Oblast techniky

Přihlašovaný vynález všeobecně patří do oblasti osobních nouzových poplachových systémů a konkrétně se týká osobního nouzového poplachového systému, jenž obsahuje časový snímač pohybu použitý spolu se samostatným dýchacím přístrojem, takže tento snímač pohybu vyvolá zvukový varovný poplach tehdy, když se osoba mající na sobě dýchací přístroj přestane v předem stanoveném časovém úseku pohybovat.

Dosavadní stav techniky

Existuje řada příkladů, kdy by bylo důležité uplatnit zařízení, které by mohlo vyvolat zvukové varování, ustane-li pohyb osoby mající na sobě dýchací přístroj v průběhu předem stanoveného časového úseku. Účel přístroje takového typu spočívá vtom, že umožňuje potencionálním zachráncům nalézt jednotlivce, u kterého se mohly objevit potíže a který mohl v průběhu takových potíží ztratit vědomí.

V této oblasti techniky existuje celá řada přístrojů, které usilují o poskytování tohoto druhu informací. V patentu US číslo 5 157 378 vydaném na jméno Stumberg a spol. je snímač pohybu přidružen k čidlům tlaku a teploty tak, aby při poklesu tlaku v samostatném dýchacím zařízení, při překročení určité hodnoty teploty nebo zastavení pohybu v rozsahu předem stanoveného časového úseku byly vyvolány zvukové varovné signály.

Davisův patent US č. 4 196 429 má snímač pohybu umístěn v přílbě hasiče nebo jiného člověka pracujícího v nebezpečném prostředí, kdy tento snímač obsahuje mechanické čidlo, elektrický obvod a samostatný pomoc přivolávající systém, který vysílá zvukový nebo jiný varovný signál v případě zastavení pohybu v rozsahu předem stanoveného časového úseku a který upozorňuje na vyřazení pracovníka nebo j iné osoby z dané činnosti.

Doposud známé přístroje v této oblasti techniky však mají řadu problémů. Protože je potřebné, aby takový přístroj vydal varovný signál tehdy, když se neobnoví pohyb jeho uživatele po uplynutí takového časového úseku, který je dostatečně dlouhý pro určení, že se skutečně hýbat nemůže, stává se snímač lidského pohybu jádrem potřebného přístroje.

Navíc určování lidského pohybu je přinejlepším obtížné, ale v případě tohoto přístroje není rozhodující rozlišování pohybu, protože to, co je skutečně potřebné detekovat, je nedostatek pohybu. Je známé, že lidský pohyb lze detekovat současně ve všech třech osách, avšak detekování pohybu ve dvou osách je považováno za postačující. Navíc je třeba, aby byl snímač pro detekování lidského pohybu ovládán při dodávání velmi malého příkonu mechanické energie, protože zrychlení související s lidským pohybem může mít nízkou amplitudu a nízký kmitočet. Uplatnění principu kyvadla bude účinkovat správně, protože kyvadlo typicky vytváří kyvadlový pohyb s nízkým kmitočtem, který je udržován dodáváním malého příkonu. Navíc k monitorování kyvadlového pohybu je žádoucí použít optoelektroniku, protože svítivé diody a fototranzistory mohou být sestavovány v nesčíslných konfiguracích, jsou levně, jejich rozměry jsou malé a nevyžadují mechanický kontakt. Jsou-li mechanické kontakty použity, mělo by být provedeno hermetické utěsnění. Elektronický obvod takového přístroje majícího fototranzistorový signál jako vstup by měl detekovat pohyb na všech 360° v jedné rovině nebo kolem jedné osy. Výslednost detekování závisí na mechanickém provedení přístroje.

- 1 CZ 292158 B6

Podstata vynálezu

Přihlašovaný vynález popisuje osobní poplachový systém reagující na pohyb, který obsahuje snímač pohybu pro generování signálu představujícího pohybové potíže, přepínací zařízení stavů 5 výstupního signálu, které je připojeno ke snímači pohybu, přijímající generovaný signál a střídavě přepínající svůj výstup mezi prvním a druhým stavem pouze při vykonávaném pohybu, k přepínacímu zařízení je dále připojen pulzní generátorový obvod pro generování pohybového impulzu při přepnutí přepínacího zařízení z prvního stavu do druhého stavu, k pulznímu generátorovému obvodu je připojen intervalový časovači obvod pro zablokování prvního generovaného 10 pohybového impulzu a umožnění hradlování následujících impulzů pouze pokud přijdou alespoň v předem stanoveném časovém poměru, na intervalový časovači obvod je připojen resetovatelný časovači a poplachový obvod pro příjímání hradlovaných pohybových impulzů, resetovaný hradlovanými impulzy k vyloučení vyvolání nouzového poplachu po dobu generování pohybových impulzů.

Podle jednoho svého výhodného provedení obsahuje přepínací zařízení osobního poplachového systému kondenzátor, první řídicí obvod se vstupem připojeným ke snímači pohybu a s výstupem připojeným ke kondenzátoru pro jeho nabití na první úroveň napětí při detekování pohybového impulzu, a druhý řídicí obvod se vstupem připojeným ke snímači pohybu a s výstupem 20 připojeným ke kondenzátoru pro jeho nabití na druhou úroveň napětí, není-li impulz detekován.

Podle dalšího výhodného provedení je prvním řídicím obvodem osobního poplachového systému podle vynálezu obvod pro nabíjení kondenzátoru a druhým řídicím obvodem je obvod pro vybíjení kondenzátoru.

Pulzní generátorový obvod osobního poplachového systému výhodně obsahuje monostabilní klopný obvod, který je připojen k prvnímu řídicímu obvodu kondenzátoru a druhému řídicí obvodu kondenzátoru a který generuje znovu nastavitelný signál pouze tehdy, když se napětí kondenzátoru změní na první úroveň.

