Оптико-электронное устройство охранной сигнализации

Оптико-электронное устройство охранной сигнализации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ (:ВКДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик оп 726549 (61) Дополнительное к авт. свид-ву—

К„г б 08 В 13/18 (22) Заявлено 091277 (21) 2554967/18-24 с присоединением заявки ¹Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 050480,Бюллетень ¹13 (53) УДК 6 54, 9 1 (088. 8) Дата опубликования описания 10. 04. 80 (72) Авторы изобретения

В. A. Толикин, Ф. A. Шакиров, Ю. А. Злотников и В. Ф. Кузьмйн

Всесоюзный научно-исследовательский институт противопожарной обороны МВД СССР (71) Заявитель (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХРАННОЙ

СИГНАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к устройствам для охранной сигнализации периметров объектов на открытом вОздухе и предназначено для обнаружения проникновения нарушителей на охраняемую территорию.

Известно оптико-электронное устройство для охранной сигнализации (1), содержащее колонку излучателей, связанную по и оптическим каналам и одной двухпроводной линией с колонкой фотоприемников, включающих в себя и приемо-усилительных трактов, в каждом из которых фотоп)приемник соединен с последовательно включенными предварительным усилителем и узлом обработки и выдачи сигнала тревоги. Колонка излучателей включает в себя задающий генератор и и излучателей инфракрасной энергии.

Однако это устройство имеет малую дальность действия, недостаточные по-. мехозащищенность и надежность из-эа одновременной работы всех излучателей и подсветки каждого фотоприемника от соседних каналов . При пересечении одного из оптических каналов непрозрачным телом иэ-за засветки соответствующего фотоприемника лучом соседнего оптического канала сигнализация может не сработать, так как не происходит заметного изменения светового потока, Наиболее близким по технической сущности к изобретению является оптико-электронное устройство для охранной сигнализации (2), содержащее на передающей стороне задающий генератор и излучатели, каждый из которых оптически связан с размещенным на приемной стороне фотоприемником соответствующего блока приема оптического излученйя, в каждом иэ которых,выход фотоприемника связан с последовательно соединенными предварительным усилителем и усилителем с автоматической регулировкой усиления, узел обработки и выдачи сигналов тревоги.

Это устройство недостаточно надежно, так как имеет малый динамический диапазон и в нем отсутствует.стробирование по каналам.

Целью изобретения является повышение дальности действия и надежности устройства, Поставленная цель достигается эа счет того, что в предложенном устройстве на передающей стороне введены узел выделения стробов и счетного ко726549 да, тактовый распределитель и формирователь кода синхронизации а на приемной стороне — полосовой фильтр, селектор кода синхронизации, узел восстановления такта и счетного кода, распределитель каналов, индикатор

1 наличия кода синхронизации. В каждый блок приема оптического излучения введены два синхронных ключа и оконечный усилитель. На передающей стороне генератор соединен с узлом выделения стробов и счетного „кода, один выход которого соединен с первыми входами формирователя кода синхронизации и тактового распределителя, первый выход которого соединен со" вторым вхОдом формирователя кода синхронизации. Другие выходы узла выделения стробов и счетного кода соединены с соответствующими входами тактового распределителя, остальные выходы которого соединены с усилителями тока соответствующих излучателей. Выход формирователя кода синхронизации через линии связи соединен с полосовым фильтром. Выход полосового фильтра соединен с селектором кода сннхроАизации, первый выход которого соединен с индикатором наличия кода синхронизации и первым входом распределителя каналов. Второй выход селектора кода синхронизации соединен с узлом восстановления такта и счетного кода, выходы которого соединены с соответствующими входами распределителя каналов.

Выход усилителя с автоматической регулировкой усиления соединен с первым входом первого синхронного ключа, который соединен со вторым входом усилителя с автоматической регулировкой усиления и через оконечный усилитель с первым входом второго синхронного ключа. Вторые входы первого и второго синхронных ключей соединены с соответствующим выходом распределителя каналов. Выход второго синхронного ключа соединен с собтветствующим входом узла обработки и выдачи сигнала тревоги, В оПисании дан пример работы устройства с применением фазо-импульснс го кода модуляции оптических каналов с. соответствующей синхронизацией колонок излучателей,и фотоприемников (возможен и другой способ кодирования информационных каналов устройства) .

