RU2020590C1

RU2020590C1 - Guard signalling system

Info

Publication number: RU2020590C1
Authority: RU
Inventors: О.Н. Мельников; Л.Н. Тетиор
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Уралчерметавтоматика"
Priority date: 1991-02-06
Filing date: 1991-02-06
Publication date: 1994-09-30

Abstract

FIELD: signalling systems. SUBSTANCE: system has two posts 1 and 2, onto which two pairs of irradiators 3,4 and 5,6 are mounted correspondingly, photodetectors 7 and 8, amplifiers 9, 10, sync rectifiers 11, 12, master oscillator 13, second frequency former 14, power regulators 15, 16, threshold units 17-20, OR gates 21-23, signalling units 24. Moreover, unit has two integrators 25, 26, switches 27, 28, holding units 29. When object appears in control zone of one or the other set, light flux balance changes in photodetectors 7 and 8, as well as signal from sync detectors 11, 12 and one threshold unit from threshold units 17-20 operates. Signaling unit 24 turns on through OR gates 21-23. EFFECT: improved functional capability. 5 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к автоматическим устройствам, вырабатывающим сигнал тревоги при нарушении границ световой завесы, и может быть использовано преимущественно в обработке металлов давлением в качестве предохранительного ограждения рабочей зоны прессов. The invention relates to automatic devices that generate an alarm when violating the boundaries of the light curtain, and can be used mainly in metal forming as a safety fence for the working area of the press.

Известно оптико-электронное устройство для охранной сигнализации [1], содержащее установленные на границах контролируемого участка на двух стойках излучатели и приемники, работающие попарно (каждая пара запускает следующую) и связанные со схемой управления, включающей блок тревожной сигнализации, который срабатывает при появлении преграды на пути хотя бы одного светового луча от излучателя к приемнику. Число приемников соответствует числу излучателей. A known optical-electronic device for burglar alarms [1], containing emitters and receivers operating in pairs (each pair starts the next) installed on the boundaries of the monitored area on two racks and connected to a control circuit that includes an alarm block that is triggered when an obstacle occurs the path of at least one light beam from the emitter to the receiver. The number of receivers corresponds to the number of emitters.

Основной недостаток этого устройства, используемого в качестве световой завесы, имеется у остальных, рассматриваемых ниже, устройств. Кроме того, это устройство чрезмерно сложно. The main disadvantage of this device, used as a light curtain, is in the rest of the devices discussed below. In addition, this device is overly complex.

Известно также оптико-электронное устройство для охранной сигнализации [2] , содержащее задающий генератор, соединенный через пересчетную схему, дешифратор и усилители с излучателями, узел обработки и выдачи сигнала тревоги, связанный с фотоприемниками через усилители. Устройство содержит также на передающей стороне блок выделения стробов и счетного кода, тактовый распределитель и формирователь кода синхронизации, а на приемной стороне полосовой фильтр, селектор кода синхронизации, узел восстановления такта и счетного кода, распределитель каналов и индикатор наличия кода синхронизации. An optical-electronic device for burglar alarms is also known [2], which contains a master oscillator connected through a conversion circuit, a decoder and amplifiers with emitters, an alarm processing and issuing unit, connected with photodetectors through amplifiers. The device also contains on the transmitting side a block for selecting gates and a counting code, a clock distributor and a generator of a synchronization code, and on the receiving side a bandpass filter, a selector of a synchronization code, a clock and counting code recovery unit, a channel distributor and an indicator of the presence of a synchronization code.

К дополнительным недостаткам этого устройства можно отнести его высокую сложность и, кроме того, возможность его "ослепления" оптическими помехами. Additional disadvantages of this device include its high complexity and, in addition, the possibility of its "dazzle" by optical interference.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для охранной сигнализации [3] , содержащее задающий генератор, выход которого через пересчетную схему соединен с входом дешифратора, выходы которого через усилители соединены с излучателями, фотоприемники с предварительными усилителями, блок сигнализации, блок задержки, элементы И и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого подсоединены к выходам предварительных усилителей, а выход через элемент И - к входу блока сигнализации. Closest to the proposed device is a burglar alarm [3], which contains a master oscillator, the output of which is connected through the conversion circuit to the input of the decoder, the outputs of which are connected via amplifiers to emitters, photodetectors with preamplifiers, an alarm unit, a delay unit, AND elements, and EXCLUSIVELY OR, the inputs of which are connected to the outputs of the preamplifiers, and the output through the AND element is to the input of the alarm unit.

