HU195589B - Portable optical system for protecting field - Google Patents

Description

A találmány tárgya hordozható optikai területvédelmi rendszer, legalább egy fénysugarai kibocsátó adóval és a kibocsátott fénysugarat érzékelő vevővel, valamint a vevő kimenetével összekötött kiértékelő és meghajtó fokozattal. A találmány szerinti területvédelmi rendszer különösen előnyösen alkalmazható olyan területeken, ahol ideiglenes jelleggel vagy pedig gyakran változó körülmények között rövid idő alatt és észrevétlenül kell vagyonvédelmi vagy biztonságtechnikai okokból védőriasztó rendszert kiépíteni.

A gyakorlatban megszámolhatatlan optikai területvédelmi rendszer ismert és használatos, melyek közös jellemzője, hogy leggyakrabban infravörös fénysugarakat alkalmaznak a telepített fénysorompókban. A fénysorompók modulálatlan vagy modulált fényt sugároznak ki folytonos üzemben, ezért a fénysorompók adói és vevői akkora tápenergiát igényelnek, amely gazdaságosan telepről vagy akkumulátortól már nem biztosítható. Ezért a fénysorompók adóit és vevőit a szükséges darabszámban helyhez kötötten telepítik, és gondoskodnak tápfeszültség ellátásukról is, ami a védelmi rendszerek egyik közismerten gyenge pontját jelenti. A felsorolt tulajdonságok miatt az ismert optikai területvédelmi rendszerek hordozható, változtatható telepítésre és telepes üzemmódra egyáltalán nem alkalmasak, jóllehet az igény irántuk napról naranő.

A találmánnyal célunk olyan hordozható optikai területvédelmi rendszer létrehozása, amellyel az ismert védelmi rendszerek felsorolt hiányosságait kiküszöbölve tetszőleges nagyságú, kiteijedésű és alakú terület teljesen automatikusan, λ rendszert magára, hagyva védhető úgy, hogy telepítése, illetve lebontása, áthelyezése különleges szakértelmet, anyagi és munkaerő-ráfordítást nem igényel, és energiaellátásához vezetékezés kiépítésére nincs szükség. További célkitűzésünknek megfelelően a rendszer egyaránt adjon riasztó jelzést tápfeszültségkimaradás, illetve más szabotázs jellegű beavatkozás esetén is, és a rendszer utolsó vevőjéhez csatlakozó kiértékelő és meghajtó fokozat legyen alkalmas tetszőleges beavatkozó szerv működtetésére és távműködtetésére.___

Találmányunk azon a felismerésen alapul, hogy az ismert optikai területvédelmi rendszerek energiafogyasztását nem kizárólag az adóáramkörökben és a vevőáramkörökben alkalmazott elektronikai alkatrészek határozzák meg, hanem a fogyasztásba nagymértékben beleszól az áramkörök bonyolultsága, a különböző funkciók ellátására alkalmazott önálló áramkörök száma, a kisugárzott fényteljesítmény energiamcgoszlása, valamint a rendszerhez csatlakoztatott beavatkozószerv működtetésének energiaigénye is. Ezért olyan adóáramkört és vevőáramkört kell kifejleszteni, amely a szükséges funkciókat kis elemszámmal, kombinált funkciójú áramkörök alkalmazásával biztosítja úgy, hogy a disszipáit veszteségi teljesítmény állandóan a lehető legkisebb értékű maradjon, továbbá amelyeknél a kibocsátott sugárimpulzusok, illetve beavatkozási impulzusok az áramkörök tápellátásában nem hirtelen, jelentős teljesítményként jelentkeznek.

