RU2688734C1 - Capacitive detection means - Google Patents
Capacitive detection means Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688734C1 RU2688734C1 RU2018112465A RU2018112465A RU2688734C1 RU 2688734 C1 RU2688734 C1 RU 2688734C1 RU 2018112465 A RU2018112465 A RU 2018112465A RU 2018112465 A RU2018112465 A RU 2018112465A RU 2688734 C1 RU2688734 C1 RU 2688734C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- detection means
- insulator
- detection
- Prior art date
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 3
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 claims 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 4
- 239000005442 atmospheric precipitation Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
- G08B13/22—Electrical actuation
- G08B13/26—Electrical actuation by proximity of an intruder causing variation in capacitance or inductance of a circuit
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/22—Transmitting seismic signals to recording or processing apparatus
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
- H03K17/945—Proximity switches
- H03K17/955—Proximity switches using a capacitive detector
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к техническим средствам охраны периметров объектов, в частности, к емкостным средствам обнаружения для охраны протяженных периметров территорий, обеспечивающих защиту объектов от незаконного проникновения, вызванного приближением или вторжением нарушителя.The present invention relates to the technical means of protecting the perimeters of objects, in particular, to capacitive means of detection for the protection of extended perimeters of the territories, ensuring the protection of objects from unlawful intrusion caused by the approach or intrusion of the intruder.
Известно техническое решение «Устройство тревожного извещения и чувствительный элемент» (патент РФ №2437156, опубликовано 20.12.2011 Бюл. №35), в котором описано устройство, содержащее емкостный чувствительный элемент (ЧЭ), соединенный со схемой устройства тревожного извещения. Обработку сигнала емкостного чувствительного элемента осуществляют цифровым методом. Чувствительный элемент состоит из токопроводящего материала, выполненного, например, из сетки или решетки, из обычной или из «колючей» проволоки или из листов металла, например, изготовленной двери и навешенной на петли. Токопроводящий материал служит в качестве одной из обкладок конденсатора чувствительного элемента и закреплен на кожухе, установленном на изоляторах, закрепленных на стержне, являющемся основой опоры. Кожух в верхней части имеет заглушку или козырек, защищающий изоляторы от воздействия внешней среды (дождя, снега, и т.д.). В случае заземления конструкции, образованной соединением стержня с заграждением из «колючей» проволоки, выполняющей роль второй обкладки конденсатора чувствительного элемента, обеспечивается защита устройства от грозовых разрядов и от электромагнитных помех. Однако, в случае охраны протяженных периметров горизонтальный ЧЭ работает как снегозадерживающая преграда, на которой откладывается снег, а впоследствии, может образоваться и ледяная корка. Такое воздействие снежного покрова и ледяной корки высотой более допустимой эксплуатационной документацией на ЧЭ ведет к снижению стойкости и живучести устройства к метеоосадкам со снегом.A technical solution is known: “Alert Notification Device and Sensitive Element” (RF Patent No. 2437156, published December 20, 2011, Bull. No. 35), which describes a device containing a capacitive sensitive element (EI) connected to the alarm notification device circuit. The signal processing capacitive sensing element is carried out digitally. The sensing element consists of a conductive material, made, for example, of a grid or grating, of conventional or “barbed” wire or of sheets of metal, for example, a fabricated door and hinged. Conductive material serves as one of the capacitor plates of the sensing element and is fixed to the casing mounted on insulators fixed to the rod, which is the basis of the support. The casing in the upper part has a cap or visor that protects the insulators from the external environment (rain, snow, etc.). In the case of the grounding of a structure formed by connecting a rod with a barbed wire fence that acts as the second capacitor plate of the sensing element, the device is protected from lightning discharges and from electromagnetic interference. However, in the case of the protection of extended perimeters, the horizontal SE acts as a snow retaining barrier, on which snow is deposited, and subsequently, an ice crust can also form. Such an impact of snow cover and ice crust with a height of more than permissible operating documentation on the SE will lead to a decrease in the resistance and survivability of the device to meteorological conditions with snow.
Известны серийно выпускаемые АО «ФЦНИВТ «СНПО «Элерон», г. Москва, сигнализационные емкостные заграждения, предназначенные для использования совместно с емкостными приборами Радиан-15 МП ЦКДИ.469453.010, Радиан-16 ЦКДИ.425511.018, «Ромб-12МП» ФАБИ.425121.005, вырабатывающие сигнал срабатывания при изменении емкости ЧЭ, вызванном приближением или вторжением нарушителя. В качестве ЧЭ в полноростовых сигнализационных заграждениях (СЗ) типа «Ярус-01» ЦКДИ.425711.004 и козырьковых СЗ типа «Ярус», «Ярус-AKJI» ЦКДИ.425711.008 может применяться стальная проволока, провод, колючая проволока, плоская спираль из режущей ленты, которые располагаются и закрепляются через переходники (изоляторы) или пластиковые стойки на металлическом бетонном или кирпичном заборе. (см. сайт http://www.eleron.ru/production/perimeter, 06.02.2018).Known commercially available JSC FCNIVT SNPO "Eleron", Moscow, capacitance signaling barriers for use in conjunction with capacitive devices Radian-15 MP TsKDI.469453.010, Radian-16 TsKDI.425511.018, "Rhomb-12MP" FABI.425121.005 , generating a pickup signal when the capacitance of the sensitive element changes, caused by the approach or intrusion of the intruder. As the CHE in the full-height signaling obstacles (SZ) of the “Tier-01” type of TsKD.425711.004 and the visor SZ of the “Tier” type, “Tier-AKJI” of the TsKDI.425711.008 steel wire, wire, barbed wire, flat spiral of cutting tape can be used which settle down and are fixed through adapters (insulators) or plastic racks on a metal concrete or brick fence. (see the site http://www.eleron.ru/production/perimeter, 06.02.2018).
