Устройство для охранной сигнализации индуктивного типа

Изобретение относится к индуктивным периметровым устройствам охранной сигнализации, предназначенным для работы с сигнализационными заграждениями (СЗ), используемыми в качестве механической преграды и одновременно в качестве чувствительного элемента с прибором, реагирующим на изменение индуктивности между соседними металлическими элементами СЗ. Предложенное устройство, в частности, содержит генератор синусоидального тока, фазовращатель, генераторный и приемный контур, регулятор чувствительности, а также синхронные детекторы, усилители постоянного тока, фильтры, выделители модуля, соответственно реактивного и активного каналов. Технический результат - обеспечивается высокая помехозащищенность, надежность работы, исключаются ложные срабатывания. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к индуктивным периметровым устройствам охранной сигнализации, предназначенным для работы с сигнализационными заграждениями (СЗ), такими как заборы, решетки, сетки и т.п., с возможностью использования СЗ в качестве механической преграды и одновременно в качестве чувствительного элемента (ЧЭ) с прибором, реагирующим на изменение индуктивности между соседними металлическими элементами СЗ.

Из уровня техники известны индуктивные устройства для охранной сигнализации: патенты США - US 6456198, US 5742104, Великобритании - GB 2137789; Н.Н.Шемигон, А.В.Петраков, «Охрана объектов. Техника и технологии». Учебное пособие. М. - «Энергоатомиздат», 2005 г.; информация о продукции, размещенная на сайте ФГУП «СНПО «Элерон» - http://www.eleron.ru.

Принцип действия индуктивных периметровых устройств охранной сигнализации основан на измерении взаимоиндуктивной связи между проводами, образующими СЗ. Изменение взаимоиндуктивной связи, вызванное перемещением проводов на величину, превышающую установленный уровень, вызывает сигнал срабатывания устройства, поступающий на систему сбора и обработки информации (ССОИ) и сигнальное устройство и/или пульт охраны. Устройство выдает сигнал срабатывания при попытке преодоления СЗ путем раздвижения любой пары соседних проводов, размещенных на СЗ, в плоскости их расположения, а также путем обрыва любого провода или замыкания между собой любой пары соседних проводов. При этом СЗ, как правило, выполнено с двумя группами проводов (по нескольку проводов в каждой группе) на левом и правом фланге от места подключения индуктивного периметрового устройства охранной сигнализации к СЗ.

Общим недостатком известных устройств является недостаточная помехозащищенность, значительное влияние внешних условий (в том числе атмосферных) на уровень чувствительности и надежности, сложность конструктивного выполнения и ограниченные возможности по обслуживанию и модернизации. В частности, значительным является влияние состояния приземной части СЗ на помехозащищенность и чувствительность устройства, поскольку из-за наличия, например, травяного или снежного покрова, песка, пыли, грязи и т.п., возникают токи утечки, обусловливающие появление помех и ложных срабатываний индуктивного устройства охранной сигнализации.

Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в создании индуктивного периметрового устройства охранной сигнализации для его применения в составе СЗ, соответствующего современным повышенным требованиям, предъявляемым к охранной сигнализации, обеспечивающего высокую помехозащищенность, надежность, чувствительность, исключение ложных срабатываний.

Для решения поставленной задачи предложено устройство для охранной сигнализации индуктивного типа, содержащее генератор синусоидального тока, подключенный к входу фазовращателя, обеспечивающего сдвиг на π/2 сигнала с выхода генератора синусоидального тока, и к генераторному контуру, состоящему из последовательно соединенной группы проводов. Также имеется приемный контур, состоящий из последовательно соединенной группы проводов, подключенный к усилителю, связанному с регулятором чувствительности, выход которого подключен к входу синхронного детектора реактивного канала и одновременно к входу синхронного детектора активного канала, подключенного также к выходу фазовращателя. При этом синхронный детектор реактивного канала подключен к генератору синусоидального тока. Каждый из синхронных детекторов последовательно соединен с соответствующим усилителем постоянного тока, фильтром верхних частот, фильтром нижних частот, выделителем модуля, соответственно реактивного и активного канала. Выходы выделителей модуля реактивного и активного каналов, предназначенных для преобразования переменных напряжений, выделенных синхронными детекторами, в напряжения заданной полярности - разной для реактивного и активного каналов, подключены к соответствующим входам сумматора, обеспечивающего компенсацию активной составляющей сигнала. Выход сумматора подключен к входу интегратора, обеспечивающего селекцию сигналов по длительности, в частности, пропускающий только сигнал определенной длительности, характерный для человека. Интегратор последовательно соединен с пороговым устройством, формирователем выходного сигнала, выходным устройством, обеспечивающим заданный вид выходного сигнала и связь с системой сбора и обработки информации. При этом соседние провода генераторного и приемного контуров размещены на расстоянии, обеспечивающем их взаимоиндуктивную связь.

