СЕЛЕКТИВНОЕ ЕМКОСТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
SELECTIVE CAPACITANCE-OPERATED INTRUSION DETECTOR

Изобретение относится к техническим средствам охраны, а именно к электронным устройствам формирования сигнала тревожного извещения при приближении посторонних к охраняемому рубежу.
Известно «устройство емкостного типа для охранной сигнализации», с формированием сигнала срабатывания во входном LC-контуре, разработанное в 2007 г., зарегистрированное в 2008 г. в качестве полезной модели, патент №79348 (в настоящее время конструкция переоформляется в изобретение, регистр. № заявки: 2008149475, данная заявка тождественна схеме полезной модели за исключением наименования разделительного элемента между рабочим генератором и входным LC-контуром: данное наименование «конденсатор малой емкости» изменено после запроса экспертизы и затем экспертизой по существу было утверждено новое наименование данного элемента: «элемент сопротивления»).
В подобных конструкциях (Фиг.1) достигнута высокая чувствительность и помехоустойчивость за счет того, что рабочее ВЧ-напряжение на LC-контуре, находящемся в частично расстроенном состоянии (на склоне АЧХ) по отношению к сигналу с ВЧ-генератора, сильно зависит от настройки контура и емкости антенны-датчика, кроме того, входной LC-контур, сохраняющий свои селективные свойства, подавляет (шунтирует на корпус) электромагнитные наводки и радиопомехи, обеспечивая малый уровень шумов и помех на входе емкостного устройства.
Однако LC-контур имеет сравнительно невысокую избирательность, вследствие чего способность данного контура подавлять посторонние радиосигналы и электромагнитные наводки ограничена, при этом ограничивается также и чувствительность конструкции, т.к. присутствие помеховых сигналов вынуждает уменьшать степень усиления в усилителе сигнала с целью предотвращения ложных срабатываний.
Ограниченная помехоустойчивость может привести к тому, что при работе конструкции в условиях сильных радиопомех и электромагнитных наводок, например вблизи различных городских объектов и промышленных предприятий, а также во время грозы могут произойти ложные срабатывания емкостного устройства.
В представленной к рассмотрению конструкции (Фиг.2), состоящей из входного узла формирования сигнала срабатывания 1, узла селекции 2, детектора 3, усилителя сигнала инфранизкой частоты 4, порогового устройства 5 и исполнительного механизма, содержится способ защиты емкостного устройства от сильных электромагнитных воздействий: наводок и радиопомех повышенного уровня мощности.
Воздействие радиопомех и наводок на емкостное устройство происходит следующим образом: попадая через антенну-датчик на вход устройства, некоторая часть помеховых сигналов проходит через формирователь сигнала срабатывания на вход детектора, затем - на вход усилителя, где помехи усиливаются, после чего поступают на вход порогового устройства и вызывают ложные срабатывания.
Представленное техническое решение, обеспечивающее значительное повышение помехоустойчивости и чувствительности конструкции, состоит в следующем: в формирователе сигнала срабатывания 1 между входным LC-контуром и детектором установлен узел селекции 2, включающий в себя селективный узкополосно-избирательный фильтр (УИФ) и нормирующий узкополосный ВЧ-усилитель.
Фильтр УИФ подключен к входному LC-контуру формирователя сигнала срабатывания 1 и настроен на частоту сигнала ВЧ-генератора. Данный ВЧ-сигнал формирует на входном LC-контуре рабочее ВЧ-напряжение, уровень которого зависит от настройки контура и от сигнала воздействия с антенны-датчика. При приближении нарушителя увеличивается емкость между антенной и общим проводом, вследствие чего изменяется уровень ВЧ-напряжения на LC-контуре, что является сигналом к срабатыванию устройства, а так как данное ВЧ-напряжение контура имеет частоту, равную частоте настройки фильтра УИФ, то оно беспрепятственно проходит через УИФ на вход нормирующего усилителя и далее на детектор для его дальнейшей обработки в схеме емкостного устройства т.е. ВЧ-напряжение контура, несущее в себе информацию о приближении нарушителя к антенне-датчику, - в фильтре УИФ не подавляется, и полезный сигнал проходит через данный фильтр на вход нормирующего узкополосного ВЧ-усилителя и затем на вход детектора 3.
Сигналы радиопомех и электромагнитных наводок, имеющие частоту, отличную от рабочей частоты емкостного устройства, фильтр УИФ не пропускает и помеховые воздействия в отличие от полезного сигнала не проходят на вход нормирующего усилителя и на детектор 3. Подавляя посторонние электромагнитные воздействия, фильтр УИФ обеспечивает защиту емкостного устройства от радиопомех и наводок, а также позволяет повысить чувствительность конструкции, т.к. снижение амплитуды помеховых сигналов на выходе узла селекции улучшает соотношение между уровнем полезного сигнала и уровнем помехового, что позволяет увеличить степень усиления в усилителе сигнала 4 и обеспечить прием слабых сигналов воздействия с антенны-датчика.
Чем уже полоса пропускания и выше селективность фильтра УИФ, тем сильнее подавляются помеховые воздействия и выше помехоустойчивость и чувствительность конструкции.
В устройстве могут быть использованы различные типы фильтров, например кварцевые, пьезоэлектрические, электромеханические, фильтры сосредоточенной селекции на LC-контурах и т.п.
При этом могут быть использованы как одиночные фильтры, так и составные - состоящие из нескольких одиночных фильтров системы.
С выхода УИФ сигнал поступает на вход нормирующего узкополосного ВЧ-усилителя, назначение которого состоит в следующем. При прохождении сигнала через узкополосно-избирательный фильтр уменьшается его амплитуда - фильтр УИФ вносит затухание в проходящий сигнал и чем выше селективность фильтра, тем сильнее ослабляется рабочий сигнал, в результате чего амплитуда сигнала может оказаться недостаточной для нормальной работы детектора.
Известно, что у любого детектора имеется минимально допустимый уровень входного сигнала и для обеспечения нормального процесса детектирования, на вход детектора должен подаваться сигнал с амплитудой, не меньшей определенного минимально допустимого значения, зависящего от конкретной разновидности детектора. Кроме того, каждый детектор имеет собственные шумы, и если уровень входного сигнала окажется сравнимым с уровнем шумов детектора, то чувствительность конструкции понизится. Таким образом амплитуда сигнала, подающегося на вход детектора, не должна быть меньше определенного значения, определяемого данным конкретным типом детектора.
С целью компенсации затухания сигнала в фильтре УИФ и обеспечения оптимального уровня сигнала на входе детектора в узел селекции введен нормирующий узкополосный ВЧ-усилитель, полоса пропускания которого соответствует рабочей частоте устройства.
С выхода нормирующего ВЧ-усилителя полезный сигнал поступает на детектор 3, затем на усилитель сигнала воздействия инфранизкой частоты 4, с выхода которого на пороговое устройство 5 и далее на исполнительный механизм.
Уровень помехоустойчивости предложенной конструкции позволяет использовать в качестве антенны-датчика протяженный, горизонтально расположенный провод и использовать данное емкостное устройство в качестве периметровой системы охраны.
Достигнутый технический результат работы представленной конструкции заключается в значительном повышении помехоустойчивости, чувствительности и надежности емкостного устройства.