A kitűzött. feladatot olyan hordozható optikai területvédelmi rendszerrel oldottuk meg, amelynek legalább egy fénysugarat kibocsátó adója és a kibocsátott fénysugarat érzékelő vevője, valamint a vevő kimenetével összekötött kiértékelő és meghajtó fokozata van. Ezt a találmány értelmében úgy fejlesztettük tovább, hogy az adó és a vevő egy -egy egymással elektromosan össze10 kötött, az impulzusüzemű adóáramkört és azt tápláló telepet, illetve vevőáramkört és azt tápláló telepet tartalmazó házban van elhelyezve, és a vevő kimenete a vele elektromosan összekötött adó engedélyező bemenetére van vezetve, míg a rendszer egy adója az adó enegdélyező bemenetét aktiváló működtetőegységgel van ellátva, míg a rendszer utolsó tagját alkotó vevő kimenete van a kiértékelő és meghajtó fokozat bemenetére vezetve.

A találmány szerinti területvédelmi rendszer egy előnyös kiviteli alakja értelmében az adó adóáramköre astabil billenőfokozatot, időzítőfokozatot, logikai áramkört, kimeneti kapcsolófokozatot, infravörös sugárforrást, áramgenerátort és energiatárolót tartalmaz, ahol az adóáramkör engedélyező bemenete a logikai áramkor NEM—ES kapujának egyik bemenetére, az időzítőfokozat integrátora a NEM-ÉS kapu másik bemenetére van kötve, utóbbi kimenete az astabil multivibrátor vezérlőbemene- tére van vezetve, amelynek kimenete a tranzisztoros kimeneti kapcsolófokozaton keresztül van az infravörös sugárforrásként beiktatott fényemittáló dióda egyik kapcsára kötve, amelynek másik kapcsa van az áramgenerátorosán töltött energiatároló kondenzátorra csatlakoztatva.

A találmány szerinti optikai területvédelmi rendszer egy további előnyös kiviteli alakja értelmében a vevő vevőáramköre fényérzékelő elemet, arra kapcsolódó szélessávú erősítőt utóbbi kimenetére kötött, iritegrátorkéitt kiképzett impulzushiány érzékelő fokozatot, kimeneti RS tárolót és azzal összekötött tranzisztoros kiértékelő és meghajtó fokozatot tartalmaz.

A találmány értelmében előnyös, ha az adóáramkör és a vevőáramkör feszültségstabilizáló fokozaton keresztül van az őt tápláló teleppel összekapcsolva, és ugyancsak előnyös, ha az adóáramkör és a vevőáramkör a feszültségstabilizáló fokozaton keresztül a teleppel párhuzamosan kapcsolt napelemekre csatlakozik.

A találmány szerinti optikai területvédelmi rendszer fő előnye, hogy telepes vagy akkumulátoros táplálása miatt teljesen szabadon, tetszés szerinti eloszlásban telepíthető, és felügyelet nélkül üzemeltethető. A rendszer adóinak és vevőinek kialakítása következtében teljesen zárt hurok alakítható ki, és az adóáramkörök és a vevőáramkörök egyszerű felépítése folytán a rendszer adói és vevői roppant kis mértékben állíthatók elő, ami megkönnyíti rejtett telepítésüket. Az adóáramkör és a vevőáramkör kialakítása révén az áramkörök nyugalmi áramfelvétele elhanyagolható, de üzemi áramfelvételük sem impulzusszerűen terheli a célszerűen· stabilizált tápfeszültséget adó energiaforrást. A rendszer tápvezetékezésén túlmenően az egyes vevő-adó állomások központi vezetékezése is elmarad, mivel az állomások egymást indítva adják tovább a rendszer valamely pontján bekövetkezett változást.

A találmányt az alábbiakban a rajz segítségével ismertetjük iészletesebben, amelyen az optikai területvédelmi rendszer példaként! kiviteli alakját tüntettük fel.

A rajzon az

1. ábra a találmány szerinti hordozható optikai területvédelmi rendszer egy lehetséges kiviteli alakja vevőáramkörének blokkvázlata, a

2. ábrán az 1. ábra szerinti vevőáramkörhöz tartozó adóáramkör blokkvázlata látható, a

3. ábra az 1. ábra szerinti vevőáramkör részletesebb kapcsolási vázlata és a

-2195589

4. ábra a 2. ábra szerinti adóáramkör részletesebb kapcsolási vázlata.

