Металлодетектор с электрошоковым воздействием

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к портативным ручным металлодетекторам, предназначенным для досмотра на предмет обнаружения металлических предметов, в первую очередь, оружия и боеприпасов, например, на входе в общественные места, где их нахождение не допускается.
Уровень техники
Широко известны ручные металлодетекторы, предназначенные для обнаружения металлических предметов, в первую очередь, оружия и боеприпасов, спрятанных в одежде досматриваемого лица, например, металлодетектор по патентной заявке США № US 20130021192 А1 [1]. В публикации описан ручной металлодетектор, содержащий рукоятку, переходящую в удлиненный уплощенный корпус, между которыми находится площадка с расположенными на ней органами управления металлодетектором, такими как органы включения/выключения устройства, настройки, переключения режимов работы и т.п.
Недостатком аналога является невозможность использования устройства в качестве электрошокового устройства (ЭШУ) при возникновении опасности для пользователя во время досмотра, например, при обнаружении у досматриваемого лица оружия или взрывного устройства и попытке им воспользоваться или привести в действие.
В качестве прототипа полезной модели выбран ручной металлодетектор с встроенным ЭШУ по патентной заявке США № US 20070063848 А1 [2]. Металлодетектор - прототип содержит рукоятку, переходящую в удлиненный уплощенный корпус, а между рукояткой и корпусом расположены органы индикации и управления металлодетектором соответственно. Внутри корпуса расположена детектирующая катушка (или несколько катушек в сборе, например, намагничивающая и приемная катушка), на торце корпуса симметрично продольной оси корпуса расположены два поражающих электрода ЭШУ.
Недостаток прототипа заключается в низкой эксплуатационной эффективности ЭШУ в составе металлодетектора. Низкая эксплуатационная эффективность, понимаемая как биологическая эффективность электрошокового воздействия на цель, связана с незначительным разнесением поражающих электродов ЭШУ друг от друга, что приводит к возникновению малой петли тока, протекающего при возникновении высоковольтного разряда ЭШУ через тело цели.
Другой недостаток прототипа заключается в нерациональном расположении в составе металлодетектора детектирующей катушки и электронной поражающей схемы ЭШУ. Детектирующая катушка и электронная схема расположены друг за другом, увеличивая габариты металлодетектора.
В настоящее время информация о серийном выпуске и продажах моделей металлодетекторов с электрошоковым воздействием отсутствует.
Цель полезной модели - создание металлодетектора с электрошоковым воздействием, лишенное недостатков прототипа за счет повышения эксплуатационной эффективности ЭШУ в составе металлодетектора при одновременном уменьшении габаритов устройства.
Поставленная цель достигается тем, что металлодетектор с электрошоковым воздействием, состоящий из корпуса с размещенными в нем электронной схемой металлодетектора с по меньшей мере одной детектирующей катушкой и звуковым индикатором, электронной схемой электрошокового устройства с высоковольтным трансформатором и выходными рабочими электродами, упомянутые выходные рабочие электроды размещены на передней части корпуса, причем электрод одной полярности, размещенный вблизи или на центральной продольной оси корпуса, является общим для образования высоковольтной электрической цепи для по меньше мере двух электродов другой полярности, расположенных вблизи краев передней части корпуса, высоковольтный трансформатор электрошокового устройства расположен внутри по меньшей мере одной детектирующей катушки, а звуковой индикатор выполнен общим для индикации работы электронной схемы металлодетектора и электронной схемы электрошокового устройства.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутые выходные электроды одинаковой полярности расположены симметрично относительно продольной оси упомянутого корпуса.
Дополнительная особенность заключается в том, что металлодетектор дополнительно снабжен схемой обнаружения взрывчатых веществ.
Дополнительная особенность заключается в том, что металлодетектор дополнительно снабжен схемой дистанционной связи для передачи информационных и тревожных сигналов, преимущественно, по протоколу Wi-Fi.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутые электронные схемы металлодетектора и электрошокового устройства выполнены на единой печатной плате, которая размечена по меньшей мере на два сегмента, преимущественно путем создания перфорации платы, с возможностью механического разделения платы на сегменты по линиям перфорации и оптимального размещения сегментов в корпусе устройства вдоль продольной оси корпуса, либо поперек нее, либо в комбинации продольного и поперечного расположения, либо в ином, подходящем для данной конструкции корпуса расположении, на плоскости и/или в объеме внутри упомянутого корпуса, а необходимые электрические соединения между элементами схем, размещенными на разных упомянутых сегментах, выполнены объемным монтажом.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутые электронные схемы металлодетектора и электрошокового устройства могут срабатывать только поочередно.
