RU72561U1

RU72561U1 - ALARM SYSTEM SENSOR

Info

Publication number: RU72561U1
Application number: RU2008100212/22U
Authority: RU
Inventors: Игорь Александрович Ражин; Андрей Анатольевич Шамшурин
Original assignee: Игорь Александрович Ражин
Priority date: 2008-01-14
Filing date: 2008-01-14
Publication date: 2008-04-20

Abstract

Полезная модель относится к системам сигнализации о краже или взломе различным, преимущественно электробытовых и электронных изделий, например сотовых телефонов. Датчик системы тревожной сигнализации, содержащий блок формирования импульсов, включающий микроконтроллер и емкостной чувствительный элемент, отличающийся тем, что компаратор, входящий в состав микроконтроллера работает в режиме мультивибратора, а блок формирования импульсов включает, по меньшей мере два резистора установки компаратора по постоянному току, точка соединения которых подключена к прямому входу компаратора, выход которого, являющийся выходом блока формирования импульсов, через времязадающий резистор соединен с обкладкой первого конденсатора, инверсным входом компаратора и через резистор положительной обратной связи с прямым входом компаратора, а обкладка второго конденсатора подключена к нулевой шине, причем одну из обкладок конденсаторов образуют, по меньшей мере, два непосредственно не соединенных между собой печатных проводника печатной платы, на которой собран блок формирования импульсов, а второй обкладкой первого и второго конденсаторов являются металлические элементы охраняемого объекта, к которому прикреплена нижней стороной, например приклеена, печатная плата блока формирования импульсов, при этом с верхней стороны, на которой установлены элементы схемы блока формирования импульсов, последний закрыт непрозрачным корпусом, а в состав схемы блока формирования импульсов входит подключенный к микроконтроллеру фототранзистор для контроля освещенности нижней стороны печатной платы и внутри корпуса. В результате достигается в упрощении эксплуатации и повышении надежности работы датчика системы тревожной сигнализации.The utility model relates to alarm systems about theft or burglary of various, mainly electrical and electronic products, such as cell phones. An alarm system sensor containing a pulse shaping unit including a microcontroller and a capacitive sensing element, characterized in that the comparator included in the microcontroller operates in a multivibrator mode, and the pulse shaping unit includes at least two DC comparator resistors, point the connections of which are connected to the direct input of the comparator, the output of which, which is the output of the pulse forming unit, is connected to the plate through a timing resistor of the first capacitor, by the inverse input of the comparator and through the positive feedback resistor with the direct input of the comparator, and the lining of the second capacitor is connected to the zero bus, moreover, at least two printed circuit conductors of the printed circuit board directly form one of the capacitor plates, on which the pulse forming unit is assembled, and the second lining of the first and second capacitors are the metal elements of the protected object, to which is attached the bottom side, for example, glued, the printed circuit board of the pulse forming unit, while on the upper side on which the elements of the pulse forming unit circuit are installed, the latter is closed by an opaque body, and the pulse forming unit circuit includes a phototransistor connected to the microcontroller to control the illumination of the lower side of the printed circuit board and inside the case . The result is achieved in simplifying operation and improving the reliability of the sensor of the alarm system.

Description

Полезная модель относится к системам сигнализации о краже или взломе различных, преимущественно электробытовых и электронных изделий, например сотовых телефонов.The utility model relates to alarm systems about theft or hacking of various, mainly electrical and electronic products, such as cell phones.

Известен датчик сигнала тревоги с пьезоэлектрическим преобразователем сигнала с изменяющимися в зависимости от механического воздействия временными параметрами, содержащий пьезоэлемент, электрически соединенный с блоком формирования импульсов, который имеет цепь обратной связи, включающую по меньшей мере один резистор обратной связи, а пьезоэлемент установлен в этой цепи обратной связи для создания автоколебательного контура для изменения параметров обратной связи и временных параметров последовательности выходных импульсов блока формирования импульсов при механическом воздействии на пьезоэлемент (см. патент RU №2168213, кл. G08B 13/02, 27.11.1999).A known alarm sensor with a piezoelectric signal transducer with time parameters varying depending on the mechanical effect, comprising a piezoelectric element electrically connected to a pulse generating unit, which has a feedback circuit including at least one feedback resistor, and the piezoelectric element is installed in this feedback circuit communication to create a self-oscillating circuit for changing the feedback parameters and time parameters of the output pulse sequence ka formation of pulses during mechanical action on the piezoelectric element (see patent RU No. 2168213, class G08B 13/02, 11.27.1999).