A találmány szerinti példaként ismertetett hordozható optikai területvédelmi rendszer egy vevőjének blokkvázlata látható az 1. ábrán. 1 fényérzékelő elem kimeneté szélessávú 2 erősítő bemenetére csatlakozik, amelynek kimenetére impulzushiány érzékelő 3 fokozat kapcsolódik. Az impulzushiány érzékelő 3 fokozat 4 kimeneti tárolóhoz van vezetve, amely 5 meghajtófokozat bemenetére kapcsolódik. A bemutatott vevő energiaellátását biztosító 6 telep 7 feszültségstabilizáló fokozaton keresztül csatlakozik az 1 fényérzékelő elem, a 2 erősítő, az impulzushiány érzékelő 3 fokozat, a 4 kimeneti tároló és az 5 meghajtófokozat megfelelő pontjaira. Az 5 meghajtófokozatnak 5a teljesítmény kimenete valamint 5b jg engedélyező kimenete van, amely a találmány szerinti optikai területvédelmi rendszer 2. ábrán blokkvázlatban bemutatott adója 8 logikai áramkörének 8a engedélyező bemenetére kapcsolódik. A 8 logikai áramkör kimenete astabil billenőfokozat vezérlőbemenetére kapcsolódik, 20 melynek 9a kimenete 10 időzítőfokozaton át a 8 logikai áramkör további 8b engedélyező bemenetére, másik

9b kimenete pedig 11 kimeneti kapcsolófokozat bemenetére van vezetve. A ll kimeneti kapcsolófokozat infravö-. rös 12 sugárforrás egyik kapcsára csatlakozik, melynek 25 másik kapcsára 13 áramgenerátorral összekapcsolt 14 energiatároló van rákötve. Az^zadó tápellátását biztosító 15 telep a 7 fészültségstabilizáló fokozattal azonos felépítésű további 16 feszültségstabilizáló fokozaton át van a 8 logikai áramkör, a 9 astabil billenőfokozat, a integrátor, a 11 kimeneti kapcsolófokozat és a 13 áramgenerátor megfelelő tápfeszültségpontjaival összekötve.

A találmány szerinti optikai területvédelmi rendszer működését a 3. és 4. ábrán bemutatott részletesebb kapcsolási vázlat segítségével ismertetjük. Az 1 fényérzékelő elem Dl fotodiódájára beeső, fénysugár hatására a Dl fotodióda söntöli a vele párhuzamosan kapcsolódó RÍ ellenállást, és az így létrehozott nagymértékű feszültségváltozást az integrált áramkörrel megvalósított 2 erősítő kimenetén felerősítve adja tovább. Az ismertetett példában a 2 erősítő hozzávetőlegesen 1 pV érzékenységű, 60 dB erősítésű, erősítésszabályozással ellátott erősítő, amelyet a DJ fotodióda telítésbe vezérel. A 2 erősítő kimeneti jele INV1 invérteren át TI tranzisztor bázisára kerül, amely a Dl fotodiódára periodikusan beérkező infravörös fénysugár ütemében kisüti R2 ellenálláson át töltődő Cl kondenzátort. A R2 ellenállás és Cl kondenzátor időállandója úgy van megválasztva, hogy rendesen beérkező fényimpulzusok esetén a Cl kondenzátor néni tud feltöltődni akkora feszültségszintre, amely már átbillenteni képes a 4 kimeneti tároló NEM—ÉS kapuból felépített R—S tárolóját. Ha bármilyen okból a Dl fotodiódára néni érkezik megfelelő fényimpulzus, a 2 erősítő nem képes nyitásba vezérelni a TI tranzisztort és a Cl kondenzátoron növekvő feszültség a 4 kimeneti tárolót átbillenti. Ez utóbbi egyrészt helyi kijelzésként kinyújtja a LD1 fényemittáló diódát, másrészt nyitja az 5 meghajtó fokozat T2 tranzisztorát. A T2 tranzisztor kollektorkörébe bármilyen beavatkozó szerv vagy beavatkozó szervet kapcsoló jelfogó meghúzótekercse iktatható, de ugyanez a pont jelenti a vevő 5b engedélyező kimenetét is, amely a vele elektromosan összekötött adó 8a engedélyező bemenetével van összekapcsolva.

