ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКИЙ УЗЕЛ ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОЕДИНЕНИЯ И ФИКСАЦИИ ЧАСТЕЙ ОБЪЕКТА КОНТРОЛЯ С ПОМОЩЬЮ ВОЛОКОНО-ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ БЕЗ ОПТИЧЕСКОГО КОНТАКТА МЕЖДУ НИМИ
OPTICAL-MECHANICAL UNIT FOR CONTROL OF CONNECTION AND FIXATION OF PARTS OF CONTROL OBJECT USING FIBER-OPTICAL CABLE ELEMENTS WITHOUT OPTICAL CONTACT BETWEEN THEM

Изобретение относится к оптико-механическим узлам и может быть применено в охранных системах, в частности, для контроля состояния «открыто-закрыто» ворот, калиток сигнализационных заграждений, контроля открытия люков, контроля целостности сетей, сплетенных из оптического кабеля, сохранности отдельных предметов движимого имущества (мотоцикл, автомобиль, катер, самолет и т.п.).
Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке оптико-механического узла для контроля соединения различных частей механических конструкций, контроля целостности конструкций или контроля пространственного положения механических конструкций, в состав которых специально встроены оптические кабели, содержащие элементы оптико-механических узлов, выполняющих функции датчика при разъединении частей узла в результате механического воздействия.
Техническим результатом изобретения является повышение безопасности охраняемых объектов (объектов контроля).
Указанный технический результат достигается за счет использования оптико-механического узла для контроля соединения и фиксации частей объекта контроля с помощью волоконно-оптических кабельных элементов без оптического контакта между ними, состоящего из магнитоактивного модуля, содержащего, по меньшей мере, одно оптическое коллимирующее устройство с подвижной шторкой из магнитного материала и выполненное с возможностью соединения с оптическим кабелем, связанным с одной частью объекта контроля; и постоянного магнита, выполненного с возможностью закрепления на другой части объекта контроля, причем в рабочем состоянии узла шторка выполнена с возможностью движения под действием постоянного магнита.
Постоянный магнит может быть закреплен, например, на конце оптического кабеля.
Объект контроля (охраняемый объект) может представлять собой, например, ворота, две створки которых являются одной и другой частями объекта контроля.
Коллимирующее устройство, в зависимости от решаемых технических задач, может быть двух типов: проходного типа или отражательного типа. Устройство проходного типа содержит два микрооптических коллиматора соответственно стыкованных со световодами двух оптических кабелей. Коллимирующее устройство отражательного типа содержит один микрооптический коллиматор и плоское 100% отражающее зеркало. Коллимирующее устройство может быть помещено в герметичный контейнер, куда подводятся и закрепляются оптические кабели. Контейнер может быть совмещен в одном общем корпусе с негерметичной приемной камерой с механической защелкой, имеющей общую стенку с герметичным контейнером, причем в негерметичную приемную камеру помещается магнитный элемент на основе постоянного магнита.
Коллимирующее устройство предназначено для соединения с оптическим кабелем, связанным с одной частью объекта контроля.
Постоянный магнит (магнитный элемент) предназначен для закрепления на другой части объекта контроля (связан с частью подвижной конструкции, пространственное положение которой должно контролироваться). Конец одного из оптических кабелей, закрепленного на указанной части объекта контроля, может быть снабжен отражающим оптическим зеркалом и закреплен в наконечнике, внутри которого находится магнитный элемент, а конец второго отрезка указанного оптического кабеля соединен с оптическим приемо-передатчиком системы контроля или охраны. Указанный наконечник с зеркалом и магнитным элементом может быть также частью другой оптической кабельной системы, оптически не соединенной с той, которая содержит указанный коллиматор.
Сущность изобретения поясняется фигурами 1-7.
На фиг. № 1 изображен оптико-механический узел с коллимирующим устройством проходного типа.
На фиг. № 1а изображен оптико-механический узел с коллимирующим устройством отражательного типа.
На фиг. № 2 изображен оптико-механический узел с приемной камерой, расположенной вдоль герметичной части контейнера, куда вводится оптический кабель с наконечником, в котором размещено зеркало на торце световода и постоянный магнит,
причем оптический кабель образует петлю, проходящую через различные охраняемые предметы.
На фиг. № 2а изображен оптико-механический узел с приемной камерой, расположенной вдоль герметичной части контейнера, куда вводится оптический кабель с наконечником, в котором размещено зеркало на торце световода и постоянный магнит,
причем оптические кабели относятся к различным оптическим системам, но механически соединены без оптического контакта с контролем целостности механического соединения.
На фиг. № 3 изображен оптико-механический узел с приемной камерой, расположенной поперек герметичной части контейнера.
