УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ СЛАБОГО ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области измерения электрических напряжений, а именно, к устройствам, указывающим на наличие слабого переменного электрического напряжения, которое генерирует организм человека. Предложенное устройство может быть использовано для охранной сигнализации газо- и нефтепроводов под водой, военных объектов, а также прочих охраняемых объектов, включая жилые помещения (квартиры, дома и т.п.).
Известно устройство для записи волновых процессов биообъектов, содержащее датчик, блок процессора сигналов, включающий коммутатор, усилитель, стабилизатор питания усилителя и реверсивный аналого-цифровой преобразователь (см. патент RU 88932, опубл. 27.11.2009, МПК А61В 5/04, А61N 5/04). Это устройство повышает качество записи волнового процесса. Оно предназначено для осуществления медицинской диагностики, и не может быть использовано по назначению, которое выполняет предложенная полезная модель.
Известен индикатор наличия переменного электрического напряжения (см. патент RU 2370779, опубл. 20.10.2009, МПК G01R 19/155), основным элементом обнаружения и индикации переменного напряжения в котором является жидкокристаллический дисплей. Для регистрации и отображения переменного напряжения индикатор прикладывают к поверхности тестируемого проводника или проводящего конструктивного элемента или размещают рядом с ними. Данное техническое решение обеспечивает повышение долговечности и чувствительности. Однако оно не дает возможности дистанционного обнаружения переменного электрического напряжения.
Известно также устройство для тревожной сигнализации, принятое за наиболее близкий аналог (см. патент. RU 2025781, опубл. 30.12.1994, МПК G08B 13/26). Устройство содержит емкостной чувствительный элемент, генератор прямоугольных импульсов, преобразователь сигнала датчика в униполярное напряжение, источник опорного сигнала, компаратор и блок формирования предупредительного сигнала. Известное устройство способно выявлять нарушителя на расстоянии, однако схема устройства достаточно сложна.
Технический результат, который достигается при использовании полезной модели, состоит в упрощении конструкции при сохранении высокой чувствительности устройства.
Для этого в устройстве, содержащем датчик (чувствительный элемент), усилитель и генератор сигнала (блок формирования предупредительного сигнала), установлены три конденсатора малой электроемкости, два постоянных резистора, источник питания, в качестве усилителя установлены два n-p-n транзистора и один p-n-p транзистор, а генератор сигнала (звука или света) состоит из двух конденсаторов и динамика или из двух конденсаторов и светодиода.
Упрощение принципиальной схемы обусловлено тем, что не используются генератор прямоугольных импульсов, преобразователь сигнала датчика в униполярное напряжение, источник опорного сигнала, компаратор. Предложенное устройство воспринимает непосредственно напряжение переменного электрического тока, которое затем усиливается и управляется при помощи элементов принципиальной схемы.
Применением транзисторов обеспечивается компактность устройства за счет малого веса и небольших размеров; низкие рабочие напряжения, что позволяет использовать в качестве источника питания пальчиковые батарейки или аккумуляторы; быстрота срабатывания; повышение энергосбережения и энергоэффективности устройства; высокая надежность, продолжительный срок службы устройства.
Высокая чувствительность предложенного устройства обеспечивается тем, что в устройстве используются конденсаторы малой электроемкостью, по 0,1 мкФ каждый.
Предложенное устройство с использованием звукового генератора представлено на схеме.
Устройство для обнаружения слабого переменного электрического напряжения содержит вынесенный в место обнаружения сигнала датчик 1 с сенсорной кнопкой, а также размещенный в пункте управления охраны пластиковый корпус, в котором смонтированы n-p-n транзисторы 2 и 4, p-n-p транзистор 3, конденсаторы 5, 6 и 7, динамик 8, постоянные резисторы 9 и 10, источник питания 11.
В качестве n-p-n транзисторов 2 и 4 могут быть использованы транзисторы серии КТ315Б, транзистор 3 p-n-p типа использован серии КТ361Б. Постоянные резисторы 9 и 10 имеют сопротивление, равное 100 кОм и 47 кОм, соответственно. Источником 11 питания могут служить пальчиковая батарейка или аккумулятор на 1,5 В, ресурса которых достаточно для непрерывной работы устройства в течение года.
Устройство работает следующим образом.
При контакте человека с сенсорной кнопкой 1 слабое переменное электрическое напряжение, вырабатываемое человеческим организмом, передается на базу транзистора 2. Транзистор 2 открывается, и импульсы коллекторного тока заряжают конденсатор 5. Благодаря тому, что этот конденсатор 5 имеет небольшую емкость (0,1 мкФ), требуется 1-2 секунды, чтобы он зарядился, не смотря на небольшое значение напряжения. После зарядки конденсатора 5 напряжение появляется на базе транзистора 3. Транзистор 3 открывается и появляется напряжение на базе транзистора 4. Начинает работать звуковой генератор, состоящий из конденсаторов 6 и 7 и динамика 8. Звуковой сигнал, вырабатываемый устройством, подается дистанционно на пункт управления охраны.
Как только пропадает переменное электрическое напряжение, устройство перестает издавать звуковой сигнал и переходит в ждущий режим.
Аналогичным образом устройство работает в водной среде. В этом случае не требуется непосредственного контакта человека с сенсорной кнопкой датчика 1. Проведенные испытания показали, что менее чем за одну секунду устройство обнаруживает напряжение переменного тока человека, находящегося на расстоянии 25 метров.
Примеры применения устройства для обнаружения слабого переменного электрического напряжения.
С целью охраны морских баз или газо- и нефтепроводов, протянутых под водой, на равных расстояниях друг от друга устанавливают устройство с датчиками 1. При приближении нарушителя на расчетное расстояние устройство практически мгновенно обнаруживает его (даже через водолазный костюм) и подает сигнал на пункт управления охраны.
С целью охраны наземных военных объектов устройство подключают к металлическому забору или к сетке, тем самым создавая электрическое поле.
С целью охраны гражданских объектов (коммерческие помещения, жилые квартиры и т.д.) в замочной скважине устанавливают датчик 1 в виде тонкого металлического стержня. Как только злоумышленник касается отмычкой стержня, подается сигнал на пункт управления вневедомственной охраны и вызывается группа быстрого реагирования для задержания злоумышленника. Устройство способно обнаружить злоумышленника, если он находится в перчатках.
Предложенное устройство не сложно в изготовлении, имеет низкую себестоимость. Все радиодетали и прочие элементы принципиальной схемы доступны в свободной продаже.
Для работы с устройством требуется простейший вводный инструктаж.