PL175930B1 - Element alarmowy - Google Patents

Abstract

1 . Element alarmowy tworzacy czesc systemu alarmowego, do odbioru pola magnetycznego prze- miennego majacego czestotliwosc f i nadawanego przez nadajnik, przy czym element alarmowy jest skonstruowany do retransmisji pola magnetycznego przemiennego bez dodawania energii, odbieranego 1 wykrywanego przez odbiornik w systemie alarmo- wym, przy czym element alarmowy ma obwód, który zawiera cewke i diode, znamienny tym, ze dioda jest dioda pojemnosciowa (D), która jest polaczona szere- gowo z cewka (L) i rezystorem (R) w obwodzie za- mknietym, przy czym kondensator (C) jest dolaczony równolegle do rezystora (R), a cewka (L) 1 pojemnosc diody pojemnosciowej (D) tworza obwód rezonanso- wy o rezonansie przy czestotliwosci f, gdy napiecie na diodzie (D) wynosi zero woltów. F ig . 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest element alarmowy, który tworzy część systemu alarmowego.

Znane są elementy alarmowe, które są stosowane w systemach ochrony mienia, i które można również stosować w przypadkach, w których towary lub artykuły są zaopatrzone w oznakowanie odczytywane elektronicznie.

Znane systemy alarmowe są przeznaczone do zapobiegania kradzieży towarów ze sklepów i magazynów i zwykle zawierają element alarmowy zamocowany do towarów lub artykułów podlegających ochronie oraz układ czujnikowy zainstalowany trwale w pobliżu wyjścia sklepu, przy czym układ czujnikowy tworzy system alarmowy reagujący przy pomocy zdalnego urzą175 930 dzenia czujnikowego, gdy element alarmowy jest doprowadzany w pobliże wyjścia sklepu. Zdalne wyczuwanie jest zwykle realizowane przez wytwarzanie pola magnetycznego przemiennego, przy czym obecność elementu alarmowego wykrywa się w wyniku zmiany charakterystyki pola elementu alarmowego.

Znany jest na przykład z europejskiego opisu patentowego nr 0 153 286 element alarmowy w postaci wąskiego, wydłużonego i cienkiego paska z materiału przenikalnego, którego charakterystyczna cecha polega na nadawaniu sygnałów o harmonicznych wysokiego rzędu, przy podleganiu działaniu pola magnetycznego przemiennego, co umożliwia wykrywanie małych elementów alarmowych przy pomocy skomplikowanych urządzeń wyczuwających.

Znany jest także element alarmowy wykonany z prostego, elektrycznego obwodu rezonansowego. W tym przypadku stosuje się proste urządzenie czujnikowe, gdy cewka w obwodzie rezonansowym jest stosunkowo duża. Cewka jest zawarta w płytce lub etykiecie alarmowej, zamocowanej do zabezpieczanych towarów, przy pomocy urządzenia kontrolnego. Urządzenia czujnikowe lub detektory dla tego systemu alarmowego są stosunkowo nieskomplikowane, jednak trudnojest zapobiec fałszywym alarmom, ponieważ otoczenie sklepu często zawiera pętlę z materiału przewodzącego elektrycznie, które wprowadzają rezonansy podobne do otrzymanych z elementów alarmowych.

Znany jest na przykład z opisu patentowego USA nr 4 670 740 sposób zapobiegania fałszywym alarmom, w którym element alarmowy ma postać dzielnika częstotliwości skonstruowanego przy pomocy jednej cewki i jednej diody pojemnościowej. Pole magnetyczne nadawane przez cewkę jest stosunkowo silne, ponieważ energia jest pochłaniana w elemencie alarmowym przy częstotliwości dalekiej od częstotliwości rezonansowej. Ten prosty element alarmowy jest mało czuły.

Znany jest z europejskiego opisu patentowego nr 0 469 769 sposób zwiększania czułości, gdy występują dwa wzajemnie połączone obwody rezonansowe. Jeden obwód odbiera energię pierwszego pola magnetycznego mającego pierwszą częstotliwość. Odebrana energia jest przekazywana do drugiego obwodu rezonansowego, który wytwarza pole magnetyczne o połowicznej częstotliwości, co dotyczy również dzielnika częstotliwości. Czułość jest zwiększona w porównaniu z użyciem tylko jednego obwodu rezonansowego, jednak element rezonansowy jest skomplikowany.