На фиг. № 4 изображен оптико-механический узел, с вариантом коллимирующего устройства отражательного типа, позволяющий контролировать с механической фиксацией (блокировкой) с помощью подвижного засова-штока, состояние «открыто-закрыто» распашных калиток и створок ворот сигнализационных заграждений или любых других ограждений.
На фиг. №5 изображен оптико-механический узел, позволяющий контролировать без механической фиксации состояние «открыто-закрыто» распашных или сдвижных калиток и створок ворот сигнализационных заграждений или любых других калиток, дверей, ворот.
На фиг. №6 изображен оптико-механический узел со шторкой, жестко связанной с магнитом для контроля состояния «открыто-закрыто» люков колодцев или других устройств с горизонтальным положением подвижных крышек.
На фиг. № 7 изображен оптико-механический узел для фиксации и контроля целостности фрагментов полностью волоконно-оптического сетчатого сигнализационного заграждения из оптического кабеля тросового типа.
На фигурах позициями 1-20 обозначены:
1 - герметичный контейнер для микрооптических элементов оптико-механического узла,
2 - приемная камера для помещения наконечника кабеля,
3 - оптические кабели,
4 - шторка коллиматора,
5 - устройства фиксации и герметизации оптических кабелей на коллимирующем устройстве,
6 - микрооптические коллиматоры со световодом,
7 - отражающее зеркало,
8 - постоянный магнит,
9 - механическая защелка,
10 - оптический передатчик системы контроля,
11- фотоприемник системы контроля,
12 - стационарная часть сетчатого сигнализационного заграждения,
13 - калитка, створка распашных ворот и т.п.,
14 - створка откатных ворот,
15 - выдвижной засов-шток с оптическим кабелем внутри, зеркалом и магнитом или без оптического кабеля внутри и зеркала, только с магнитом,
16 - сетчатые сигнализационные заграждения из оптического тросового кабеля,
17 - крышка колодца,
18 - магнитоактивный модуль,
19 - часть объекта контроля,
20 - общая стенка.
Общий принцип функционирования оптико-механического узла заключается в следующем:
Магнитоактивный модуль 18 включает коллимирующее устройство. Коллимирующее устройство установлено в герметичном контейнере 1 и содержит два микрооптических коллиматора 6, расположенных друг напротив друга и соответственно стыкованных со световодами двух оптических кабелей 3 (при использовании в устройстве коллиматоров проходного типа, фиг. 1) или один микрооптический коллиматор 6 и плоское 100% отражающее зеркало 7, зафиксированное напротив коллиматора 6 (при использовании в устройстве коллиматоров отражательного типа, фиг. 1а). Стыковка и фиксация оптических кабелей 3 на коллимирующем устройстве обеспечивается устройством фиксации и герметизации оптических кабелей 5. Между парой коллиматоров 6 или между коллиматором 6 и отражающим зеркалом 7 установлена шторка из магнитного материала 4, которая в зависимости от своего положения может пропускать световой поток или перекрывать световой поток. В исходном положении (без воздействия магнитного поля) шторка находится между парой коллиматоров 6 или между коллиматором 6 и отражающим зеркалом 7. Кабель 3, входящий в контейнер 1 для стыковки с коллимирующим устройством, связан с одной частью объекта контроля.
Постоянный магнит 8 прочно зафиксирован на другой части объекта контроля (связан с частью подвижной конструкции, пространственное положение которой должно контролироваться).
При эксплуатации узла две части объекта контроля соединяются за счет фиксации между собой контейнера 1 и постоянного магнита 8, который прочно закрепляют на контейнере 1. При этом, таким образом, после соединения магнитоактивного модуля 18, связанного с одной частью объекта контроля, с постоянным магнитом, связанным с другой частью объекта контроля, магнит оттягивает шторку под действием магнитного поля.
После включения излучателя оптическое излучение от передатчика 10 системы контроля по оптическому кабелю 3 свободно проходит через коллиматор 6, который формирует световой пучок в свободном пространстве близкий к параллельному. Данный световой пучок далее попадает на второй коллиматор 6, а затем фокусируется в световод оптического кабеля 3 (в случае использования в устройстве коллимирующего устройства проходного типа, фиг. 1) или отражается от плоского зеркала 7 и вновь проходит через коллиматор 6 и фокусируется в световод оптического кабеля 3 (в случае использования в устройстве коллимирующего устройства отражательного типа, фиг. 1а).
При разрыве двух соединяемых частей объекта контроля происходит разъединение герметичного контейнера 1 магнитоактивного модуля 18 и постоянного магнита, в результате чего магнитная шторка 4 возвращается в исходное положение, перекрывая световой поток между парой коллиматоров 6 или между коллиматором 6 и отражающим зеркалом 7.
Проход или прерывание светового потока регистрируется фотоприемником 11 системы контроля или охраны.