Выход генератора поочередно и попарно подается в противофазе на соответствующие пары излучателей, а выходы приемников - на входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, на выходе которого формируется постоянный единичный сигнал. При прерывании одного из лучей или при ложной засветке на входе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ появляются равнозначные логические сигналы - на выходе возникает "нулевой" сигнал, запускающий блок сигнализации. The output of the generator is alternately and in pairs supplied in antiphase to the respective pairs of emitters, and the outputs of the receivers to the inputs of the EXCLUSIVE OR element, at the output of which a constant single signal is generated. When one of the beams is interrupted or when a false illumination occurs at the input of the EXCLUSIVE OR element, equivalent logical signals appear - at the output there is a "zero" signal, which starts the signaling unit.

Устройство обладает высокой степенью помехозащищенности, так как реагирует как на прерывание луча, так и на ложную засветку, но как предохранительное устройство, защищающее персонал, имеет очень серьезный недостаток, присущий и аналогам: создаваемая им завеса, сформированная из конечного и небольшого числа лучей, неизбежно оказывается "дырявой". Создание же мелкой сетки требует пропорционального увеличения количества излучателей, что приводит к существенному усложнению устройства. The device has a high degree of noise immunity, as it responds both to interruption of the beam and to false illumination, but as a safety device that protects personnel, there is a very serious drawback inherent in analogs: the curtain created by it, formed from a finite and a small number of rays, is inevitable It turns out to be "full of holes." The creation of a fine grid requires a proportional increase in the number of emitters, which leads to a significant complication of the device.

Целью изобретения является повышение функциональной надежности устройства. The aim of the invention is to increase the functional reliability of the device.

На фиг. 1 приведена схема устройства охранной сигнализации; на фиг. 2-4 показаны варианты конструктивного исполнения устройства; на фиг. 5 и 6 - примеры конкретного выполнения регулятора мощности и ключа соответственно. In FIG. 1 shows a diagram of a security alarm device; in FIG. 2-4 show options for the design of the device; in FIG. 5 and 6 are examples of specific performance of the power controller and key, respectively.

Устройство (фиг. 1) содержит стойки 1, 2, на каждой из которых установлены соответственно по два излучателя 3, 4 и 5, 6 и по одному фотоприемнику 7 и 8, усилители 9, 10, синхронные выпрямители 11, 12, задающий генератор 13, формирователь 14 второй частоты, регуляторы 15, 16 мощности излучения, пороговые блоки 17-20, элементы ИЛИ 21, 22, 23, блок 24 сигнализации. The device (Fig. 1) contains racks 1, 2, on each of which two emitters 3, 4 and 5, 6 and one photodetector 7 and 8, amplifiers 9, 10, synchronous rectifiers 11, 12, a master oscillator 13 are installed , shaper 14 of the second frequency, regulators 15, 16 of the radiation power, threshold blocks 17-20, elements OR 21, 22, 23, block 24 alarm.

Поверхности стоек 1, 2, направленные друг к другу, выполнены светопоглощающими диффузными (черные, матовые) и имеют предпочтительно вогнутую форму - цилиндрическую или призматическую с углом между гранями близким к 90^о. При призматической конструкции грань, расположенная против излучателя 3 или 5 и приемника 7 или 8 (фиг. 4), обязательно черная матовая, вторая грань, расположенная против излучателя 4 или 6, может быть светоотражающей.The surfaces of the uprights 1, 2, directed towards each other, are made of diffuse light-absorbing (black, matte) and preferably have a concave shape - cylindrical or prismatic with an angle between the faces close to 90 ^about . With a prismatic design, the face located against the emitter 3 or 5 and the receiver 7 or 8 (Fig. 4) is necessarily matte black, the second face located against the emitter 4 or 6 may be reflective.

Устройство может, кроме того, содержать два интегратора 25, 26, ключи 27, 28, узел 29 блокировки. На фиг. 1 показаны делители напряжения, выполненные на резисторах 30, 31 и 32, 33. The device may, in addition, contain two integrators 25, 26, keys 27, 28, block 29 lock. In FIG. 1 shows voltage dividers made on resistors 30, 31 and 32, 33.