Недостатком вышеперечисленных устройств и изделий также является низкая стойкость и живучесть к воздействию на СЗ и ЧЭ нагрузки от снежного покрова с высотой более допускаемой эксплуатационной документацией. Действительно, образование высоких снежных наносов и твердых покровов из отложений снега во время метелей и снегопадов высотой более допускаемой эксплуатационной документацией и последующее, при потеплении, их таяние вызывает неисправности СЗ и ЧЭ, такие как обрыв проводов, колючей проволоки, режущей ленты АКЛ, ломку изоляторов, изгиб элементов конструкции. Такие неисправности СЗ и ЧЭ вызывают как ложные срабатывания устройств и приборов, так и отсутствие сигналов тревоги при их преодолении нарушителем. А после таяния и исчезновения снежных покровов, для обеспечения технических характеристик по обнаружению нарушителя и наработке на ложные срабатывания устройствами и приборами, СЗ и ЧЭ требуют существенного дорогостоящего ремонта и проведения регулировочных работ, сравнимых иногда по стоимости с монтажом нового заграждения.The disadvantage of the above devices and products is also low resistance and survivability to the impact on the NW and SE load from snow cover with a height of more permissible operational documentation. Indeed, the formation of high snow loads and hard covers from snow deposits during blizzards and snowfalls with a height of more permissible operational documentation and subsequent warming, melting causes faults in the NW and SE, such as wire breaks, barbed wire, AKL cutting tape, breaking insulators bending design elements. Such malfunctions of Sz and ChE cause both false alarms of devices and instruments, and the absence of alarms when they are overcome by the intruder. And after melting and disappearance of snow cover, to provide technical characteristics for detecting an intruder and operating on false alarms with devices and instruments, SZ and SE require significant expensive repair and adjustment work, sometimes comparable to the cost of installing a new barrier.
Ближайшим аналогом изобретения (прототипом) является изобретение «Устройство для охранной сигнализации емкостного типа» (патент РФ №2334276, опубликована 20.09.2008 Бюл. №26), предназначенное для охраны периметров объектов, использующее СЗ в качестве механической преграды и одновременно в качестве ЧЭ при подключении к нему прибора, реагирующего на изменение электрической емкости. Прибор содержит генератор синусоидального напряжения, фазовращатель, измерительный мостовой трансформатор, усилитель, регулятор чувствительности, сумматор, интегратор, пороговое устройство, формирователь выходного сигнала и для реактивного и активного каналов - синхронные детекторы, усилители постоянного тока, фильтры верхних и нижних частот, выделитель модуля соответственно. СЗ состоит из стоек, к которым прикреплена колючая проволока, сетка, решетка или другая металлоконструкция. Стойки крепятся на цокольной части основного ограждения при помощи изоляторов, т.е ЧЭ расположены над основным заграждением. Данное устройство выдает сигнал срабатывания при попытке преодоления СЗ, в том числе с использованием и без использования подручных средств (лестниц, подставок), с касанием ЧЭ руками (в перчатках, рукавицах), а также при замыкании ЧЭ на землю.The closest analogue of the invention (prototype) is the invention “Capacitive-type security alarm device” (RF patent No. 23334276, published September 20, 2008 Byul. No. 26), designed to protect the perimeters of objects using SZ as a mechanical obstacle and at the same time as SE connecting to it a device that reacts to changes in electrical capacitance. The device contains a sinusoidal voltage generator, a phase shifter, a measuring bridge transformer, an amplifier, a sensitivity regulator, an adder, an integrator, a threshold device, an output signal shaper, and for reactive and active channels - synchronous detectors, DC amplifiers, high and low frequency filters, a module extractor . NW consists of racks to which barbed wire, mesh, grid or other metal structure is attached. Racks are mounted on the basement part of the main fence with insulators, ie, SE are located above the main barrier. This device generates a trigger signal when attempting to overcome the NW, including with and without the use of improvised means (ladders, stands), with touching the sensitive element with hands (with gloves, mittens), as well as with the shorting of sensitive element to the ground.