W elemencie alarmowym według wynalazku dioda jest diodą pojemnościową, która jest połączona szeregowo z cewką i rezystorem w obwodzie zamkniętym, przy czym kondensator jest dołączony równolegle do rezystora, a cewka i pojemność diody pojemnościowej tworzą obwód rezonansowy o rezonansie przy częstotliwości f, gdy napięcie na diodzie wynosi zero woltów.

Korzystnie pojemność kondensatora jest znacznie większa niż pojemność diody pojemnościowej.

Korzystnie rezystancja rezystora i pojemność kondensatora są tak dobrane, że stała czasowa rozładowania kondensatora wynosi od 0,1 do 5 milisekund.

Korzystnie nadajnik jest skonstruowany do nadawania pola o modulowanej częstotliwości dla częstotliwości f pomiędzy 1,5 MHz i 15 MHz, przy czym częstotliwość modulacji wynosi od 20 do 200 Hz i przy wahaniu częstotliwości dla zmniejszenia wymaganej tolerancji składowych tworzących część elementu alarmowego, przy równoczesnym tłumieniu zakłóceń.

Korzystnie wahanie częstotliwości przekracza +/-2%, lecz jest mniejsze niż 10% częstotliwości f i wahanie częstotliwości jest korzystnie +/-5% częstotliwości f.

Korzystnie przy częstotliwości f w zakresie od 5 kHz do 500 kHz, nadajnik jest skonstruowany do nadawaniapola o modulowanej częstotliwości, przy czym częstotliwość modulacji jest losowa.

Korzystnie nadajnik jest skonstruowany do nadawania tylko wtedy, gdy częstotliwość f wzrasta w odpowiedzi na częstotliwość modulacji i nie nadawania, gdy częstotliwość spada.

Korzystnie przy polu magnetycznym przemiennym, retransmitowanym przez element alarmowy związany z obwodem elementu alarmowego, zawiera ciąg impulsów, które mają daną częstotliwość powtarzania, odbiornik zawiera obwód detekcji skonstruowany do detekcji częstotliwości powtarzania impulsów i/lub postaci impulsów, a także do porównywania częstotli4

175 930 wości powtarzania impulsów z uprzednio określoną częstotliwością i/lub analizy postaci Impulsów oraz dostarczania sygnału do przyrządu wskazującego alarm, gdy układ działa pomiędzy częstotliwością powtarzania impulsów i/lub postacią impulsów.

Zaletą wynalazku jest dostarczenie elementu alarmowego, który ma bardzo prostą konstrukcję, łatwo wykrywa się jego sygnał i łatwo zapobiega się nadawaniu fałszywych alarmów.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu kontrolnego, fig. 2 - schemat układowy elementu alarmowego, fig. 3 - schemat blokowy odbiornika i fig. 4 - przebieg odbieranego i wykrywanego sygnału.

Figura 1 przedstawia schemat blokowy układu kontrolnego do ochrony i zabezpieczania towarów, który zawiera element alarmowy 1 do odbioru pola magnetycznego przemiennego, mającego częstotliwość f i nadawanego z nadajnika 2 oraz do retransmisji pola magnetycznego przemiennego bez dodawania energii, przy czym to retransmitowane pole jest odbierane i wykrywane przez odbiornik 3. Nadajnik 2 jest dołączony do cewek nadawczych i odbiornik 3 jest dołączony do cewek odbiorczych. Cewki nadawcze i odbiorcze są umieszczone w jednym lub więcej oddalonych od siebie wzajemnie ekranach 4, 5, które ograniczają strefę badania lub strefę wykrywania, przez którą ludzie muszą przejść przy opuszczaniu sklepu. Figura 1 pokazuje element alarmowy 1 umieszczony w strefie badania. Po wykryciu obecności elementu alarmowego w strefie badania, odbiornik 3 wysyła sygnał do przyrządu wskazującego 6 alarm świetlany i/lub akustyczny.

Figura 2 przedstawia element alarmowy mający obwód, który zawiera cewkę L, diodę pojemnościową D i rezystor R połączone szeregowo oraz kondensator C dołączony równolegle do rezystora R. Cewka L i pojemność diody pojemnościowej D tworzą obwód rezonansowy o rezonansie przy częstotliwości f, tj. częstotliwości pola nadawanego przez nadajnik 2, gdy napięcie na diodzie D wynosi zero woltów.

Wówczas gdy pojemność kondensatora C jest znacznie większa niż pojemność diody pojemnościowej D, kondensator C ma nieznaczny wpływ na częstotliwość rezonansową, podczas gdy napięcie przemienne na rezystorze R jest małe.