Дополнительная особенность заключается в том, что снабжен по меньшей мере одним дополнительным выходным рабочим электродом, расположенным на боковой поверхности корпуса, соединенным с вторичной обмоткой упомянутого высоковольтного трансформатора.
Дополнительная особенность заключается в том, что металлодетектор дополнительно снабжен предохранительным узлом - чекой, обеспечивающим невозможность включения упомянутой электронной схемы электрошокового устройства при выхватывании его из руки пользователя.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутые выходные рабочие электроды выполнены выступающими над передней частью корпуса.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутые выходные рабочие электроды выполнены не выступающими над передней частью корпуса.
Дополнительная особенность заключается в том, что часть упомянутых выходных рабочих электродов выполнена выступающими над передней частью корпуса, а другая часть упомянутых рабочих электродов выполнена не выступающими над передней частью корпуса.
Дополнительная особенность заключается в том, что расстояние между любыми двумя соседними разнополярными выходными рабочими электродами не превышает 40 мм, что соответствует российскому законодательству об оружии.
Дополнительная особенность заключается в том, что напряжение холостого хода между любыми двумя соседними разнополярными выходными рабочими электродами не превышает 130 кВ, что соответствует российскому законодательству об оружии.
Дополнительная особенность заключается в том, что энергия высоковольтного воздействия на нагрузке 1 кОм не превышает 30 Дж за время воздействия 3 с, что соответствует российскому законодательству об оружии.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображены:
Фиг. 1 - Схематический вид металлодетектора с электрошоковым воздействием.
Фиг. 2 - Вид металлодетектора с электрошоковым воздействием с дополнительными
электродами.
Фиг. 1. Металлодетектор с электрошоковым воздействием содержит корпус 1 и рукоятку 2, на которой расположены органы управления и индикации 3. В другом варианте исполнения устройства органы управления и индикации могут быть расположены на корпусе 1 в его задней части вблизи рукоятки 2. В корпусе расположена печатная плата 4, на которой размещены электронная схема 5 металлодетектора, включающая схему формирования сигналов, схему приема и анализа сигналов, а также, по меньшей мере, одну детектирующую катушку, выполненную преимущественно в виде контура из эмалированного провода, уложенного вокруг упомянутой печатной платы (на Фиг. 1 не показаны), и электронная схема 6 электрошокового устройства (ЭШУ), включающая схему формирования и высоковольтный трансформатор (на Фиг. 1 не показаны). В передней части корпуса размещены выходные разнополярные рабочие электроды 7 и 8 ЭШУ. В предлагаемом техническом решении, показанном на Фиг. 1, выходной рабочий электрод одной полярности расположен на продольной оси устройства, а два электрода противоположной полярности расположены симметрично продольной оси устройства у краев передней части корпуса. Такое расположение электродов обеспечивает максимальное расстояние между разнополярными электродами для данной конструкции корпуса устройства, следовательно, - максимальную эффективность воздействия на цель, обусловленную максимальной протяженностью петли тока, протекающего через тело цели. Наличие трех электродов (центрального - одной полярности и боковых - другой полярности) позволяет пользователю не беспокоиться о том, каким именно образом он подносит переднюю часть устройства к телу правонарушителя, поскольку в любом варианте поднесения правонарушителю будет обеспечено необходимое воздействие. При этом опасного воздействия на цель не будет, поскольку электрический ток, воздействующий на правонарушителя, будет протекать только между одной парой разнополярных электродов.
Высоковольтный трансформатор ЭШУ расположен внутри детектирующей катушки, а не вне ее в отдельно выделенном пространстве внутри корпуса устройства, что существенно снижает общие габаритные размеры предлагаемого устройства по сравнению с прототипом. Такое решение может потребовать применения специальных мер изоляции, например, применения высоковольтных проводов (на Фиг. 1 не показаны), соединяющих выходы высоковольтного трансформатора с выходными рабочими электродами 7 и 8, чтобы обеспечить надежную их электрическую изоляцию в области пересечения с проводами детектирующей катушки (для предотвращения влияния на детектирующую катушку высоковольтного разряда ЭШУ).