На фиг. 1 приведена структурная схем передающей стороны устройства; на фиг. 2 — структурная схема приемной стороны устройства; на фиг. 3 временные диаграммы, поясняющие работу передающей стороны устройства; на фиг. 4 — временные диаграммы, поясняющие работу колонки фотоприемников.

Устройство для охранной <.-.игнализации содержит передакщую 1 и приемную

2 стороны, соединеннь1= межлу собой двухпроводной линией с яви 3 и оптп1 чески связанные ме, кду собой,и оптические каналы 4, Излучатели 5, установлены на передающей стороне 1, фотоприемники б — на приемной стороне 2.

На передающей стороне размещены задающий генератор 7, узел выделения стробов и счетного кода 8, тактовый распределитель 9 и формирователь кода синхронизации 10, Каждый излучатель

5 содержит усилитель тока 11, излуча о кщий диод 12 и линзу 13.

На приемной стороне размещены полосовой фильтр 14, селектор кода синхронизации 15, узел восстановления такта и счетного кода 16, распределитель каналов 17, индикатор наличия кода синхронизации 18, узел обработки и выдачи сигнала тревоги 19 и четыре блока приема оптического излу- чения 20.

Блок 20 содержит первый синхронный

29 ключ 21, оконечный усилитель 22, второй синхронный ключ 23 и фотоприемник 6, содержащий линзу 24, собирающую излучение на фотодиод 25, который соединен через предварительный усилитель 26 с усилителем 27 с автоматической регулировкой усиления.

Устройство работает следующим об— ра зом.

ИК-излучение от излучателей 5 проходит через охраняемое пространство и при отсутствии препятствий в охраняемой зоне достигает соответствующих фотоприемников б, создавая оптические каналы 4. При этом устройство находится в дежурном режиме охраны и не выдает сигнала тревогиь

При появлении в охраняемой зоне нарушителя или любого другого непрозрачного Объекта один или несколько лучей прерываются, и устройство выдает

4() сигнал тревоги, например, на пульт центрального наблюдения или с помощью местной сигнализации.

Помехозащищенность каждого приемоусилительного тракта от засветки его фотоприемников соседними лучами достигается путем раздельного функционирования излучателей по заданному закону с соответствующим переключением приемо-усилительных трактов, В колонке излучателей 5 задающий генератор 7 формирует прямоугольные импульсы частотой, например, 100 кгц, (фиг. З,а), которые подаются на вход узла выделения стробов и счетного кода 8, где формируются стробирующие импульсы (в данном случае длительностью 10 мкс с периодом следования

125 мкс, фиг. 3,6) и параллельный счетный код каждого иэ каналов (фиг. ЗЬ,,Q,Ð ) . Стробирующие импуль® сы подаются на стробирующий вход формирователя кода синхронизации 10 и на один из входов распределителя 9, на другие входы коТорого одновремейно поступает параллельный счетный код д каждого из каналов. На канальных ви726549

Модах распределителя 9 присутствуют импульсы длительностью 10 мкс сдвинутые один относительно другого на время 125 мкс и имеющие в своем канале период следования 500 мкс (фиг. Зж, ,и,к) . 5

Усилитель тока 11 служит для пропускания импульса тока через диод 12 на время присутствия на его входе канального импульса от распределителя

9. Так как диод 12 высвечивается прак-10 тически беэынерционно, то каждый излучатель 5 излучает импульсы, длительность и частота следования которых.та же, что и у импульсов на канальных выходах распределителя 9 (фиг. Зж, у

u,ê) . 15

Тактовый импульс распределителя

9 подается на соответствующий вход формирователя кода синхронизации 10.

