Оптико-электронное устройствоохранной сигнализации

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик >830453

* г (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21. 06. 79 (21) 2785363/18-24 (Ьй jM. Кл. с присоединением заявки РЙ

ГееудеретееплЫ1 комитет

СССР по делам изееретенкк и открытий

G 08 В 13/18 (23) Приоритет

Опубликовано 15.05. 81. Бюллетень М 18 (53) УДК 654.91 (088. 8) Дата опубликования описания 15. 05. 81 (72) Авторы изобретения

А. К. Крахмалев, В. Ф, Кузьмин, В. А. Т и Ф.А. Шакиров

1 (нг (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский инс противопожарной обороны ИВД СССР (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО

ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к устройствам охранной сигнализации для защиты периметров объектов на открытом воздухе и предназначено для создания как однолучевого, так и многолучевого барьеров путем объединения для совместной работы несколь ких устройств. Устройство создает инфракрасный ИК луч, при пересечении которого выдается сигнал тревоги.

Известно оптико-электронное устройство, обеспечивающее работу сразу нескольких оптико-электронных лучей, создающих многолучевой ИК барьер. Принцип построения этого устройства основан на использовании двух стационарных колонок, в одной из которых размещены несколько излучателей и узлы, обеспечивающие кодирование их работы по заданной программе и передачу кода . синхронизации в линию связи, в другой колонке размещены блоки

2 фотоприемников и узлы, обеспечивакицие дешифровку кода синхронизации и синхронную работу каждого прием1того канала в соответствии с работой излучателей. Высекая надежность такого устройства достигнута за счет удо, рожания конструкции и может быть оправдана для стационарных (по ко-, личеству т учей) устройств (1).Ж .

Однако для однолучевого устройства нет возможности включения подобных узлов в каждое устройство, так как это приведет к сильному его удорожанию, а выпуск дополнитель ных блоков для синхронной работы нескольких лучей усложняет конструкцию устройств, неудобен в эксплуатации и экономически не оправдан.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является оптикоэлектронное устройство охранной сигна830453 лизации, содержащее последовательно соединенные генератор, формирователь импульсов, задающий усилитель тока и излучатель, оптически связан ный с приемно-усилительным трактом, состоящим из последовательно соединенных фотоприемника, усилителя синхронного детектора, исполнительного узла, линию синхронизации, в котором исполнительный узел формирует сигнал тревоги в случае пропадания

ИК импульсов в момент синхронизации усилителя.

Для совместной работы нескольких лучей каждое устройство монтируется как в одноЛучевом варианте, т,е. каждое устройство имеет отдельную линию синхронизации.

После включения излучения первого устройства, запускается формирователь импульсов второго устройства, который вырабатывает задержку на включение второго излучателя, после включения которого включается формирователь задержки третьего устройства и т.д. Тем самым образуется последовательный сдвиг по фазе в работе каждого излучателя, а так как блоки контроля каждого устройства синхронизируются по отдельным линиям синхронизации, то последовательно и синфазно с излучателями включаются блоки контроля каждого канала и происходит полное разделение рабо ты устройства по оптическим каналам 2).

Недостатки такого устройства— необходимость прокладки линии синхронизации для каждого устройства отдельно при совместной их работе, ненадежность работы устройств при последовательном принципе запуска, что может привести к выключению из работы всех последующих устройств при сбое работы одного из промежуточных.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены односторонний ограничитель, усилитель с автоматической регулировкой усиления, преобразователь.однополярных импульсов в двухполярные, блок управления, второй формирователь импульсов, двух сторонний ограничитель и преобразователь двухполярных импульсов в однополярные, причем генератор импульсов через преобразователь одно20

35 ты устройств.

45

5

15 полярных импульсов в двухполярные подключен к первому входу блока управления, ко второму входу которого через преобразователь двухполярных импульсов в однополяриые подключен выход двухстороннего ограничителя, вход двухстороннего ограничителя соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого через первый формирователь импульсов подключен ко входу одностороннего ограничителя, выход которого соединен со входом усилителя тока, третий выход блока управления через второй формирователь импульсов подключен ко второму входу синхронного детектора, четвертый выход блока управления соединен с линией синхронизации, фотоприемник подключен к входу усилителя :с автоматической регулировкой усиления, выход которого соединен со входом усилителя.