Podle dalšího výhodného provedení osobního poplachového systému snímač pohybu obsahuje oscilační obvod pro generování posloupnosti impulzů, koscilačnímu obvodu a k prvnímu řídicímu obvodu je připojen pulzní řídicí obvod kondenzátoru pro jeho nabíjení při detekování pohybových impulzů, přičemž druhý řídicí obvod je svým druhým vstupem napojen na oscilační 35 obvod pro příjem posloupnosti impulzů a vybíjení kondenzátoru pouze tehdy, když nejsou přítomny nabíjecí impulzy kondenzátoru a je přítomen oscilační signál.

Podle ještě dalšího výhodného provedení osobního poplachového systému pulzní nabíjecí obvod obsahuje světelný zdroj, který je připojen k oscilátoru, světelný detektor umístěný v odstupu od 40 světelného zdroje a generující první posloupnost impulzů, mezi světelným zdrojem a světelným čidlem je uspořádán přerušovač světla, pro přerušování průchodu světla ze světelného zdroje na světelný detektor.

Další výhodné provedení osobního poplachového systému má intervalový časovači obvod při45 pojen mezi pulzní generátorový obvod a resetovatelný časovači a poplachový obvod pro seřízení citlivosti systému na vibrace a pohyb. Tento intervalový časovači obvod výhodně obsahuje pulzní hradlový obvod vložený mezi pulzní generátorový obvod a resetovatelný časovači a poplachový obvod pro vytvoření pulzního hradla s předem stanovenou časovou konstantou, přičemž pulzní hradlový obvod generuje signál pro nulování resetovatelného časovače 50 časovacího a poplachového obvodu pouze tehdy, objeví-li se v hradle dva sousední impulzy.

-2CZ 292158 B6

Osobní poplachový systém výhodně zahrnuje vypínač reagující na provoz dýchacího přístroje, obsahujícího obličejovou masku, pro zapnutí systému pouze je-li kyslík dopravován dýchacím přístrojem do obličejové masky.

Snímač pohybu detekuje pohyb a je výhodně řešen tak, aby byl použit se samostatným dýchacím zařízením a aby pouhé dýchání nevytvářelo pohyb detekovaný předmětným snímačem lidského pohybu.

K zajištění funkcí obvodu produkujícího varování může být použit mikroprocesor.

Na základě uvedených údajů je přihlašovaný vynález vhodný pro varovný systém reagující na pohyb, který obsahuje samostatný dýchací přístroj, obličejovou masku, ústrojí namontované na samostatném dýchacím přístroji pro umožňování jeho činnosti podle volby a pro umožňování přívodu kyslíku ze zdroje do masky, snímač pohybu pro generování nouzového signálu oznamujícího pohybové potíže, jenž je přidružen k samostatnému dýchacímu přístroji, zařízení generující výstupní signál informující o změnách stavu, které je propojeno se snímačem pohybu přijímajícím generovaný signál a které střídavě přepíná svůj výstup mezi prvním stavem a druhým stavem pouze tehdy, když se pohyb koná, výstupní díl, jenž je připojen k zařízení informujícím o změnách stavu a jenž generuje pohybový impulz tehdy, když zařízení informující o změně stavu přepíná mezi prvním stavem a druhým stavem, intervalový časovač blokující pohybové impulzy pokud se po sobě jdoucí impulzy neobjevují dostatečně rychle, časovač připojený k intervalovému časovači pro příjem pohybových impulzů, kdy tento časovač není znovu nastavován v průběhu předem určeného časového úseku a spínačové ústrojí reagující na činnost zařízení umožňující fungování systému tím, že zapíná varovný systém reagující na pohyb pouze tehdy, když je tento systém v provozu.

Popis obrázků na výkresech

Tyto a další cíle přihlašovaného vynálezu budou podrobněji popsány v souvislosti s následujícím detailním popisem obrázků, na nichž stejné odkazové značky označují stejné součásti a na nichž :

Obr. 1 je schematické uspořádání přihlašovaného nového snímače pohybu v obecném znázornění;

Obr. 2 je schematické uspořádání upřednostňovaného provedení snímače pohybu podle přihlašovaného vynálezu;

Obr. 3 je obecné schéma alternativního provedení snímače pohybu;

Obr. 4 je izometrické zobrazení sestaveného snímače pohybu podle vynálezu;

Obr. 5 je zobecněný průřez snímače pohybu podle obr. 4.

Obr. 6 je schéma elektrického obvodu snímače pohybu podle přihlašovaného vynálezu;

Obr. 7A je zobecněné blokové schéma přihlašovaného nouzového poplachového systému;

Obr. 7B je schéma celého, na pohyb reagujícího nouzového poplachového systému,

Obr. 7C je graf průběhu impulzů znázorňující činnost oscilačního obvodu Schmittova spouštěcího invertoru podle přihlašovaného vynálezu;

Obr. 7D je tabulka stavů činnosti NAND elementu obvodu pro střídání stavů;

-3 CZ 292158 B6

Obr. 8 je schéma elektrického spínání pro napájení systému podle obr. 7B v souvislosti se samostatným dýchacím přístrojem;

Obr. 9 je schematické znázornění tlakem ovládaného spínače použitého v souvislosti s obr. 8, který zapíná a dodává proud do obvodu podle obr. 7B, má-li uživatel na obličeji kyslíkovou masku;

Obr. 10 znázorňuje průběhy impulzů (a), (b), (c), (d), (e), (f) a (g) pro vysvětlení činnosti obvodu podle obr. 7B;

