RU2277263C1 - Capacitive device for intruder alarm - Google Patents

Capacitive device for intruder alarm Download PDF

Info

Publication number
RU2277263C1
RU2277263C1 RU2004130397/09A RU2004130397A RU2277263C1 RU 2277263 C1 RU2277263 C1 RU 2277263C1 RU 2004130397/09 A RU2004130397/09 A RU 2004130397/09A RU 2004130397 A RU2004130397 A RU 2004130397A RU 2277263 C1 RU2277263 C1 RU 2277263C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
primary winding
zero potential
transformer
Prior art date
Application number
RU2004130397/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004130397A (en
Inventor
Валентин Иванович Григорьев (RU)
Валентин Иванович Григорьев
Сергей Аркадьевич Власюк (RU)
Сергей Аркадьевич Власюк
Сергей Борисович Амелькин (RU)
Сергей Борисович Амелькин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Микрос"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Микрос" filed Critical Закрытое акционерное общество "Микрос"
Priority to RU2004130397/09A priority Critical patent/RU2277263C1/en
Publication of RU2004130397A publication Critical patent/RU2004130397A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2277263C1 publication Critical patent/RU2277263C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Burglar Alarm Systems (AREA)

Abstract

FIELD: engineering of intruder alarms, namely, engineering of devices for signaling about unsanctioned crossing of blocked boundary by an individual, possible use for developing devices for blocking off portions of closed protected boundary or perimeter of object.
SUBSTANCE: device, containing two sensitive elements in form of capacitive antennae, connected to outputs of primary winding of differential transformer, high frequency filter and relay, additionally includes decoupling transformer, key, voltage splitter and digital signaling processor, input of which is connected to output of high frequency filter, first output - to relay input, second output - to first input of voltage splitter, third output - to first input of key, to second input power is sent, output of which is connected to one of outputs belonging to primary winding of decoupling transformer, another output of which is connected to zero potential point of device, one of secondary winding outputs of decoupling transformer is connected to zero potential point of the sensitive element, another output of which is connected to middle point of primary winding of differential transformer, one of secondary winding outputs of which is connected to zero potential point of device, another output of which is connected to second input of voltage splitter, output of which is connected to high frequency filter input.
EFFECT: increased reliability of device due to increased resistance to interference and resistance to weather effects.
3 dwg

Description

Изобретение относится к охранной сигнализации, а именно к устройствам для сигнализации о несанкционированном пересечении человеком блокируемого рубежа, и может быть использовано при разработке устройств для блокирования участков замкнутого рубежа охраны или периметра объекта.The invention relates to burglar alarms, and in particular to devices for signaling an unauthorized person crossing a blocked line, and can be used to develop devices for blocking sections of a closed line of protection or the perimeter of an object.

Известно устройство для тревожной сигнализации емкостного типа (а.с. №372571, МКИ G 08 В 13/26, БИ №13, 1973), содержащее антенны, подключенные к концам первичной обмотки дифференциального трансформатора, отвод которой подключен к одной клемме генератора, другая клемма которого соединена с шиной нулевого потенциала, вторичная обмотка дифференциального трансформатора через усилитель подключена к схеме обработки сигнала, первичная обмотка дифференциального трансформатора выполнена несимметричной.A device for capacitive type alarm systems (AS No. 372571, MKI G 08 V 13/26, BI No. 13, 1973) is known, comprising antennas connected to the ends of the primary winding of a differential transformer, the tap of which is connected to one terminal of the generator, the other the terminal of which is connected to the zero potential bus, the secondary winding of the differential transformer through an amplifier is connected to the signal processing circuit, the primary winding of the differential transformer is asymmetrical.

