Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ ЕМКОСТНОГО ТИПА

Изобретение относится к области охранной техники и может быть использовано для охраны картин, сейфов, витрин, ювелирных изделий, статуэток и т.п.

Известно устройство охранной сигнализации по патенту RU 2126173, G08B 13/14, которое может быть использовано в устройствах охранной и противопожарной сигнализации, а также устройствах для измерения линейных размеров с емкостными датчиками. Данное устройство содержит кварцевый генератор прямоугольных импульсов, чувствительный элемент (ЧЭ), состоящий из двух емкостных датчиков, блок реактивных элементов, сумматор и блок регистрации. При включении устройства кварцевый генератор начинает генерировать переменное напряжение прямоугольных импульсов, частота которых определяется собственной частотой кварцевого резонатора. Напряжение этого генератора с противофазных выходов подается на два емкостных датчика, расположенных вблизи один от другого. Сумматор отрегулирован таким образом, что его выходное напряжение равно нулю, в связи с этим на выходе блока регистрации, который сопряжен с сумматором, присутствует сигнал логического нуля. При приближении человека к одному из датчиков его емкость изменяется, следовательно, напряжение на выходе сумматора становится отличным от нуля и на выходе блока регистрации возникнет сигнал логической единицы, что может быть зарегистрировано с помощью стандартной охранной техники, например, прибором приемно-контрольным.

Конструкция данного устройства не предусматривает наличия возможности настройки на собственную емкость ЧЭ, что не позволяет устанавливать чувствительность устройства в зависимости от индивидуальных параметров ЧЭ. Отсутствие в этом устройстве возможности подстройки к внешним воздействиям значительно уменьшает его помехозащищенность. Указанные обстоятельства повышают вероятность появления нежелательных сигналов ложной тревоги, что ограничивает применимость этого устройства.

Наиболее близким по технической сущности и выбранным в качестве прототипа является устройство охранной сигнализации по патенту GB 2372363, G08B 13/14, предназначенное для выявления попыток кражи или нанесения ущерба охраняемому объекту. В состав данного устройства входит ЧЭ, состоящий из одного емкостного датчика, выполненный в виде проводящих линий, располагающейся вблизи охраняемого предмета, триггерный тактовый генератор с задающей RC-цепочкой и сглаживающим фильтром, микроконтроллер и блок оповещения (блок выдачи сигналов). ЧЭ сопряжен с триггерным тактовым генератором, поэтому величина электрической емкости ЧЭ определяет частоту генерируемого им периодического сигнала. При недопустимом воздействии на ЧЭ, например при подходе человека к охраняемому объекту, изменяется электрическая емкость ЧЭ, а следовательно, и частота периодического сигнала генератора. Периодический сигнал с тактового генератора поступает в микроконтроллер, который диагностирует изменение частоты сигнала и через блок оповещения выдает сигнал тревоги.

Необходимым условием работы рассматриваемого типа устройства является наличие заземления. Однако рассматриваемое устройство не обладает никакой защитой от потери заземления, а следовательно, и связанную с этим сохранности чувствительности. Кроме того, описанное устройство не может обеспечить защиту от саботажа, например путем нарушения соединения линии связи между ЧЭ и блоком обработки сигнала в отключенном состоянии, что также значительно ухудшает его характеристики.

Существенным недостатком рассматриваемого устройства является отсутствие возможности автоматической подстройки чувствительности, что приводит к значительному ухудшению его помехозащищенности и, как правило, ведет к появлению ложных сигналов тревоги.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является увеличение помехозащищенности, в том числе к электромагнитным полям. Дополнительной задачей является расширение диапазона применения.

Эта задача решена тем, что в устройстве, содержащем чувствительный элемент, сопряженный с тактовым генератором периодического сигнала, связанным с микроконтроллером, сопряженным с блоком выдачи сигнала, снабженным релейным выходом и световой индикацией, тактовый генератор снабжен полосовым фильтром, при этом устройство включает в себя блок измерения сопротивления заземления и емкости чувствительного элемента, сопряженный с чувствительным элементом и микроконтроллером.

В соответствии с п.2 формулы, чувствительный элемент представляет собой металлическую конструкцию со сквозными отверстиями и выполнен с размерами, соответствующими размерам охраняемого объекта, при этом металлическая конструкция выполнена либо в виде сетки, либо в виде листа, либо в виде металлизированного листа, например фольги на бумажной основе.

В соответствии с п.3 формулы, чувствительный элемент представляет собой трехслойный конденсатор, центральная пластина которого подключена к входу тактового генератора, крайние обкладки соединены между собой и подключены к клемме «заземление», а пространство между пластинами заполнено упругим диэлектриком.

В соответствии с п.4 формулы, чувствительный элемент представляет собой катушку индуктивности, подключенную к входу тактового генератора, индуктивность которой меняется в зависимости от приложенного внешнего магнитного поля, создаваемого магнитом, механически связанным с охраняемым объектом.

Сущность изобретения пояснена чертежом, где представлена блок-схема устройства.

Устройство состоит из чувствительного элемента 1, подключенного к тактовому генератору периодических сигналов 2, который сопряжен с микроконтроллером 3. В состав устройства также входит блок 4 измерения емкости чувствительного элемента, измерения сопротивления заземления, автоматической подстройки чувствительности и тестирования работоспособности и блок 5 выдачи сигналов. Блок 5 выдачи сигналов состоит из устройства световой сигнализации 6 и релейных выходов 7 для связи с прибором приемно-контрольным. Блок 4 включает в себя тестовые емкости и устройства их подключения.

Работает устройство следующим образом.

Значение электрической емкости ЧЭ, подключенного к тактовому генератору, наряду с его элементами индуктивности определяет величину частоты генерируемого им периодического сигнала. Это обстоятельство позволяет автоматически настраивать устройство на собственную емкость ЧЭ. При воздействии на ЧЭ, например, при подходе к нему человека или прикосновении, его электрическая емкость изменяется, что неизбежно ведет к изменению частоты генерации периодического сигнала. Полосовой фильтр, который выполнен, например, на LC-элементах, обеспечивает требуемое подавление сигналов, лежащих вне полосы пропускания. В результате генератор защищен от влияния внешних магнитных полей. В микроконтроллере, на вход которого поступает периодический сигнал с тактового генератора, осуществляется его диагностика с целью выявления изменения частоты периодического сигнала. В случае недопустимого превышения значения изменения частоты генерации, микроконтроллер формирует соответствующий сигнал тревоги при помощи блока выдачи сигналов.

Для достижения постоянства чувствительности устройства вне зависимости от электрической емкости ЧЭ и сопротивления заземления и периодического самотестирования в процессе работы, выход ЧЭ подключен к блоку измерения емкости чувствительного элемента, измерения сопротивления заземления, автоматической подстройки чувствительности и тестирования работоспособности. При этом этот блок подключает тестовые емкости, и в зависимости от величины полученного отклика с помощью микроконтроллера происходит подстройка чувствительности. При изменении емкости ЧЭ, превышающей пороговое значение, блок 5 выдает тревожное извещение.

Описанная автоматическая подстройка чувствительности с соблюдением его постоянства во всем допустимом интервале емкостей ЧЭ, а также наличие периодического самотестирования, совместно с тактовым генератором, снабженным узкополосным фильтром, обеспечивают высокую помехозащищенность устройства при его высокой чувствительности.

Микроконтроллер должен иметь аппаратный или программный счетчик импульсов и выходы для управления блоками измерения емкости чувствительного элемента, измерения сопротивления заземления, автоматической подстройки чувствительности и тестирования работоспособности и блоком выдачи сигналов. Таким микроконтроллером является, например, PIC16F630.

Тип ЧЭ определяет направление его использования.

Для охраны картин предпочтительнее выполнение ЧЭ в соответствии с п.2 формулы, в виде расположенной с обратной стороны картины плоской металлической конструкции - например - металлической сетки, фольги на бумажной основе и т.п., с размерами, соответствующими размерам охраняемого объекта. При этом фольга на бумажной основе может содержать набор сквозных отверстий для обеспечения необходимой вентиляции холста картины.

Для охраны больших металлических изделий, например, сейфов, роль ЧЭ может исполнять само металлическое изделие.

Для охраны статуэток, ювелирных и прочих изделий, ЧЭ, на который устанавливают охраняемые предметы, выполнен в соответствии с п.3 формулы в виде трехслойного конденсатора, центральная пластина которого подключена к входу тактового генератора, а крайние обкладки соединены между собой и заземлены для повышения помехозащищенности. Пространство между пластинами заполнено упругим диэлектриком, например, изолоном, поролоном, резиновой или каучуковой мембраной и т.п. Охраняемый объект своим весом давит на трехслойный конденсатор, деформируя упругий диэлектрик, уменьшает расстояние между пластинами конденсатора. При попытке снять охраняемый объект с ЧЭ силы упругости диэлектрика раздвигают пластины конденсатора и меняют его емкость. Изменение емкости приводит к выдаче сигнала тревоги. Применение трехслойного конденсатора позволяет дополнительно повысить защиту от внешних электромагнитных полей за счет экранировки подключенной к входу тактового генератора центральной пластины трехслойного конденсатора заземленными крайними обкладками.

Для решения задач, связанных с формированием тревожного извещения при попытке перемещении охраняемого объекта, ЧЭ выполнен в соответствии с п.4 формулы в виде катушки индуктивности, подключенной к входу тактового генератора, индуктивность которой меняется в зависимости от приложенного внешнего магнитного поля, создаваемого магнитом, механически связанным с охраняемым объектом. С точки зрения работы устройства изменение индуктивности эквивалентно изменению емкости, подключенной к тактовому генератору. Использование зависимости изменения индуктивности от внешнего магнитного поля делает возможным экранировку электрических проводников и элементов, подключенных к тактовому генератору, что позволяет дополнительно повысить защиту устройства от внешних электромагнитных полей.

Заявляемое устройство является универсальным, поскольку позволяет его использовать для охраны разнообразных объектов с различными размерами и массами - картины, статуэтки, ювелирные и прочие изделия, сейфы и т.д. Одновременно с этим представленное устройство при выдаче сигнала тревоги позволяет использовать различные устройства охранной техники: приемно-контрольную панель, звуковую и световую сигнализацию (оповещатели), видеокамеру наблюдения.