В описании работы устройства дан пример его использования для создания одно-двух- и четырехлучевых ба-. рьеров с применением одной проводной линии синхронизации и встречным включением лучей.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 — вариант схемной реализации программного узла устройства; на фиг.3 — схема размещения блокбв для образования одного луча; на фиг.4 — схема включения уст1 роиств для совместной работы дВух" лучей; на фиг.5 — схема включения устройств для совместной работы четырех лучей; на фиг.б — диаграммы рабо"

Оптико-электронное устройство охранной сигнализации содержит блок

1 питания и контроля, связанный по линии 2 с блоком 3 излучателя и по линии 4 с блоком 5 фотоприемника. К блоку 1 питания и контроля 1 подходит линия 6 синхронизации для синхронизации работы нескольких устройств.

В блок 1 питания и контроля входят задающий генератор 7, преобра-. зователь 8 однополярных импульсов в двухполярные, блок. 9 управления, двухсторонний ограничитель 10, преобразователь 11 двухполярных импульсов в однополярные, первый фомирователь 12 импульсов, второй формирователь 13 импульсов, синхронный детектор 14, усилитель 15, исполнитель . ный узел 16.

В блок 3 излучателя входят односторонний ограничитель 17, усилитель

18 тока, излучатель 19.

В бдок фотоприемника 5 входят усилитель 20 с автоматической регулировкой усиления, фотоприемник

21.

На фиг.2 представлен вариант

10 выполнения блока 9 на двух четырехпозиционных переключателях 22 и 23 и выключателе 24.

Устройство работает следующим. образом.

Задающий генератор 7 вырабатывает меандр (фиг.6 ) для задания временного интервала работы всего устройства. Этот меандр поступает на преобразователь 8 однополярных импульсов в двухполярные, откуда сдвинутые разнополярные импульсы (фиг.б) поступают на блок 9. Следует отметить, что однополярные импульсы имеют только две временные метки за период следования — это передний и задний фронт импульса. Двухполярные сдвинутые импульсы (фиг.6) имеют четыре метки времени за период следования — передний и задний фронты положительного импульса, и передний и задний фронты отрицательного импульса. Это качество используется в устройстве для разделения каналов внутри заданного периода.

Двухполярные импульсы через пер35 вый выход программного узла 9 и через двухсторонний ограничитель 10 поступают на преобразователь 11 двухполярных импульсов в однополярные, который вырабатывает импульсы, привя40 занные к каждому из четырех меток времени.. В зависимости от выбранного режима работы данного устройства и, следовательно, программы блока 9, на первый и второй формирователи им-. 45 пульсов 12 и 13 подаются импульсы, занимающие различное фазовое положение в периоде работы устройства.

Рассмотрим работу блока 9 (фиг.2).

Выключатель 24 определяет режим ра- 50 боты устройства: ведущий или ведомый.В ведущем режиме выключатель 24 замкнут, поэтому двухполярные импульсы поступают как в линию синхронизации, так и на двухсторонний огра- sS ничитель IO. В ведомом режиме выключатель 24 разомкнут и двухполярные импульсы поступают из линии синхро70

830453 6 низации только на двухсторонний ограничитель 10, который в этом случае защищает последующую схему от помех и наводок в линии синхронизации.Таким образом, независимо от режима работы на вход преобразователя 11 двухполярных импульсов в однополярные поступают двухполярные импульсы (фиг.б), которые преобразуются в однополярные и привязываются к временным меткам периода работЦ(фиг.бв е). Разделенные таким образом четыре последовательности импульсов получаются на четырех выходах преобразователя 11 и поступают параллельно на переключатели 22 и

23. Таким образом, в зависимости от положения движков 26 и 31 соответственно переключателей 22 (контакты 27-30) и 23 (контакты 32-35) на вход формирователей 12 и 13 импульсов поступают запускающие импульсы в различные моменты периода.

При этом фазы работы формирователей либо совпадают, либо отличаются в зависимости от положений движков переключателей 22 и 23.