Obr. 11 znázorňuje samostatný dýchací přístroj, který může být použit s obvody podle obr. 7A a 7B a který může dodávat elektrický proud do systému snímače pohybu tehdy, když má uživatel na svém obličeji nasazenu kyslíkovou masku a dýchá kyslík.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 je nákres obecného schématu znázorňujícího obecné principy nového, zde popisovaného snímače pohybu. Jak může být na obr. 1 vidět, obsahuje snímač 10 pohybu otáčivý kotouč 12, který je umístěn mezi částmi 14 a 16 pouzdra tak, aby se mohl volně otáčet na hřídeli 17 uloženém v ložiscích 18 a 20. Kotouč 12 má určitý počet od sebe vzdálených otvorů 22, které jsou kruhově na tomto kotouči uspořádány. Závaží 28 je excentricky připevněno k volně se otáčejícímu kotouči 12 pomocí ramene 29 tak, aby pohyb částí 14 a 16 pouzdra vyvolal také pohyb závaží 28, které dále roztáčí kotouč 12 na ose vytvořené hřídelí 17· Světelný zdroj 24, jako je svítivá dioda LED, je umístěn na jedné straně kotouče 12 tak, aby byl v přímé návaznosti na kruhovou dráhu vytvořenou otvory 22 v kotouči 12, a světelné čidlo 26, zde fototranzistor, je umístěno na druhé straně kotouče 12 tak, aby světlo ze světelného zdroje 24. tj. zde svítivé diody, procházející otvorem 12 bylo přerušováno otáčením kotouče 12, dojde-li ke zrychlení pohybu stěn 14 a 16 v přinejmenším jedné nebo dvou kolmých rovinách, na základě čehož světelné čidlo 26 generuje výstupní elektrický signál do vedení 27. Světelný zdroj 24 je napájen proudem dodávaným do vstupních přívodů 25.

Je možné zjistit, že elektronický obvod přijímající signál ze světelného čidla 26, přiváděný vedením 27 jako vstup, bude detekovat pohyb v celém rozsahu 360° v jedné rovině nebo na jedné ose. I když toto řešení pracuje dobře s hřídelí 17. jak je nakresleno na obr. 1, kdy její osa otáčení je ve svislé rovině v 90°, hmota závaží 28 zatěžuje postranní ložiska 18 a 20 a tím zpomaluje pohybovou energii.

Schematický nákres snímače 10 pohybu ukázaný na obr. 2 odstraňuje tento problém. Jak může být na obr. 2 vidět, jez obvodu kotouče 12 veden směrem dovnitř zářez 34 a do tohoto zářezu 34 v kotouči 12 je umístěno závaží kulového tvaru - kulovitá hmota nebo kulička 32. která je na svém místě udržována v kruhovém žlábku 30 tak, aby byla zachována možnost pohybu této kuličky 32, takže pohyb částí 14. 16 pouzdra vyvolává pohyb kuličky 32 ve žlábku 30 a tím i otáčení kotouče 12. čímž je přerušováno světlo ze světelného zdroje 24 vedené do světelného čidla 26. V takovém případě může být vidět, že hmotnost kuličky 32 účinkuje na povrch žlábku 30, takže na ložiska 18, 29. v nichž je uložen a hřídel 17, nepůsobí žádná boční zátěž. V upřednostňovaném provedení jsou otvory 22 nebo okénka rozmístěna v 15° odstupech od sebe na poloměru 21,08 mm. Samozřejmě mohou být v jiných podmínkách uplatněny jiné rozměry.

V kotouči 12 může být navíc vytvořen další zářez 35, aby byl otáčivý kotouč 12 vyvážen a tím byla vyrovnána ztráta materiálu odstraněného při zhotovování zářezu 34· Jinak by otáčivý kotouč 12 nebyl vyvážen kvůli úbytku hmotnosti materiálu odstraněného ze zářezu 34.

-4CZ 292158 B6

Na obr. 3 je předvedeno alternativní provedení snímače pohybu, v němž kolečko 36 má určitou hmotnost a je připevněno na obvodu otáčivého kotouče 12 velmi známým způsobem pomocí hřídele nebo ramene 38. Kolečko 36 spočívá na povrchu drážky 30 mezi stěnami 14, 16 pouzdra a v důsledku toho nevyvíjí boční zatížení, protože hmotnost kolečka 36 působí směrem dolů a je přijímána drážkou 30, v níž se otáčí.

Obr. 4 je izometrické zobrazení upřednostňovaného provedení celého snímače 10 pohybu. Snímač 10 obsahuje první a druhou do sebe zapadající část 14, 16 pouzdra s kruhovým žlábkem 30 tak, jak je znázorněno na obr. 5. U jedné části 14 pouzdra je umístěn světelný zdroj 24. ze kterého vystupují vstupní přívody 25 tak, jak je znázorněno na obr. 4, zatímco světelné čidlo 26 je umístěno v druhé polovině 16 pouzdra, z něhož vycházejí výstupní vývody 27. Snímač 10 pohybu by byl ve své upřednostňované podobě namontován na zadním rámu samostatného dýchacího přístroje, kdy rovina kotouče 12 je položena v úhlu 60° ve vztahu k vodorovné rovině a leží na přímce představující normální pohyb osoby vpřed, což znamená, že okraj kotouče by měl směřovat dopředu ve směru pohybu vpřed.

Obr. 5 je průřez zařízení předvedeného na obr. 4. Obě části 14 a 16 dutého pouzdra snímače 10 pohybu jsou smontovány dohromady tak, že do sebe vzájemně zapadají a vytvářejí pouzdro mající uvnitř komoru 19. V komoře 19 je umístěn volně otáčivý kotouč 12, který se otáčí na ose vytvořené hřídelí 17, na ní je otáčivý kotouč 12 upevněn. Hřídel 17 je uložena v ložiskách 18. 20 tak, aby se volně otáčela. V pouzdru je vytvořen kruhový žlábek 30, který prochází po obvodu kotouče 12. Kulička 32 je umístěna a udržována ve výřezu 34 v kotouči tak, jak je předvedeno na obr. 2, aby existovala možnost uvedení kuličky 32 do pohybu vznikajícího v důsledku zrychlení pohybu pouzdra tvořeného částmi 14, 16, kdy se kulička 32 koulí ve žlábku 30, čímž roztáčí kotouč 12 a způsobuje přerušování světla vedeného ze světelného zdroje 24 přes rozmístěné otvory 22 do světelného čidla 26 na druhé straně kotouče 12. Světelný zdroj 24 neboli zde svítivá dioda LED může pracovat v infračerveném frekvenčním rozsahu a volba vhodného typu světelného čidla 26, který může takové světlo detekovat, je v této oblasti techniky snadnou záležitostí.