Przy pomocy takiego elementu alarmowego uzyskuje się okresową zmianę całkowitego pola w strefie badania, odbieraną przez cewkę odbiorczą i odbiornik 3. Te okresowe zmiany są wykrywane w odbiorniku jako zmiany amplitudy.

W ten sposób uzyskuje się system, przy pomocy którego są nadawane słabsze pola magnetyczne dzięki faktowi, że element alarmowy ma taką samą częstotliwość alarmową, jak częstotliwość nadawana. Element alarmowy wytwarza sygnał, który jest wykrywany lub wyczuwany bardzo łatwo. Ponadto wystąpienie fałszywych alarmów jest mało prawdopodobne, ponieważ sklep lub magazyn, w którym jest stosowany element alarmowy, zwykle nie ma urządzeń wytwarzających zmiany okresowe, które mogłyby być odebrane przez odbiornik jako przychodzące z elementu alarmowego.

Wobec tego cewka L, wraz z pojemnością diody pojemnościowej D, tworzy obwód rezonansowy o rezonansie przy częstotliwości f, gdy napięcie na diodzie pojemnościowej D wynosi zero woltów. Wówczas gdy cewka L jest poddawana działaniu pola magnetycznego przemiennego przy częstotliwości f, na diodzie pojemnościowej D jest wytwarzane napięcie przemienne. W tym względzie stała czasowa jest określana przez szerokość pasma obwodu rezonansowego LD. Wówczas gdy napięcie na diodzie pojemnościowej D osiąga napięcie przewodzenia diody D, dioda zaczyna przewodzić i kondensator C jest ładowany. Częstotliwość rezonansowa jest przy tym przesuwana i główna część energii magazynowanej w obwodzie rezonansowym LD jest przetwarzana w prąd stały, którego energia jest magazynowana w kondensatorze C. Ten proces jest bardzo szybki. Po naładowaniu kondensatora C obwód oscylacyjny nie jest juz dłużej w rezonansie i dlatego ma nieznaczny wpływ na pole zewnętrzne. W czasie, którego trwanie zależy od rezystora R i kondensatora C, napięcie na kondensatorze C jest tak niskie, że powoduje, że obwód rezonansowy LD ponownie pochłania energię z pola zewnętrznego i proces jest powtarzany.

Element alarmowy zachowuje się jak nadajnik sygnału o modulowanej amplitudzie, którego przebieg nośny jest synchronizowany z sygnałem nadawanym przez układ detektora.

175 930

Zarówno przebieg nośny jak i pasmo boczne są zawarte w szerokości pasma obwodu rezonansowego, co oznacza, że element alarmowy jest skuteczny zarówno jako nadajnik, jak i odbiornik.

Dioda pojemnościowa D ma korzystnie dużą wartość pochodnej dC/dU przy zerowym przekroczeniu napięcia. Im większajest wartość pochodnej, tym większajest zmianapojemności diody dla danej zmiany napięcia. Oznacza to, że duża wartość pochodnej umożliwia zastosowanie słabszych pól i daje większą wykrywalną zmianę amplitudy nadawanego pola o danym natężeniu.

Rezystancja rezystora R i pojemność kondensatora C są wybrane tak, że stała czasowa rozładowania kondensatora C wynosi od 0,1 do 5 milisekund. Dla przykładu, gdy R = 200 kiloomów, C = 1000 pF i F = 8 MHz, proces zajmie około 0,5 milisekund. Proces jest powtarzany przy częstotliwości 2 kHz. Właściwy zakres częstotliwości dla częstotliwości f jest pomiędzy 5 kHz i 10 GHz.

Jeżeli częstotliwość f jest pomiędzy 1,5 MHz i 15 MHz, nadajnik 2 jest skonstruowany właściwie do nadawania pola o modulowanej częstotliwości, mającego częstotliwość f, gdzie częstotliwość modulacji jest 20 do 200 Hz i przy wahaniu częstotliwości w celu zmniejszenia wymaganej tolerancji składowych elementu alarmowego, przy równoczesnym zmniejszeniu niebezpieczeństwa, że reaktywność lub czułość przyrządu detekcyjnego odbiornika zostanie zmniejszona w wyniku zakłóceń nadajników radiowych o dużej mocy.

Korzystnie wahanie częstotliwości przy uprzednio wzmiankowanym zakresie częstotliwości dla częstotliwości f nie przekroczy +/-2%, lecz będzie mniejsze niż 10% częstotliwości f i wahanie częstotliwości będzie korzystnie +/-5 % częstotliwości f.

