СЕЛЕКТИВНОЕ ЕМКОСТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
SELECTIVE CAPACITIVE DEVICE FOR SECURITY ALARM

Изобретение относится к техническим средствам охраны, а именно к электронным устройствам формирования сигнала тревожного извещения при приближении посторонних к охраняемому рубежу.
Известны «Устройство для тревожной сигнализации емкостного типа» по патенту №2113729 от 03.05.1994 г., «Стабилизированное емкостное устройство для охранной сигнализации» по патенту №2395845 от 11.01.2009 г. Недостатками устройств является недостаточно высокая чувствительность.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является «Селективное емкостное устройство для охранной сигнализации» по патенту №2443021 от 13.08.2010 г., которое было выбрано в качестве прототипа.
Функциональная схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где приняты следующие обозначения:
1 - генератор;
2 - буферный усилитель (элемент сопротивления);
3 - антенна-датчик;
4 - колебательный контур;
6 - полосовой фильтр;
7 - высокочастотный усилитель;
8 - детектор;
9 - низкочастотный усилитель;
11 - пороговый блок;
12 - исполнительный блок.
Устройство-прототип содержит антенну-датчик 3, последовательно соединенные генератор 1, буферный усилитель 2, колебательный контур 4, полосовой фильтр 6, высокочастотный усилитель 7, детектор 8, низкочастотный усилитель 9, пороговый блок 11 и исполнительный блок 12, при этом антенна-датчик 3 подключена параллельно к колебательному контуру 4.
Устройство-прототип работает следующим образом. Генератор 1 работает на частоте, равной резонансной частоте колебательного контура 4. На эту же частоту настроен и полосовой фильтр 6. Поэтому выходной сигнал генератора 1 беспрепятственно проходит через колебательный контур 4 и полосовой фильтр 6 и поступает на вход высокочастотного усилителя 7, в котором происходит усиление этого сигнала до уровня, необходимого для работы детектора 8. Детектированный сигнал с выхода детектора 8 усиливается низкочастотным усилителем 9 и поступает на сигнальный вход порогового блока 11, на опорном входе которого установлено пороговое напряжение с уровнем, меньшим напряжения на сигнальном входе на величину Δ.
При приближении нарушителя увеличивается емкость между антенной-датчиком 3 и общим проводом, в результате чего увеличивается емкость колебательного контура 4 и изменяется его резонансная частота. Поэтому уровень сигнала генератора 1 на выходе колебательного контура 4 падает, вследствие чего падает также и уровень сигнала на сигнальном входе порогового блока 11, становясь меньше порогового напряжения. Это приводит к срабатыванию порогового блока 11, а вслед за ним и исполнительного блока 12, вырабатывающего сигнал тревожного извещения.
Недостатком устройства-прототипа является недостаточно высокая чувствительность.
Задачей, решаемой при создании заявляемого устройства, является достижение технического результата в виде повышения чувствительности и надежности.
Для решения поставленной задачи в селективное емкостное устройство для охранной сигнализации, содержащее последовательно соединенные генератор, первый буферный усилитель и колебательный контур; последовательно соединенные полосовой фильтр, высокочастотный усилитель, детектор и низкочастотный усилитель; последовательно соединенные пороговый блок и исполнительный блок, антенну-датчик, подключенную параллельно колебательному контуру, согласно изобретению, введены второй буферный усилитель, вход которого соединен с выходом колебательного контура, а выход соединен с входом полосового фильтра; управляемый аттенюатор, сигнальный вход которого соединен с выходом низкочастотного усилителя, а выход - с сигнальным входом порогового блока; последовательно соединенные генератор постоянного напряжения и алгебраический сумматор, выход которого соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора; пиковый детектор, вход которого подключен к выходу управляемого аттенюатора, а выход - ко второму входу алгебраического сумматора.
На фиг.2 приведена функциональная схема заявляемого устройства, где обозначено:
1 - генератор;
2 - первый буферный усилитель (элемент сопротивления);
3 - антенна-датчик;
4 - колебательный контур;
5 - второй буферный усилитель;
6 - полосовой фильтр;
7 - высокочастотный усилитель;
8 - детектор;
9 - низкочастотный усилитель;
10 - управляемый аттенюатор;
11 - пороговый блок;
12 - исполнительный блок;
13 - генератор постоянного напряжения;
14 - алгебраический сумматор;
15 - пиковый детектор.