Описываемый датчик обладает достаточно высокой чувствительностью даже в случае минимального механического воздействия на охраняемый объект. Однако данный датчик срабатывает только при механическом воздействии на охраняемый объект, что сужает область его использования и не позволяет его использовать в случаях, когда возможно отделение какой-либо части охраняемого объекта, на которой установлен датчик, например снятие задней крышки сотового телефона, без механического воздействия на датчик.The described sensor has a fairly high sensitivity even in the case of minimal mechanical impact on the guarded object. However, this sensor is only triggered by mechanical impact on the guarded object, which narrows the scope of its use and does not allow it to be used in cases where it is possible to separate any part of the guarded object on which the sensor is mounted, for example, removing the back cover of a cell phone without mechanical impact to the sensor.

Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является датчик системы тревожной сигнализации, содержащий блок формирования импульсов, включающий микроконтроллер и емкостной чувствительный элемент (см. патент GB №2372363, кл. G08B 13/14, 21.08.2002).Closest to the utility model in terms of technical nature and the achieved result is an alarm system sensor containing a pulse shaping unit including a microcontroller and a capacitive sensing element (see GB patent No. 2372363, CL G08B 13/14, 08.21.2002).

Данный датчик содержит чувствительный элемент емкостного типа, что позволяет датчику выдавать сигнал тревоги и при отсутствии механического воздействия на датчик. Однако выполнение датчика в виде двух параллельных изолированных проводников, проходящих через или вокруг охраняемого изделия усложняет использование данного датчика и требует размещения чувствительного элемента в охраняемом изделии, что не всегда возможно.This sensor contains a capacitive-type sensitive element, which allows the sensor to give an alarm even in the absence of mechanical impact on the sensor. However, the implementation of the sensor in the form of two parallel insulated conductors passing through or around the protected product complicates the use of this sensor and requires the placement of a sensitive element in the protected product, which is not always possible.

Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является создание датчика системы тревожной сигнализации, который не требует размещения в The task to which the present utility model is directed is to create an alarm system sensor that does not require placement in

охраняемом изделии или вокруг него иных на нем элементов, а, следовательно, не требует вскрытия охраняемого изделия.protected product or around it other elements on it, and, therefore, does not require opening the protected product.

Технический результат заключается в упрощении эксплуатации и повышении надежности работы датчика системы тревожной сигнализации.The technical result consists in simplifying the operation and increasing the reliability of the sensor of the alarm system.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что датчик системы тревожной сигнализации содержит блок формирования импульсов, включающий микроконтроллер и емкостной чувствительный элемент, при этом компаратор, входящий в состав микроконтроллера работает в режиме мультивибратора, а блок формирования импульсов включает, по меньшей мере два резистора установки компаратора по постоянному току, точка соединения которых подключена к прямому входу компаратора, выход которого, являющийся выходом блока формирования импульсов, через времязадающий резистор соединен с обкладкой первого конденсатора, инверсным входом компаратора и через резистор положительной обратной связи с прямым входом компаратора, а обкладка второго конденсатора подключена к нулевой шине, причем одну из обкладок конденсаторов образуют, по меньшей мере, два непосредственно не соединенных между собой печатных проводника печатной платы, на которой собран блок формирования импульсов, а второй обкладкой первого и второго конденсаторов являются металлические элементы охраняемого объекта, к которому прикреплена нижней стороной, например приклеена, печатная плата блока формирования импульсов, при этом с верхней стороны, на которой установлены элементы схемы блока формирования импульсов, последний закрыт непрозрачным корпусом, а в состав схемы блока формирования импульсов входит подключенный к микроконтроллеру фототранзистор для контроля освещенности нижней стороны печатной платы и внутри корпуса.This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the sensor of the alarm system contains a pulse shaping unit, including a microcontroller and a capacitive sensing element, while the comparator included in the microcontroller operates in multivibrator mode, and the pulse shaping unit includes at least at least two DC comparator resistors, the connection point of which is connected to the direct input of the comparator, the output of which, which is the output of the block pulses through a timing resistor is connected to the lining of the first capacitor, the inverse input of the comparator and through a positive feedback resistor to the direct input of the comparator, and the lining of the second capacitor is connected to the zero bus, and at least two directly not connected form one of the capacitor plates between each other the printed conductor of the printed circuit board, on which the pulse forming unit is assembled, and the second lining of the first and second capacitors are metal elements protected of the object to which the bottom side is attached, for example, glued, the printed circuit board of the pulse forming unit, while on the upper side on which the elements of the pulse forming unit circuit are mounted, the latter is closed by an opaque case, and the phototransistor connected to the microcontroller is included in the structure of the pulse forming unit to control the illumination of the underside of the printed circuit board and inside the case.

