RU2029373C1 - Фотоэлектрическое устройство охранной сигнализации - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области сигнализации и может быть использовано в качестве фотоэлектрического дверного глазка. Целью изобретения является повышение функциональной надежности и расширение области применения устройства. Устройтво содержит корпус 1, светофильтр 2, излучатель 3, приемник 4 излучения, выполненный на фотоэлементе 6 и полосовом усилителе 5, блок 7 выделения полезного сигнала 7, экранирующую пластину 8, блок 9 тревожной сигнализации, блок 10 питания, переключатель 12, источник 13 питания, генератор 14 импульсов и регулятор 11 порога. Генератор 14 импульсов непрерывно генерирует короткие и редкие импульсы тока, что обеспечивает излучение светодиода 3. При появлении объекта (человека) перед глазком отраженное излучение попадает на фотоэлемент 6. Таимер 16 вызывает срабатывание исполнительного элемента 17, например электрического звонка, через время τ_n+ τ_o , причем это включение происходит с прерыванием. Исполниельный элемент 17 можно включить постоянным напряжением непосредственно с выхода ждущего генератора 15. Такой режим можно использовать, например, при включении освещения, когда нет необходимости в задержке и прерывании. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к области сигнализации и может быть использовано в качестве фотоэлектрического дверного глазка.

Известна оптическая система тревожной сигнализации о вторжении в охраняемую зону, содержащая корпус, два пассивных приемника в виде фоторезисторов с регулируемой обратной связью, усилитель, блок сравнения с порогом, схему задержки времени срабатывания и исполнительный элемент.

Недостатком известной системы является то, что конструктивное исполнение в виде одного модуля достаточно больших габаритов не позволяет удобно монтировать ее на необходимой поверхности без существенного конструктивного изменения.

Наиболее близким к заявленному является фотоэлектрическое устройство охранной сигнализации, содержащее излучатель, фотоприемник, усилитель, детектор с фильтром, генератор и блок тревожной сигнализации.

Известные устройства могут срабатывать от изменения тепловой фоновой обстановки в присутствии человека (например, при колебаниях температуры, освещенности), выдавая ложные сигналы тревоги. Устройство-прототип не различает объекты "свой-чужой" и при появлении владельца квартиры также выдает сигналы тревоги.

Целью изобретения является повышение функциональной надежности и расширение области применения устройства.

Для исключения взаимного влияния типа засветок излучатель и приемник разделены экранирующей пластиной, перпендикулярной светофильтру.

Особенностью устройства является то, что для обеспечения скрытой установки и компактности корпус может быть выполнен в виде дверного глазка.

Включение в состав устройства излучателя и фотоприемника, расположенных в одном корпусе, позволяет использовать активный способ обнаружения объекта (человека) по отраженному от него излучению. Наличие светофильтра позволяет устранить ложные тревоги из-за изменения фонового излучения любого спектрального состава как видимого, так и ИК-диапазонов (теплового).

Введение временной задержки (на время Т_зад) позволяет дискриминировать сигналы по принципу "свой-чужой".

На фиг. 1 изображена схема заявляемого устройства; на фиг. 2 показаны сигналы на выходе полосового усилителя (а), на выходе блока сравнения сигналов (б), на выходе ждущего генератора (в), на выходе таймера (г).

Фотоэлектрическое устройство охранной сигнализации содержит корпус 1, светофильтр 2, излучатель 3, приемник 4 излучения, полосовой усилитель 5, фотоэлемент 6, блок 7 выделения полезного сигнала, экранирующую пластину 8, блок 9 тревожной сигнализации, блок 10 питания, регулятор 11 порога блока сравнения сигналов, переключатель 12, источник 13 питания, генератор 14 импульсов, ждущий генератор 15, таймер 16, исполнительный элемент 17.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 14 импульсов непрерывно генерирует короткие и редкие импульсы тока длительностью Т_о с периодом следования Т_пер, Т_о<<Т_пер. Эти импульсы возбуждают излучение светодиода 3. При появлении человека (или иного объекта) перед глазком отраженное излучение попадает на фотоэлемент 6. Возникающие при этом импульсы фототока усиливаются полосовым усилителем 5: его нижняя частота среза низких частот f<f_н, так что устройство не реагирует на изменение естественного фона, а верхняя частота среза f_в согласована с полосой сигнала. Эпюра сигнала на выходе усилителя 5 (фиг.2а) практически повторяет эпюру импульсов генератора 14 импульсов излучателя (лишь незначительно расширяется длительность импульсов ≈ Т_о из-за ограниченности полосы пропускания полосового усилителя 5). Далее сигнал поступает на вход блока 7 выделения полезного сигнала. Его порог срабатывания регулируется регулятором 11 порога, что позволяет выбирать требуемую дальность действия. Если на входе блока 7 выделения полезного сигнала сигнал превысит порог, то на его выходе возникает импульс строго заданной амплитуды (фиг.2б). Этот импульс запускает ждущий генератор 15, каждый короткий (Т_о) входной импульс перебрасывает ждущий генератор 15 в состояние "включено", так что на выходе ждущего генератора 15 возникает импульс постоянной амплитуды, а длительность этого импульса выбирается большой ≈ 1,1...1,2Т_пер. Поэтому, пока перед глазком находится посторонний объект и на вход ждущего генератора 15 поступает пачка коротких импульсов, генератор 15 возбужден и на его выходе возникает постоянное напряжение (из-за перекрытия длинных импульсов ≈ 1,1., . . 1,2Т_пер, фиг.2в). Постоянное напряжение с выхода ждущего генератора 15 изменяет состояние таймера 16. Пока на входе последнего не было напряжения, на его выходе вырабатывалось постоянное напряжение (фиг.2в, г). Как только на входе таймера 16 возникает постоянное напряжение, генератор 15 начинает генерировать импульсы длительности τ и паузой τ_п, причем первый импульс после подачи напряжения на вход генерируется через время, равное τ_п+ τ_о (фиг. 2г). Во время паузы τ_п вырабатывается напряжение U, а во время действия импульса U= 0. Таймер 16 вызывает срабатывание исполнительного элемента 17 и внешних сигнальных устройств, например электрического звонка, причем исполнительный элемент 17 выбирается так, что срабатывает при U=0. Таким образом, включение сигнальных устройств происходит лишь через время задержки τ_п+ τ_о после появления объекта перед глазком, причем это включение происходит с прерыванием, что повышает потребительские свойства устройства.

