УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЦЕПИ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ
DEVICE FOR CONTROLLING GROUND CIRCUIT OF TECHNICAL MEANS FOR INFORMATION PROCESSING

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для контроля целостности цепи заземления технических средств обработки информации, содержащих сетевые помехоподавляющие фильтры с Y конденсаторами и металлические экраны, соединяющиеся с выделенными заземляющими устройствами.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому по максимальному количеству сходных признаков является устройство для контроля цепи заземления технических средств обработки информации (Патент №2599379 Российская Федерация, МПК Н02Н 9/00 (2006.01)). Устройство содержит (фиг.1) электрическую ветвь, включающую ограничительный резистор R1 и электронную схему, образованную однополупериодным выпрямителем (диод VD1, конденсатор С1), нагруженным на резистор R2, узлом сравнения (компараторы D1.1, D1.2, резисторы R3-R7), логическим элементом И (транзистор VT1, диоды VD2, VD3, резисторы R8, R9), источником звука (активный пьезоизлучатель В1). Устройство подключается между токоведущим проводом сети питания и металлическим корпусом (экраном) аппаратуры, имеющим заземляющий контакт, например, параллельно любому конденсатору С1 или С2 (т.н. Y конденсаторы) сетевого помехоподавляющего фильтра.
Недостатками устройства-прототипа являются:
снижение сопротивления изоляции технического средства и сети электропитания;
увеличение тока утечки в заземляющем проводнике;
нарушение симметрии электрической цепи сетевого помехоподавляющего фильтра, что вызывает ухудшение его фильтрующих свойств и, как следствие, снижение устойчивости аппаратуры к действию помех, а также увеличение вероятности возникновения технического канала утечки информации через цепи электропитания.
Задачей изобретения является создание устройства для контроля цепи заземления технических средств обработки информации, при использовании которого, исключается:
снижение сопротивления изоляции технического средства и сети электропитания;
увеличение тока утечки в заземляющем проводнике;
нарушение симметрии электрической цепи сетевого помехоподавляющего фильтра, вызывающего ухудшение его фильтрующих свойств и, как следствие, снижение устойчивости аппаратуры к действию помех, а также увеличение вероятности возникновения технического канала утечки информации через цепи электропитания.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем электронную схему, образованную узлом сравнения и источником звука, вместо однополупериодного выпрямителя включен датчик электрического поля - полевой транзистор, сток которого соединен с одним из выводов ограничительного резистора и неинвертирующим входом компаратора узла сравнения, а исток соединен с отрицательным выводом источника питания, при этом электронная схема устройства не имеет точек подключения к проводникам сети электропитания, заземления и металлическому экрану технического средства.
Анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности «новизна».
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Благодаря введению в известный объект совокупности существенных отличительных признаков при использовании заявленного устройства исключается:
снижение сопротивления изоляции технического средства и сети электропитания;
увеличение тока утечки в заземляющем проводнике;
нарушение симметрии электрической цепи сетевого помехоподавляющего фильтра, вызывающего ухудшение его фильтрующих свойств и, как следствие, снижение устойчивости аппаратуры к действию помех, а также увеличение вероятности возникновения технического канала утечки информации через цепи электропитания.
На чертежах представлены:
фиг. 1 - принципиальная электрическая схема устройства-прототипа;
фиг. 2 - схема электропитания технических средств обработки информации (ТСОИ), где 1 - фазный проводник сети электропитания; 2 - нулевой рабочий проводник сети электропитания (объединенный нулевой рабочий и защитный проводник сети электропитания); 3 - распределительный щит здания (сооружения); 4 - розетка сети электропитания; 5 - проводники заземляющих устройств - общего и выделенного; 6 -сетевой помехоподавляющий фильтр ТСОИ; 7 - источник вторичного электропитания ТСОИ; 8 - функциональная часть ТСОИ; 9 – ТСОИ;
фиг. 3 - принципиальная электрическая схема заявленного устройства для контроля цепи заземления технических средств обработки информации.
Устройство для контроля цепи заземления технических средств обработки информации содержит электронную схему, включающую датчик электрического поля - полевой транзистор (VT1), узел сравнения (компаратор DA1, постоянные резисторы R1, R2, переменный резистор R3), источник звука (активный пьезоизлучатель ВА1, транзистор VT2, резистор R4). При этом исток полевого транзистора VT1 подключен к отрицательному выводу источника питания, а сток соединен через резистор R1 с положительным выводом источника питания и напрямую с неинвертирующим входом компаратора DA1, к инвертирующему входу которого подключена общая точка резистивного делителя напряжения R2, R3, включенного между положительным и отрицательным выводами источника питания, выход компаратора DA1 соединен с базой транзистора VT2, эмиттер которого через резистор R4 подключен к отрицательному выводу источника питания, а между коллектором и положительным выводом источника питания включен активный пьезоизлучатель ВА1. Электронная схема устройства не имеет точек подключения к проводникам сети электропитания, заземления и металлическому экрану технического средства. Питание устройства может осуществляться постоянным напряжением вторичного источника питания технического средства либо автономно от аккумуляторной батареи.
Устройство, смонтированное в корпус из диэлектрического материала, размещается на металлическом экране (корпусе) технического средства или вблизи него и работает следующим образом.
При отсутствии нарушения целостности цепи заземления экрана его электромагнитное поле обусловлено стеканием токов утечки и наводок на землю и характеризуется относительно малым уровнем. Наведенное таким слабым полем напряжение на затворе полевого транзистора VT1 мало. С учетом передаточной характеристики полевой транзистор с управляемым р-n переходом при малом напряжении на затворе открыт; сопротивление сток-исток транзистора VT1 мало. Соответственно, потенциал на неинвертирующем входе компаратора DA1 оказывается меньше потенциала на его инвертирующем входе. На выходе компаратора присутствует сигнал логического нуля с напряжением близким к отрицательному напряжению питания электронной схемы. При этом транзистор VT2 закрыт и пьезоизлучатель ВА1 выключен.
При нарушении целостности цепи заземления экрана технического средства Y конденсаторы С1 и С2 сетевого помехоподавляющего фильтра (см. фиг. 2) образуют емкостной делитель и на экране (корпусе) технического средства относительно проводников сети электропитания возникает напряжение, примерно равное половине питающего напряжения (110 В для сети с напряжением 220 В/50 Гц). В результате уровень электрической составляющей поля экрана существенно возрастает. Это приводит к увеличению напряжения, наведенного действием данного поля, на затворе полевого транзистора VT1. Транзистор закрывается; сопротивление сток-исток возрастает и потенциал на неинвертирующем входе компаратора DA1 становится больше, чем потенциал на его инвертирующем входе. На выходе компаратора DA1 устанавливается сигнал логической единицы, который открывает транзистор VT2 и включает пьезоизлучатель. Устройство выдает звуковой сигнал о нарушении цепи заземления. Регулировка чувствительности устройства осуществляется регулированием значения опорного напряжения компаратора за счет изменения сопротивления переменного резистора R3.
По схеме заявляемого устройства (фиг. 3) был собран действующий макетный образец, в котором в качестве датчика электрического поля установлен полевой транзистор с n-каналом и управляющим р-n переходом типа КП 303 А. Практическая проверка работы макетного образца показала надежное обнаружение обрыва цепи заземления технического средства при размещении устройства в различных точках на корпусе технического средства а также при его удалении на расстояния до 10-15 см от него.