Заявляемое устройство содержит антенну-датчик 3, последовательно соединенные генератор 1, первый буферный усилитель 2, колебательный контур 4, второй буферный усилитель 5, полосовой фильтр 6, высокочастотный усилитель 7, детектор 8, низкочастотный усилитель 9, управляемый аттенюатор 10, пороговый блок 11 и исполнительный блок 12, при этом антенна-датчик 3 подключена параллельно к колебательному контуру 4, управляющий вход управляемого аттенюатора 10 соединен с выходом алгебраического сумматора 14, первый вход которого подсоединен к выходу генератора постоянного напряжения 13, а второй вход подсоединен к выходу пикового детектора 15, вход которого подключен к выходу управляемого аттенюатора 10.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Генератор 1 работает на частоте, равной резонансной частоте колебательного контура 4. На эту же частоту настроен и полосовой фильтр 6. Поэтому выходной сигнал генератора 1 беспрепятственно проходит через колебательный контур 4 и полосовой фильтр 6 и поступает на вход высокочастотного усилителя 7, в котором происходит усиление этого сигнала до уровня, необходимого для работы детектора 8. Первый 2 и второй 5 буферные усилители предназначены для уменьшения влияния на параметры (резонансную частоту и добротность) колебательного контура 4 генератора 1 и полосового фильтра 6 соответственно. Детектированный сигнал с выхода детектора 8 усиливается низкочастотным усилителем 9 и поступает через управляемый аттенюатор 10 на сигнальный вход порогового блока 11, на опорном входе которого установлено пороговое напряжение с уровнем, меньшим напряжения на сигнальном входе на величину Δ. Управляемый аттенюатор 10 можно реализовать, например, на интегральной микросхеме АТ-635 фирмы М/А-СОМ.
При приближении нарушителя увеличивается емкость между антенной-датчиком 3 и общим проводом, в результате чего увеличивается емкость колебательного контура 4 и изменяется его резонансная частота. Поэтому уровень сигнала генератора 1 на выходе колебательного контура 4 падает, а следовательно, падает также и уровень сигнала на сигнальном входе порогового блока 11, становясь меньше порогового напряжения. Это приводит к срабатыванию порогового блока 11, а вслед за ним и исполнительного блока 12, вырабатывающего сигнал тревожного извещения.
Для достижения максимальной чувствительности заявляемого устройства сигнальное напряжение на входе порогового блока 11 не должно значительно отличаться от напряжения порога. Однако, поскольку коэффициенты блоков 7, 8 и 9, через которые проходит сигнал генератора 1, прежде чем попадает на вход порогового блока 11, изменяются при изменении температуры окружающей среды, приходится увеличивать разницу между сигнальным напряжением и напряжением порога. Если этого не сделать, могут происходить ложные срабатывания охранного устройства.
Пиковый детектор 15 предназначен для получения напряжения, пропорционального пиковым значениям детектируемого сигнала. Он отслеживает медленные изменения уровня сигнала, имеющие место при изменении температуры окружающей среды, и не реагирует на быстрые изменения уровня сигнала, вызванные, например, приближением человека, а алгебраический сумматор 14 определяет разность между уровнем сигнала с выхода пикового детектора 15 и уровнем опорного напряжения, вырабатываемого генератором постоянного напряжения 13.
Пиковый детектор 15 можно реализовать, применив обычный диодный детектор с большой постоянной времени (см. Н.И.Чистяков, В.М.Сидоров. Радиоприемные устройства, с.374. М., «Связь», 1974). Генератор постоянного напряжения 13 предназначен для получения стабильного постоянного напряжения и может быть реализован по одной из схем источника опорного напряжения (см. П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники, т.1. с.314. М., «Мир», 1983). Алгебраический сумматор 14 предназначен для алгебраического сложения двух и более напряжений. Для суммирования нескольких напряжений можно применить операционный усилитель в инвертирующем включении (См., например, У.Титце, К.Шенк. Полупроводниковая схемотехника, с.137. М., «Мир», 1983).
Сигнал с выхода алгебраического сумматора 14 управляет затуханием управляемого аттенюатора 10, поддерживая выходной сигнал управляемого аттенюатора 10 на постоянном уровне. Благодаря постоянству этого сигнала, разницу Δ между сигнальным напряжением и напряжением порога можно сделать минимальной и повысить, таким образом, чувствительность предлагаемого устройства, не опасаясь при этом ложных срабатываний.
Таким образом, введение в заявляемое устройство новых блоков и связей позволяет повысить чувствительность и надежность устройства.