Предложенное устройство содержит вторичный источник питания, кроме того, дополнительно может быть введена схема контроля неисправности генераторного контура, подключенная к генератору синусоидального тока и к формирователю выходного сигнала, а также схема контроля неисправности приемного контура, также подключенная к формирователю выходного сигнала.

Как и у всех конструкций аналогичных устройств, второй выход генератора синусоидального тока подключается к очагу заземления, заземлены также генераторный и приемный контуры.

Использование современной элементной базы позволяет выполнить усилители постоянного тока реактивного и активного канала, фильтры верхних частот реактивного и активного канала, фильтры нижних частот реактивного и активного канала, выделители модуля реактивного и активного канала, сумматор, интегратор, пороговое устройство, формирователь выходного сигнала и выходное устройство на одном микропроцессоре (или микросхеме) с аналогово-цифровым преобразователем, на который поступают сигналы с синхронных детекторов реактивного и активного каналов.

Изобретение основано на том, что внешние факторы, обусловливающие паразитные сигналы, вызывают изменение реактивной и активной индуктивной составляющей сигнала. При этом воздействие человека можно определить по изменению только реактивной составляющей. Таким образом, для исключения влияния внешних факторов, отличных от воздействия человека, необходимо выделить и контролировать уровень активной индуктивной составляющей сигнала. Для этого предложенное устройство имеет активный канал, позволяющий компенсировать сигналы, возникающие при воздействии внешних факторов, отличных от непосредственного воздействия человека.

На чертеже показана структурная схема варианта выполнения предложенного устройства для охранной сигнализации индуктивного типа.

1 - генераторный контур; 2 - приемный контур; 3 - усилитель; 4 - регулятор чувствительности (РЧ); 5 - синхронный детектор реактивного канала (СДР); 6 - усилитель реактивного канала (УР); 7 - фильтр верхних частот реактивного канала (ФВЧР); 8 - фильтр нижних частот реактивного канала (ФНЧР); 9 - выделитель модуля реактивного канала (BMP); 10 - генератор синусоидального тока; 11 - фазовращатель (ФВ); 12 - синхронный детектор активного канала (СДА); 13 - усилитель активного канала (УА); 14 - фильтр верхних частот активного канала (ФВЧА); 15 - фильтр нижних частот активного канала (ФНЧА); 16 - выделитель модуля активного канала (ВМА); 17 - сумматор (С); 18 - схема контроля неисправности генераторного контура (СКНГК); 19 - интегратор (ИН); 20 - пороговое устройство (ПУ); 21 - формирователь выходного сигнала (ФВС); 22 - выходное устройство (ВУ); 23 - вторичный источник питания (ВИП); 24 - схема контроля неисправности приемного контура.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

По проводам генераторного контура, соединенным последовательно, от генератора (10) пропускается рабочий ток с частотой порядка 200-400 Гц синусоидальной формы с амплитудой порядка 10-100 мА. С проводов приемного контура, расположенных на заданном расстоянии от проводов генераторного контура для обеспечения взаимоиндуктивной связи, на усилитель (3) поступает сигнал, в виде изменяющегося по амплитуде пропорционально изменению взаимоиндуктивной связи между соответствующими проводами СЗ напряжения рабочей частоты.

С выхода усилителя (3) через регулятор чувствительности (4) сигнал поступает на синхронные детекторы реактивного (5) и активного (12) канала. Дополнительно на детектор реактивного канала (5) подается опорное напряжение, непосредственно с генератора (10), а на детектор активного канала (12) опорное напряжение подается через фазовращатель (11), обеспечивающий сдвиг по фазе на угол π/2.

Синхронные детекторы (5) и (12), управляемые сдвинутыми между собой фазовращателем (11) на π/2 сигналами с выхода генератора (10) несущей частоты, обеспечивают двухканальное выделение ортогональных составляющих полного вектора сигнала с выхода усилителя.

При изменении сопротивления утечки между проводами приемного и генераторного контура изменяется напряжение на выходе приемного контура, которое усиливается и поступает на входы синхронных детекторов (5) и (12). Эти напряжения усиливаются усилителями реактивного (6) и активного (13) канала, фильтруются фильтрами верхних и нижних частот реактивного канала (7), (8) и активного (14), (15) и подаются на входы выделителей модулей реактивного (9) и активного (16) канала.

Выделители модулей (9) и (16) предназначены для преобразования переменных напряжений, выделенных синхронными детекторами (5) и (12), в напряжения заданной/определенной полярности (разной для реактивного и активного каналов), с целью их суммирования сумматором (17).

С помощью сумматора (17) производится компенсация активной составляющей сигнала, обусловленной воздействием на СЗ таких внешних факторов, как травяной и снежный покров, дождь и др.