Na obr. 6 je nakreslen obvod snímače 10 pohybu, který byl předveden na obr. 5. Svítivá dioda LED světelného zdroje 24 je napájena z napěťového zdroje 40 a elektrický proud prochází přes odpor R1 a světelný zdroj 24 na elektrický nulový potencionál 46.

Činnost svítivé diody LED světelného zdroje 24, vyžaduje proud 20 mA. Otáčivý kotouč 12 s otvory 22 je umístěn mezi svítivou diodou LED světelného zdroje 24 a fototranzistorem světelného čidla 26. Fototranzistor - světelné čidlo 26 - je napájen z napěťového zdroje 40 přes odpor R2 do jeho kolektoru 54. Když světlo z diody LED světelného zdroje 24 projde otvorem 22 a zasáhne přijímající část 58 fototranzistoru světelného čidla 26. dojde k propojení přes emitor 56 a vedení 57 na elektrický nulový potencionál 46, což způsobí pokles napětí v odporu R2 a ve vedení 50 je tak vyprodukován výstupní signál.

Při zkoumání vztahu zářezu 34 v kotouči 12 a koulející se kuličky 32 bude jasné, že šířka zářezu 34 ve vztahu k průměru koulející se kuličky 32 vytváří prostředek seřízení potřebné citlivosti přístroje. V upřednostňovaném provedení má kulička 32 průměr 7,93 mm a šířka zářezu je stejná jako průměr kuličky plus další rozměr v rozsahu od 5 % do 100 % průměru kuličky 32. V souvislosti s tím ponechává širší zářez více prostoru pro pohyb kuličky 32. aniž by se pohnul kotouč 12. Tato skutečnost může být využita pro seřízení citlivosti, která je nezbytná, protože nepohybující se jednotlivec nebo uživatel může stále produkovat nějaký pravidelný pohyb, jakým je dýchání.

Obr. 7A je blokové schéma kompletního optoelektronického obvodu snímače. Ten obsahuje také již popsaný snímač 10 pohybu, který generuje signál upozorňující na porušení normálního pohybu. Oscilační obvod 60 dodává řídicí signály do snímače 10 pohybu po vedení 25. aby vyvolal

-5CZ 292158 B6 impulzní výstupní signál ve vedení 50 vycházející ze snímače vždy, když světlo ze světelného zdroje 24 projde otvorem 22 do světelného čidla 26. Stavy střídající obvod 51 přijímá impulzní výstupní signály ze snímače 10 pohybu po vedení 50 a signály z oscilačního obvodu 60 po vedení 78 a střídavě přepíná svůj výstup do vedení 85 mezi prvním stavem a druhým stavem pouze tehdy, když existuje pohyb tak, jak je detekován snímačem 10 pohybu. Monostabilní klopný obvod (multivibrátor s označením MV) 89 slouží jako výstupní zařízení a je propojen vedením 85 se stavy střídajícím obvodem 51 a generuje pohybový impulz do vedení 99 jen tehdy, když stavy střídající obvod 51 přepíná z prvního stavu do druhého stavu. Impulzní intervalový časovač/hradlo přijímá pohybový impulz po vedení 99 z monostabilního klopného obvodu 89 a zahajuje další impulz po ukončení pohybového impulzu (týl pohybového impulzu). Druhý impulz nabíjí kondenzátor, jenž má předem určenou dobu nabíjení (tj. jedna třetina sekundy). Výstupní signál z odporu/kondenzátoru (RC) je znásoben (ANDOVÁN) původním pohybovým impulzem z vedení 99. Jestliže je uzlový součin AND postačující, přechází pohybový impulz po vedení 99 do resetovatelného časovacího obvodu 102. Pokud není postačující (kondenzátor je vybit), je pohybový impulz blokován hradlem - součinovým AND elementem.

Odblokovaný impulz znovu nastavuje opakovatelně nastavitelný - resetovatelný časovači obvod 102. Tím bude resetovatelný časovači obvod 102 generovat nouzový signál jen tehdy, když v průběhu předem stanoveného časového úseku nedojde ke znovunastavení resetovatelného časovacího obvodu 102. Na základě toho vyvolá týl pohybového impulzu ve vedení 99 nový impulz ve vedení X. Impuls ve vedení X nabíjí kondenzátor C, který je vybit odporem R. Kondenzátor C musí zůstat nabitý, aby impulz ve vedení 99 prošel přes součinový AND element 101 do resetovatelného časovacího obvodu 102. Pokud je kondenzátorC. vybitý, pak první impulz ve vedení 99 neprojde AND elementem 101 do resetovatelného časovacího obvodu 102.