В ином варианте исполнения в состав устройства могут быть дополнительно введены электронная схема 9 детектора взрывчатых веществ и/или электронная схема 10 дистанционной связи.
Схема 9 детектора взрывчатых веществ предназначена для обнаружения (помимо металлических предметов) взрывчатых и иных опасных веществ. Такие схемы широко известны в технике создания ручных и стационарных металлодетекторов и в настоящем материале не рассматриваются.
Схема 10 дистанционной связи предназначена для передачи информационных и тревожных сигналов, например, по протоколу Wi-Fi, на пульт охраны. Кроме того, передача сигналов может потребоваться для фиксации самого факта работы устройства для информирования вышестоящей инстанции. Такие схемы широко известны в технике создания различных устройств, требующих дистанционной связи на не слишком больших расстояниях, в том числе в технике интернета вещей, и в настоящем материале не рассматриваются.
Основные электронные схемы устройства размещены на печатной плате 4. Данная плата может быть размечена по меньшей мере на два сегмента, преимущественно путем создания перфорации платы, с возможностью механического разделения платы на сегменты по линиям перфорации и оптимального размещения сегментов в корпусе 1 устройства вдоль продольной оси корпуса, либо поперек нее, либо в комбинации продольного и поперечного расположения, либо в ином, подходящем для данной конструкции корпуса расположении, на плоскости и/или в объеме внутри упомянутого корпуса, а необходимые электрические соединения между элементами схем, размещенными на разных упомянутых сегментах, могут быть выполнены объемным монтажом. Такая конфигурация печатной платы позволяет размещать элементы схем с минимизацией габаритов устройства.
Отметим, что звуковой индикатор, входящий в состав блока управления и индикации 3, выполнен общим для индикации работы электронной схемы металлодетектора и электронной схемы электрошокового устройства, например, с целью снижения общих габаритов устройства. Однако вид (амплитуда, частота и продолжительность) звукового сигнала обнаружения металла и вид звукового сигнала, связанного с включением ЭШУ, могут различаться.
Все схемы устройства обеспечиваются электроэнергией от источника электропитания 11, выполненного преимущественно в виде аккумуляторной батареи (АКБ), размещенной преимущественно в рукоятке. Зарядное устройство для подзарядки АКБ (на Фиг. 1 не показано) может быть размещено как внутри рукоятки, так и быть выполненным в виде внешнего устройства.
Устройство может быть дополнительно снабжено узлом - предохранителем 12, обеспечивающим невозможность включения ЭШУ правонарушителем при выхватывании устройства из руки пользователя. Узел может быть выполнен, например, в виде чеки -электрического контакта, взаимодействующего с цепью электропитания устройства, снабженного ремешком, охватывающим запястье пользователя. В случае выхватывания устройства из руки пользователя чека (за счет удержания ремешка в руке пользователя) высвобождается из соответствующего контактного гнезда, разрывая цепь электропитания устройства. Возможны и другие варианты воплощения узла предохранителя.
Упомянутые выходные рабочие электроды 7 и 8 выполнены выступающими над передней частью корпуса. В ином варианте реализации устройства выходные рабочие электроды выполнены не выступающими над передней частью корпуса. В третьем варианте реализации устройства часть упомянутых выходных рабочих электродов может быть выполнена выступающими над передней частью корпуса, а другая часть упомянутых рабочих электродов - не выступающими над передней частью корпуса.
Фиг. 2. В состав устройства, например, если оно имеет поперечный размер более 80 мм, или с целью повышения точности прицеливания, могут быть введены дополнительные выходные рабочие электроды 13, расположенные на передней поверхности корпуса ближе к продольной оси устройства, необходимые, в частности, для ограничения максимального расстояния между разнополярными электродами, определяемого российским законодательством для ЭШУ (не более 40 мм).
