Устройство для контроля движения человека

файф" чтец м Союз Советских Социалистицеских Республик(32) 28.06.77 сударстеенный комет СССР пп делам еэпйретений и открытей(72) Авторы изобретен Жа ри Иностранная Сосьете Шимик де(54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ КО ЧЕЛОВЕОЛЯ ДВИЖЕН дви- конпредлагаетельно соеь, ограни- пороговая га и мульвиде трехиз электроыми точкаорой элек 1Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для контроля движения человека.Известно устройство для контроля движения человека, содержащее датчик жения с электродами, находящимися в такте с электропроводящей жидкостью, генератор переменного тока, соединенный с электродами датчика, средство сигнализации и автономный источник питания 1.Однако известное устройство имеет ограниченное применение вследствие невозможности контроля движения при любом положении контролируемого,Целью изобретения является обеспечение контроля движения при любом положении контролируемого Цель достигается тем, что в мом устройстве имеется последов диненные демодулятор, усилите читель по минимальному уровню схема с регулятором уровня пор тивибратор, а датчик выполнен в электродной схемы, причем один дов датчика соединен с заземленн ми генератора и демодулятора, в 12.79. Бюллетень46ния описания 25.12.79 трод соединен с выходом генератора, третии электрод соединен с входом демодулятора, выход мультивибратора соединен со средством сигнализации, выполненным в виде источника электромагнитных колебаний.Электроды датчика выполнены в видеизогнутых в средней части проводников, причем место сгиба является точкой наиболее близкого расположения электродов, а электропроводящая жидкость представляет собой водный раствор соли.1 ОНа выходе генератора переменного токаустановлен стабилизатор амплитуды.Полоса пропускания фильтра низкой частоты в схеме демодулятора лежит в пределах от 0,1 до 20 Гц, преимущественно от 1 0,5 до 3 Гц.На фиг. 1 изображен датчик, поперечноесечение, вид спереди; на фиг. 2 - электрическая схема устройства, где датчик схематически представлен в горизонтальной плоскости в поперечном сечении; на фиг. 3 - о сигнал, поступающий от генератора переменного тока; на фиг. 4 - кривая, модулированного сигнала, снимаемого со второго и третьего электродов; на фиг. 5 - кривая, демодулированного и отфильтрованного сиги11а 1Ф изоб 1)аж(нноГО на фиГ 5ловека содержит датчикдвижения, и.".)е)опий изготовленный из электроизоляционноГО мат риа.а Оаллоц 2, В котором (дерн(и: - (,я э)сктроп 1)онодящая ж)дкость й, представляющая собой водяной раствор соли. Баллон 1 герметически закупорен пробкой 4 и заполнен жидкО( тью не 1 олностью, а :таким Об)разом, что оаеся некоорьй расположенный над жидкостью обьем 5, заполненый Воздухом, каким-либо Газом нли Вакуумом. В жидкость погружены три электрода, 6, 7 и 8, проходяае через прооку 4 и находящиеся в контакте с электропрозодящеи жидкостью. нсзаьисимо от Наклона баллона 2 по от)огценик к Вертикали. Злектроды 6, 7 и 8 датчика выполнены В Виде зогцуть:х В средней части проводников,место сГиоа 9 ЯВЯетсЯ тОчкОЙ наиболее близкого расположения электродов. Злектроды соединены с генератором 10 гереме)- ного тока, на выходе которого установлен ггабилизатор 11 амплитуды. Устройство содержит также последовательно соединенные демодулятор 12, усилитель 13, ограни,итель 14;О минмальнм) ровню, ОООГовук; схе)ь 15 с регулятором 6 уровня . орога и мультивибратор 17, а также средство 18 сигнализации, выпо.щенное в виде источника электромагнитных колебаний, и автономный источник питания (на чертеже не изображен ).Злектрод 6 датчика соединен с заземленными точками генератора и дех одулятора, электрод 7 соединен с Выходом генератора, электрод 8 со(:дицен со входом де.Одулятора, а выход мультивибратора 17 соединен со средством 18 сиГцализации. 11- лоса пропускания фильтра низкой частоты В схеме демодулятора лежит В предел(х от 0,1 до 20 Гц, преимуществе ццо от 0,5 до 3 ГьУстройство для контроля движеия человека работает следуюцим образом.