Obr. 7B předvádí detaily obvodu, jehož blokové schéma je nakresleno na obr. 7A. Jak může být na obr. 7B vidět, optoelektrický snímač 10 pohybu obsahuje svítivou diodu LED jako světelný zdroj 24 a fototranzistor jako světelné čidlo 26. Napěťový zdroj 40 je propojen se svítivou diodou LED přes odpor Rl. Katoda svítivé diody LED je připojena ke kolektoru tranzistoru 62 v oscilačním obvodu 60. Když infračervené světlo ze světelného zdroje 24 zasáhne fototranzistor - světelné čidlo 26 - skrz otvor nebo okénko 22 v otáčivém kotouči 12, tento fototranzistor se stává vodivým a výstupní signál se blíží nule voltů, protože napětí ze zdroje 40 úplně klesne v odporu R2, na základě čehož je ve vedení 50 dosaženo napětí v podstatě nula voltů jako výstup. Když pohybující se kotouč 12 zablokuje průchod světla do světelného čidla 26, blíží se úroveň výstupního signálu napětí zdroje 40, protože fototranzistor přestane být vodivým. Otáčení kotouče 12 však vzniká na základě pohybu snímače 10, a proto měnící se výstupní signál ve vedení 50 prokazuje pohyb. Systém funguje správně tehdy, když okénko 22 způsobuje změny ve světelném čidlu 26 přechody světla do tmy či ze tmy do světla.

Schmittův spouštěcí invertor 65, jako je typ 40106A, spolu s odpory R4. R5. diodou 74 a kondenzátorem 72 tvoří oscilátor. Toto uspořádání osciluje vlivem použití Schmittova spouštěcího invertoru 65. Zatímco standardní invertoiy a hradla mají pouze jedno vstupní prahové napětí, které vyvolává výstup pro sepnutí. Schmittovy spouštěcí invertoiy a hradla mají dvě rozdílná vstupní prahová napětí: jedno prahové napětí, kdy se vstup mění z nízkého na vysoký, a rozdílné prahové napětí, kdy se vstup mění z vysokého na nízký.

Posuďte obr. 7C. Předpokládejme, že vstup je nízký (nula voltů) a výstup je vysoký (typicky 3,4 voltu). Při zvyšování vstupního napětí se výstup nemění až potud, kdy vstup dosáhne 1,7 voltu, jak je znázorněno na obr. 7C. V tomto momentu výstup náhle klesne do nízkého stavu (typicky 0,2 voltu) a zůstává nízký pro další zvýšení vstupního napětí. Když vstup začíná ve vysokém stavu a klesá knule, zůstane výstup nízký do té doby, kdy vstup dosáhne přibližně 0,9 voltu. Poté výstup náhle přejde do vysokého stavu.

-6CZ 292158 B6

Řóždíl mezi vysokým prahovým napětím (1,7 voltu) a nízkým prahovým napětím (0,9 voltu) se nazývá hystereze. Hodnoty se samozřejmě mění podle různých verzí invertoru a hodnoty, které byly uvedeny jsou hodnotami Schmittova spouštěcího invertoru typu 54/7414.

Není žádoucí, aby svítivá dioda byla napájena trvale stálým proudem 20 mA, protože přístroj je napojen na baterii a životnost této baterie by byla podstatně zkrácena. Aby se podstatně snížila spotřeba proudu přiváděného do svítivé diody, je žádoucí zapínat tuto svítivou diodu LED v podstatě na 100 % celkového času a vypínat ji v podstatě 90 % celkového času při kmitočtu přibližně 100 Hz. Je známo, že při opakovacím kmitočtu 100 hertzů vznikne jeden nebo více pulzů z návaznosti od svítivé diody LED do fototranzistoru, kdy otevřený otvor v kotouči umožní průchod světla i v případě nej aktivnějšího pohybu, a proto i nejrychlejšího předpokládaného otáčení kotouče. V této souvislosti by byla svítivá dioda LED zapnuta 1 ms a vypnuta 9 ms. Jestliže má impulz takto při zapnutí 20 mA, pak průměrný proud je 2 mA, což je přijatelné. Aby mohla být svítivá dioda LED zapnuta 10 % a vypnuta 90 % celkového času, je dioda 74 sériově zapojena s odporem R5. Takto může mít oscilační obvod 60 nesymetrický výstup, protože dioda 74 umožňuje nabíjení kondenzátoru 72 přes oba odpory R4 a R5, ale vybití tohoto kondenzátoru 72 je možné jen přes odpor R4. Jestliže odpor R5 je jednou desetinou odporu R4 (R4 je desetkrát větší než R5). znamená to, že výstup je vysoký 10 % času. V tomto smyslu je při činnosti oscilátoru výstup Schmittova spouštěcího invertoru 65 připojen přes odpor R3 k bázi tranzistoru 62 a provádí jeho zapínání a vypínání při desetiprocentním periodickém poměru, tj. 10 % zapnuto a 90 % vypnuto. Toto umožňuje, aby svítivá dioda LED byla zapnuta 10 % a vypnuta 90 % času. Odpor R3 snižuje proud na bázi tranzistoru 62, jehož funkcí je zapínat diodu LED, jak je znázorněno na grafu průběhu impulzu (a) na obr. 10. Jak je vidět na grafu (a) na obr. 10, jsou předvedenými výstupními impulzy oscilačního obvodu 60 ty impulzy, které, jsou vyprodukovány tehdy, když je oscilační obvod 60 zapnut 10% času a 20 mA impulzy diody LED jsou produkovány při 10 % pracovního cyklu. Odpor R1 ve snímači 10 snižuje proud pro diodu LED na 20 mA.

Graf (b) na obr. 10 znázorňuje otvory 22 nebo okénka v otáčivém kotouči 12. Při nahodilém pohybu kuličky 36 vytvoří otvory 22 okénko 136 na grafu (b), přičemž v době jeho existence budou procházet impulzy přes okénko do světelného čidla 26. Pokud je uplatněn pomalý kotouč, může být doba existence okénka delší, jak je znázorněno na grafu (b) s okénkem 136. Je-li uplatněn rychlý kotouč, může být doba existence okénka kratší. Jak je znázorněno na grafu (b) průběhu 137 na obr. 10.