Недостатком устройства является низкая надежность устройства, низкая помехоустойчивость, низкая устойчивость к погодно-климатическим воздействиям.The disadvantage of this device is the low reliability of the device, low noise immunity, low resistance to weather and climate influences.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является емкостное устройство для охранной сигнализации (патент РФ №2010337, МПК G 08 В 13/26, 1994 г. - прототип), содержащее два чувствительных элемента, закрепленных на охраняемом объекте, усилитель высокой частоты, фильтр низкой частоты, экран, пороговый блок, выход которого подключен к входу исполнительного блока, дифференциальный трансформатор, вторичная обмотка которого подключена к входу усилителя высокой частоты, генератор переменного напряжения, один вывод которого подключен к шине нулевого потенциала, синхронный детектор, фильтр высокой частоты, усилитель постоянного тока, дополнительный чувствительный элемент выполнен в виде эталонного конденсатора, а основной чувствительный элемент выполнен в виде плоского конденсатора, один из электродов которого снабжен изолирующей липкой лентой и соединен с первым выводом первичной обмотки дифференциального трансформатора, второй электрод плоского конденсатора соединен через экран с другим выводом генератора переменного напряжения, с опорным входом синхронного детектора и со средней точкой первичной обмотки дифференциального трансформатора, выход усилителя высокой частоты соединен с информационным входом синхронного детектора, выход которого подключен к входу фильтра низкой частоты, выход которого подключен к входу фильтра высокой частоты, выход которого подключен к входу усилителя постоянного тока, выход которого подключен к входу порогового блока, второй вывод первичной обмотки дифференциального трансформатора подключен к одному выходу эталонного конденсатора, другой выход которого подключен к шине нулевого потенциала.The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed invention is a capacitive device for burglar alarms (RF patent No. 2010337, IPC G 08 V 13/26, 1994 - prototype), containing two sensitive elements mounted on a protected object, high amplifier frequency filter, low-pass filter, screen, threshold block, the output of which is connected to the input of the Executive unit, a differential transformer, the secondary winding of which is connected to the input of the high-frequency amplifier, alternator one output of which is connected to the zero potential bus, a synchronous detector, a high-pass filter, a DC amplifier, an additional sensitive element is made in the form of a reference capacitor, and the main sensitive element is made in the form of a flat capacitor, one of the electrodes of which is equipped with an insulating adhesive tape and connected with the first terminal of the primary winding of the differential transformer, the second electrode of the flat capacitor is connected through the screen to another terminal of the alternating voltage generator , with the reference input of the synchronous detector and with the midpoint of the primary winding of the differential transformer, the output of the high-frequency amplifier is connected to the information input of the synchronous detector, the output of which is connected to the input of the low-pass filter, the output of which is connected to the input of the high-frequency filter, the output of which is connected to the input of the amplifier DC, the output of which is connected to the input of the threshold unit, the second terminal of the primary winding of the differential transformer is connected to one output of the reference capacitor an amplifier whose other output is connected to the zero potential bus.

Недостатком данного устройства является невысокая надежность, обусловленная низкой помехоустойчивостью и низкой устойчивостью к климатическим воздействиям.The disadvantage of this device is its low reliability due to low noise immunity and low resistance to climatic influences.

В данном устройстве воздействие на чувствительный элемент помехи с частотой, близкой к частоте генератора переменного напряжения или широкополосного сигнала со спектром, перекрывающим полосу пропускания полосового фильтра, приводит к ложному срабатыванию устройства.In this device, exposure to a sensitive element of a noise with a frequency close to the frequency of an alternating voltage generator or a broadband signal with a spectrum that covers the passband of a bandpass filter leads to a false response of the device.

При использовании данного устройства для охраны периметров протяженных объектов в результате изменения погодно-климатических условий (например, налипание снега на чувствительном элементе) произойдет изменение емкости чувствительного элемента, разбаланс дифференциального трансформатора и, как следствие, переход усилителя высокой частоты в состояние насыщения с резкой потерей чувствительности устройства в целом.When using this device to protect the perimeters of extended objects as a result of changes in weather and climate conditions (for example, snow sticking to a sensitive element), the capacitance of the sensitive element will change, the differential transformer will be unbalanced and, as a result, the high-frequency amplifier will become saturated with a sharp loss of sensitivity devices in general.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности устройства за счет повышения помехоустойчивости и устойчивости к погодно-климатическим воздействиям.The aim of the present invention is to increase the reliability of the device by increasing the noise immunity and resistance to weather and climate influences.

Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее два чувствительных элемента в виде емкостных антенн 1, 2, соединенных с выводами первичной обмотки дифференциального трансформатора 3, фильтр высоких частот 4 и реле 5, введены развязывающий трансформатор 6, ключ 7, делитель напряжения 8 и цифровой сигнальный процессор 9, вход которого соединен с выходом фильтра высоких частот 4, первый выход - со входом реле 5, второй выход - с первым входом делителя напряжения 8, третий выход - с первым входом ключа 7, на второй вход которого подается питание, выход которого соединен с одним из выводов первичной обмотки развязывающего трансформатора 6, другой вывод которой соединен с точкой нулевого потенциала устройства, один из выводов вторичной обмотки развязывающего трансформатора 6 соединен с точкой нулевого потенциала чувствительного элемента, другой вывод которой - со средней точкой первичной обмотки дифференциального трансформатора 3, один из выводов вторичной обмотки которого соединен с точкой нулевого потенциала устройства, другой вывод которой - со вторым входом делителя напряжения 8, выход которого соединен со входом фильтра высоких частот 4.To achieve this goal, a decoupling transformer 6, a key 7, a voltage divider 8 and a digital signal signal are introduced into a device containing two sensitive elements in the form of capacitive antennas 1, 2 connected to the terminals of the primary winding of a differential transformer 3, a high-pass filter 4 and a relay 5 processor 9, the input of which is connected to the output of the high-pass filter 4, the first output is with the input of the relay 5, the second output is with the first input of the voltage divider 8, the third output is with the first input of the switch 7, the second input of which is supplied with power e, the output of which is connected to one of the terminals of the primary winding of the isolation transformer 6, the other terminal of which is connected to a point of zero potential of the device, one of the terminals of the secondary winding of the isolation transformer 6 is connected to a point of zero potential of the sensing element, the other terminal of which is connected to the midpoint of the primary winding differential transformer 3, one of the terminals of the secondary winding of which is connected to the point of zero potential of the device, the other terminal of which is with the second input of the divider zheniya 8, whose output is connected to the input of the high pass filter 4.

Сопоставительный анализ заявляемого устройства с прототипом показывает, что предложенное устройство отличается новым конструктивным выполнением элементов, их расположением в схеме. Следовательно, предложенное решение соответствует критерию изобретения "техническое решение".A comparative analysis of the claimed device with the prototype shows that the proposed device is characterized by a new structural embodiment of the elements, their location in the circuit. Therefore, the proposed solution meets the criteria of the invention "technical solution".

Сравнение заявленного решения с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие предложенное решение от прототипа, что дает возможность сделать вывод о соответствии критериям изобретения: "новизна", "существенные отличия" и "положительный эффект".Comparison of the claimed solution with other technical solutions in this technical field did not reveal the signs that distinguish the proposed solution from the prototype, which makes it possible to conclude that the criteria of the invention are met: "novelty", "significant differences" and "positive effect".

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2, 3 - графики, поясняющие работу устройства.Figure 1 presents the structural diagram of the proposed device; figure 2, 3 are graphs explaining the operation of the device.