В данном случае он совпадает по фазе и длительности с одним из канальных $0 импульсов, которому присваивается, например, первый номер. С выхода формирователя 10 в линию связи 3 поступает код синхронизации, временная диаграмма которого показана яа фиг. 3, 2$ (в данном примере в устройстве применен амплитудно-временной код синхронизации, передаваемый по линии связи 3) . Длительность каждого импульса определяет время стробирования соот- g0 ветствующего канала. При этом импульсы меньшей амплитуды несут информацию о количестве каналов, а импульсы большей амплитуды — о длительности такта.

Из-за наличия электромагнитных наводок и помех от промышленной сети, радиостанций и т. д. на вход колонки фотоприемников с линии связи 3 поступают искаженные импульсы кода синхронизации, примерный вид которых по- 40 казан на фиг. 3, м.

В колонке фотоприемников импульсы кода синхронизации проходят через фильтр 14, настроенный по полосе пропускания для данного кода синхрониза- 45 ции, после чего (фиг. 4,а ), поступают на вход селектора кода синхронизации

15, откуда разделенные по амплитудному признаку снимаются стробирующие импульсы (фиг. 4,б) и тактовые импуль-50

"ы (фиг. 4,6 ) . Тактовые импульсы поступают на тактовый вход узла восстановления такта и счетного кода 16, который с приходом каждого тактового импульса устанавливается в начальное положение, что устраняет возможные сбои синхронизации, произошедшие за время такта из- за случайных помех, и обеспечивает быстрый выход устройства

На нормальный режим работы при его в ключе нии .

Так как в блоке приема оптического излучения 20 каждого канала прбисходит расширение принятого фотодиодом 25 им-. пульса ИК-излучения, то для увеличения .соотношения сигнал!пг,м возможно удли- 65 нение стробирующих импульсов, напри- мер, до 15 мкс (фиг. 4,6) в селекторе кода синхронизации 15. Стробирующие импульсы подаются одновременно на узел восстановления такта и счетного кода 16, на распределитель каналов 17 и на индикатор наличия кода синхронизации 18, световой индикатор которого сигнализирует о поступлении кода синхронизации. В узле восстановления такта и счетного кода 16 стробирующие импульсы используются для переключения каналов, а в распределителе каналов 17 ими определяется дли-. тельность включений каждого канала.

Канальные выходы распределителя каналов 17 подключены к двум синхронным ключам 21 и 23 каждого приема Оптического излучения. При этом временные диаграммы выходных напряжений распределителя каналов 17 полностью.совпадают с временными диаграмйами выходных напряжений распределителя 9 (фиг. Зж, р,>,к-), чем достигается синхронное включение в работу соответствующего блока приема оптического излучения 20 при функционировании соответствующего излучателя 5.

Работа всех блоков приема оптического излучения 20 идентична. Например, на первый блок 20 подается синхроимпульс, вырабатываемый.в момент прихода тактового импульса по линии связи

3 (фиг. 4,Ь). Это означает, что выход первого канала распределителя каналов

17 соединен с ключами 21 и 23 блока 20.

Оптический канал собирается линзой 24, преобразуется в электрический сигнал фотодиодом 25 и усилителями !

2? и 27. Так как в дежурном режиме ,работы между передающей 1 и приемной: ,2 сторонами нет непрозрачных препятствий, то на фотоприемник 6 попадают оптические сигналы от всех излучателей 5 примерно с равной интенсивностью, а на выходе усилителя 27 присутствуют напряжения, временные диаграммы которых показаны на фиг, 4, -.

При этом от импульсов напряжения соседних каналов необходимо избавиться.

В противном случае они будут воздействовать ва амплитудный детектор данного канала, как его собственные. Эту задачу выполняет первый синхронный ключ 21, на выходе которого присутствует напряжение, показанное на фиг. 4,Я. Это напряжение подается на вход управления коэффициентом усиления усилителя 27 и на усилитель .22.

При этом регулировка коэффициента усиления усилителя 27 осуществляется

-только по амплитуде выходного напряжения данного канала, что приводит к установлению собственного коэффициента усиления в каждом блоке приема оптического излучения, что повышает помехозащищенность и надежность уст(ройства, 726549

Усилитель 22 усиливает напряжение, пбстулакп(ее с ключа 21 и благодаря

"тому, что на выходе усилителя 27 под держивается автоматически" уровень найряжения, примерно равный порогу срабатывания узла обработки и ВЫцачи сиг- нала тревоги 19, создается запас по сигналу, который равен коэффициенту усиления усилителя 22. Этот запас необходим для того, чтобы устройство не выдавало ложный сигнал тревоги при резкиХ"локальных изменениях оптической плотности среды, которые могут пройбГодйть, например, при дожде, снеге, тумане.