В качестве излучателей 3-6 применены светоизлучающие ИК-диоды, приемников 7, 8 - фотодиоды. И те и другие снабжены цилиндрической оптикой, причем оси цилиндров расположены параллельно плоскости, проходящей через оси стоек 1, 2, а углы раскрытия лучей обеспечивают покрытие противоположных стоек. Таким образом, каждый комплект защищает треугольную зону, представляющую собой половину площади завесы (с некоторым запасом на перекрытие), а оба вместе закрывают всю площадь "без дыр". As emitters 3-6, light emitting infrared diodes are used, and detectors 7, 8 are photodiodes. Both of them are equipped with cylindrical optics, and the axis of the cylinders are parallel to the plane passing through the axis of the struts 1, 2, and the beam angles provide coverage of the opposing struts. Thus, each set protects the triangular zone, which is half the area of the curtain (with some margin for overlapping), and both cover the entire area “without holes”.

На фиг. 2 показано размещение элементов "завесы", вид спереди. На двух стойках (на одной внизу, на другой вверху) установлено по комплекту излучателей 3, 4, 5, 6 и фотоприемников 7 и 8. Излучение (и прием отраженного сигнала) каждого комплекта покрывает половину площади между стойками. In FIG. 2 shows the arrangement of the curtain elements, front view. A set of emitters 3, 4, 5, 6 and photodetectors 7 and 8 are installed on two racks (one on the bottom and the other on the top). The radiation (and reception of the reflected signal) of each set covers half the area between the racks.

На фиг. 3 и 4 дан вид сверху. На 3 показана конструкция стоек с плоской рабочей поверхностью ХХ, на 4 - призматическими поверхностями YY и ZZ. При этом поверхности ZZ должны быть неотражающими (черные матовые), а поверхности YY могут быть светлыми матовыми (не зеркальные). In FIG. 3 and 4 are given a top view. Figure 3 shows the construction of racks with a flat working surface XX, and 4 shows the prismatic surfaces YY and ZZ. At the same time, ZZ surfaces must be non-reflective (matte black), and YY surfaces can be light matte (not mirrored).

Усилители 9 (10), синхронные выпрямители 11 (12), задающий генератор 13 могут быть выполнены по любым известным схемам и на любой элементной базе. В качестве формирователя 14 второй частоты может быть использован генератор, выполненный так же, как и задающий генератор 13. Кроме того, формирователь 14 второй частоты может быть выполнен как делитель частоты, в этом варианте его вход должен быть соединен с одним из выходов задающего генератора 13. Amplifiers 9 (10), synchronous rectifiers 11 (12), a master oscillator 13 can be performed according to any known schemes and on any element base. As a generator 14 of the second frequency, a generator made in the same way as the master oscillator 13 can be used. In addition, the driver 14 of the second frequency can be made as a frequency divider, in this embodiment, its input must be connected to one of the outputs of the master oscillator 13 .

Регулятор 15 или 16 мощности может быть выполнен (фиг. 5) на комплементарном эмиттерном повторителе 34 и двух ключевых комплементарных транзисторах 35, 36. Входы ключевых транзисторов связаны с выходами генератора 13 (14), а вход эмиттерного повторителя 34 подсоединяется либо к потенциометру 37 ручной настройки, либо к выходу интегратора 25 (26). A power regulator 15 or 16 can be performed (Fig. 5) on a complementary emitter follower 34 and two key complementary transistors 35, 36. The inputs of the key transistors are connected to the outputs of the generator 13 (14), and the input of the emitter follower 34 is connected either to a manual potentiometer 37 settings, or to the output of the integrator 25 (26).

Ключ 27 (28) (фиг. 6) может быть выполнен на аналоговом ключе 38 типа 561КТЗ и логических элементах И-НЕ 39, НЕ 40 (например, серии 155). Key 27 (28) (Fig. 6) can be performed on an analog key 38 of type 561KTZ and logical elements AND-NOT 39, NOT 40 (for example, series 155).