A részletesebben a 4. ábrán látható adóáramkör 8a 65 engedélyező bemenete a 8 logikai áramkör NEM-ÉS kapujának egyik bemenetére csatlakozik. A NEM-ÉS kapu kimenete ugyancsak NEM-ÉS kapukkal felépített 9 astabil billen őfokozat vezérlőbemenetére van vezetve, amelynek 9a kimenete a 10 időzítő fokozat T3 tranzisztorának bázisára csatlakozik. Az integrátorként kialakított T3 tranzisztor T4 kapcsolótranzisztort vezérel, melynek kimenete van a 8 logikai áramkör 8b engedélyező bemenetére visszavezetve. Ha a 8 logikai áramkör 8a és 8b engedélyező bemenetén megfeleld - - jelen példában alacsony logikai szint van jelen, úgy a 8 logikai áramkör NEM-ÉS. kapuja indítja a 9 astabil billenőfokozatot. Ez hozzávetőlegesen 100 Hz frekvenciájú, 1 : 1000 jelszünet kitöltési tényezőjű impulzusokat hoz létre és kimenőjelével INV2 inverteren át vezérli a T3-T4 tranzisztorokkal felépített 11 kimeneti kapcsolófokozatot. A 9 astabil billenőfokozat szünetidőt meghatározó R3 ellenállás-C2 kondenzá- , tor időtagja nem közvetlenül terheli a C-MOS NEM-ÉS kapuk bemenetét, hanem a T5 tranzisztoros integrátor és a T6 tranzisztorral megvalósított kapcsoló a szünetre jellemző logikai állapotokat adja a kapuk bemenetére. Ezáltal a működés alatt a kapuk bemenetelre vagy tápfeszültség, vagy közel testpotenciál kerül és így az összfogyasztás az impulzusszünet alatt roppant csekély lesz. Magát az impulzust meghatároló R3 ellenállás—C2 kondenzátor elemek ugyan a NEM-ÉS kaput terhelik, de ez a kitöltési tényezőtől függően, itt például a működési idő egy ezrelékéig valósul meg és így az átlag fogyasztást döntően nem befolyásolják. .

Az infravörös fénysorompóknál szükséges nagy hatótávolság elérése érdekében az adók 12 sugárforrását lehetőleg nagy energiával kell -táplálni, ami az adó tápellátásában hirtelen fellépő jelentős terhelésként hat. Ennek elkerülése érdekében 14 energiatároló C3 kondenzátorát 13 áramgenerátorral folyamatosan kis árammal töltjük, és all kimeneti kapcsolófokozattal a 12 sugárforrásra, jelen esetben infravörös LD2 fényemittáló diódára a nagy energiát tartalmazó C3 kondenzátort kapcsoljuk rá, amely a LD2 fényemittáló diódán keresztül impulzusszerűen sül ki. A 13 áramgenerátor az egyszerűség kedvéért elegendően nagy értékű ellenállást vagy akár több, különböző értékű cs szabadon választható ellenállást tartalmaz, amelyek biztosítják a C3 kondenzátor áramgenerátoros töltését, ugyanakkor megakadályozzák, hogy all kimeneti kapcsolófokozattal a C3 kondenzátorrá rákötött LD2 fényemittáló dióda a tápfeszültség felé is terhelésként hasson. Ezzel az áramköri kialakítással biztosítható, hogy az adó 1 -2 mA áramfogyasztással külön optika nélkül 5—15 m távolságra még kiértékelhető impulzusokat bocsásson ki.