W praktyce jest właściwe umożliwienie zastosowania nadajnika o częstotliwości modulowanej z częstotliwością na przykład 25 Hz i przy wahaniu częstotliwości +/-5% częstotliwości nadawania.

Nadajnik jest skonstruowany korzystnie do nadawania tylko wtedy, gdy częstotliwość f wzrasta w odpowiedzi na częstotliwość modulacji i nie nadaje, gdy częstotliwość spada. Dzięki temu energia magazynowana w elemencie alarmowym jest w pełni pobierana przed ponownym rozpoczęciem wahań częstotliwości, co z kolei oznacza, że impulsy nadawane przez element alarmowy wystąpią w specyficznych czasach względem modulacji. To ułatwia detekcję impulsów.

Jeżeli częstotliwość f jest w zakresie od 5 kHz do 500 kHz, częstotliwość modulacji jest losowa do około 10 kHz. Jednak wahanie częstotliwości i częstotliwość modulacji są wybrane tak, że sygnał o częstotliwości f nadawany przez nadajnik, zawierający pasmo boczne, spada do zakresu szerokości pasma obwodu rezonansowego. To powoduje bardzo skuteczne tłumienie zakłóceń, szczególnie przy użyciu kilku systemów alarmowych równocześnie. W tym przypadku wahanie częstotliwości ma taki sam rząd wielkości, jak szerokość pasma rezonansowego elementu alarmowego.

Figura 3 przedstawia nadajnik, który zawiera oscylator 7 zasilający antenę nadawczą 8 z fig. 3. W przypadku poprzedniego przykładu wykonania sygnał wytwarzany przez oscylator jest modulowany przed nadawaniem, co jest realizowane przy pomocy modulatora 9. Odbiornik 3 odbiera sygnał z anteny odbiorczej 10. Antena odbiorcza jest złożona z jednej lub więcej cewek strojonych. Odbiornik 3 zawiera pierwszy mieszacz 11, w którym odbierany sygnałjest mieszany z nadawanym sygnałem.

W odbiorniku jest stosowany mieszacz częstotliwości o częstotliwości przebiegu nośnego, który jest normalnym sposobem detekcji sygnałów o modulowanej amplitudzie. Napięcie stałe i sygnały o wielkiej częstotliwości są pobierane z wyjścia miksera 11 przy pomocy pierwszego filtru środkowo-przepustowego 12. Dostarcza on wykrywany sygnał o konfiguracji przedstawionej na fig. 4.

W celu otrzymania sygnału, który nie jest zależny od fazy, równolegle do pierwszego mieszacza 11 i pierwszego filtru środkowo-przepustowego 12, jest włączony obwód przesuwający 15 fazę, który przesuwa nadawany sygnał o 90°C. Ten sygnał jest doprowadzany do drugiego mieszacza 16, w którym odbierany sygnał jest mieszany w kierunku mniejszych częstotliwości. Sygnał ten jest filtrowany w drugim filtrze środkowo-przepustowym 17 i odfiltrowany sygnał jest przesyłany do obwodu detektora 13. Sygnał otrzymany z pierwszego filtru

175 930 środkowo-przepustowego jest także przesyłany do obwodu detektora. Obwód detektora 13 jest skonstruowany właściwie dla selekcji spośród dwóch sygnałów, przychodzących z filtrów środkowo-przepustowych, tego sygnału, który ma największą amplitudę detekcji.

Impulsy 14 tworzą ciąg impulsów, który ma częstotliwość, która jest charakterystyczna dla płytki lub etykietki alarmowej, mianowicie częstotliwość, przy której uprzednio wymieniony proces jest powtarzany. W przypadku przedstawionego przykładu wykonania, proces jest powtarzany przy częstotliwości 2 kHz.

Figura 4 przedstawia napięcie V, tj. amplitudę, w funkcji t czasu. Ten sygnał pojawia się więc za filtrem środkowo-przepustowym.

Obwód detektora 13 może być umieszczony za filtrem środowo-przepustowym, który ma w tym przypadku wąskie pasmo. Obwód detektora 13 wykrywa tylko pojawienie się sygnału, który powstaje z ciągu impulsów, przy czym pojawienie się ciągu impulsów oznacza, że element alarmowy 1 jest rozważany jako umieszczony w strefie badania. Obwód detektora 13 następnie dostarcza sygnał do przyrządu wskazującego 6 alarm.