Недостатком устройства, использующего такие СЗ и ЧЭ, является низкая стойкость и живучесть к воздействию метеоосадков со снегом и снежного покрова высотой более допускаемой эксплуатационной документацией. Например, образование высоких снежных наносов из отложений снега на СЗ и ЧЭ во время метелей и снегопадов, образование твердых покровов из снега и последующее, при потеплении, их таяние, вызывает неисправности СЗ и ЧЭ, такие как обрыв проводов, колючей проволоки, режущей ленты АКЛ, ломку изоляторов, изгиб элементов конструкции. Такие неисправности СЗ и ЧЭ вызывают как ложные срабатывания устройства, так и отсутствие сигналов тревоги при преодолении их нарушителем и, для восстановления его работоспособности, требуют выполнения ремонтных работ и пуско-наладочных работ, сравнимых иногда по стоимости с монтажом нового заграждения. Таким образом, рассмотренные воздействия на ЧЭ и СЗ ведут к снижению устойчивости и живучести устройств к воздействию метеоосадков со снегом.The disadvantage of the device using such SZ and SE is low resistance and survivability to the effects of meteorological conditions with snow and snow cover with a height of more permissible operational documentation. For example, the formation of high snow deposits from snow deposits on SZ and ChE during blizzards and snowfalls, the formation of solid snow cover and subsequent warming, their melting causes SZ and ChE faults, such as wire breaks, barbed wire, AKL cutting tape , breaking insulators, bending of structural elements. Such malfunctions of the Sz and ChE cause both false alarms of the device, and the absence of alarms when the intruder overcomes them and, in order to restore its functionality, require repair and commissioning, sometimes comparable in cost to installing a new barrier. Thus, the considered effects on the SE and NW lead to a decrease in the stability and survivability of devices to the effects of snow meteorological conditions.
Задачей изобретения является создание средства обнаружения с емкостным ЧЭ, которое сможет решить проблему повышения устойчивости и живучести к воздействию метеоосадков со снегом.The objective of the invention is the creation of a means of detection with capacitive sensitive element, which can solve the problem of increasing resistance and survivability to the effects of meteorological sludge with snow.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения емкостного средства обнаружения, является повышение устойчивости и живучести к воздействию атмосферных осадков со снегом за счет конструктивного решения чувствительного элемента, и использования, по меньшей мере, двух групп ЧЭ, образующих соответственно две обкладки конденсатора, емкость которого измеряется и контролируется схемой средства обнаружения, и дополнительным преимуществом является повышение эксплуатационной надежности.The technical result obtained by carrying out the invention of capacitive detection means is to increase the resistance and survivability to the effects of precipitation with snow due to the design of the sensitive element, and using at least two CE groups, respectively, forming two capacitor plates, the capacitance of which is measured and controlled by the detection facility circuit, and an added advantage is increased operational reliability.
Технический результат достигается созданием емкостного средства обнаружения, содержащего, по меньшей мере, два чувствительных элемента емкостного типа, соединенные со схемой средства обнаружения, изоляторы, в котором каждый чувствительный элемент выполнен из проводящего материала в виде стержня, установленного на изоляторе, закрепленном на опоре заграждения, при этом каждый изолятор закрыт кожухом, а чувствительные элементы соединены со схемой средства обнаружения с помощью двух электрических шин, при этом, по меньшей мере, два чувствительных элемента образуют соответственно две обкладки конденсатора, подключенные соответственно к первой и второй электрическим шинам.The technical result is achieved by creating a capacitive detection means containing at least two sensitive elements of the capacitive type, connected to the circuit of the detection means, insulators, in which each sensitive element is made of conductive material in the form of a rod mounted on an insulator fixed on the obstacle support, each insulator is closed by a casing, and the sensitive elements are connected to the circuit of the detection means by means of two electric buses, with at least two senses itelnyh element respectively form the two plates of the capacitor are connected respectively to the first and second bus bars.
Кроме того, схема средства обнаружения выполнена с возможностью контроля изменения емкости указанного конденсатора. Стержень может быть выполнен в виде штыря, в виде полого стержня, или выполнен из трубы, имеющей конусообразную верхнюю часть, из трубы с конусообразной верхней частью и цилиндрической нижней частью, закрывающими изолятор. Чувствительные элементы могут быть установлены преимущественно вертикально на изоляторах с интервалом от 1 до 10 м.In addition, the circuit of the detection means is adapted to monitor changes in the capacitance of the capacitor. The rod may be made in the form of a pin, in the form of a hollow rod, or made of a pipe having a conical upper part, of a pipe with a conical upper part and a cylindrical lower part covering the insulator. Sensitive elements can be installed mainly vertically on insulators with an interval from 1 to 10 m.