Узел 29 блокировки в простейшем исполнении может быть представлен кнопочным выключателем с самовозвратом (кнопкой), контакты которого шунтируют указанные ключи, или одновибратором (реле времени), запускаемым при подаче питания на устройство, т.е. в момент его включения, и воздействующим аналогично или в соответствии со схемой ключа по фиг. 6 с подачей его сигнала на второй (элемент НЕ 40) вход ключа. Locking unit 29 in its simplest execution can be represented by a push-button switch with self-resetting (button), the contacts of which bypass the indicated keys, or by a single-vibrator (time relay), which is started when power is supplied to the device, i.e. at the moment of its inclusion, and acting similarly or in accordance with the key scheme of FIG. 6 with the supply of its signal to the second (element NOT 40) key input.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Ход лучей показан на фиг. 2-4. Рассмотрим сначала работу в установившемся режиме для варианта с интеграторами 25, 26, но без ключей 27, 28 и узла 29 блокировки. На каждый фотоприемник 7 или 8 попадает от противостоящей стойки диффузно отраженное (рассеянное) излучение от излучателя 3 или 5, а также после двукратного отражения (рассеяния) излучение от излучателя 4 или 6, модулированное противофазно. Суммарный световой поток близок, но не равен нулю. Следовательно, на выходе синхронного выпрямителя 11 или 12 присутствует некоторое напряжение, значение которого находится между значениями уставок пороговых блоков 17, 18 (19, 20), которые находятся в выключенном состоянии, но сигнал на выходе первого элемента ИЛИ 21 и соответственно второго элемента ИЛИ 22 отсутствует. Следовательно, отсутствует и сигнал на выходе третьего элемента 23 ИЛИ - блокировки нет. На вторых смещенных выходах синхронных выпрямителей 11 и 12 сигналы приведены к нулю дополнительным смещением, следовательно, напряжение на выходах интеграторов 25 и 26 не изменяется, не изменяются и сигналы с выходов регуляторов 15 и 16 мощности. Устройство находится в режиме автоподстройки. При появлении какого-либо объекта в зоне контроля одного или другого комплекта изменяется баланс светового потока на приемнике 7 или 8. Изменяется выходной сигнал синхронного выпрямителя 11 или 12 и срабатывает один из двух пороговых блоков 17, 18 (19, 20), который через элементы ИЛИ 21, 23 включает блок 24 сигнализации. При длительном нахождении объекта в зоне (и при его неподвижности) возникший на входе интегратора 25 или 26 сигнал разбаланса ведет к изменению уставки регулятора 15 или 16 мощности с возвратом к исходному - нейтральному состоянию и снятию блокировки. Вновь сигнал блокировки возникает уже при удалении объекта из зоны. При нежелательности такого режима работы вводятся дополнительные ключи 27 и 28 соответственно между выпрямителями 11 и 12 и интеграторами 25 и 26, управляемые элементом ИЛИ 23 и размыкающие входы интеграторов 25 и 26 в режиме сигнализации. Узел 29 блокировки на время его действия (время нажатия кнопки или выдержка времени при включении устройства) замыкает цепи ключей 27 и 28, обеспечивая отработку в "0" на входах интеграторов 25 и 26 независимо от выходного состояния элемента ИЛИ 23. The ray path is shown in FIG. 2-4. Let us first consider the operation in the steady state for a variant with integrators 25, 26, but without keys 27, 28 and blocking unit 29. For each photodetector 7 or 8, diffusely reflected (scattered) radiation from the emitter 3 or 5 gets from the opposing stand, as well as after double reflection (scattering) the radiation from the emitter 4 or 6, modulated out of phase. The total luminous flux is close, but not equal to zero. Therefore, at the output of the synchronous rectifier 11 or 12 there is some voltage, the value of which is between the settings of the threshold blocks 17, 18 (19, 20), which are in the off state, but the signal at the output of the first element OR 21 and, accordingly, the second element OR 22 missing. Therefore, there is no signal at the output of the third element 23 OR - no blocking. At the second biased outputs of the synchronous rectifiers 11 and 12, the signals are brought to zero by an additional bias, therefore, the voltage at the outputs of the integrators 25 and 26 does not change, and the signals from the outputs of the power regulators 15 and 16 do not change. The device is in auto-tuning mode. When any object appears in the control zone of one or another set, the light flux balance at the receiver 7 or 8 changes. The output signal of the synchronous rectifier 11 or 12 changes and one of the two threshold blocks 17, 18 (19, 20) is triggered, which through the elements OR 21, 23 includes an alarm unit 24. When the object is in the zone for a long time (and when it is still), the unbalance signal that appears at the input of the integrator 25 or 26 leads to a change in the setpoint of the power regulator 15 or 16 with a return to the initial - neutral state and unlocking. Again, a blocking signal occurs already when an object is removed from the zone. If this mode of operation is undesirable, additional keys 27 and 28 are introduced respectively between rectifiers 11 and 12 and integrators 25 and 26, controlled by OR 23 and disconnecting inputs of integrators 25 and 26 in the alarm mode. Locking unit 29 for the duration of its operation (the time the button is pressed or the time delay when the device is turned on) closes the key chains 27 and 28, providing testing at “0” at the inputs of integrators 25 and 26, regardless of the output state of the OR element 23.