В состав устройства также могут быть введены дополнительные выходные электроды 14 и 15, расположенные на боковой поверхности корпуса и служащие «антивыхватывателем», обеспечивая высоковольтный разряд на руку правонарушителя при его попытке выхватить устройство из руки пользователя. Упомянутые дополнительные электроды могут располагаться на поверхности корпуса параллельно продольно оси корпуса, как показано на Фиг. 2, или, например, в виде кольцевых электропроводящих полосок, охватывающих поверхность корпуса перпендикулярно его продольной оси или под некоторым углом к ней. Расстояние между этими электродами, как правило, определяется шириной ладони правонарушителя, чтобы защитный высоковольтный разряд между дополнительными электродами возникал только при попытке выхватывания устройства. Это связано с физикой возникновения высоковольтного разряда, определяемого расстоянием между разнополярными электродами и величиной создаваемого электронной схемой ЭШУ напряжения холостого хода между ними. Так, при выходном напряжении холостого хода 120 кВ, электрический дуговой разряд возникает при разнесении электродов не менее, чем на 60 мм, поэтому он возникнет не между защитными электродами 14 и 15, а между выходными рабочими электродами 7 и 8, расстояние между которыми, как указывалось ранее, для разрешенного оборота устройства в Российской Федерации не должно превышать 40 мм.
Для повышения безопасности работы электронных блоков устройства в одном из вариантов его реализации включение электронной схемы ЭШУ и схемы металлоискателя производится не одновременно, а поочередно. Такое техническое решение может быть, например, выполнено с использованием простого трехпозиционного выключателя (выключено -включен металлоискатель - включено ЭШУ).
В соответствии с нормами российского законодательства энергия высоковольтного воздействия на нагрузке 1 кОм не должна превышать 30 Дж за время воздействия 3 с для электрошоковых устройств, предназначенных для использования в качестве специальных средств, состоящих на вооружении органов МВД, Росгвардии и т.п. В предлагаемом устройстве эти ограничения могут быть выполнены за счет соответствующей настройки электронной схемы ЭШУ.
В соответствии с нормами российского законодательства напряжение холостого хода между разнополярными выходными рабочими электродами не должна превышать 130 кВ для электрошоковых устройств, предназначенных для использования в качестве специальных средств, состоящих на вооружении органов МВД, Росгвардии и т.п. В предлагаемом устройстве эти ограничения могут быть выполнены за счет соответствующей настройки электронной схемы ЭШУ, в том числе высоковольтного трансформатора.
Таким образом, эффективность электрошокового воздействия увеличивается за счет того, что выходные рабочие электроды устройства расположены в передней части корпуса с организацией максимально возможного по протяженности цепи прохождения электрического тока в теле цели (теле правонарушителя). Установленные на устройстве три электрода являются фактически двумя парами электродов, один из которых является общим для обеих пар, увеличивая, таким образом, область прицеливания, что также обеспечивает более высокую по сравнению с прототипом эксплуатационную эффективность устройства.
В итоге, за счет внесения новых, упомянутых выше, конструктивных особенностей, заявленная полезная модель обладает высокой эффективностью воздействия на правонарушителей, малыми весом и габаритами, удобством использования и применения.
Техническая реализация
Предлагаемое изделие реализовано в виде устройства со следующими характеристиками. Габаритные размеры: 422×83×27 мм.
Масса: 0,45 кг.
Напряжение холостого хода ЭШУ: 120 кВ.
Выходная мощность ЭШУ на нагрузке 1 кОм: 8,0…10,0 Вт.
Условия эксплуатации:
- температура воздуха от минус 20°C до плюс 50°C;
- относительная влажность воздуха до 98% при температуре 25°C.
Питание изделия осуществляется от съемной перезаряжаемой аккумуляторной батареи (АКБ).
Изделие в режиме электромагнитного металлоискателя обладает функцией сигнализации о наличии металлических предметов в зоне контроля - звуковая и световая (красный светодиод).
Приведенное описание характеризует заявляемую полезную модель как промышленно применимую и, в частности, как оптимальную для охранных и силовых служб по критериям «эффективность воздействия на правонарушителей» и «универсальность и удобство использования и применения».
Цитированные источники
1. Патентная заявка США № US 20130021192 A1 «Millimeter wave energy sensing wand and method».
2. Патентная заявка США № US 20070063848 A1 «A Security device».