Кроме того, схема средства обнаружения содержит генератор синусоидального напряжения, формирователь опорных напряжений, усилитель мощности, один выход которого соединен с первой электрической шиной, а вход соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, при этом другой выход генератора синусоидального напряжения соединен с входом формирователя опорных напряжений, усилитель, вход которого соединен со второй электрической шиной, а выход с входом полосового фильтра, выход которого подключен к входам синхронных детекторов реактивного канала и активного канала, соответственно, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами формирователя опорных напряжений, при этом выходы синхронных детекторов реактивного канала и активного канала подключены к первому и второму портам микроконтроллера, причем третий порт микроконтроллера соединен с блоком регулировок пороговых значений и режимов, а четвертый порт соединен с блоком связи с системой сбора и обработки информации.In addition, the detection device circuit contains a sinusoidal voltage generator, a reference voltage driver, a power amplifier, one output of which is connected to the first electrical bus and the input is connected to the output of a sinusoidal voltage generator, while another output of a sinusoidal voltage generator is connected to the input of a reference voltage driver, an amplifier whose input is connected to the second electrical bus and the output to the input of a band-pass filter whose output is connected to the inputs of synchronous detectors tive channel and active channel, respectively, the second inputs of which are connected to the corresponding outputs of the reference voltage shaper, while the outputs of the synchronous detectors of the reactive channel and the active channel are connected to the first and second ports of the microcontroller, the third port of the microcontroller is connected to the block of adjustments of threshold values and modes, and the fourth port is connected to the communication unit with the system for collecting and processing information.
К пятому порту микроконтроллера может быть подключен блок балансировки и контроля, выход которого подключен к входу усилителя. Усилитель мощности и усилитель могут быть подключены к очагу заземления. Опоры могут быть подключены к очагу заземления. - Средство обнаружения может содержать вторичный источник питания.A balancing and control unit can be connected to the fifth port of the microcontroller, the output of which is connected to the amplifier input. The power amplifier and power amplifier can be connected to the earth ground. The supports can be connected to the earth ground. - The detection tool may contain a secondary power source.
Технический результат по варианту два достигается созданием емкостного средства обнаружения содержащего, по меньшей мере, два чувствительных элемента емкостного типа, соединенные со схемой средства обнаружения, изоляторы, в котором каждый чувствительный элемент выполнен из проводящего материала в виде кожуха с конусообразной верхней частью и цилиндрической нижней частью, закрывающими изолятор, причем каждый изолятор закреплен на опоре, а чувствительные элементы соединены со схемой средства обнаружения с помощью двух электрических шин, при этом, по меньшей мере, два чувствительных элемента образуют соответственно две обкладки конденсатора, подключенные соответственно к первой и второй электрическим шинам. Кроме того, схема средства обнаружения может быть выполнена с возможностью контроля изменения емкости указанного конденсатора, а чувствительные элементы могут быть установлены преимущественно вертикально на изоляторах с интервалом от 1 до 10 м.The technical result for option two is achieved by creating a capacitive detection means containing at least two sensitive elements of the capacitive type, connected to the circuit of the detection means, insulators, in which each sensitive element is made of conductive material in the form of a casing with a cone-shaped upper part and a cylindrical lower part enclosing an insulator, each insulator being mounted on a support, and the sensitive elements are connected to the circuit of the detection means by means of two electrical in, wherein at least two sensing elements respectively form the two plates of the capacitor are connected respectively to the first and second bus bars. In addition, the circuit of the detection device can be made with the ability to control changes in the capacitance of the specified capacitor, and the sensitive elements can be installed predominantly vertically on insulators with an interval from 1 to 10 m.
Также технический результат достигается созданием схемы средства обнаружения, содержащей генератор синусоидального напряжения, усилитель, синхронный детектор, фильтр в которую дополнительно введены формирователь опорных напряжений, усилитель мощности, один выход которого соединен с первой электрической шиной, а вход соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, при этом другой выход генератора синусоидального напряжения соединен с входом формирователя опорных напряжений, вход усилителя соединен со второй электрической шиной, а выход с входом полосового фильтра, выход которого подключен к входам синхронных детекторов реактивного канала и активного канала, соответственно, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами формирователя опорных напряжений, при этом выходы синхронных детекторов реактивного канала и активного канала подключены к первому и второму портам микроконтроллера, причем третий порт микроконтроллера соединен с блоком регулировок пороговых значений и режимов, а четвертый порт соединен с блоком связи с системой сбора и обработки информации.The technical result is also achieved by creating a detection circuit containing a sinusoidal voltage generator, an amplifier, a synchronous detector, a filter into which the reference voltage driver is additionally inserted, a power amplifier, one output of which is connected to the first electrical bus and the input is connected to the sinusoidal voltage generator output This other generator output sinusoidal voltage is connected to the input of the driver voltage reference, the input of the amplifier is connected to the second electric bus, and an output with an input of a bandpass filter, the output of which is connected to the inputs of synchronous detectors of the reactive channel and active channel, respectively, the second inputs of which are connected to the corresponding outputs of the driver of the reference voltages, while the outputs of the synchronous detectors of the reactive channel and active channel are connected to the first and the second port of the microcontroller, the third port of the microcontroller is connected to the block of adjustments of threshold values and modes, and the fourth port is connected to the communication block with the collection system and processing information.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На Фиг. 1 показана структурная схема средства обнаружения.FIG. 1 shows a block diagram of a detection tool.
На Фиг. 2 схематично показан ЧЭ, выполненный из проводящего материала в виде стержня, установленного на изоляторе, закрепленном на опоре заграждения.FIG. 2 schematically shows an SE made of a conductive material in the form of a rod mounted on an insulator fixed on a barrier support.