Приняты следующие обозначения:The following notation is accepted:

1, 2 - емкостные антенны;1, 2 - capacitive antennas;

3 - дифференциальный трансформатор;3 - differential transformer;

4 - фильтр высоких частот;4 - high-pass filter;

5 - реле;5 - relay;

6 - развязывающий трансформатор;6 - isolation transformer;

7 - ключ;7 - key;

8 - делитель напряжения;8 - voltage divider;

9 - цифровой сигнальный процессор.9 - digital signal processor.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Цифровой сигнальный процессор 9 формирует запускающие импульсы, замыкающие ключ 7 (фиг.2а, где U - напряжение на третьем выходе цифрового сигнального процессора 9; 1 - первый запускающий импульс, 2 - второй запускающий импульс,... I - I-й запускающий импульс и т.д.). Причем длительность запускающих импульсов τи выбрана таким образом, чтобы после размыкания ключа 7 в первичной обмотке дифференциального трансформатора 3 возникали свободные затухающие колебания, амплитуда которых пропорциональна разности емкостей антенн 1, 2 (фиг.2б, где V - сигнал рассогласования на выходе дифференциального трансформатора 3; 1 - первая реализация сигнала рассогласования, 2 - вторая реализация сигнала рассогласования,... I - I-я реализация сигнала рассогласования и т.д.). Развязывающий трансформатор 6 используется для гальванической развязки точек нулевого потенциала устройства и емкостных антенн 1, 2 и тем самым повышения помехоустойчивости устройства.The proposed device operates as follows. The digital signal processor 9 generates the triggering pulses, closing the key 7 (figa, where U is the voltage at the third output of the digital signal processor 9; 1 - the first triggering pulse, 2 - the second triggering pulse, ... I - I-th triggering pulse etc.). Wherein the probing pulse duration τ and selected in such a way that after opening of the key 7 in the primary winding of the differential transformer 3 arise free damped oscillations whose amplitude is proportional to the difference in capacitances antennas 1, 2 (2b, where V - error signal at the output of differential transformer 3 ; 1 - the first implementation of the error signal, 2 - the second implementation of the error signal, ... I - I -th implementation of the error signal, etc.). An isolation transformer 6 is used to galvanically decouple the points of zero potential of the device and capacitive antennas 1, 2 and thereby increase the noise immunity of the device.

Период повторения запускающих импульсов (Tu) выбирается из условия:The repetition period of the trigger pulses (T u ) is selected from the condition:

Tu=T1+T2 T u = T 1 + T 2

где T1=constwhere T 1 = const

Т2 - случайная величина в диапазоне от 0 до T2, где Т2>T1.T 2 is a random variable in the range from 0 to T 2 , where T 2 > T 1 .

Сигнал рассогласования с выхода вторичной обмотки дифференциального трансформатора 3 через делитель напряжения 8 и фильтр высоких частот 4 поступает на вход цифрового сигнального процессора 9, где оцифровывается с периодом ΔT(фиг.3).The error signal from the output of the secondary winding of the differential transformer 3 through a voltage divider 8 and a high-pass filter 4 is fed to the input of a digital signal processor 9, where it is digitized with a period ΔT (Fig. 3).

ti=ΔT·it i = ΔT

i=1,2...Ki = 1,2 ... K

где

Figure 00000002
равно значению i-й выборки, I-й реализации сигнала рассогласования;Where
Figure 00000002
equal to the value of the i-th sample, I-th implementation of the error signal;

K - количество выборок сигнала рассогласования.K is the number of samples of the error signal.

В течение времени, оставшегося после оцифровки до окончания текущего периода Tn, цифровой сигнальный процессор 9 выполняет следующие операции:During the time remaining after digitization before the end of the current period T n , the digital signal processor 9 performs the following operations:

1) для каждой i-й выборки (i=1, 2...К) вычисляет первое и второе текущее среднее значение амплитуды:1) for each i-th sample (i = 1, 2 ... K) it calculates the first and second current average amplitude values:

1-е текущее среднее

Figure 00000003
1st current average
Figure 00000003

2-е текущее среднее

Figure 00000004
2nd current average
Figure 00000004

где M>Lwhere M> L

2) вычисляет среднее значение для всех K выборок:2) calculates the average value for all K samples:

Figure 00000005
Figure 00000005

и сравнивает с его пороговым значением.and compares with its threshold value.

