ДАТЧИК СИСТЕМЫ ТРЕВОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Полезная модель относится к системам сигнализации о краже или взломе различных, преимущественно электробытовых и электронных изделий, например сотовых телефонов.
Известен датчик сигнала тревоги с пьезоэлектрическим преобразователем сигнала с изменяющимися в зависимости от механического воздействия временными параметрами, содержащий пьезоэлемент, электрически соединенный с блоком формирования импульсов, который имеет цепь обратной связи, включающую по меньшей мере один резистор обратной связи, а пьезоэлемент установлен в этой цепи обратной связи для создания автоколебательного контура для изменения параметров обратной связи и временных параметров последовательности выходных импульсов блока формирования импульсов при механическом воздействии на пьезоэлемент (см. патент RU №2168213, кл. G08B 13/02, 27.11.1999).
Описываемый датчик обладает достаточно высокой чувствительностью даже в случае минимального механического воздействия на охраняемый объект. Однако данный датчик срабатывает только при механическом воздействии на охраняемый объект, что сужает область его использования и не позволяет его использовать в случаях, когда возможно отделение какой-либо части охраняемого объекта, на которой установлен датчик, например снятие задней крышки сотового телефона, без механического воздействия на датчик.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является датчик системы тревожной сигнализации, содержащий блок формирования импульсов, включающий микроконтроллер и емкостной чувствительный элемент (см. патент GB №2372363, кл. G08B 13/14, 21.08.2002).
Данный датчик содержит чувствительный элемент емкостного типа, что позволяет датчику выдавать сигнал тревоги и при отсутствии механического воздействия на датчик. Однако выполнение датчика в виде двух параллельных изолированных проводников, проходящих через или вокруг охраняемого изделия усложняет использование данного датчика и требует размещения чувствительного элемента в охраняемом изделии, что не всегда возможно.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является создание датчика системы тревожной сигнализации, который не требует размещения в
охраняемом изделии или вокруг него иных на нем элементов, а, следовательно, не требует вскрытия охраняемого изделия.
Технический результат заключается в упрощении эксплуатации и повышении надежности работы датчика системы тревожной сигнализации.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что датчик системы тревожной сигнализации содержит блок формирования импульсов, включающий микроконтроллер и емкостной чувствительный элемент, при этом компаратор, входящий в состав микроконтроллера работает в режиме мультивибратора, а блок формирования импульсов включает, по меньшей мере два резистора установки компаратора по постоянному току, точка соединения которых подключена к прямому входу компаратора, выход которого, являющийся выходом блока формирования импульсов, через времязадающий резистор соединен с обкладкой первого конденсатора, инверсным входом компаратора и через резистор положительной обратной связи с прямым входом компаратора, а обкладка второго конденсатора подключена к нулевой шине, причем одну из обкладок конденсаторов образуют, по меньшей мере, два непосредственно не соединенных между собой печатных проводника печатной платы, на которой собран блок формирования импульсов, а второй обкладкой первого и второго конденсаторов являются металлические элементы охраняемого объекта, к которому прикреплена нижней стороной, например приклеена, печатная плата блока формирования импульсов, при этом с верхней стороны, на которой установлены элементы схемы блока формирования импульсов, последний закрыт непрозрачным корпусом, а в состав схемы блока формирования импульсов входит подключенный к микроконтроллеру фототранзистор для контроля освещенности нижней стороны печатной платы и внутри корпуса.
В ходе разработки датчика необходимо было создать датчик, как законченное изделие, который необходимо только закрепить на охраняемом изделии. При этом необходимо было, с одной стороны, максимально упростить конструкцию чувствительного элемента датчика, а, с другой стороны, обеспечить срабатывание датчика, как при попытке повреждения самого датчика, так и попытке отделения датчика от охраняемого изделия или отделения части изделия с датчиком от охраняемого изделия.
В ходе исследования была выявлена возможность использования печатных проводников печатной платы, на которой собран датчик, в качестве обкладок «открытых» конденсаторов, которые в совокупности с металлическими частями охраняемого объекта создают цепочку из двух последовательно соединенных конденсаторов, при изменении емкости которых меняется генерируемая мультивибратором, выполненном на встроенном в микроконтроллер компараторе, частота, в результате чего датчик после программной обработки и анализа изменения частоты в следствии изменения емкости выдает сигнал
тревоги. Одновременно при попытке вскрыть корпус датчика в нем меняется вещенность, что вызывает срабатывание фототранзистора с последующей выдачей датчиком сигнала тревоги.
Таким образом охраняемый объект становится неотъемлемой частью датчика системы тревожной сигнализации и любая попытка, изменяющая первоначально установленную при закреплении датчика на охраняемом объекте емкостную взаимосвязь, фиксируется датчиком.
На чертеже представлена принципиальная электрическая схема датчика системы тревожной сигнализации.
Датчик системы тревожной сигнализации содержит блок формирования импульсов, включающий микроконтроллер 1, например PIC12F629, и емкостной чувствительный элемент 2. Блок формирования импульсов выполнен на компараторе, входящем в состав микроконтроллера, и работающем в режиме мультивибратора. Для работы компаратора в режиме мультивибратора используются следующие внешние элементы - два резистора 3 и 14 для установки компаратора по постоянному току, точка соединения которых подключена к прямому входу 5 компаратора микроконтроллера 1, выход 6 которого, являющийся выходом блока формирования импульсов, через времязадающий резистор 10 подключен к обкладке первого конденсатора 8 и к инверсному входу компаратора 9. Обкладка второго конденсатора 7 соединяется с общим проводом. Так же выход блока формирования импульсов 6 через резистор 4 положительной обратной связи, подключен к прямому входу 5 компаратора микроконтроллера 1. Обкладки конденсаторов 7 и 8 образуют, по меньшей мере, два непосредственно не соединенных между собой печатных проводника печатной платы (не показана на чертеже), на которой собран блок формирования импульсов, а второй обкладкой первого и второго конденсаторов 7 и 8 являются металлические элементы охраняемого объекта 11, к которому прикреплена нижней стороной, например приклеена на двусторонний скотч, печатная плата блока формирования импульсов. С верхней стороны печатной платы установлены элементы схемы блока формирования импульсов, которые закрыты непрозрачным корпусом (не показан), а в состав схемы блока формирования импульсов входит подключенный к микроконтроллеру 1 фототранзистор 12, например КР-3015Р3С, для контроля освещенности нижней стороны печатной платы и внутри корпуса. Датчик подключается к системе тревожной сигнализации посредством группы контактов 13.
Датчик системы тревожной сигнализации работает следующим образом.
Датчик закрепляют, например приклеивают, нижней частью печатной платы к охраняемому объекту 11, что позволяет сформировать емкость конденсаторов 7 и 8, которая заносится в память программируемого микроконтроллера 1, при этом указанные
конденсаторы 7 и 8 вместе с резистором 10 зуют времязадающую цепочку. При этом учитывается, что на генерируемую встроенным в микроконтроллер 1 мультивибратором частоту, кроме емкости конденсаторов 7 и 8 оказывает влияние собственная емкость компаратора, емкость монтажа и емкость печатной платы, которые неизменны и в сумме могут достигать нескольких десятков пикофарад.
Программное обеспечение датчика следит за частотой, генерируемой мультивибратором. При включении питания начальное значение частоты усредняется и запоминается в памяти микроконтроллера 1, а затем непрерывно сравнивается с текущей считанной частотой.
При изменении расстояния между печатной платой датчика и охраняемым объектом 11 или его внутренними частями, содержащими металл, меняется емкость конденсаторов 7 и 8 в следствии чего меняется частота, генерируемая мультивибратором, собранном на компараторе, входящем в состав микроконтроллера 1, где измененное значение частоты сравнивается с первоначальной величиной. Таким образом при изменении величины емкостной связи датчика с охраняемым объектом выше допустимой величины или при резком изменении величины емкостной связи, например при отрыве датчика от охраняемого объекта, измененное значение емкости поступает на мультивибратор, что вызывает резкое изменение генерируемой мультивибратором частоты и микроконтроллер после программной обработки и анализа изменения частоты выдает сигнал тревоги.
В тоже время в микроконтроллер 1 непрерывно усредняют текущую частоту за прошедшие несколько минут и корректирует значение в памяти микроконтроллера 1. Это необходимо для компенсации медленного дрейфа частоты мультивибратора в следствии изменения температуры, влажности и т.д. Для устранения необходимости настройки датчиков применяется адаптивный алгоритм расчета чувствительности датчика. Чем больше начальное отклонение частоты, т.е. чем больше емкостная связь датчика с объектом 11, тем ниже чувствительность, но вместе с тем и ниже вероятность ложного срабатывания датчика. Чем меньше емкостная связь, тем больше чувствительность, но и выше вероятность ложного срабатывания. Однако максимальное значение чувствительности ограничено. Внутри корпуса датчика одновременно проводится постоянный контроль освещенности посредством фототранзистора 12. При вскрытии корпуса датчика или засветки нижней стороны печатной платы и, как следствие, изменении освещенности датчик срабатывает и выдает сигнал тревоги.
Настоящая полезная модель может найти применение для охраны различного рода электробытовых изделий и радиоэлектронной аппаратуры в магазинах и на различного рода выставках при свободном доступе посетителей и покупателей к демонстрируемым образцам техники.