В ходе разработки датчика необходимо было создать датчик, как законченное изделие, который необходимо только закрепить на охраняемом изделии. При этом необходимо было, с одной стороны, максимально упростить конструкцию чувствительного элемента датчика, а, с другой стороны, обеспечить срабатывание датчика, как при попытке повреждения самого датчика, так и попытке отделения датчика от охраняемого изделия или отделения части изделия с датчиком от охраняемого изделия.During the development of the sensor, it was necessary to create a sensor as a finished product, which only needs to be fixed on the protected product. In this case, it was necessary, on the one hand, to simplify the design of the sensor element of the sensor as much as possible, and, on the other hand, to ensure the operation of the sensor, both when trying to damage the sensor itself, and when trying to separate the sensor from the protected product or to separate part of the product with the sensor from the protected product .

В ходе исследования была выявлена возможность использования печатных проводников печатной платы, на которой собран датчик, в качестве обкладок «открытых» конденсаторов, которые в совокупности с металлическими частями охраняемого объекта создают цепочку из двух последовательно соединенных конденсаторов, при изменении емкости которых меняется генерируемая мультивибратором, выполненном на встроенном в микроконтроллер компараторе, частота, в результате чего датчик после программной обработки и анализа изменения частоты в следствии изменения емкости выдает сигнал The study revealed the possibility of using the printed conductors of the printed circuit board on which the sensor is assembled as plates of “open” capacitors, which together with the metal parts of the protected object create a chain of two series-connected capacitors, with a change in the capacitance of which the generated multivibrator changes on the comparator built into the microcontroller, the frequency, as a result of which the sensor after software processing and analysis of the frequency change in consequence and Menenius container supplies a signal

тревоги. Одновременно при попытке вскрыть корпус датчика в нем меняется вещенность, что вызывает срабатывание фототранзистора с последующей выдачей датчиком сигнала тревоги.anxiety. At the same time, when you try to open the sensor housing, the broadcasting changes in it, which triggers the phototransistor, followed by the sensor issuing an alarm.

Таким образом охраняемый объект становится неотъемлемой частью датчика системы тревожной сигнализации и любая попытка, изменяющая первоначально установленную при закреплении датчика на охраняемом объекте емкостную взаимосвязь, фиксируется датчиком.Thus, the protected object becomes an integral part of the sensor of the alarm system and any attempt that changes the capacitive relationship originally established when the sensor was attached to the protected object is recorded by the sensor.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема датчика системы тревожной сигнализации.The drawing shows a circuit diagram of a sensor of an alarm system.