V této souvislosti je výstup ze snímače 10 ve vedení 50 opakem výstupu oscilátoru ve vedení 78 v takové situaci, kdy existuje okénko, které propouští světlo z diody LED světelného zdroje 24 do fototranzistoru světelného čidla 26. Toto může být vidět na grafech průběhu impulzů (a) a (c) na obr. 10. Když jde výstup oscilačního obvodu 60 do plusu, vyzařuje světelný zdroj 24 světlo do světelného čidla 26 a toto světelné čidlo 26 provede propojení, přičemž napětí v odporu R2 poklesne, výsledkem čehož je záporný impulz na výstupu snímače 10 ve vedení 50. Toto je znázorněno na grafu průběhu impulzu (c) jako signál b. V případě grafu průběhu impulzu (a) na obr. 10 je výstup oscilátoru 60 ve vedení 78 označen jako signál a a výstup snímače 10 ve vedení 50 je označen na grafu průběhu impulzu (c), obr. 10, jako signál b. V tomto smyslu může být na obr. 10 vidět, že oscilační signály 134 jdou do plusu a snímačové signály 138 jdou do minusu.

Stavy střídající obvod 51 předvedený na obr. 78 obsahuje Schmittův invertor 80. diodu 84, NAND element 82, diodu 86 a kondenzátor 88. Výstup Schmittova invertoru 80 je znázorněn jako signál c předvedený na grafu průběhu impulzu (d), viz obr. 10, a produkuje impulzy, které jsou opačné na rozdíl od impulzů 138 z výstupu snímače pohybu 10 do vedení 50. Výstupem NAND elementu 82 je signál d znázorněný na grafu průběhu impulzu (e), obr. 10. Signál b na vedení 50 i signál a na vedení 78 z oscilátoru jsou přiváděny do NAND elementu 82. Tabulka stavů NAND elementu 82 je ukázána na obr. 7D. Jsou-li signály a a b 0, je tudíž

-7CZ 292158 B6 výsťiipní signál d z elementu NAND 82 1. Je-li signál a O a signál b je 1, je výstup NAND elementu obdobně 1. Jestliže je signál a 1 a signál b je 0, pak výstup NAND elementu 82 bude 1. Budou-li oba signály a i b 1, pak výstup NAND elementu bude 0. Takto výstupní signál c ze Schmittova invertoru 80 nabíjí kondenzátor 88 přes diodu 84.

Na grafu průběhu impulzu (d), obr. 10, jsou znázorněny impulzy 140· Napětí kondenzátoru 88 je předvedeno na grafu průběhu (f), jenž je rovněž součástí obr. 10. Toto nabíjecí napětí je označeno na grafu průběhu (f) odkazovou značkou 144.

Když se však okénko nebo otvor 22 v kotouči 12 uzavře, přeruší se vstupní signál b na vedení 50 do Schmittova invertoru 80 a tím se také přeruší výstupní signál c z tohoto Schmittova invertoru 80. Protože neexistuje signál b. ale existuje signál a, produkuje NAND element 82 výstup v souladu s pravdivostní tabulkou stavů na obr. 7D, což umožňuje vybití kondenzátoru 88 přes diodu 86.

Toto nabíjecí a vybíjecí napětí 144 kondenzátoru 88 je přiváděno vedením 85 do Schmittova invertoru 90 v monostabilním klopném obvodu 89. Schmittův invertor 90. kondenzátor 92, odpor R6, dioda 96 a Schmittův invertor 98 tvoří jako celek monostabilní klopný obvod 89. Tento monostabilní klopný obvod 89 produkuje impulz vždy, když je kondenzátor 88 nabit ve stavy střídajícím zařízení 5L Impulz objevující se na výstupu ze Schmittova invertoru 98 je tím impulzem, který oznamuje, že se pohyb koná. Viz graf průběhu impulzu (g), impulz 146 na obr. 10. Činnost monostabilního klopného obvodu se objevuje tehdy, když výstup Schmittova invertoru 90 jde nízko, což způsobuje, že Schmittův invertor 98 udržuje výstup, který je vysoký do té doby, než se kondenzátor 92 nabije přes odpor R6. Poté se Schmittův invertor 98 vrací do normálního nízkého výstupu. Když jde výstup ze Schmittova invertoru vysoko, vybije se kondenzátor 92 přes diodu 96 a proces se pak může opakovat.

Vezměte na vědomí, že místo kondenzátoru 88 ve stav měnícím obvodu 51 by mohl být použit konvenční bistabilní klopný obvod, aby mohly být měněné stavy udržovány. Jinými slovy to znamená, že výstup z invertoru 80 by mohl nastavit klopný obvod do jednoho stavu a výstup z NAND elementu 82 by znovu nastavil klopný obvod do opačného stavu.

Popsané uspořádání monostabilního klopného obvodu 89 bylo specificky vybráno tak, aby uplatnilo výhodu AC vazby zajištěné kondenzátorem 92. AC vazba umožňuje to, že výstup Schmittova invertoru 98 je nízko tehdy, když se kotouč 12 zastaví na otevřeném okénku 22 (kondenzátor 88 má vysoké napětí) nebo na zavřeném okénku 22 (kondenzátor 88 má nízké napětí). Pohybové impulzy se pak objevují pouze tehdy, když je kondenzátor nabíjen rychle podle přechodů okének ze světla do tmy.

Pohybový impulz znázorněný na grafu průběhu impulzu (g), obr. 10, ve vedení 99, obr. 7B, u výstupu monostabilního klopného obvodu 89 zahajuje nový nebo druhý podobný impulz v intervalovém časovacím obvodu 100. kdy tento nový impulz je generován týlem pohybového impulzu z monostabilního klopného obvodu 89. Tento nový nebo druhý impulz zahajuje krátký časovači signál prostřednictvím RC stálého časového obvodu v intervalovém časovacím obvodu 100 tvořeném kondenzátorem C a odporemR, který následně aktivuje součinový AND element 101. Další pohybový impulz, který se objeví při aktivování AND elementu 101, bude hradlován hradlem AND elementu 101. pokud nevyprší časová konstanta RC a rovněž tak bude zahajovat časovači signál pomocí prostředků stálého časového obvodu RC. Všechny pohybové impulzy jsou obdobným způsobem hradlovány v AND elementu 101. aby každý za sebou jdoucí impulz pravidelně těsně navazoval, takže RC časový stálý signál není přerušován a deaktivuje AND element 101. V tomto smyslu, je-li kotouč nehybný a vibrace či náraz posune otvor do světelného paprsku (přemisťování ze světla do tmy), bude obvod necitlivý a bude odmítat výsledný pohybový impulz, jestliže se v průběhu předem stanoveného časového úseku neobjeví další. Velmi pomalé pohyby, kdy okénka přerušují světelný paprsek v časovém poměru kratším

-8CZ 292158 B6 než předem stanovený časový úsek, jsou všechny odmítány tak dlouho, až se otáčení kotouče zrychlí v důsledku většího pohybu. Pouze pohybové impulzy, které se objevují rychleji než nastavení časového poměru RC stálého časového signálu, nejsou blokovány, a proto nastavení desetisekundového resetovatelného časovacího obvodu 102 takto zabrání vyvolání poplachu. Resetovatelný časovači obvod 102 blokování je v této oblasti dobře znám a nebude dále detailně popisován stejně jako prostředky pro vyvolání poplachu a slyšitelná zvuková zařízení.

Může být vhodné spojit činnost nového optoelektronického obvodu pro detekování pohybu přímo se samostatným dýchacím přístrojem. V takovém případě je třeba, aby byl tento pohyb detekující obvod uveden do činnosti ve chvíli, kdy uživatel začíná dýchat. Největší problém se však objevuje tehdy, když uživatel, jakým je například hasič, usedne, odpočívá a sundá si masku. V průběhu této doby však uvede snímač pohybu do činnosti nouzový poplachový systém po uplynutí předem stanoveného časového úseku (tj. po 20 s) a uživatel bude muset nějak vypnout nebo vyřadit z činnosti celou jednotku. Pokud je tato jednotka zapínána a vypínána podle tlaku v masce, pak bude systém v činnosti pouze tehdy, když je maska nasazena, a nebude aktivizován v době, kdy bude maska sundána, jak to bývá při přestávkách. Obr. 11 předvádí blokové schéma systému běžně používaného dýchacího přístroje, který má zdroj - kyslíkovou láhev 150 propojen přes láhvový ventil 157 s obličejovou maskou 156 velmi dobře známého typu. Maska 156 má přední díl nebo zomíkovou část 152, přes kterou může uživatel vizuálně pozorovat své okolí, a dále má páskové nebo temenní pokrytí 158 sloužící k udržení masky 156 v příslušné poloze na obličej i. Za vzduchovým zdrojem - lahví 150 může být ve vhodné poloze umístěn tlakový redukční ventil 160, který snižuje tlak ve vysokotlaké hadici na takovou hodnotu, která je potřebná pro zásobování dýchací masky. Dýchací ventil detekuje potřebu zásobování masky vzduchem. K tlakovému redukčnímu ventilu 160 je přes rozdělovači spojení 159 hadicového vedení připojeno hadicové vedení 154 do masky. Tlakový spínač 104, který zapíná nouzový poplachový systém, reagující na pohyb, je umístěn mezi tlakovým redukčním ventilem 160 a rozdělovacím spojením 159 hadicového vedení tak, aby byl tlakován, ale přitom nepřekážel průchodu vzduch určeného pro dýchání. Obr. 9 znázorňuje činnost tlakového spínače 104. Válec 164 a soustava 166 pístu a O-kroužku je umístěna ve vzduchovém průchodu tak, aby nepřekážela proudění vzduchu a přitom ovládala standardní mikrospínač 106. Vratná pružina 168 slouží k vrácení soustavy 166 pístu a O-kroužku do vypínací polohy tehdy, když se tlak vzduchu sníží na předem stanovenou hodnotu cca 207 kPa nebo když je láhvový ventil 157 uzavřen.

Obr. 8 znázorňuje schéma tlakového spínače připojeného k systému reagujícímu na pohyb. Jak může být vidět na obr. 8, 9 a 11, je systém reagující na pohyb zapnut tehdy, když je ventil 157 láhve 150 otevřen, a vypnut, je-li tomu naopak. V systému reagujícím na pohyb je uplatněn velmi dobře známý asynchronní klopný obvod, který udržuje dodávání elektrického proudu do systému (připojení k baterii) po vypnutí tlakového spínače 104 (uzavření láhve) až do stisknutí tlačítka spínače manuálního nastavení.

Na základě uvedeného je vyvinut nový snímač pohybu, který obsahuje pouzdro mající uvnitř dutou komoru, v duté komoře je umístěn otáčivý kotouč volně se otáčející na ose, v otáčivém kotouči je určitý počet kruhovitě uspořádaných otvorů, na volně otáčivý kotouč umístěný v pouzdru je přidáno závaží tak, aby zrychlení pouzdra působící na toto závaží roztočilo kotouč na jeho ose otáčení. Závažím může být ložisková kulička nebo jiná kulovitá hmota, která je vložena do zářezu v kotouči a je udržována v kruhovém žlábku v pouzdru, a v této souvislosti je umožněn pohyb uvedené hmoty tehdy, když zrychlení pouzdra vyvolá koulení kulovité hmoty ve žlábku, výsledkem čehož, je otáčení kotouče a tím přerušování světla vysílaného ze světelného zdroje do světelného čidla přes uvedené otvory v kotouči.

Světelný zdroj je umístěn na jedné straně kotouče v návaznosti na kruhovou dráhu tvořenou otvory v kotouči a na druhé straně je umístěno světelné čidlo tak, aby světlo ze světelného zdroje procházející otvorem bylo přerušováno otáčením kotouče tehdy, když dojde ke zrychlení pohybu

-9CZ 292158 B6 pouzdra přinejmenším v jedné ze dvou kolmých rovin, na základě čehož světelné čidlo generuje výstupní elektrický signál.