На Фиг. 3 схематично показан ЧЭ с конусообразной верхней и цилиндрической нижней частью, закрепленный на изоляторе, установленном на опоре.FIG. 3 schematically shows an SE with a conical upper and cylindrical lower part, mounted on an insulator mounted on a support.
Емкостное средство обнаружения (Фиг. 1, 2, 3) содержит чувствительные элементы емкостного типа в виде стержня (1), соединенные со схемой средства обнаружения (5), изоляторы (2), каждый чувствительный элемент (1) выполнен из проводящего материала, в виде стержня (1), установленного на отдельном изоляторе (2), закрепленном на опоре заграждения (3), при этом каждый изолятор (2) закрыт кожухом (4), обеспечивающим защиту изолятора, а чувствительные элементы соединены со схемой средства обнаружения (5) с помощью двух электрических шин (6, 7), при этом, по меньшей мере, два чувствительных элемента (1) образуют соответственно две обкладки конденсатора, подключенные соответственно к первой (6) и второй (7) электрическим шинам, причем контроль изменения емкости указанного конденсатора осуществляют схемой средства обнаружения (5).Capacitive detection tool (Fig. 1, 2, 3) contains sensitive elements of capacitive type in the form of a rod (1), connected to a circuit of a detecting device (5), insulators (2), each sensitive element (1) is made of conductive material, the form of a rod (1) mounted on a separate insulator (2), mounted on a barrier support (3), each insulator (2) covered by a casing (4) providing protection to the insulator, and the sensitive elements are connected to the detection means circuit (5) using two electric tires (6, 7), with at least m D, two sensors (1) respectively form the two plates of the capacitor are connected respectively to the first (6) and second (7) electric buses, wherein said control capacitor changes carried out circuit detection means (5).
Схема средства обнаружения (5) содержит генератор синусоидального напряжения (8), формирователь опорных напряжений (9), усилитель мощности (10), один выход которого соединен с первой (6) электрической шиной, а вход соединен с выходом генератора синусоидального напряжения (8), при этом другой выход генератора синусоидального напряжения (8) соединен с входом формирователя опорных напряжений (9), усилитель (11), вход которого соединен с приемной электрической шиной (7), а выход с входом полосового фильтра (12), выход которого подключен к входам синхронных детекторов реактивного канала (13) и активного канала (14), вторые входы которых соединены с соответственными выходами формирователя опорных напряжений (9), при этом выходы синхронных детекторов реактивного канала (13) и активного канала (14) подключены к первому и второму портам микроконтроллера (15), причем третий порт микроконтроллера (15) соединен с блоком регулировок пороговых значений и режимов (16), а четвертый соединен с блоком связи (17) с системой сбора и обработки информации. Схема средства обнаружения выполнена с возможностью контроля изменения емкости указанного конденсатора. Микроконтроллер выполняет усиление, оцифровку, фильтрацию верхних и нижних частот, с определенными характеристиками, и последующую обработку в соответствии с алгоритмом обнаружения сигналов от нарушителя по заданной в его памяти программе. Схема средства обнаружения питается от блока питания (18), формирующего необходимые напряжения для составных частей прибора. В данной схеме может быть использован вторичный источник питания (на схеме не указан). Усилитель мощности (10), усилитель (11), опоры (3) могут быть подключены к очагу заземления (19). К порту 5 микроконтроллера (15) может быть подключен вход блока балансировки и контроля (на чертеже не указан), выход которого подключен к входу усилителя (11), для обеспечения рабочих режимов и контроля работой средства обнаружения.The detection tool circuit (5) contains a sinusoidal voltage generator (8), a reference voltage driver (9), a power amplifier (10), one output of which is connected to the first (6) electrical bus, and the input is connected to the output of a sinusoidal voltage generator (8) , while another output of the sinusoidal voltage generator (8) is connected to the input of the reference voltage shaper (9), an amplifier (11), the input of which is connected to the receiving electric bus (7), and the output to the input of a bandpass filter (12) whose output is connected to synchronous inputs reactive channel detectors (13) and active channel (14), the second inputs of which are connected to the respective outputs of the reference voltage driver (9), while the outputs of the synchronous detectors of the reactive channel (13) and the active channel (14) are connected to the first and second ports of the microcontroller (15), the third port of the microcontroller (15) is connected to the block of adjustments of threshold values and modes (16), and the fourth is connected to the communication block (17) with a system for collecting and processing information. Scheme detection tools made with the possibility of monitoring changes in the capacity of the specified capacitor. The microcontroller performs amplification, digitization, filtering of the high and low frequencies, with certain characteristics, and subsequent processing in accordance with the algorithm for detecting signals from the intruder according to a program specified in his memory. The detection circuit is powered by a power supply unit (18) that generates the necessary voltages for the component parts of the device. In this scheme, a secondary power source can be used (not shown on the diagram). Power amplifier (10), amplifier (11), supports (3) can be connected to the earth ground (19). The
Чувствительные элементы (1), включенные в электрические цепи средства обнаружения и схема средства обнаружения, в совокупности, обеспечивают измерение емкости с сохранением заданного разрешения, достигая тем самым повышения устойчивости и живучести средства обнаружения к воздействию атмосферных осадков. Чувствительные элементы (1) могут быть выполнены в виде штыря с кожухом или в виде полого стержня, выполнены из трубы, имеющей конусообразную верхнюю часть, или выполнены из трубы с конусообразной верхней частью и цилиндрической нижней частью, закрывающей изолятор.Sensitive elements (1) included in the electrical circuits of the detection means and the detection means circuit, together, provide a measurement of the capacitance with preservation of the specified resolution, thus achieving an increase in the stability and survivability of the detection means to the effects of precipitation. Sensitive elements (1) can be made in the form of a pin with a casing or in the form of a hollow rod, made of a pipe having a cone-shaped upper part, or made of a pipe with a cone-shaped upper part and a cylindrical lower part covering the insulator.
Чувствительные элементы (1) (Фиг. 2), выполнены в виде соединенного с защитным кожухом (4) стержня (1), закрепленном на изоляторе (2), установленном на опоре (3). На Фиг. 3 показано выполнение чувствительного элемента (1) по варианту два, который выполнен в виде защитного кожуха, с конусообразной верхней частью (20) и цилиндрической нижней частью (21), закрывающего изолятор (2) и часть опоры (3) и защищающего изолятор от воздействия внешней среды (дождя, снега, пыли, солнечного излучения и т.д.).Sensitive elements (1) (Fig. 2) are made in the form of a rod (1) connected to a protective casing (4), mounted on an insulator (2) mounted on a support (3). FIG. 3 shows the implementation of the sensing element (1) for option two, which is made in the form of a protective casing, with a cone-shaped upper part (20) and a cylindrical lower part (21) covering the insulator (2) and part of the support (3) and protecting the insulator from impact external environment (rain, snow, dust, solar radiation, etc.).
Опоры (3) устанавливают в грунт в соответствии с СНиП (строительные нормы и правила) для соответствующей климатической зоны или на опоры заграждения, изготавливаются, например, из металлической трубы, швеллера. Также металлические опоры могут устанавливать на бетонные сваи заграждения и т.п. Опоры устанавливают на определенном расстоянии (от 1 до 10 м) друг от друга по линии охраняемого рубежа, путем заглубления (забивания) в грунт или закрепления на опорах заграждения. Опоры (3) соединены между собой и очагом заземления (19). Соответственно, чувствительные элементы (1) установлены преимущественно вертикально на изоляторах, закрепленных на опорах заграждения, с интервалом от 1 до 10 м.The supports (3) are installed in the ground in accordance with SNiP (building codes and regulations) for the relevant climate zone or on the supports of the barrier, are made, for example, from a metal pipe, a channel bar. Also metal supports can be installed on concrete piles of barriers, etc. The supports are installed at a certain distance (from 1 to 10 m) from each other along the line of the protected frontier, by digging (hammering) into the ground or fixing the barrier on the supports. The supports (3) are interconnected with the center of the ground (19). Accordingly, the sensing elements (1) are installed predominantly vertically on insulators fixed on the barrier supports, with an interval from 1 to 10 m.
Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.
Напряжение с генератора синусоидального напряжения (8) поступает на усилитель мощности (10) и далее через первую электрическую шину на чувствительные элементы, представляющие собой одну из обкладок конденсатора, контролируемого емкостным средством обнаружения. При этом измеряемый сигнал с чувствительных элементов, являющихся другой обкладкой конденсатора, подключенной к второй электрической шине (7) поступает на вход усилителя (11), с выхода которого усиленный сигнал через полосовой фильтр (12), выделяющий сигнал рабочей частоты, поступает на синхронные детекторы реактивного (13) и активного (14) каналов, на другие входы синхронных детекторов СДс и СДR поступают напряжения с формирователя опорных напряжений (9), имеющий фазовый сдвиг π/2. С выхода синхронного детектора реактивного сигнала (13), соответствующего емкостной составляющей и с выхода синхронного детектора активного сигнала (14) - соответствующего активной составляющей измеряемого конденсатора, сигналы поступают на микроконтроллер (15), в котором преобразуются с помощью аналого-цифровых преобразований в цифровой вид и далее обрабатываются по определенному алгоритму обнаружения сигналов от нарушителя. В случае обнаружения сигналов, соответствующих амплитудным, частотным, временным параметрам, вызываемым появлением нарушителя вблизи ЧЭ (1), микроконтроллер (15) выдает сигналы на блок связи (17) с ССОИ (системой сбора и обработки информации), который посылает сигнал срабатывания на ССОИ. Для обеспечения устойчивости величины контролируемой емкости, конструкция ЧЭ (Фиг. 2) выполнена из проводящего материала в виде стержня (1), соединенного с кожухом (4), установленного преимущественно вертикально на отдельном изоляторе (2), закрепленном на металлических опорах заграждения (3), или (см. Фиг. 3) чувствительного элемента в виде защитного кожуха с конусообразной верхней (20) частью и цилиндрической нижней (21) частью, закрывающих изолятор, при этом каждый изолятор защищен собственным кожухом (образованным чувствительным элементом), защищающим его от воздействия внешней среды, с учетом возможных механических нагрузок и неблагоприятных климатических факторов, таких как образование высоких снежных наносов во время метелей и снегопадов, и их таяния. Для обеспечения эффективного функционирования ЧЭ (1) реализована схема их подключения и коммутации для образования сигнального заграждения охраняемого периметра. Схемные решения, используемые в средстве обнаружения, позволяют автоматически обеспечивать сохранение непрерывного измерения емкости конденсатора, образованного указанными ЧЭ, и передавать сигналы срабатывания при пересечении нарушителем охраняемого рубежа. Образование высоких снежных покровов, их таяние не вызывают неисправностей предлагаемого емкостного средства обнаружения, повышая его устойчивость и живучесть, не требуют выполнения ремонтных работ по монтажу сигнализационного заграждения и ЧЭ, дополнительно повышая эксплуатационную надежность. Емкостное средство обнаружения для охранной сигнализации эффективно выполняет свои функции во время действия метелей, снегопадов, образования наносов снега, их таянии без выполнения ремонтных работ. Предлагаемое емкостное средство обнаружения может использоваться самостоятельно, а также совместно с другими охранными устройствами и системами с целью повышения степени устойчивости и живучести систем охраны периметров объектов. Таким образом, при промышленном применении указанного емкостного средства обнаружения достигается заявленный технический результат.The voltage from the sinusoidal voltage generator (8) is fed to the power amplifier (10) and then through the first electrical bus to the sensitive elements, which are one of the capacitor plates, controlled by capacitive detection means. At the same time, the measured signal from sensitive elements, which are another capacitor plate, connected to the second electrical bus (7) is fed to the input of the amplifier (11), from which output the amplified signal through the band-pass filter (12), which emits the operating frequency signal, goes to synchronous detectors reactive (13) and active (14) channels; the other inputs of synchronous detectors SDS and SD R receive voltages from the shaper reference voltage (9), having a phase shift of π / 2. From the output of the synchronous detector of the reactive signal (13), the corresponding capacitive component and from the output of the synchronous detector of the active signal (14) - the corresponding active component of the measured capacitor, the signals are sent to the microcontroller (15), which are converted using digital-to-digital conversions and further processed by a specific signal detection algorithm from the offender. In case of detection of signals corresponding to amplitude, frequency, and time parameters caused by the appearance of an intruder near the SE (1), the microcontroller (15) sends signals to the communication unit (17) with the SSOI (information collection and processing system), which sends a trigger signal to the SSOI . To ensure the stability of the size of the controlled capacity, the design of the SE (Fig. 2) is made of a conductive material in the form of a rod (1) connected to a casing (4), installed predominantly vertically on a separate insulator (2) fixed on metal supports of the barrier (3) or (see Fig. 3) of a sensitive element in the form of a protective casing with a conical upper (20) part and a cylindrical lower (21) part, covering the insulator, each insulator being protected by its own casing (formed by the sensitive element), protected looking for it from the effects of the environment, taking into account possible mechanical loads and adverse climatic factors, such as the formation of high snow loads during blizzards and snowfalls, and their melting. In order to ensure the effective functioning of the SE (1), a scheme of their connection and switching has been implemented to form a signal barrier of the protected perimeter. Circuit solutions used in the detection tool allow you to automatically maintain a continuous measurement of the capacitance of the capacitor formed by these SEs and transmit trigger signals when the intruder crosses the protected line. The formation of high snow covers, their melting do not cause malfunctions of the proposed capacitive means of detection, increasing its stability and survivability, do not require repair work on the installation of a signaling barrier and SE, additionally increasing operational reliability. Capacitive detection for burglar alarms effectively performs its functions during blizzards, snowfall, snow sedimentation, melting without repair work. The proposed capacitive detection tool can be used independently, as well as in conjunction with other security devices and systems in order to increase the degree of stability and survivability of the perimeter security systems of objects. Thus, in the industrial application of the indicated capacitive detection means, the claimed technical result is achieved.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018112465A RU2688734C1 (en) | 2018-04-06 | 2018-04-06 | Capacitive detection means |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018112465A RU2688734C1 (en) | 2018-04-06 | 2018-04-06 | Capacitive detection means |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2688734C1 true RU2688734C1 (en) | 2019-05-22 |
Family