При работе устройства в однолучевом режиме его размещают как показано на фиг.3. При этом необходима синхронная работа приемного и передающего каналов. Поэтому в блоке

9 выключатель 24 включен (ведущий режим работы), а движки 26 и 31 переключателей 22 и 23 находятся в одинаковом положении, например, в первом (иг.2 1 . В этом случае у переключателя 22 движок 26 уста.новлен на контакт 27, а у переключа-: теля 23 движок 31 — на контакт 32, а так как контакты 27 и 28 подключены к одному выходу преобразователя 1 1, то формирователи 12 и 13 запускаются одновременно.

С формирователя 12 импульс по линии 2 поступает в блок 3 излучателя на односторонний ограничитель 17, который отрезает помехи и наводки в линии 2. С ограничителя !7 импульсы поступают на усилитель 18 тока и затем на излучатель 19, который генерирует

ИК энергию. ИК луч 25 проходит охраняемое пространство и достигает фотоприемник 21 блока 5 фотоприемника, преобразуется в электрический сигнал, усиливается усилителем 20 с автоматической регулировкой усиления и по личин 4 поступает на усилитель

15 блока 1 питания и контроля, С

830453 8 усилителя 15 сигнал поступает на синхронный детектор 14, на второй вход которого одновременно поступает импульс синхронизации от второго формирователя 13 импульсов. Если эти импульсы совпадают по фазе и длительности, то происходит детектирование сигнала и исполнительное устройство

16 не выдает сигнал тревоги. Если луч перекрывается нарушителем, то исполнительный узел 16 выдает сигнал тревоги.

Рассмотрим работу двух устройств для образования двухлучевого барьера (фиг.4 ) . При этом устройства размещаются на противоположных сторонах охраняемого участка, а блоки 1 (1)и

1 (2) питания и контроля соединяются линией 6 синхронизации, которая не используется для однолучевого варианта включения.

Для работы устройств в таком режи ме необходимо, чтобы фазы работы блоков излучателей и фотоприемников, расположенных на одной стороне охра— няемого участка не совпадали между собой. Это необходимо для того, чтобы обратное рассеяние ИК энергии, попадая на блок фотоприемника,не блокировало выдачу сигнала тревоги при пересечении луча нарушителем.

Эта ситуация возникает во время сильного тумана или снегопада, когда чувствительность приемно-усилительного тракта становится максимальной и рассеянной от снега или тумана ИК поток по интенсивности превосходит порог срабатывания устройства, Однако если рядом расположенные блок излучателя и блок фотоприемника работают в разных фазах, то обратное рассеяние не воздействует на приемноусилительный тракт благодаря применению синхронизации.

Работа всех узлов обоих устройств в двухлучевом режиме аналогична работе в однолучевом режиме, но фазировка каналов отлична и производится следующим образом, Первое устройство работает в ведущем режиме, поэтому выключатель

24 блока 4 (1)питания и контроля находится во включенном положении.

Излучающий тракт синхронна, руется по переднему фронту положительного импульса, а фотоприемник — lio перед— нему фронту отрицательного импульса (фиш.б ) . Это означает, что у переключателя 22 движок 26 находится в положении 27, синхронизируя работу излучающего тракта (фиг.бж), а у переключателя 23 движок 31 находится

10 в положении 34, синхронизируя работу приемно-усилительного транкта (фиг.бз). Второе устройство работает в ведомом режиме, что соответствует разомкнутому положению выключателя

24 блока 1 (2) питания и контроля, Синхронизирующие импульсы (фиг. бб) поступают по линии синхронизации 6 от первого устройства. Чтобы блок .5 (2 ) фотоприемника синхронно работал с блоком 3 (1) излучателя

20 для образования луча 25 (! ), необходима его синхронизация также по переднему фронту положительного импульса . Это соответствует положению

32 движка 31 переключателя 23 блока

1 (2) питания и контроля второго устройства. Для образования второго луча 25 (2) необходимо, чтобы блок

3 (2) излучателя синхронно работал с блоком 5 -(1 ) фотоприемника, т.е.