Pouzdro tvoří dvě do sebe zapadající opačné poloviny, tedy první polovinu a druhou polovinu, 5 a v tomto pouzdře je kruhový žlábek, který je veden podle obvodu kotouče umístěného v dutině pouzdra. Zářez pro umístění kulovité hmoty směřuje dovnitř od obvodového okraje kotouče tak, že kulovitá hmota se nachází v zářezu kotouče a je udržována v kruhovém žlábku tak, aby byl umožněn pohyb této hmoty, když zrychlení pohybu pouzdra vyvolá koulení kulovité hmoty ve žlábku, čímž dochází k roztáčení kotouče a tím i přerušování světla procházejícího přes rozmístě10 né otvory do světelného čidla. Šířka zářezu může být volena různě a tím je určována citlivost snímače. Čím je zářez širší, tím je citlivost snímače menší, pokud jde o otáčení kuličky.

V alternativním provedení vyčnívá z obvodového okraje kotouče radiálně vnějším směrem rameno nebo hřídel, který má na svém vnějším konci umístěno závaží, jež se pohybuje v kruhovém 15 žlábku, takže toto závaží účinkuje jako kyvadlo, přičemž zrychlení pohybu pouzdra snímače roztáčí závaží a tím i kotouč na jeho ose otáčení, výsledkem čehož je přerušování světla procházejícího přes rozmístěné otvory do světelného čidla. Závažím může být kolečko umístěné na vnějším konci hřídele, které se otáčí a jede po povrchu kruhovitého žlábku.

Světelným zdrojem může být svítivá dioda, která pracuje v infračerveném frekvenčním rozsahu a světelným čidlem je fototranzistor.

Nový snímač pohybu je použit v nouzovém poplachovém systému reagujícím na pohyb, v němž je výstup z tohoto snímače pohybu připojen k zařízení pro střídání stavů výstupního signálu, aby 25 existovalo střídavé přepínám výstupu mezi prvním stavem a druhým stavem pouze tehdy, když dochází k pohybu. K tomuto zařízení pro střídání stavů je připojeno monostabilní zařízení, které generuje pohybový impulz vždy, když zařízení pro střídání stavů přepne mezi prvním stavem a druhým stavem. Pohybové impulzy jsou hradlovány prostředky impulzového intervalového časovače tehdy, když se objevují v dostatečně rychlém časovém sledu po prvním impulzu, který 30 je vždy blokován, protože tento sled nemůže být utvořen pouze jedním impulzem. K prostředkům pro nastavení časování je připojen impulzový intervalový časovač a hradlový obvod a tento časovači systém vyvolává nouzový poplachový signál v případě, když nepřijme v předem stanoveném časovém úseku znovu nastavené impulzy. Mezi monostabilní klopný obvod (multivibrátor) a obvod pro vyvolávání nouzového poplachu může být umístěn impulzový intervalový 35 časovač, aby byla snížena citlivost snímače pohybu, pokud jde o vibrace.

Tento nouzový poplachový systém může být použit společně se samostatným dýchacím přístrojem, jenž obsahuje zařízení vmontované do tohoto samostatného dýchacího přístroje pro řízené uvádění systému do činnosti a umožňování přívodu kyslíku z připojeného kyslíkového zdroje do 40 masky uživatele. Spínač, který reaguje na činnost zařízení uvádějícího systém do provozu dodává elektrický proud do poplachového systému reagujícího na pohyb pouze tehdy, když je samostatný dýchací přístroj v činnosti.

Snímač pohybu je navíc řízen novým oscilačním obvodem, který má 10 % cyklus pracovního 45 zatížení. Jinými slovy to znamená, že přístroj je zapnut 10% celkového času a 90% tohoto celkového pracovního času je vypnut, takže je snížena spotřeba proudu. Oscilátor využívá Schmittův spouštěcí invertor mající vstup a výstup pro generování oscilačního výstupního signálu. Mezi vstupem invertoru a nulovým elektrickým potencionálem je zapojen kondenzátor. Měrný odpor prvního odporu je desetinásobkem měrného odporu druhého odporu. Dioda, která 50 je sériově zapojena pouze s druhým odporem, umožňuje nabíjení kondenzátoru přes oba odpory na první úroveň a výsledkem toho je, že invertor generuje výstup na první úrovni, přičemž nabíjení pokračuje až na druhou úroveň, kdy invertor generuje výstup na druhé úrovni. Dioda umožňuje vybíjení kondenzátoru pouze přes první odpor, který má větší měrný odpor, výsledkem čehož je, že oscilátor má takový pracovní cyklus, který se rovná poměru měrného odporu

-10CZ 292158 B6 prvního a druhého odporu nebo-li 10%, takže oscilátor je zapnut a produkuje výstupní signál 10 % času a je vypnut 90 % času. Svítivá dioda LED může být řízena tranzistorem, jehož první výstup je připojen k výstupu invertoru, druhý výstup je připojen na elektrický nulový potencionál a třetí výstup je připojen ke svítivé diodě pro generování oscilačního výstupního signálu.

Průmyslová využitelnost

I když byl tento vynález předveden a popsán s ohledem na specifická provedení, bylo tak učiněno spíše z důvodu vysvětlení než tvůrčího omezení a zkušeným odborník m v této oblasti techniky budou zřejmé další varianty a modifikace specifického provedení ve stanoveném duchu a rozsahu vynálezu. Stejně tak patent nemá být omezen v rozsahu a účelnosti zde popsaných specifických provedení a popisů ani žádným jiným způsobem, který se neslučuje s dosaženým postupem, který byl dosažen tímto vynálezem ve smyslu pokroku v této oblasti techniky.