ID=66637062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018112465A RU2688734C1 (en) | 2018-04-06 | 2018-04-06 | Capacitive detection means |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2688734C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2787120C1 (en) * | 2022-03-24 | 2022-12-29 | Общество с ограниченной ответственностью "СБ "Марит" (ООО "СБ "Марит") | Capacitive detection tool with volume detection zone |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2126173C1 (en) * | 1994-08-09 | 1999-02-10 | Научное производственно-коммерческое товарищество "Фортуната" | Device with capacitance gauge |
| WO2002063582A2 (en) * | 2001-02-07 | 2002-08-15 | Gerenraich Family Trust | Control system with capacitive detector |
| US6456198B1 (en) * | 1998-06-23 | 2002-09-24 | Ks Techno Co., Ltd. | Fence sensor |
| US6486681B1 (en) * | 1998-08-10 | 2002-11-26 | Robert Bosch Gmbh | Measuring circuit for a capacitive sensor for distance measurement and/or space monitoring |
| RU2334276C1 (en) * | 2007-06-25 | 2008-09-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное агентство по атомной энергии (Росатом) | Capacitive burglar alarm device |
| RU80049U1 (en) * | 2008-08-25 | 2009-01-20 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственный Комплекс "Дедал" | COMBINED DETECTOR |
| RU96273U1 (en) * | 2010-03-15 | 2010-07-20 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственный Комплекс "Дедал" | COMPLEX OF PROTECTION OF LONG-TERM TWO-RAILWAY SECTIONS |
| RU2573447C2 (en) * | 2009-12-31 | 2016-01-20 | МЭППЕР ЛИТОГРАФИ АйПи Б.В. | Capacitance measurement system |
| RU2613759C1 (en) * | 2015-05-25 | 2017-03-21 | Федеральное Государственное Казённое Военное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" | Capacitive device for detecting intruder |
-
2018
- 2018-04-06 RU RU2018112465A patent/RU2688734C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2126173C1 (en) * | 1994-08-09 | 1999-02-10 | Научное производственно-коммерческое товарищество "Фортуната" | Device with capacitance gauge |
| US6456198B1 (en) * | 1998-06-23 | 2002-09-24 | Ks Techno Co., Ltd. | Fence sensor |
| US6486681B1 (en) * | 1998-08-10 | 2002-11-26 | Robert Bosch Gmbh | Measuring circuit for a capacitive sensor for distance measurement and/or space monitoring |
| WO2002063582A2 (en) * | 2001-02-07 | 2002-08-15 | Gerenraich Family Trust | Control system with capacitive detector |
| RU2334276C1 (en) * | 2007-06-25 | 2008-09-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное агентство по атомной энергии (Росатом) | Capacitive burglar alarm device |
| RU80049U1 (en) * | 2008-08-25 | 2009-01-20 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственный Комплекс "Дедал" | COMBINED DETECTOR |
| RU2573447C2 (en) * | 2009-12-31 | 2016-01-20 | МЭППЕР ЛИТОГРАФИ АйПи Б.В. | Capacitance measurement system |
| RU96273U1 (en) * | 2010-03-15 | 2010-07-20 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственный Комплекс "Дедал" | COMPLEX OF PROTECTION OF LONG-TERM TWO-RAILWAY SECTIONS |
| RU2613759C1 (en) * | 2015-05-25 | 2017-03-21 | Федеральное Государственное Казённое Военное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" | Capacitive device for detecting intruder |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2787120C1 (en) * | 2022-03-24 | 2022-12-29 | Общество с ограниченной ответственностью "СБ "Марит" (ООО "СБ "Марит") | Capacitive detection tool with volume detection zone |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4295132A (en) | Capacitance intrusion detection system | |
| US3611365A (en) | Thunderstorm warning system | |
| US4064499A (en) | Intrusion warning system utilizing an electric field | |
| KR20160092637A (en) | Firewall intrusion detection and security system | |
| RU2688734C1 (en) | Capacitive detection means | |
| WO2011036325A1 (en) | System for measuring partial discharges in power lines | |
| CN103337119A (en) | Burglary-resisting monitoring and positioning method for armored cable | |
| RU2617666C2 (en) | Method for detecting intruder overcoming mesh fence facilities | |
| CN102194295A (en) | Theft-proof and external-damage-proof detection and location method for armored cable | |
| CN112542014A (en) | Power cable external damage prevention system based on biological induction | |
| RU2334276C1 (en) | Capacitive burglar alarm device | |
| RU2565364C1 (en) | Seismic detection system | |
| RU80049U1 (en) | COMBINED DETECTOR | |
| CN202748897U (en) | Practical armored cable shielding layer detection device | |
| RU2787120C1 (en) | Capacitive detection tool with volume detection zone | |
| KR100946574B1 (en) | Passive Intrusion Sensing Fence System | |
| CN211237053U (en) | Power cable prevents destroying early warning system | |
| CN104535869A (en) | Power-failure cable stealing-preventing monitoring method based on traveling wave method | |
| CN204693012U (en) | A kind of capacitive proximity safety alarm device | |
| CN104766423A (en) | Vibration detector | |
| RU2473970C1 (en) | Method of object perimetre protection | |
| RU66835U1 (en) | COMBINED MEANS OF PROTECTING PERIMETERS OF OBJECTS | |
| RU2612295C1 (en) | Signalling wire entanglement | |
| CN202534090U (en) | Armor cable non-contact antitheft device | |
| RU68157U1 (en) | COMBINED MEANS OF PROTECTING PERIMETERS OF OBJECTS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200407 |