RU170688U1

RU170688U1 - Universal vibration triboelectric cable

Info

Publication number: RU170688U1
Application number: RU2016139818U
Authority: RU
Inventors: Алексей Валерьевич Прыщак; Владимир Эристович Иванов; Александр Николаевич Егоров; Александр Иванович Диянов; Вадим Петрович Шевченко
Priority date: 2016-10-10
Filing date: 2016-10-10
Publication date: 2017-05-03

Abstract

Полезная модель относится к области охранной сигнализации и может быть использована в составе систем безопасности, использующих сигнализационные заграждения, оснащенные кабельными чувствительными элементами вибрационного принципа действия. 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. Универсальный вибрационный трибоэлектрический кабель состоит из внутреннего проводника, выполненного в виде спирали, свитой из двух медных проволок, полого диэлектрического изоляционного слоя, одного экрана из фольгированной алюминием полимерной ленты, одного проводника, выполненного в виде продольно уложенных нескольких контактных луженых проволок, двух витых пар монтажных изолированных проводов, пленочного слоя и защитной оболочки. 1 ил.The utility model relates to the field of burglar alarm and can be used as part of security systems using alarm barriers equipped with cable sensitive elements of the vibration principle of operation. The technical result achieved by the utility model is to create a universal vibration triboelectric cable, combining the properties of an extended vibration-sensitive element and wired communication lines for the implementation of interface and power circuits. A universal vibrating triboelectric cable consists of an internal conductor made in the form of a spiral, twisted from two copper wires, a hollow dielectric insulating layer, one screen made of aluminum foil-coated polymer tape, one conductor made in the form of several tinned contact wires laid longitudinally, two twisted pairs of mounting insulated wires, film layer and protective sheath. 1 ill.

Description

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.The utility model relates to the field of burglar alarm and can be used as part of security systems using signal barriers equipped with cable sensitive elements of the vibration principle of operation.

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.The known design of the triboelectric cable sensing element with a central conductor in the form of a spring, wave-like along the entire length in the hole of the dielectric cable tube, which is described in the patent for the invention "Security alarm method" RU No. 2053562, IPC G08B 13/02, publ. 1996 Structurally, this cable sensing element consists of a copper spring, a coaxial hole in the dielectric tube, a shield and a protective polyethylene coating. The cable sensitive element provides the conversion of mechanical vibrations into electrical signals due to the triboelectric effect that occurs when the copper spring is rubbed against the inner surface of the dielectric tube.

Общими существенными признаками с заявляемым техническим решением являются: медная пружина, коаксиальное отверстие в диэлектрической трубке, экран и защитное полиэтиленовое покрытие.Common essential features with the claimed technical solution are: a copper spring, a coaxial hole in the dielectric tube, a screen and a protective polyethylene coating.

Недостатком данного кабельного чувствительного элемента является отсутствие внутри кабеля дополнительных токопроводящих жил, которые можно использовать для реализации цепей интерфейса и электропитания.The disadvantage of this cable sensing element is the absence of additional conductive wires inside the cable that can be used to implement interface and power circuits.

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.The closest in technical essence to the variants of the claimed utility model is the "Vibratory triboelectric converter" (prototype) described in the patent for utility model RU No. 104694, IPC G01B 7/00, publ. 2011. This converter is used as a vibration-sensitive element and is used to receive and convert various kinds of vibrations and mechanical movements of moving mechanical systems and structures in alarm systems. The converter consists of an internal conductor made in the form of a spiral, consisting of one or more metal wires, a hollow dielectric insulating layer, a screen made of aluminum foil-coated polymer tape, an external conductor made in the form of one or more tinned copper conductors and a protective sheath made of light-stabilized polymer. The operation of the converter is based on the triboelectric effect.

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.Common essential features with the claimed technical solutions are: inner conductor, hollow dielectric insulating layer, outer conductor, shield and protective sheath. The inner conductor is freely placed in the inner air gap of the hollow dielectric insulating layer.

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.The disadvantage of this vibratory triboelectric converter is the absence of additional conductive wires inside the cable that can be used to implement interface and power circuits. When using a vibratory triboelectric transducer as an extended (up to several kilometers) vibration-sensitive element in alarm systems, it becomes necessary to additionally lay the interface and power circuits for the electronic equipment installed on the objects using separate cable communication lines, which complicates and increases the cost of equipment for guarded objects.

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.The technical result achieved by the utility model is to create a universal vibration triboelectric cable, combining the properties of an extended vibration-sensitive element and wired communication lines for the implementation of interface and power circuits. The creation of a universal vibrating triboelectric cable is ensured by laying two twisted pairs of insulated mounting wires with a film layer superimposed on them between the screen and the protective sheath during cable manufacture.

