8, а резистор 4 определяет частоту генерации (совместно с остальными элементами генератора). Прямоугольные импульсы с выхода генератора 2 с помощью преобразователя 9 преобразуются в постоянное напряжение отрицательной полярности (при показанной полярности включения диодов 12, 18, 19), которое подается на неинвертирующий вход усилителя 24 и далее по тексту описания на с.3. На инвертирующий вход усилителя 24 подается отрицательное напряжение с источника 22. Соотношение между напряжениями на входе усилителя 24 в дежурном режиме с помощью переменного резистора 23 выбирается таким, чтобы между этими напряжениями была некоторая разность, а выходное напряжение усилителя 24 было положительным. Например, напряжение с выхода детектора в дежурном режиме 1,002 В, напряжение с выхода источника 22 1,005 В, коэффициент усиления усилителя 30-1000, напряжение на выходе усилителя 24[(-1,002)-(-1,005)] 1000 = 3 В.

Пусть при приближении объекта к охраняемой зоне увеличилась емкость элемента 1. Это ведет к уменьшению напряжения на выходе детектора, так как импульсы стабильной амплитуды и длительности с преобразователя 9 начинают поступать реже. Например, если напряжение на выходе детектора 1 В, то напряжение на выходе усилителя 24 при коэффициенте усиления 1000 равно [(-1)-(-1,005)] 1000 = 5 В. Таким образом, изменение напряжения на выходе детектора в 2 мВ вызывает изменение напряжения на выходе усилителя 30 в 2 В, которое легко улавливается компаратором 30, вызывая срабатывание формирователя 34.

Ввиду того, что напряжение на выходе преобразователя зависит от расстояния между емкостным чувствительным элементом 1 и нарушителем, то очевидно, что предложенное устройство способно реагировать на небольшие изменения этого напряжения, так как они усиливаются усилителем 24, что не достигается в устройстве-прототипе. Поэтому чувствительность предложенного устройства оказывается выше и ее можно изменять резистором 23 либо меняя коэффициент усиления усилителя 24, что является дополнительным преимуществом предложенного устройства по сравнению с устройством-прототипом.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕВОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ, содержащее преобразователь сигнала датчика в униполярное напряжение, источник опорного сигнала, компаратор, блок формирования предупредительного сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, упрощения и повышения надежности работы, в него введены емкостной чувствительный элемент, генератор прямоугольных импульсов и разностный усилитель, причем в качестве источника опорного сигнала применен источник постоянного напряжения, генератор прямоугольных импульсов содержит операционный усилитель, выход которого соединен с первым выводом токозадающего резистора, второй вывод которого соединен с входом делителя напряжения, с одним выводом времязадающего резистора, а анодом первого и катодом второго стабилитронов, второй вывод времязадающего резистора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, первый выход делителя напряжения соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, второй выход делителя напряжения подключен к катоду первого и аноду второго стабилитронов и к общей шине источника питания, выход емкостного чувствительного элемента соединен с инвертирующим входом операционного услителя, второй вывод токозадающего разистора соединен с входом преобразователя сигнала датчика в униполярное напряжение, выход которого соединен с одним из входов разностного усилителя, второй вход разностного усилителя соединен с источником опорного сигнала, выход разностного усилителя соединен с входом компаратора, выход которого соединен с входом блока формирования предупредительного сигнала.

РИСУНКИ

Рисунок 1