W przypadku bardziej skomplikowanego przykładu wykonania obwód detekcji 13 jest skonstruowany właściwie dla detekcji częstotliwości powtarzania impulsów i/lub postaci impulsów ciągu oraz na podstawie tego decydowania, czy alarm powinien być wskazany czy nie. W tym przypadku obwód detekcji 13 zawiera mikroprocesor, który jest zaprogramowany dla określania częstotliwości powtarzania impulsów, i/lub analizy postaci impulsów oraz porównywania częstotliwości powtarzania impulsów z uprzednio określoną częstotliwością i/lub postaci impulsów z uprzednio określoną postacią.

Ten przykład wykonania jest bardzo bezpieczny, jeśli chodzi o podawanie fałszywego alarmu, ponieważ jest wykrywane nie tylko pojawienie się zmiany amplitudy w przebiegu ciągu impulsów, lecz są wydzielone wszystkie ciągi impulsów mające złą częstotliwość powtarzania impulsów i/lub postać impulsów, które mogą być związane z zakłóceniami.

175 930

175 930

Fjo-Z

RT^£

J%aS

/4 /4

ZF

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Element alarmowy tworzący część systemu alarmowego, do odbioru pola magnetycznego przemiennego mającego częstotliwość f i nadawanego przez nadajnik, przy czym element alarmowy jest skonstruowany do retransmisji polamagnetycznego przemiennego bez dodawania energii, odbieranego i wykrywanego przez odbiornik w systemie alarmowym, przy czym element alarmowy ma obwód, który zawiera cewkę i diodę, znamienny tym, że dioda jest diodą pojemnościową (D), która jest połączona szeregowo z cewką (L) i rezystorem (R) w obwodzie zamkniętym, przy czym kondensator (C) jest dołączony równolegle do rezystora (R), a cewka (L) i pojemność diody pojemnościowej (D) tworzą obwód rezonansowy o rezonansie przy częstotliwości f, gdy napięcie na diodzie (D) wynosi zero woltów.
2. 2. Element alarmowy według zastrz. 1, znamienny tym, że pojemność kondensatora (C) jest znacznie większa niż pojemność diody pojemnościowej (B).
3. 3. Element alarmowy według zastrz. 2, znamienny tym, że rezystancja rezystora (R) i pojemność kondensatora (C) są tak dobrane, że stała czasowa rozładowania kondensatora (C) wynosi od 0,1 do 5 milisekund.
4. 4. Element alarmowy według zastrz. 1, znamienny tym, że nadajnik (2) jest skonstruowany do nadawania pola o modulowanej częstotliwości dla częstotliwości f pomiędzy 1,5 MHz i 15 MHz, przy czym częstotliwość modulacji wynosi od 20 do 200 Hz i przy wahaniu częstotliwości dla zmniejszenia wymaganej tolerancji składowych (L, R, C, D) tworzących część elementu alarmowego (4), przy równoczesnym tłumieniu zakłóceń.
5. 5. Element alarmowy według zastrz. 4, znamienny tym, że wahanie częstotliwości przekracza +/-2%o, lecz jest mniejsze niż 10% częstotliwości f i wahanie częstotliwości jest korzystnie +/-5% częstotliwości f.
6. 6. Element alarmowy według zastrz. 1, znamienny tym, że przy częstotliwości f w zakresie od 5 kHz do 500 kHz, nadajnik (2) jest skonstruowany do nadawania pola o modulowanej częstotliwości, przy czym częstotliwość modulacji jest losowa.
7. 7. Element alarmowy według zastrz. 4, albo 5, albo 6, znamienny tym, że nadajnik (2) jest skonstruowany do nadawania tylko wtedy,- gdy częstotliwość f wzrasta w odpowiedzi na częstotliwość modulacji i nie nadawania, gdy częstotliwość spada.
8. 8. Element alarmowy według zastrz. 1, znamienny tym, że przy polu magnetycznym przemiennym, retransmitowanym przez element alarmowy (4) związany z obwodem elementu alarmowego, zawiera ciąg impulsów, które mają daną częstotliwość powtarzania, odbiornik (3) zawiera obwód detekcji (12,13) skonstruowany do detekcji częstotliwości powtarzania impulsów i/lub postaci impulsów, a także do porównywania częstotliwości powtarzania impulsów z uprzednio określoną częstotliwością i/lub analizy postaci impulsów oraz dostarczania sygnału do przyrządu wskazującego (6) alarm, gdy układ działa pomiędzy częstotliwością powtarzania impulsów i/lub postacią impulsów.