Датчик системы тревожной сигнализации содержит блок формирования импульсов, включающий микроконтроллер 1, например PIC12F629, и емкостной чувствительный элемент 2. Блок формирования импульсов выполнен на компараторе, входящем в состав микроконтроллера, и работающем в режиме мультивибратора. Для работы компаратора в режиме мультивибратора используются следующие внешние элементы - два резистора 3 и 14 для установки компаратора по постоянному току, точка соединения которых подключена к прямому входу 5 компаратора микроконтроллера 1, выход 6 которого, являющийся выходом блока формирования импульсов, через времязадающий резистор 10 подключен к обкладке первого конденсатора 8 и к инверсному входу компаратора 9. Обкладка второго конденсатора 7 соединяется с общим проводом. Так же выход блока формирования импульсов 6 через резистор 4 положительной обратной связи, подключен к прямому входу 5 компаратора микроконтроллера 1. Обкладки конденсаторов 7 и 8 образуют, по меньшей мере, два непосредственно не соединенных между собой печатных проводника печатной платы (не показана на чертеже), на которой собран блок формирования импульсов, а второй обкладкой первого и второго конденсаторов 7 и 8 являются металлические элементы охраняемого объекта 11, к которому прикреплена нижней стороной, например приклеена на двусторонний скотч, печатная плата блока формирования импульсов. С верхней стороны печатной платы установлены элементы схемы блока формирования импульсов, которые закрыты непрозрачным корпусом (не показан), а в состав схемы блока формирования импульсов входит подключенный к микроконтроллеру 1 фототранзистор 12, например КР-3015Р3С, для контроля освещенности нижней стороны печатной платы и внутри корпуса. Датчик подключается к системе тревожной сигнализации посредством группы контактов 13.The alarm system sensor contains a pulse shaping unit including a microcontroller 1, for example, PIC12F629, and a capacitive sensing element 2. The pulse shaping unit is made on a comparator, which is part of the microcontroller, and operating in the multivibrator mode. For the comparator to operate in multivibrator mode, the following external elements are used - two resistors 3 and 14 for installing a direct current comparator, the connection point of which is connected to direct input 5 of the microcontroller 1 comparator, the output of which 6, which is the output of the pulse forming unit, is connected through a timing resistor 10 to the lining of the first capacitor 8 and to the inverse input of the comparator 9. The lining of the second capacitor 7 is connected to a common wire. Also, the output of the pulse forming unit 6 through the positive feedback resistor 4 is connected to the direct input 5 of the comparator of the microcontroller 1. The capacitor plates 7 and 8 form at least two printed circuit conductors of the printed circuit board that are not directly connected to each other (not shown in the drawing) on which the pulse forming unit is assembled, and the second lining of the first and second capacitors 7 and 8 are the metal elements of the protected object 11, to which is attached the bottom side, for example, glued on both sides th tape, printed circuit board of the pulse forming unit. On the upper side of the printed circuit board there are installed elements of the pulse shaping unit circuit, which are closed by an opaque case (not shown), and the structure of the pulse forming unit includes a phototransistor 12 connected to the microcontroller 1, for example КР-3015Р3С, to control the illumination of the lower side of the printed circuit board and inside corps. The sensor is connected to the alarm system through a group of contacts 13.

Датчик системы тревожной сигнализации работает следующим образом.The alarm system sensor operates as follows.

Датчик закрепляют, например приклеивают, нижней частью печатной платы к охраняемому объекту 11, что позволяет сформировать емкость конденсаторов 7 и 8, которая заносится в память программируемого микроконтроллера 1, при этом указанные The sensor is fixed, for example, glued, with the bottom of the printed circuit board to the protected object 11, which allows you to form the capacitance of the capacitors 7 and 8, which is recorded in the memory of the programmable microcontroller 1, while

конденсаторы 7 и 8 вместе с резистором 10 зуют времязадающую цепочку. При этом учитывается, что на генерируемую встроенным в микроконтроллер 1 мультивибратором частоту, кроме емкости конденсаторов 7 и 8 оказывает влияние собственная емкость компаратора, емкость монтажа и емкость печатной платы, которые неизменны и в сумме могут достигать нескольких десятков пикофарад.capacitors 7 and 8 together with resistor 10 form a timing chain. At the same time, it is taken into account that the frequency generated by the multivibrator built into the microcontroller 1, in addition to the capacitance of capacitors 7 and 8, is affected by the comparator’s own capacitance, mounting capacitance, and printed circuit board capacitance, which are constant and can reach several tens of picofarads in total.

Программное обеспечение датчика следит за частотой, генерируемой мультивибратором. При включении питания начальное значение частоты усредняется и запоминается в памяти микроконтроллера 1, а затем непрерывно сравнивается с текущей считанной частотой.The sensor software monitors the frequency generated by the multivibrator. When the power is turned on, the initial frequency value is averaged and stored in the memory of microcontroller 1, and then continuously compared with the current read frequency.