Включение устройства. В простейшем варианте устройство без интеграторов 25 и 26, после включения и прогрева баланс световых потоков устанавливается вручную воздействием на регуляторы 15, 16 мощности (фиг. 5). При наличии интеграторов 25 и 26 установка происходит автоматически за время, определяемое постоянными интегрирования. При наличии ключей 27 и 28 и узла 29 блокировки разблокировка на балансировку производится либо нажатием кнопки (на время нажатия), либо автоматически по выдержке времени от момента включения, если блокирующий узел 29 представляет собой реле времени, запускаемое по моменту включения устройства. Turn on the device. In the simplest embodiment, a device without integrators 25 and 26, after switching on and warming up, the balance of light fluxes is set manually by acting on the power regulators 15, 16 (Fig. 5). In the presence of integrators 25 and 26, installation occurs automatically in a time determined by the integration constants. If you have the keys 27 and 28 and the locking unit 29, the balancing is unlocked either by pressing the button (at the time of pressing) or automatically by the time delay from the moment of switching on, if the blocking node 29 is a time relay, which is started when the device is turned on.

Claims

1. A SECURITY ALARM DEVICE, comprising two racks located one opposite the other on the opposite borders of the monitored area, two emitters and one photodetector on each rack, the output of each photodetector connected to the input of the corresponding amplifier, a master oscillator, an alarm unit, characterized in that, in order to increase the functional reliability of the device, a second frequency driver, two synchronous rectifiers, four threshold blocks, three OR elements, two power regulators exercises, each of which is performed on two resistors, the antiphase outputs of the master oscillator are connected to the first group of inputs of the first power controller, the antiphase outputs of which are connected to the inputs of the first and second emitters located on the first rack, the output of one of the phases of the master oscillator is connected to the first input of the first synchronous rectifier, the second input of which is connected to the output of the first amplifier, the output of the first synchronous rectifier is connected to the inputs of the first and second threshold blocks, antiphase outputs The second frequency driver's odes are connected to the first and second inputs of the second power regulator, the outputs of which are connected to the inputs of the third and fourth emitters located on the second rack, respectively, the outputs of the pulse shaper and the second amplifier are connected to the corresponding inputs of the second synchronous rectifier, the output of which is connected to the inputs of the third and the fourth threshold blocks and through the second voltage divider with the bus of the reference voltage source, the outputs of the first and second threshold blocks through the first the OR element, and the outputs of the third and fourth threshold elements through the second OR element are connected to the corresponding inputs of the third OR element, the output of which is connected to the input of the alarm unit, the emitters and photodetectors are optically connected to each other using cylindrical optics with a beam divergence angle that provides coverage for half of the controlled area, each emitter and photodetector, while the radiation patterns of emitters and photodetectors are directed to the opposite surfaces of the racks, which are They are light-absorbing at least in the field of view of photodetectors.

2. The device according to claim 1, characterized in that the shaper of the second frequency is made in the form of a generator that contains antiphase outputs.

3. The device according to claim 1, characterized in that the shaper of the second frequency is made in the form of a frequency divider, the input of which is connected to one of the outputs of the master oscillator.

4. The device according to claim 1, characterized in that, in order to increase the reliability of the device, the inputs of the power regulators are connected to the outputs of the integrators, the inputs of which are connected to the offset outputs of the synchronous rectifiers.

5. The device according to claim 4, characterized in that, in order to improve the operational capabilities of the device, the first and second keys, a blocking unit, the output of the third OR element are connected to the first control input of the first and second keys, the outputs of which are connected to the inputs the corresponding integrators, the second key inputs are connected to the offset inputs of the synchronous rectifiers, the outputs of the lock node are connected to the third control inputs of the first and second keys, respectively.