На выходе сумматора имеется интегратор (19), позволяющий осуществить селекцию сигналов по длительности, пропуская только сигнал определенной длительности, характерный для человека при преодолении СЗ. С ИН (19) сигнал поступает на пороговое устройство (20). При достижении сигнала на его выходе определенной величины ПУ (20) срабатывает, запуская формирователь выходного сигнала (21), который выдает сигнал на выход, через выходное устройство (22), обеспечивающее определенный вид сигнала срабатывания.

Схема, как правило, питается от вторичного источника питания (23), обеспечивающего стабильные напряжения питания на выходе «+12 В» и «-12 В» при изменении напряжения питания первичной сети в пределах от 10 до 30 В. ВИП (23) включает в себя задающий генератор, стабилизированный преобразователь напряжения, выпрямители и схему управления.

Схемы контроля неисправности генераторного контура (18) и приемного контура (24) позволяют осуществлять контроль целостности генераторного и приемного контура.

Предложенное устройство обеспечивает вероятность обнаружения не менее 0,95.

Устройство с комплектом монтажных частей при использовании современной элементной базы позволяет обеспечить работоспособность при непрерывной работе в условиях воздействия следующей произвольной естественной комбинации помеховых факторов: повышенная температура среды до +50°С; пониженная температура среды до -50°С: повышенная влажность воздуха до 98% при температуре 25°С; атмосферные осадки (дождь, снегопад, иней, роса); динамическое воздействие песка и пыли; травяной покров и снежный покров - без ограничения высоты; ветер со скоростью в порывах до 30 м/с; гололед с толщиной корки на элементах СЗ до 15 мм при ветре со скоростью до 10 м/с; солнечное излучение; посадка на СЗ и взлет стай птиц; движение колесных и гусеничных транспортных средств на расстоянии более 1 м от СЗ; прохождение линий электропередач напряжением около СЗ; работа переносных радиостанций и сотовых радиотелефонов; электромагнитные и акустические помехи от грозы.

Конструкция предложенного устройства позволяет обеспечить высокую помехозащищенность, надежность работы, исключить ложные срабатывания.

Для контроля протяженных объектов, например с периметром больше 300-500 м, используют несколько предложенных устройств, при этом соответствующие провода СЗ с устройствами изолируют от соседних.

1. Устройство для охранной сигнализации индуктивного типа, содержащее генератор синусоидального тока, подключенный к входу фазовращателя, обеспечивающего сдвиг на π/2 сигнала с выхода генератора синусоидального тока, и к генераторному контуру, состоящему из последовательно соединенной группы проводов, также имеется приемный контур, состоящий из последовательно соединенной группы проводов, подключенный к усилителю, связанному с регулятором чувствительности, выход которого подключен к входу синхронного детектора реактивного канала и одновременно к входу синхронного детектора активного канала, подключенного также к выходу фазовращателя, при этом синхронный детектор реактивного канала подключен к генератору синусоидального тока, каждый из синхронных детекторов последовательно соединен с соответствующим усилителем постоянного тока, фильтром верхних частот, фильтром нижних частот, выделителем модуля, соответственно реактивного и активного каналов, выходы выделителей модуля реактивного и активного каналов, предназначенных для преобразования переменных напряжений, выделенных синхронными детекторами, в напряжения заданной полярности - разной для реактивного и активного каналов, подключены к соответствующим входам сумматора, обеспечивающего компенсацию активной составляющей сигнала, выход сумматора подключен к входу интегратора, обеспечивающего селекцию сигналов по длительности, в частности, пропускающий только сигнал определенной длительности, характерный для человека, интегратор последовательно соединен с пороговым устройством, формирователем выходного сигнала, выходным устройством, обеспечивающим заданный вид выходного сигнала и связь с системой сбора и обработки информации, при этом соседние провода генераторного и приемного контуров размещены на расстоянии, обеспечивающем их взаимоиндуктивную связь.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит вторичный источник питания.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно введена схема контроля неисправности генераторного контура, подключенная к генератору синусоидального тока и к формирователю выходного сигнала, а также схема контроля неисправности приемного контура, также подключенная к формирователю выходного сигнала.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что генератор синусоидального тока работает на частоте 200-400 Гц.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что генератор синусоидального тока, приемный контур и генераторный контур имеют дополнительные выходы для подключения к очагу заземления.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что усилители постоянного тока реактивного и активного канала, фильтры верхних частот реактивного и активного канала, фильтры нижних частот реактивного и активного канала, выделители модуля реактивного и активного канала, сумматор, интегратор, пороговое устройство, формирователь выходного сигнала и выходное устройство выполнены в виде микропроцессора с аналогово-цифровым преобразователем, на который поступают сигналы с синхронных детекторов реактивного и активного каналов.