В случае отсутствия воздействия нарушителя на емкостные антенны 1,2 сигнал рассогласования изменяется только за счет изменения погодно-климатических условий (т.к. антенны невозможно выполнить абсолютно одинаковыми, их собственные емкости с изменением погодно-климатических условий изменяются по-разному), т.е. достаточно медленно. Соотношение периодов осреднения L и М выбрано таким образом, чтобы при любом изменении погодных условий среднее значение было меньше порогового значения.In the absence of the intruder’s impact on the capacitive antennas 1,2, the mismatch signal changes only due to changes in weather and climate conditions (since the antennas cannot be exactly the same, their own capacities change differently with changes in weather and climate conditions), t. e. slow enough. The ratio of the averaging periods L and M is chosen so that, for any change in weather conditions, the average value is less than the threshold value.

При воздействии нарушителя на одну из антенн 1,2 произойдет достаточно быстрое изменение сигнала рассогласования,

Figure 00000006
превысит пороговое значение и цифровой сигнальный процессор 9 подаст напряжение на обмотку реле 5, выставив тем самым сигнал тревоги.When an intruder acts on one of the antennas 1,2, a rather rapid change in the error signal will occur,
Figure 00000006
will exceed the threshold value and the digital signal processor 9 will apply voltage to the coil of the relay 5, thereby setting an alarm.

Представленный алгоритм представляет собой программную реализацию полосового фильтра, верхняя и нижняя граничные частоты которого определяются значениями L и М периодов осреднения.The presented algorithm is a software implementation of a band-pass filter, the upper and lower boundary frequencies of which are determined by the values of L and M averaging periods.

Воздействие на одну из емкостных антенн 1, 2 помехи (например, синусоиды) с частотой, находящейся в полосе пропускания полосового фильтра, не приведет к ложному срабатыванию устройства, т.к. сдвиг фаз между запускающими импульсами и синусоидой будет изменяться по случайному закону и при достаточно больших значениях L и M вклад помехи в первое и второе текущее среднее, а следовательно, и в

Figure 00000006
, будет равен 0.The impact on one of the capacitive antennas 1, 2 interference (for example, a sinusoid) with a frequency in the passband of the band-pass filter, will not lead to a false response of the device, because the phase shift between the triggering pulses and the sinusoid will vary randomly and for sufficiently large values of L and M the interference contribution to the first and second current average, and therefore to
Figure 00000006
will be equal to 0.

Claims (1)

Емкостное устройство для охранной сигнализации, содержащее два чувствительных элемента в виде емкостных антенн, соединенные с выводами первичной обмотки дифференциального трансформатора, фильтр высоких частот и исполнительный блок в виде реле, отличающееся тем, что в него введены развязывающий трансформатор, ключ, делитель напряжения и цифровой сигнальный процессор, вход для приема сигнала рассогласования которого соединен с выходом фильтра высоких частот, первый выход для подачи сигнала тревоги - со входом исполнительного блока в виде реле, второй выход для согласования сигнала рассогласования с входным диапазоном встроенного аналого-цифрового преобразователя цифрового сигнального процессора - с первым входом делителя напряжения, третий выход для подачи запускающего импульса - с первым входом ключа, на второй вход которого подается питание, выход которого соединен с одним из выводов первичной обмотки развязывающего трансформатора, другой вывод которой соединен с точкой нулевого потенциала устройства, один из выводов вторичной обмотки развязывающего трансформатора соединен с точкой нулевого потенциала чувствительного элемента, другой вывод которой - со средней точкой первичной обмотки дифференциального трансформатора, один из выводов вторичной обмотки которого соединен с точкой нулевого потенциала устройства, другой вывод которой - со вторым входом делителя напряжения, выход которого соединен со входом фильтра высоких частот.A capacitive device for burglar alarm, containing two sensing elements in the form of capacitive antennas connected to the terminals of the primary winding of a differential transformer, a high-pass filter and an actuating unit in the form of a relay, characterized in that an isolation transformer, a key, a voltage divider and a digital signal are introduced into it a processor, the input for receiving the mismatch signal of which is connected to the output of the high-pass filter, the first output for supplying an alarm signal - with the input of the executive unit in de relay, the second output for matching the mismatch signal with the input range of the built-in analog-to-digital converter of the digital signal processor - with the first input of the voltage divider, the third output for supplying a triggering pulse - with the first input of the key, the second input of which is supplied with power, the output of which is connected to one of the terminals of the primary winding of the isolation transformer, the other terminal of which is connected to a point of zero potential of the device, one of the terminals of the secondary winding of the isolation transformer the ora is connected to the point of zero potential of the sensing element, the other terminal of which is connected to the midpoint of the primary winding of the differential transformer, one of the terminals of the secondary winding of which is connected to the point of zero potential of the device, the other terminal of which is connected to the second input of the voltage divider, the output of which is connected to the input of the filter high frequencies.
RU2004130397/09A 2004-10-19 2004-10-19 Capacitive device for intruder alarm RU2277263C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004130397/09A RU2277263C1 (en) 2004-10-19 2004-10-19 Capacitive device for intruder alarm