ЗО синхронизировался от переднего фронта отрицательного импульса. Это достигается при положении 29 движка

26 переключателя 22 блока 1 (2) питания и контроля второго устройства

Таким образом достигается рабоша двух независимых лучей эа счет, разнесения фазы их работы.

Четырехлучевой барьер образовывается четырьмя одинаковыми устройствами

4О (фиг.5) аналогично построению двухлучевого барьера. Разница 3аключается в разных положениях,11рограммных переключателей программного узла каждого устройства. Блок 1 (!) питания

45 и контроля первого устройства работает в ведущем режиме, остальные три устройства работают в ведомом режиме ° В таблице приведены положения переключателей программного узла

50 ддля синхронной рабоIû четырех лучей, обеспечивающие их полное фаэовое разделение, -а следовательно и полную их независимую работу.

830453

Блок питаБлок излучатеПолож.

Поло..;.

Диаграмма

Блок питания и контроля

Блок фотоприем ника

Лучи грамма работы движ.

3l,ïåреключ. 23 движ.

26,пе— р еключ

22 ния и конт роля ля ра боты

6ж 5 (2) 1 (2)

6з 5(1) 1 (1)

6и 5(4) 1 (4)

6к 5(3) 1 (3) 27

32 бл

34 бм

33 6н

35 6о.29

30

l луч,25 (1) 3 (1) 1 (1)

2 луча,25 (2) 3 (2) I (2)

3 луча,25 (3) 3 (3) 1 (3)

4 луча,25 (4) 3 (4) 1 (4) Предлагаемый принцип построения многолучевого барьера обеспечивает полную взаимозаменяемость всех блоков и высокую надежность функциониро вания барьера. В частности, если выходят из строя задающие узлы ведомого устройства, то в качестве ведомого выбирают любое другое устройство, При этом перестройка работы заключается лишь во включении выключателя 24 (фиг.2) на ведомом устройстве и отключении этого выключателя на остальных устройствах.

Таким образом, предлагаемое оптико-электронное устройство, обеспечивает высокую надежность работы как в однолучевом, так и в многолучевом режиме работы без применения дополнительных кодирующих блоков синхронизации. Это достигается за счет применения программного узла и двухполярной синхронизации с соответствующими преобразователями.

Испытания макетов устройств показывают высокую надежность их работы как в однолучевом, 4гак и в многолучевом режиме нри совместной работе нескольких устройств. При этом обеспечивалась полная независимость функционирования каждого луча при большой дальности действия (до

300 м) и большом запасе по оптнческому сигналу. Ожидаемый экономический эффект составляет не менее 1000000 руб. в год.

Формула изобретения

Оптико-электронное устройство охранной сигнализаци :;, содержащее задающий генератор, первый" формирователь импульсов, усилитель тока, подключенный к излучателю, оптически связанному с фотоприемником, последовательно соединенные усилитель, синхронный детектор и исполнительный узел, линию синхронизации, о т л и ч.а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства в него введены односторонний

20 ограничитель, усилитель с автоматической регулировкой усиления, преобразователь однополярных импульсов в двухполярные, блок управления, второй формирователь импульсов, 25 двухсторонний ограничитель и преобразователь двухполярных импульсов в однополярные, задающие генератор через преобразователь однополярных

- импульсов в двухполярные подключен к первому входу блока управления, 30 выход двухстороннего ограничителя подключен через греобразователь двухполярных импульсов в однополярные ко второму входу блока управления, вход двухстороннего ограничителя соединен с первым выходом блока упраления, второй выход которого через первый формирователь импульсов подключен ко входу одностороннего ограничителя, выход которого

40 соединен со входом усилителя тока, третий выход блока управления через второй формирователь импульсов подключен ко второму входу синхронного детектора, четвертый выход блока

4> управления соединен с линией синхронизации, фотоприемник подключен к входу усилителя с автоматической регулировкой усиления, выход которого соединен со входом усилителя.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке - 2554967/18-24, кл.: G 08 В 13/18, 09,12. 77.

2. Датчик обнаружения "Мак".

Учебное пособие ГУВВ МВД СССР, M. 1977 (прототип).