На ключ 23 поступает напряжение с выхода усилителя 22, (см; фиг. 4,e) .

Между рабочими импульсами первого канайа присутствуют импульсы от со"сефйих-кайалов, которые могут проходить через ключ 21 из-за его неидеалъности H усиливаться усилителем 22. 2О

Если. коэффициент усиления этого усилителя составляет, например, около ста то импульсы соседних каналов усиливаются до уровня, близкого к порогу срабатывания узла обработки и выдачи 25 сигнала тревоги 19, и это может вновь (несмотря на наличие ключа 21) привестй к пбявлению ложного сигнала тревоги, Для повышения помехозащищенности канала. за усилителем 22 установлен второй синхронный ключ 23, при сниже"нии "сигнала с выхода которого ниже заданного уровня U,< (фиг. 4,р) устройство выдает сигнал тревоги. 35

-.Натурные испытания опытного образца устройства на периметре в условиях открытого воздуха показали, что устройство имеет дальность действия более 200 м при динамическом диапазоне работы (превышении величины рабочего сигнала над порогом срабатывания) более 100, полную независимость работы каждого луча устройства и сохраняет работоспособность при дожде, снеге, тумане и т. и. При этом устройство работает стабильно и без пропусков выдает сигнал тревоги при пересечении нарушителем как одного, так одновременно нескольких лучей. 50

Прй использовании 1000 штук устройств в год ожидаемый экономический эффеКт составит не менее 100000 р.

Формула иэрбретения

ОпТико-электронное устройство для охранной сигнализациирсодержащее на передающей стороне задающий тенератор и излучатели, каждый из которых опти- о чески связан с размещенным на приемной стороне фотоприемником соответствующего блока приема оптического излучения, в каждом из которых выход фотоприемника связан с последовательно соединенными предварительным усилителем и усилителем с автоматической регулировкой усиления, узел обработки и выдачи сигналов тревоги, о т л и— ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения дальности действия и надежности устройства, на его передакщей стороне введены узел выделения стробов и счетного кода, тактовый распределитель и формирователь кода синхронизации, на приемной стороне введены ползсовой фильтр, селектор кода син хронизации, узел восстановления такта и счетного кода, распределитель каналов, индикатор наличия кода синхронизации, в каждый блок приема оптического излучения введены два синхронных ключа и оконечный усилитель, на п еред ающе и ст оро не г е нера т ор с о единен с узлом выделения стробов счетного- кода, один выход которого соединен с первими входами формирователя кода синхронизации и тактового распределителя, первый выход которого соединен со вторым входом формирователя кода синхронизации, другие выходы узла выделения стробов и счетного кода соединены с соответствующими входами тактового распределителя, другие выходы которого соединены с соответствующими излучателями, выход формирователя кода синхронизации через линию связи соединен с полосовым фильтром, выход полосового Фильтра соединен с селектором кода сйнхронизации, первый выход которого соединен с индикатором наличия кода синхронизации и первым входом распределителя каналов, второй выход селектора кода синхронизации соединен с узлом восстановления такта и счетного кода, выходы которого соединены с соответствующими входами распределителя каналов, выход усилителя с автоматической регулировкой усиления соединен с первым входом первого синхронного ключа, который соединен со вторым входом усилителя с автоматической регулировкой усиления и через оконечный усилитель с первым входом второго синхронного ключа, вторые. входы первого и второго синхронных ключей соединены с соответствующим выходом распределителя каналов, выход второго синхронного ключа соединен с соответствующим вхо-. дом узла обработки и выдачи сигнала тревоги.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3.742 ° 222 кл. 250-209, 26.06.73, 2. Патент CUA 9 3,970.846, кл. 250-221, 20.07,76 (прототип).