Исполнительный элемент 17 можно включить постоянным напряжением непосредственно с выхода ждущего генератора 15. Такой режим работы следует использовать, например, при включении освещения, когда нет необходимости в задержке и прерывании.

П р и м е р.

Генератор 14 импульсов, собранный на микросхеме КР1006ВИ1, генерирует импульсы тока длительностью Т_о=20 мкс с периодом Т_пер=20 мс, амплитуды 1 А. Это обеспечивает мощность излучения СаА-светодиода АЛ-156А (АЛ-115А) порядка 50...100 мВт (на длине волны 0,9 мкм). В качестве фотоэлемента 6 используется кремниевый фотодиод с площадкой диаметром 2 мм. Светофильтр 3, выполненный из оптического стекла ИКС-1, защищает фотодиод 6 от фоновых засветок видимого диапазона. Дополнительная фильтрация от постоянной и низкочастотной засветки осуществляется в полосовом усилителе 5, полоса пропускания которого выбрана в диапазоне частот 1...40 кГц (согласованной со спектром частот сигнала). Блок 7 сравнения сигналов выбран на микросхеме 521САЗ, ждущий генератор 15 - на микросхеме К561АГ1, а таймер 16 - на микросхеме КР1006ВИ1, причем выбиралось значение τ_п=6 с (его легко регулировать в необходимых пределах 1. ..30 с). В исполнительном элементе использовано реле РЭС22, подключающее сетевое питание 220 В к выходным клеммам устройства в режиме обнаружения объекта. В описанном примере конструкция глазка имела стандартный диаметр ⌀ 40 мм и регулируемую с помощью крепежной гайки под размер двери длину 40...70 мм. Дальность действия - расстояние до обнаруживаемого объекта - регулируется в пределах 0,2...1,5 м.

Наряду с использованием в качестве дверного глазка заявленное устройство обнаружения постороннего объекта можно применить также как автоматический включатель света перед входной дверью индивидуального дома, гаража, внутри помещений, в витрине магазина. Его можно использовать в выставочном деле для включения не только освещения при подходе посетителя к стенду, но и мониторов и иных устройств стенда. Заявляемое устройство можно также применять в офисах и приемных как сигнализацию о посетителях, в сфере охраны труда оно может предупреждать о наличии человека и иного объекта в охраняемой зоне.

Claims (5)

1. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ, содержащее излучатель, приемник излучения, выполненный на фотоэлементе и полосовом усилителе, один вывод фотоэлемента через полосовой усилитель соединен с выходом приемника излучения, который соединен с информационным входом блока выделения полезного сигнала, выход которого соединен с входом блока тревожной сигнализации, блок питания, отличающееся тем, что в устройство введены корпус и светофильтр, блок выделения полезного сигнала выполнен в виде компаратора, излучатель, приемник излучения и блок выделения полезного сигнала расположены в корпусе, излучатель и фотоэлемент приемника излучения расположены в плоскости, параллельной светофильтру, первый выход блока питания соединен с входом порогового напряжения блока выделения полезного сигнала, второй выход - с входом питания блока тревожной сигнализации и другим выводом фотоэлемента приемника излучения, третий выход - с одним выводом излучателя, другой вывод которого соединен с нулевой шиной питания.

2. Блок тревожной сигнализации содержит ждущий генератор, таймер, исполнительный элемент, вход ждущего генератора является входом блока тревожной сигнализации, первый выход ждущего генератора через таймер, а второй выход - непосредственно соединены с первыми неподвижными контактами переключателя, вторые неподвижные контакты которого соединены с входом исполнительного элемента, вход питания блока тревожной сигнализации соединен с входами питания ждущего генератора, таймера и исполнительного элемента.

3. Блок питания содержит источник питания, генератор импульсов, регулятор порога, выход источника питания соединен с входом генератора импульсов и регулятора порога, выходы регулятора порога, источника питания и генератора импульсов являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока питания.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью исключения взаимного влияния, излучатель и приемник излучения разделены экранирующей пластиной, перпендикулярной светофильтру.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения скрытой установки и компактности, корпус выполнен в виде дверного глазка.

Images