При изменении расстояния между печатной платой датчика и охраняемым объектом 11 или его внутренними частями, содержащими металл, меняется емкость конденсаторов 7 и 8 в следствии чего меняется частота, генерируемая мультивибратором, собранном на компараторе, входящем в состав микроконтроллера 1, где измененное значение частоты сравнивается с первоначальной величиной. Таким образом при изменении величины емкостной связи датчика с охраняемым объектом выше допустимой величины или при резком изменении величины емкостной связи, например при отрыве датчика от охраняемого объекта, измененное значение емкости поступает на мультивибратор, что вызывает резкое изменение генерируемой мультивибратором частоты и микроконтроллер после программной обработки и анализа изменения частоты выдает сигнал тревоги.When the distance between the sensor circuit board and the protected object 11 or its internal parts containing metal changes, the capacitance of the capacitors 7 and 8 changes, as a result of which the frequency generated by the multivibrator assembled on the comparator included in the microcontroller 1 changes, where the changed frequency value is compared with initial value. Thus, when the value of the capacitive coupling of the sensor with the protected object is higher than the permissible value or when the value of the capacitive coupling changes sharply, for example, when the sensor is separated from the protected object, the changed capacitance value is transmitted to the multivibrator, which causes a sharp change in the frequency generated by the multivibrator and the microcontroller after program processing and Frequency change analysis generates an alarm.

В тоже время в микроконтроллер 1 непрерывно усредняют текущую частоту за прошедшие несколько минут и корректирует значение в памяти микроконтроллера 1. Это необходимо для компенсации медленного дрейфа частоты мультивибратора в следствии изменения температуры, влажности и т.д. Для устранения необходимости настройки датчиков применяется адаптивный алгоритм расчета чувствительности датчика. Чем больше начальное отклонение частоты, т.е. чем больше емкостная связь датчика с объектом 11, тем ниже чувствительность, но вместе с тем и ниже вероятность ложного срабатывания датчика. Чем меньше емкостная связь, тем больше чувствительность, но и выше вероятность ложного срабатывания. Однако максимальное значение чувствительности ограничено. Внутри корпуса датчика одновременно проводится постоянный контроль освещенности посредством фототранзистора 12. При вскрытии корпуса датчика или засветки нижней стороны печатной платы и, как следствие, изменении освещенности датчик срабатывает и выдает сигнал тревоги.At the same time, the current frequency is continuously averaged in microcontroller 1 over the past few minutes and corrects the value in the memory of microcontroller 1. This is necessary to compensate for the slow drift of the multivibrator frequency due to changes in temperature, humidity, etc. To eliminate the need to configure the sensors, an adaptive algorithm for calculating the sensitivity of the sensor is used. The larger the initial frequency deviation, i.e. the greater the capacitive coupling of the sensor with the object 11, the lower the sensitivity, but at the same time, the likelihood of a false response of the sensor. The lower the capacitive coupling, the greater the sensitivity, but also the higher the likelihood of a false positive. However, the maximum sensitivity value is limited. Inside the sensor case, the ambient light is constantly monitored by means of a phototransistor 12. When the sensor case is opened or the bottom side of the PCB is exposed and, as a result, the light changes, the sensor is triggered and gives an alarm.

Настоящая полезная модель может найти применение для охраны различного рода электробытовых изделий и радиоэлектронной аппаратуры в магазинах и на различного рода выставках при свободном доступе посетителей и покупателей к демонстрируемым образцам техники.This useful model can find application for the protection of various kinds of household goods and electronic equipment in stores and at various kinds of exhibitions with free access for visitors and buyers to the demonstrated models of equipment.

Claims

An alarm system sensor containing a pulse shaping unit including a microcontroller and a capacitive sensing element, characterized in that the comparator included in the microcontroller operates in a multivibrator mode, and the pulse shaping unit includes at least two DC comparator resistors, point the connections of which are connected to the direct input of the comparator, the output of which, which is the output of the pulse forming unit, is connected to the plate through a timing resistor of the first capacitor, by the inverse input of the comparator and through the positive feedback resistor with the direct input of the comparator, and the lining of the second capacitor is connected to the zero bus, and at least two printed circuit wires of the printed circuit board on which it is assembled form one of the capacitor plates the pulse forming unit, and the second lining of the first and second capacitors are the metal elements of the protected object, to which is attached the bottom side, for example when glued, the printed circuit board of the pulse forming unit, while on the upper side on which the elements of the pulse forming unit circuit are installed, the latter is closed by an opaque case, and the pulse forming unit circuit includes a phototransistor connected to the microcontroller to control the illumination of the lower side of the printed circuit board and inside the case .