A vevő és az adó 7,16 fészültségstabilizáló fokozata azonos felépítésű és biztosítja, hogy a 6 illetve a 15 telep meghatározott feszültségszint alá süllyedése esetén az adó nem képes fényimpulzusokat kibocsátani, amit a vele optikai kapcsolatban lévő vevő riasztásként értékel, és kimenetén beavatkozó jelzést bocsát ki.

Az optikai területvédelmi rendszer láncba kapcsolt adói. és vevői közül a lánc legelső tagjaként elhelyezett adó természetesen nem áll mindig elektromos összeköttetésben egy másik például lánc utolsó tagját alkotó vevővel, ilyen esetben az adót szabadon futóvá kell kiképezni. Erre a célra szolgál a 4 ábrán látható 17 működtetőegység, amely a legegyszerűbb esetben egy kapcsoló lehet, amelyJyel a 8 logikai áramkör 8a engedélyező bemenetére a

-3szükséges, jelen esetben alacsony logikai szintet kapcsol· juk.

Claims (4)

1. Hordozható optikai területvédelmi rendszer, legalább egy fénysugarat kibocsátó adóval és a kibocsátott fénysugarat érzékelő vevővel, valamint a vevő kimenetével összekötött kiértékelő és meghajtófokozattal, azzal jellemezve, hogy az adó és a vevő egy-egy egymással elektromosan összekötött, impulzusüzemű adóáramkört és azt tápláló telepet /15/, illetve vevőáramkört és azt tápláló telepet /6/ tartalmazó házban van elhelyezve, és a vevő engedélyező kimenete /5b/ a vele elektromosan összekötött adó engedélyező bemenetére /8a/ van vezetve, míg a rendszer egy adója engedélyező bemenetét /8a/ aktiváló működtetőegységgel /17/ van ellátva, a rendszer utolsó tagját alkotó vevő meghajtófokozatának /5/ teljesítménykimenete /5a/ van a rendszer beavatkozószervéhez csatlakoztatva.

2. Az 1. igénypont szerinti területvédelmi rendszer, azzal jellemezve, hogy az adó adóáramköre logikai áramkört /8/, astabil billenőfokozatot /9/, időzítőfokozatot /10/, kimeneti kapcsolófokozatot /11/, infravörös sugárforrást /12/, áramgenerátort /13/ és energiatárolót /14/

2.

tartalmaz, ahol az adóáramkör engedélyező bemenete /8a/ a logikai áramkör /8/ NEM-ÉS kapujának egyik bemenetére, az időzítőfokozat /10/ integrátorának kimenete a logikai áramkör /8/ NEM'-ÉS kapuja másik engedélyező beg menetére /8b/ van kötve, utóbbi kimenete az astabil billenőfokozat /9/ vezérlőbemenetére van vezetve, amelynek kimenete egyrészt az időzítőfokozat /10/ integrátorára, másrészt a tranzisztoros kimeneti kapcsolófokozaton /11/ keresztül a sugárfonásként /12/ beiktatott infravörös jq fényemittáló dióda /LD2/ egyik kapcsára van kötve, amelynek' másik kapcsa van az áramgenerátorral /13/ töltött energiatároló /14/ kondenzátorára /C3/ rákötve.

3. Az 1. igénypont szerinti területvédelmi rendszer, azzal jellemezve, hogy a vevő vevőáramköre fényárig zékelő elemet Hl, arra kapcsolódó szélessávú erősítőt/2/, utóbbi kimenetére kötött, integrátorként kiképzett impulzushiány érzékelő fokozatot /3/, kimeneti tárolót /4/, és azzal összekötött tranzisztoros meghajtófokozatot /5/ tartalmaz, amelynek teljesítménykimenete /5a/ a rend2q szer beavatkozószervéhez csatlakozik, míg engedélyező kimenete /5b/ a vele elektromosan összekötött adó engedélyező bemenetére/8a/van vezetve.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti területvédelmi rendszer, azzal jellemezve, hogy az adóáramkör

2g és a vevőáramkör egy-egy feszültségstabilizáló fokozaton . /7,16/ keresztül van a teleppel /6,15/ összekötve.