Универсальный вибрационный трибоэлектрический кабель

Полезная модель относится к области охранной сигнализации и может быть использована в составе систем безопасности, использующих сигнализационные заграждения, оснащаемые кабельными чувствительными элементами вибрационного принципа действия.
Известна конструкция трибоэлектрического кабельного чувствительного элемента с центральным проводником в форме пружины, волнообразно расположенной по всей длине в отверстии диэлектрической трубки кабеля, которая описана в патенте на изобретение «Способ охранной сигнализации» RU №2053562, МПК G08B 13/02, опубл. 1996 г. Конструктивно данный кабельный чувствительный элемент состоит из медной пружины, коаксиального отверстия в диэлектрической трубке, экрана и защитного полиэтиленового покрытия. Кабельный чувствительный элемент обеспечивает преобразование механических колебаний в электрические сигналы за счет трибоэлектрического эффекта, возникающего при трении медной пружины об внутреннюю поверхность диэлектрической трубки.
Общими существенными признаками с заявляемым техническим решением являются: медная пружина, коаксиальное отверстие в диэлектрической трубке, экран и защитное полиэтиленовое покрытие.
Недостатком данного кабельного чувствительного элемента является отсутствие внутри кабеля дополнительных токопроводящих жил, которые можно использовать для реализации цепей интерфейса и электропитания.
Наиболее близким по технической сущности к вариантам заявленной полезной модели является «Преобразователь вибрационный трибоэлектрический» (прототип), описанный в патенте на полезную модель RU №104694, МПК G01B 7/00, опубл. 2011 г. Этот преобразователь используется в качестве виброчувствительного элемента и применяется для приема и преобразования различного рода вибраций и механических перемещений подвижных механических систем и конструкций в системах тревожной сигнализации. Преобразователь состоит из внутреннего проводника, выполненного в виде спирали, состоящей из одной или нескольких металлических проволок, полого диэлектрического изоляционного слоя, экрана из фольгированной алюминием полимерной ленты, внешнего проводника, выполненного в виде одного или нескольких луженых медных проводников и защитной оболочки, выполненной из светостабилизированного полимера. Работа преобразователя основана на трибоэлектрическом эффекте.
Общими существенными признаками с заявляемыми техническими решениями являются: внутренний проводник, полый диэлектрический изоляционный слой, внешний проводник, экран и защитная оболочка. Внутренний проводник свободно размещен во внутреннем воздушном зазоре полого диэлектрического изоляционного слоя.
Недостатком данного преобразователя вибрационного трибоэлектрического является отсутствие внутри кабеля дополнительных токопроводящих жил, которые можно использовать для реализации цепей интерфейса и электропитания. При использовании в системах тревожной сигнализации преобразователя вибрационного трибоэлектрического в качестве протяженного (до нескольких километров) виброчувствительного элемента, возникает необходимость дополнительной прокладки цепей интерфейса и электропитания для установленной на объектах электронной аппаратуры с применением отдельных кабельных линий связи, что усложняет и удорожает оборудование охраняемых объектов.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в создании универсального вибрационного трибоэлектрического кабеля, сочетающего в себе свойства протяженного виброчувствительного элемента и проводных линий связи для реализации цепей интерфейса и электропитания. Создание универсального вибрационного трибоэлектрического кабеля обеспечивается путем прокладки двух витых пар монтажных изолированных проводов с наложенным на них пленочным слоем между экраном и защитной оболочкой в процессе изготовления кабеля.
Для достижения технического результата в универсальный вибрационный трибоэлектрический кабель, содержащий: внутренний проводник, выполненный в виде спирали, свитой из двух медных проволок и свободно размещенной внутри полого диэлектрического изоляционного слоя, поверх которого наложен первый экран из фольгированной алюминием полимерной ленты; между первым экраном и полым диэлектрическим изоляционным слоем размещен первый внешний проводник, выполненный в виде продольно уложенных нескольких контактных медных луженых проволок; и защитную оболочку из светостабилизированного полиэтилена или полимерного негорючего, галогенонесодержащего материала с пониженным газо- и дымовыделением, в кабеле поверх первого экрана наложены первая и вторая витые пары монтажных изолированных проводов, предназначенных для цепей интерфейса и электропитания, поверх первого экрана и витых пар монтажных изолированных проводов наложен пленочный слой с положительным перекрытием, поверх которого наложена защитная оболочка.