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.To achieve a technical result, in a universal vibration triboelectric cable, comprising: an internal conductor made in the form of a spiral, twisted from two copper wires and freely placed inside a hollow dielectric insulating layer, over which a first screen of aluminum foil-coated polymer tape is applied; between the first screen and the hollow dielectric insulating layer is placed the first external conductor, made in the form of longitudinally laid several contact tinned copper wires; and a protective sheath made of light-stabilized polyethylene or non-combustible polymeric, halogen-free material with reduced gas and smoke emission, in the cable, the first and second twisted pairs of mounting insulated wires for interface and power circuits are laid on top of the first screen and on top of the first screen and twisted pairs of mounting insulated wires a film layer with a positive overlap is applied, on top of which a protective shell is applied.

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.In FIG. 1 shows the design of the first universal vibrational triboelectric cable, where the designations are introduced: inner conductor - 1, hollow dielectric insulating layer - 2, first screen made of aluminum foil-coated polymer tape - 3, first outer conductor, made in the form of several tinned copper contact wires longitudinally laid - 4, the protective sheath - 5, the first twisted pair of mounting insulated wires - 6, the second twisted pair of mounting insulated wires - 7, the film layer - 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.To control the protected area, physical barriers are usually used in the form of mesh and trellis barriers, reinforced concrete fences, barriers made of flat or volumetric cutting tape (or spiral) of the AKL (ASKL) type. In order to detect the intruder’s intrusion, together with physical barriers, alarm devices are used with extended cable vibration-sensitive elements rigidly fixed to the barrier web. Using the proposed universal vibration triboelectric cable, combining the properties of an extended vibration-sensitive element and additional wire lines, allows you to reduce the cost of equipping security objects.

Предлагаемый универсальный вибрационный трибоэлектрический кабель имеют следующую конструкцию (см. фиг. 1).The proposed universal vibration triboelectric cable have the following design (see Fig. 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.In the cable, the inner conductor 1 is freely placed in the inner air gap of the hollow dielectric insulating layer 2. The inner conductor 1 is made in the form of a double helix, twisted round to round from two copper wires. This technical solution provides a triboelectric effect due to the multiple point contact electrification by the dielectric metal, which significantly increases the efficiency of the signal formation process in the cable. The use of a double helix, on the one hand, increases the number of contact areas, which increases the sensitivity of the cable, and on the other hand, increases the reliability of the cable by duplicating the inner conductor and maintaining operability when one of the spirals is broken. As the material of the hollow dielectric insulating layer 2, polyethylene, fluoroplastic or lavsan is used. The screen 3 is made of aluminum foil-coated polymer tape, and in order to ensure electrical continuity and, as a result, improve cable reliability, several contact tinned copper wires are laid longitudinally on the metallized surface of the polymer tape, which form the first external conductor 4. The first screen 3 is laid over spirals with positive overlap of the metallized surface of the polymer tape. On top of the first screen 3, the first 6 and second 7 twisted pairs of insulated installation wires are laid, intended for use as interface and power circuits. On top of the first screen 3 and twisted pairs 6, 7, a film layer 8 with a positive overlap is applied. The protective sheath 5 of the cable is designed to protect against moisture, exposure to solar radiation and mechanical stress and is made of light-stabilized polyethylene or of polymer non-combustible, halogen-free material with reduced gas and smoke emission.

В универсальном вибрационном трибоэлектрическом кабеле формируются электрические сигналы за счет трибоэлектрического эффекта.In a universal vibration triboelectric cable, electrical signals are generated due to the triboelectric effect.

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.Prototypes of universal vibration triboelectric cable variants were subjected to all-weather tests for one year. The steady operation of the cable and the achievement of the claimed technical result in accordance with the claimed utility model was confirmed.

Claims

A universal vibration triboelectric cable, comprising: an internal conductor made in the form of a spiral, twisted from two copper wires and freely placed inside a hollow dielectric insulating layer, over which a first screen of aluminum foil-coated polymer tape is applied; between the first screen and the hollow dielectric insulating layer is placed the first external conductor, made in the form of longitudinally laid several contact tinned copper wires; and a protective sheath made of light-stabilized polyethylene or non-combustible polymer, halogen-free material with reduced gas and smoke emission, characterized in that the first and second twisted pairs of mounting insulated wires for interface and power circuits are laid on top of the first screen and on top of the first screen and twisted mounting pairs of insulated wires, a film layer with a positive overlap is applied, over which a protective sheath is applied.