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004130397/09A RU2277263C1 (en) 2004-10-19 2004-10-19 Capacitive device for intruder alarm

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004130397A RU2004130397A (en) 2006-03-20
RU2277263C1 true RU2277263C1 (en) 2006-05-27

Family

ID=36117068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004130397/09A RU2277263C1 (en) 2004-10-19 2004-10-19 Capacitive device for intruder alarm

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2277263C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2639070C1 (en) * 2016-10-28 2017-12-19 Федеральное Государственное Казённое Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" Method of recognizing object at its contact with wire fencing
RU2695385C1 (en) * 2019-02-18 2019-07-23 Акционерное общество "Научно-производственный комплекс "Дедал" Method and device for monitoring the state of the linear part of the electrified enclosure and recording attempts to overcome it by dynamic monitoring of electrical parameters

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2639070C1 (en) * 2016-10-28 2017-12-19 Федеральное Государственное Казённое Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" Method of recognizing object at its contact with wire fencing
RU2695385C1 (en) * 2019-02-18 2019-07-23 Акционерное общество "Научно-производственный комплекс "Дедал" Method and device for monitoring the state of the linear part of the electrified enclosure and recording attempts to overcome it by dynamic monitoring of electrical parameters

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004130397A (en) 2006-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5300922A (en) Swept frequency electronic article surveillance system having enhanced facility for tag signal detection
US4318047A (en) Detection of narrow pulses
US4206451A (en) Intrusion detection system
US6559658B1 (en) Noise resistant electronic presence sensor
US7394368B2 (en) Electronic proximity switch
RU2277263C1 (en) Capacitive device for intruder alarm
RU2209467C2 (en) Device and method for detection of penetration of a person through the contour of restricted area
US3465253A (en) Pulsed and continuous wave electromagnetic signal detectors
GB1433233A (en) Frequency sensitive switching circuits
EP4040172A1 (en) Arc fault detection circuit and method for detecting an arc fault
US4266218A (en) Alarm system control circuit
CN108717137A (en) A kind of high-frequency and high-voltage interference fraudulent use detection device based on voice signal
RU2276410C1 (en) Magnetometric device for intruder alarm
JP2511324Y2 (en) Internal partial discharge detection device for electrical equipment
RU2060556C1 (en) Method and device for detecting unathorized access to object under quard
RU2639734C1 (en) Capacitance device for security alarm system
RU2206920C2 (en) Method and device for detecting unauthorized impact on object being guarded
RU2134909C1 (en) Contactless live equipment warning device
SU1704731A1 (en) Method for determining the presence of hydrobionts
RU2012925C1 (en) Guard signalling system
RU52225U1 (en) CAPACITY TYPE SECURITY DEVICE
SU879760A1 (en) Method and device for comparing electric signals
SU997062A1 (en) Alarm system
SU752180A1 (en) Microwave power meter
Rubiola et al. Noise induced time interval measurement biases

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner