×
01.05.2019
219.017.47b1

ДАТЧИК РУКИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к устройствам сигнализации о нарушении охраняемого пространства. Технический результат заключается в срыве генерации LC-генератора при касании пальцев и ладони только реальной руки рабочей поверхности устройства с требуемой площадью соприкосновения. Устройство содержит расположенные в одной плоскости электроды, подключенные к обмотке трансформатора. Обмотка трансформатора подключена к выходу усилителя с положительной обратной связью, при этом электроды, трансформатор и усилитель образуют LC-генератор с петлевым усилением, устанавливаемым в зависимости от требуемой чувствительности датчика. При одновременном касании ладонью и пальцами электродов, образуются конденсаторы, которые имеют большие потери, обусловленные свойствами человеческого тела. В результате добротность LC-контура снижается настолько, что петлевое усиление LC-генератора становится меньше единицы и генерация прекращается. Отсутствие генерации является признаком того, что реальная рука заняла правильное положение. 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Область техники

Изобретение относится к области средств сигнализации о нарушении охраняемого пространства, которые приводятся в действие электрическим путем и срабатывают при изменении емкости или индуктивности цепи, вызванной приближением или вторжением нарушителя.

Более конкретно, изобретение может быть использовано в системах контроля доступа, например, в биометрических устройствах идентификации человека по геометрии кисти руки, устройствах обнаружения следов взрывчатых веществ на кисти руки и т.п., где требуется защита от попыток обмануть устройство с помощью макета кисти руки.

Предшествующий уровень техники

На сегодняшний день устройства идентификации личности по биометрическим признакам, например, по форме пальцев руки являются одним из приоритетных направлений развития систем безопасности. В таких устройствах требуется, чтобы человек положил кисть руки на поверхность устройства для идентификации человека по геометрии кисти руки. При этом необходимо проверять, действительно ли предъявлена рука или макет - предмет, имеющий силуэт руки человека. Для этого необходим датчик, срабатывающий только на реальную руку, и только тогда, когда ладонь и пальцы касаются поверхности устройства, причем с некоторой минимальной площадью соприкосновения.

Известен детектор, описанный в патенте Японии JP 201141836(A) "HUMAN BODY DETECTOR" («Обнаружитель человеческого тела»); МПК 7: G01V 3/08; заявитель SUMITOMO CHEMICAL СО + (SUMITOMO СНЕМ СО LTD); опубликовано 25.05.2001; приоритет JP 19990322826 19991112. Детектор содержит электростатический емкостный сенсор в виде двух оппозитных электродов, индуктивный элемент, соединенный последовательно с сенсором, резистор, генератор частоты и выходные клеммы, подключенные к обоим выводам резистора. Сенсор, индуктивный элемент и резистор образуют последовательный резонансный контур. При приближении объекта даже с такой малой емкостью, как человеческое тело, на выходе будет значительное изменение сигнала.

Недостатком детектора можно считать то, что такой детектор будет срабатывать и на металлический макет руки. Такое устройство не способно срабатывать только в тот момент, когда рука заняла определенное положение (ладонь и пальцы одновременно приложены к поверхности устройства), следовательно, оно не может использоваться в устройстве идентификации по геометрии кисти руки.

Известно устройство, описанное в патенте США US5,760,688 «Устройство обнаружения тела»; приоритет 24.05.1996; опубликовано 02.07.1998 г; МПК (20060101): G01D 5/12; G01R 27/02; G01D 5/20; автор: Kasai Eiji (Kyoto, JP). Устройство содержит генератор, оснащенный катушкой обнаружения. При отсутствии человека около катушки обнаружения генератор формирует высокочастотный сигнал большой амплитуды для обнаружения его с помощью детектора для того, чтобы включился транзистор контроллера. В момент, когда рядом с катушкой обнаружения находится тело человека, генерация останавливается вследствие снижения добротности LC-контура генератора, вызванной влиянием магнитной проницаемости тела человека. Сигнал от детектора к транзистору становится крайне низким и транзистор выключается.

Недостатком такого устройства можно считать неспособность его срабатывать только в тот момент, когда рука заняла определенное положение (ладонь и пальцы одновременно приложены к рабочей поверхности устройства). Следовательно, оно не может использоваться в устройстве идентификации по геометрии кисти руки.

В качестве прототипа к предлагаемому устройству было выбрано устройство охранной сигнализации с осциллятором, который выключается емкостью, вносимой телом потенциального злоумышленника, описанное в патенте США US 4173755; МПК (20060101): G08B 13/22, G08B 13/26, G08B 013/26; приоритет 06.03.1978; опубликовано 06.11.1979, авторы Butler; George N. (Boca Raton, FL).

Устройство охранной сигнализации работает от батареи и содержит батарею, осциллятор, получающий энергию от вышеуказанной батареи для нормального генерирования колебаний, датчик, оперативно сцепленный с вышеуказанным осциллятором для остановки вышеуказанных колебаний в ответ на емкость, вносимую телом человека, касающегося датчика или находящегося в непосредственной близости от него, и средства, оперативно сцепленные с вышеуказанным осциллятором для подачи звукового сигнала тревоги, когда осциллятор прекращает колебания.

Недостатками этого устройства охранной сигнализации можно считать его неспособность срабатывать только в тот момент, когда рука заняла определенное положение (ладонь и пальцы одновременно приложены к рабочей поверхности устройства) и возможность вызвать срабатывание с помощью металлического макета руки.

Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание датчика, формирующего сигнал при касании пальцами и ладонью реальной руки рабочей поверхности устройства, но не срабатывающего на металлический или диэлектрический макет.

Технический результат, достигаемый при решении этой задачи, заключается в срыве генерации LC-генератора при касании пальцев и ладони только реальной руки рабочей поверхности устройства с требуемой площадью соприкосновения вследствие влияния электрических свойств руки на добротность LC-контура.

Технический результат достигается тем, что в датчике руки человека, содержащем источник питания, дающий энергию генератору для генерирования колебаний, соединенному со средствами для обнаружения факта прекращения генерации и выработки соответствующего сигнала, согласно изобретению, датчик имеет два электрода. Причем один электрод расположен в зоне, предназначенной для размещения пальцев руки, а второй - в зоне размещения основания ладони. Датчик снабжен трансформатором. Электроды соединены с первой обмоткой трансформатора и образуют с ней колебательный LC-контур. Вторая обмотка трансформатора подключена к выходу усилителя с положительной обратной связью. Электроды, трансформатор и усилитель образуют LC-генератор с петлевым усилением, устанавливаемым в зависимости от требуемой чувствительности датчика, выражающейся в площади соприкосновения руки и электродов, при которой происходит срабатывание датчика. Хотя бы один электрод должен иметь защитное, специальное или декоративное покрытие из тонкого диэлектрика, второй электрод может иметь покрытие из тонкого диэлектрика или металла. Покрытие из диэлектрика необходимо, чтобы металлическим макетом руки нельзя было накоротко замкнуть электроды, так как это может привести к срыву генерации, т.е. срабатыванию датчика на макет руки.

Совокупность существенных признаков обеспечивает получение технического результата - срыва генерации LC-генератора - когда площадь соприкосновения пальцев и ладони реальной руки с электродами превышает желаемую величину, задаваемую регулировкой петлевого усиления LC-генератора.

Краткое описание фигур чертежа

На фиг. 1 показано расположение электродов относительно пальцев и ладони.

На фиг. 2 показана функциональная схема датчика руки.

На фиг. 3 показаны емкости, образующиеся между рукой и электродами датчика руки, а также между электродами датчика руки.

Вариант осуществления изобретения

Ниже рассмотрен вариант реализации датчика руки для устройства идентификации по форме пальцев руки. На фиг. 1. изображена рабочая поверхность устройства биометрической идентификации в виде столика 1, предназначенного для размещения кисти руки 2.

Для реализации изобретения первый электрод 3 расположен в зоне столика 1, предназначенной для размещения пальцев 4 кисти руки 2. Устройство, в котором установлен датчик руки, не использует для идентификации большой палец, поэтому он размещается вне зоны для размещения остальных пальцев. Второй электрод 5 расположен в зоне столика 1, предназначенной для размещения ладони 6. Зоны с электродами 3 и 5 изолированы друг от друга.

Электрод 3 покрыт световозвращающей пленкой (на фиг. 1 не показано), обеспечивающей улучшение качества изображения руки 2, а также изоляцию руки 2 от электрода 3.

На фиг. 2 показана структурная схема датчика. Электроды 3 и 5 подключены к обмотке 6 трансформатора 7 и образуют с ней LC-контур. Обмотка 8 подключена к выходу усилителя 9 с положительной обратной связью. Электроды 3 и 5, трансформатор 7 и усилитель 9 образуют LC-генератор. Петлевое усиление LC-генератора (без руки) устанавливают в зависимости от требуемой чувствительности датчика. Под чувствительностью понимается площадь соприкосновения пальцев 4 и ладони 6 с электродами 3 и 5, при которой происходит срабатывание датчика. Площадь соприкосновения, в свою очередь, зависит от силы прижатия ладони 6 и пальцев 4 к столику 1. Сигнал с LC-генератора подается на схему обработки сигнала 10, формирующую сигнал для устройства идентификации.

Трансформатор 7 выполнен на сердечнике с малыми потерями. Схема LC-генератора построена так, чтобы в LC-контур вносились как можно меньшие потери. Маленькие потери требуются, если необходимо обеспечить срабатывание датчика уже при слабом прижатии пальцев 4 и ладони 6 к электродам 3 и 5.

Работает датчик следующим образом.

Когда человек кладет руку 2 на столик 1, то между пальцами 4 и электродом 3 создается емкость 11, а между ладонью 6 и электродом 5 создается емкость 12 (фиг. 3), величины которых зависят от площадей соприкосновения пальцев 4 и ладони 6 с электродами 3 и 5. Площади соприкосновения зависят от силы прижатия пальцев 4 и ладони 6 к электродам 3 и 5. Чем больше эти емкости, тем большие потери, обусловленные протеканием тока через руку 2, вносятся в LC-контур. Электроды 3 и 5 имеют небольшую толщину и расположены с зазором (как показано на фиг. 1). Благодаря этому емкость между ними мала и добротность LC-контура может уменьшаться в несколько раз при прижатии пальцев 4 и ладони 6 к электродам 3 и 5. При определенной силе прижатия пальцев 4 и ладони 6 добротность LC-контура уменьшается настолько, что петлевое усиление LC-генератора становится меньше единицы и генерация прекращается. Отсутствие генерации является признаком того, что реальная рука 2 заняла правильное положение. Регулировкой петлевого усиления LC-генератора можно настроить чувствительность датчика от слабого касания до сильного прижатия с большой площадью соприкосновения пальцев 4 с электродом 3 и ладони 6 с электродом 5.

Если прижать руку 2 только к одному электроду, например, пальцы 4 к электроду 3, то срыва генерации не произойдет, поскольку емкость между ладонью 6 и электродом 5, будет слишком маленькой, чтобы рука 2 могла повлиять на добротность LC-контура. То есть датчик обеспечивает выдачу сигнала на устройство идентификации только тогда, когда рука 2 заняла правильное положение на столике 1 устройства.

При одновременном касании металлическим макетом руки электродов 3 и 5 не произойдет срыва генерации, а лишь уменьшится частота колебаний LC-генератора 8, поскольку конденсаторы 11 и 12, образованные металлическим макетом руки с электродами 3 и 5, будут иметь малые потери, а металл имеет очень низкое сопротивление, поэтому потери, вносимые в LC-контур, будут очень малы и не ухудшат добротность LC-контура на величину, достаточную для срыва колебаний LC-генератора.

При одновременном касании диэлектрическим макетом руки электродов 3 и 5 немного увеличится емкость между электродами 3 и 5, поскольку диэлектрическая проницаемость диэлектрика больше, чем у воздуха, но, благодаря чрезвычайно высокому удельному сопротивлению диэлектриков, добротность колебательного контура LC-генератора не ухудшится на величину, достаточную для срыва колебаний LC-генератора. Поэтому генерация будет продолжаться, хотя и с несколько меньшей частотой.

Следовательно, датчик, построенный с использованием всех отличительных признаков, позволяет решить поставленную задачу формирования сигнала при касании пальцами и ладонью реальной руки рабочей поверхности устройства, но несрабатывания на металлический или диэлектрический макет.

Промышленная применимость

Описанный вариант выполнения изобретения реализован в разработанном и используемом во ВНИИТФ устройстве идентификации по форме пальцев руки. Датчик прошел испытания, подтверждающие срабатывание на реальную руку, но несрабатывание на металлический или диэлектрический макет. Датчик находится в эксплуатации. Это подтверждает работоспособность изобретения и его промышленную применимость.

Датчик обнаружения руки человека, содержащий источник питания, дающий энергию генератору для генерирования колебаний, соединенному со средствами для обнаружения факта прекращения генерации и выработки соответствующего сигнала, отличающийся тем, что датчик снабжен трансформатором и двумя электродами, причем один электрод расположен в зоне поверхности, предназначенной для размещения пальцев руки, а второй - в зоне размещения ладони, электроды соединены с первой обмоткой трансформатора, вторая обмотка которого подключена к выходу усилителя с положительной обратной связью, при этом электроды, трансформатор и усилитель образуют LC-генератор с петлевым усилением, устанавливаемым в зависимости от требуемой чувствительности датчика.
ДАТЧИК РУКИ
ДАТЧИК РУКИ
ДАТЧИК РУКИ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 31-40 из 706.
10.09.2014
№216.012.f2d3

Электродетонатор

Электродетонатор относится к области безопасных средств взрывания, а именно к низковольтным мостиковым электродетонаторам, и может быть использовано в качестве малогабаритного средства инициирования при проведении взрывных работ. Электродетонатор содержит гильзу с размещенным в ней зарядом ВВ,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527985
Дата охранного документа: 10.09.2014
27.09.2014
№216.012.f93d

Электромагнитный поляризованный переключатель

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для систем автоматики взрывоопасных объектов, подвергаемых ударным и вибрационным внешним воздействиям. Техническим результатом является увеличение стойкости к ударным и вибрационным воздействиям и расширение области применения....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529642
Дата охранного документа: 27.09.2014
10.11.2014
№216.013.03f6

Переход низкочастотный

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для обеспечения герметичного ввода электрических проводников через защитные стенки в зону воздействия высокого давления, ударных нагрузок, содержащую высокотоксичные продукты. Переход низкочастотный в загрязненную зону через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532412
Дата охранного документа: 10.11.2014
20.11.2014
№216.013.092b

Способ и устройство для измерения углового ускорения контролируемого объекта

Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для измерения углового ускорения. Для измерения углового ускорения объекта производят измерение длительности интервалов времени между фронтами всех импульсов импульсным датчиком углового положения, определяют среднюю скорость на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533748
Дата охранного документа: 20.11.2014
20.12.2014
№216.013.10f5

Корпус подводного аппарата

Изобретение относится к области судостроения, в частности к конструкции корпусов аппаратов, работающих на устойчивость при действии гидростатического давления и сжимающей силы. Корпус подводного аппарата содержит металлический каркас и охватывающую его эластичную оболочку, выполненную из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535764
Дата охранного документа: 20.12.2014
10.02.2015
№216.013.232f

Способ определения механических свойств хрупких материалов при растяжении

Изобретение относится к механическим испытаниям на растяжение хрупких образцов из композиционных материалов и предназначено для авиастроения, судостроения, машиностроения, атомной энергетики. Сущность изобретения: накладки одинаковых с образцом размеров и формы, выполненные из материала,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540460
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.249e

Двухдиапазонная микрополосковая антенна круговой поляризации

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, в частности к бортовым антеннам спутниковой навигации. Технический результат изобретения заключается в упрощении настройки при уменьшении габаритов двухдиапазонной микрополосковой антенны круговой поляризации. Антенна содержит металлический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540827
Дата охранного документа: 10.02.2015
20.02.2015
№216.013.2a7f

Инерционный включатель

Инерционный включатель содержит корпус, инерционное тело на направляющей оси, контакты, а также неподвижную направляющую и подвижный поворотный привод контактов, расположенные коаксиально с инерционным телом и имеющие на боковых стенках пазы. Выключатель снабжен внешней втулкой, коаксиально...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542336
Дата охранного документа: 20.02.2015
10.03.2015
№216.013.3177

Система жизнеобеспечения исполнителя работ

Система жизнеобеспечения исполнителя работ относится к области атомной промышленности, а именно к системам жизнеобеспечения, защищающим от альфа- и бета-облучения. Система содержит герметичный костюм, в котором расположены маска, баллон с редуктором и распределитель воздуха, который сообщен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544131
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.03.2015
№216.013.3458

Матрица лазерных диодов и способ ее изготовления

Изобретение относится к матрицам лазерных диодов, которые могут быть использованы как самостоятельные источники излучения, так и в качестве системы накачки твёрдотельных лазеров. Матрица светодиодов содержит теплопроводящее основание с нанесенной толстопленочной металлизацией, выполненной в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544875
Дата охранного документа: 20.03.2015
Показаны записи 11-12 из 12.
18.07.2020
№220.018.3418

Система и способ контроля доступа к кибер-физической системе

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в улучшении характеристик средств контроля доступа к кибер-физической системе, таких как степень блокировки, надежность и отказоустойчивость. Способ контроля доступа к кибер-физической системе (КФС), в котором с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002726884
Дата охранного документа: 16.07.2020
05.08.2020
№220.018.3c7f

Устройство для регулирования геометрической длины пути светового луча от наблюдаемого объекта до видеокамеры

Изобретение относится к области оптико-механического приборостроения, а именно к устройствам для юстировки оптических элементов, и может быть использовано в устройствах определения геометрических параметров объекта с помощью видеокамеры, в частности в устройствах биометрической идентификации по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002728959
Дата охранного документа: 03.08.2020
+ добавить свой РИД