В одном из вариантов реализации изобретения контейнер 1 совмещен в одном общем корпусе с негерметичной приемной камерой 2 с механической защелкой 9, имеющей общую стенку 20 с герметичным контейнером 1. Далее в негерметичную приемную камеру 2 помещается постоянный магнит 8 (рис. 2, 2а, 3).
Оптико-механический узел может быть использован в качестве петлевого замка для блокирования перемещения отдельных предметов посредством пропускания оптического тросового кабеля с наконечником, содержащим торцевое зеркало 7 и постоянный магнит 8 через наиболее функционально значимые элементы конструкции предметов, например через окно кабины автомобиля или самолета, или через колеса и раму мотоцикла и т.п., как показано на фиг. 2. При этом при вводе наконечника кабеля в приемную камеру, корпус наконечника, выполненный из твердых коррозионно-стойких сплавов, фиксируется с помощью механической защелки 9, которая имеет стандартную конструкцию различных типов.
Оптико-механический узел может быть использован в качестве датчика дистанционного открытия дверей, калиток и ворот распашного типа 13 сигнализационных заграждений 12, при этом возможно использование вдвижного запора - штока с магнитом на конце для механической блокировки открытия калиток или створок ворот. Запор - шток закрепляется в шарнирном узле 15 на створке ворот или калитке, при этом может содержать внутри себя оптический кабель 3 с торцевым отражающим зеркалом для контроля целостности запора штока, так и не содержать иных элементов кроме магнита на конце, как это представлено на фиг. 4.
Оптико-механический узел может быть использован в качестве датчика дистанционного открытия дверей, калиток и ворот сдвижного типа (створок откатных ворот) 14, при этом магнитный элемент 8 закрепляется на подвижной створке 14 (фиг. 5).
Оптико-механический узел может быть использован в качестве дистанционного датчика открытия горизонтально расположенных люков, крышек 17 и т.п., изготовленных из магнитных материалов или имеющих элементы конструкции из магнитных материалов (фиг. 6). В данном варианте магнит 8 и шторка 4 конструктивно выполнены в виде единой детали. По воздействием магнитного поля магнит переходит в верхнее положение, пропуская через коллиматор световой поток. При открытии люка, крышки. В отсутствии магнитного контакта, магнит со шторкой, под действием гравитационных сил переходит в нижнее положение, при этом шторка перекрывает световой поток, что фиксируется фотоприемником системы контроля 11.
Оптико-механический узел может быть использован в составе сигнализационного заграждения из безразрывной сети на основе оптического кабеля с тросовым элементом внутри (фиг. 7). Линейная часть заграждения (сети) формируется из механически связанных между собой однотипных и взаимозаменяемых фрагментов 16, прямоугольной формы. Каждый фрагмент 16 сети имеет независимый от других фрагментов ввод и, совмещенный с вводом, вывод оптического излучения в оптический кабель фрагмента 16 от системы контроля или охраны. Второй конец оптического неразрывного кабеля, из которого сплетен фрагмент, имеет наконечник, с торцевым отражающим зеркалом на световоде оптического кабеля и постоянный магнит. Таким образом, оптически фрагменты 16 между собой не связаны. Фрагменты заграждения связаны между собой оптико-механическими узлами 1. Таким образом, отдельные фрагменты сети можно легко и быстро соединить в единую сетку.
Оптико-механический узел 1, соответствующий варианту, представленному на фиг. 2а, отличается тем, что герметичный контейнер с коллимирующим устройством проходного типа расположен на оптическом кабеле одного фрагмента, а наконечник с магнитом и зеркалом находятся на конце оптического кабеля соседнего фрагмента. Соединение фрагментов осуществляется «сшиванием» соседних фрагментов, посредством пропускания оптического кабеля 3 с наконечником, содержащим зеркало 7 и магнит 8 через соседние ячейки сетки соседних фрагментов (фиг. 7) и фиксацией наконечника в приемной камере оптико-механического узла с помощью механической защелки 9. При этом магнитное поле магнитного элемента 8, сдвигает шторку, выполненную в виде пружины 4, позволяя свету проходить из одного конца оптико-механического узла в другой без потерь, и далее, соответственно, через весь фрагмент сети до зеркала, расположенного в наконечнике конца оптического кабеля данного фрагмента. При удалении наконечника из приемной камеры, с целью разъединения фрагментов, в отсутствии магнитного элемента 8, шторка 4 возвращается под действием пружины и перекрывает световой поток, что является сигналом “Тревога”, формируемым системой контроля или охраны.
Таким образом, предлагаемая конструкция оптико-механического узла обеспечивает быстрый монтаж частей объекта контроля и повышение его безопасности ввиду надежной и оперативной передачи информации о (разъединении) состоянии оптико-механического узла (охранной организации) посредством излучения оптического передатчика системы контроля.