На фиг. 1 приведена конструкция первого универсального вибрационного трибоэлектрического кабеля, где введены обозначения: внутренний проводник - 1, полый диэлектрический изоляционный слой - 2, первый экран из фольгированной алюминием полимерной ленты - 3, первый внешний проводник, выполненный в виде продольно уложенных нескольких контактных медных луженых проволок - 4, защитная оболочка - 5, первая витая пара монтажных изолированных проводов - 6, вторая витая пара монтажных изолированных проводов - 7, пленочный слой - 8.
Для контроля охраняемой территории обычно используются физические заграждения в виде сетчатых и решетчатых барьеров, железобетонных заборов, заграждений из плоской или объемной режущей ленты (или спирали) типа АКЛ (АСКЛ). Для обнаружения факта вторжения нарушителя совместно с физическими заграждениями используют устройства тревожной сигнализации с протяженными кабельными виброчувствительными элементами, жестко закрепляемыми на полотне заграждения. Использование предлагаемого универсального вибрационного трибоэлектрического кабеля, сочетающего в себе свойства протяженного виброчувствительного элемента и дополнительных проводных линий связи, позволяет снизить затраты на оборудование объектов охраны.
Предлагаемый универсальный вибрационный трибоэлектрический кабель имеют следующую конструкцию (см. фиг. 1).
В кабеле внутренний проводник 1 свободно размещен во внутреннем воздушном зазоре полого диэлектрического изоляционного слоя 2. Внутренний проводник 1 выполнен в виде двойной спирали, свитой виток к витку из двух медных проволок. Данное техническое решение обеспечивает трибоэлектрический эффект за счет многочисленной точечной контактной электризации металлом диэлектрика, что существенно увеличивает эффективность процесса сигналообразования в кабеле. Использование двойной спирали, с одной стороны, увеличивает количество контактируемых участков, что увеличивает чувствительность кабеля, а с другой стороны, увеличивает надежность кабеля за счет дублирования внутреннего проводника и сохранении работоспособности при возможном обрыве одной из спиралей. В качестве материала полого диэлектрического изоляционного слоя 2 используется полиэтилен, фторопласт или лавсан. Экран 3 выполнен из фольгированной алюминием полимерной ленты, причем с целью ее электрической непрерывности и, как следствие, улучшения надежности работы кабеля, по металлизированной поверхности полимерной ленты продольно уложены несколько контактных медных луженых проволок, которые образуют первый внешний проводник 4. Первый экран 3 наложен по спирали с положительным перекрытием металлизированной поверхности полимерной ленты. Поверх первого экрана 3 уложены первая 6 и вторая 7 витые пары монтажных изолированных проводов, предназначенных для использования их в качестве цепей интерфейса и электропитания. Поверх первого экрана 3 и витых пар 6, 7 наложен пленочный слой 8 с положительным перекрытием. Защитная оболочка 5 кабеля предназначена для защиты от влаги, воздействия солнечной радиации и механических воздействий и выполнена из светостабилизированного полиэтилена или из полимерного негорючего, галогенонесодержащего материала с пониженным газо- и дымовыделением.
В универсальном вибрационном трибоэлектрическом кабеле формируются электрические сигналы за счет трибоэлектрического эффекта.
Опытные образцы вариантов универсального вибрационного трибоэлектрического кабеля подвергались всесезонным испытаниям в течение одного года. Была подтверждена устойчивая работоспособность кабеля и достижение заявленного технического результата в соответствии с заявляемой полезной моделью.