После закупоривания пробкой 4 баллон 2 погружают в блок со смолой, служащей для противоударной защиты датчика. При контролировании движения, снимаемое с электрода 8 переменное напряжение демодулируется в демодуляторе 12, который является регулировочной схемой на диодах.Изменения напряжения с выхода демодулятора 12 усиливаются в усилителе 13 и подвергаются фильтрации в полосовом фильтре. С этой целью усилитель 13 содержит дифференциальный усилитель 19, положительный вход которого соединен с выходом демодулятора 12; между отрицательным входом усилителя 19 и его выходом параллель) 36 зщ (щ.( ( 1. . 1 ь. ц (,:,г, 1 и с кч е:, с .; . Л(и; еи, цаемьй. источником, обеснеч ч Вает правильную поля9.,Л,ех:Од(Втор, сдерн(ит конденсатор 23 н сопротивл;пи: 24., к.)ю(енцые паОаллельно между з :;",:й и стоящим перед и)и диодом 25, а (акже цследовательно включенный выходи:й коденсатор 26. Злемен 20 и 21 Ооесцечивают фи.ьтрацию нижних частот, тогда как конденсаТор 26 вместе с мостом 22 сопротивлений обеспечивают фильтрацпо ве)хцих частот. Значеия этих составляющих выбрань. таким образом, чтобь Осуцесгвить подГонку полосы прогскания фильтра к значениям частот, соответствующих типу движения, которое предполагается обнаруживать с помощью датчика , Сопроги;.ение 2, че)тез которое заземлен отрицателы",ый вход усилителя 19, позволяет определит, кэффициент усиления усилителя 3. с. )Гл с Выхода усилителя 13 цодВерается Об 1)аботкс В ОГрани- чите)е 14 по минимальному уровню, затем значение напряжения сигнала с выхода ограничителя 14 сравнивается в пороговой схеме 5 с регулируемым опорным напряжением пороГа, ВьраоатыВаемом г)еГулято- рОУ 1; дВнт. Н 01 з(а В Виде делителЯ напряже:.я. Питаемого источником напряжения. Пороговая схема 15 содержит операционный усилитель 28 с открытой Петлей, )гаЕЙЫИ:сС ОЧг(Г .,. :.а ь вЕЛ (р, гОЩЬИ Вход усил-теля 28 (лчае (нал с ог. ран)ичиея 4 1 ри это,; ца вьхое 29 лителя пояВляется )1 левое а)ряжение, если напря)кение на Выходе Ограничителя 14 больше опорного напряжения, еси же напряжение:а выходе о заничитея 14 мен. - :(с опс (, ; .,и-, 1 2 О и- яг,.: ;ряженис со начеци м .а:ряжеция источника автооы ого :; ац,;.(а; сктп(дчс,з 3 кпд пс)з О;, яб 3 гецератора 10 подается си,нал А переменным ц)НО)жени; - ) рояхо(тольной ор(фиг. 3)Зтот сигнал модулируется по амплитуде движением жидкости 3 в датчике 1, таким образом, с электрода 8 снимается сигнал В (фиг. 4).Сигнал В выпрямляется и демодулируется в демодуляторе 12 Демоду.ированный и отфильтрованный фильтром верхних частот, образованным элементами 26 и 22, сигнал описан выше). Зтот сигнал фильтруется также в процессе усиления в усилителе 13, который играет роль фильтра низких частот, усиливая лишь те составляющие входного сигнала, частота которых ниже некоторой граничной частоты, определяемой значением составляющих конденсатора 20 и сопротивления 21. На фиг. 5 показан график сигнала С с выхода усилителя 13. На704428101520 2 30 И 40 И 50 ЭЗ Формула изобретенияэтом графике видно, что составляющие В и Ва огибающей Е модулированного сигнала В не усилены, тогда как составляющая Вз и особенно составляющая В ширина которых намного превышает ширину составляющих В 1 и Вг, подверглись значительному усилению в усилителе 13.Ограничитель 14 содержит диодную цепь регулировки, причем конденсатор 31 этой цепи соединен с сопротивлением 32, через которое происходит разрядка этого конденсатора на землю.Конденсатор 33 включен последовательно с входом названной диодной регулировочной схемы, Этот конденсатор ограничивает по минимальному значению (д, сигнала С. Ограничитель 14 устроен по принципу схемы, выдающей. на своем выходе сигнал, превышающий определенную амплитуду входного сигнала напряжения. Однако значение сопротивления 32 выбрано достаточно малым, чтобы сигнал на выходе ограничителя 14 значительно падал между появлением двух следующих друг за другом составляющих С и Сю сигнала С (фиг. 6) Мультивибратор 17 представляет собой мультивибратор в ждущем режиме. Он содержит операционный усилитель 34, причем подключенное к нему сопротивление 35 обеспечивает положительную обратную связь, а положительный вход этого усилителя через сопротивление 36 соединен с источником. Отрицательный вход усилителя 34 заземлен через конденсатор 37. Два диода 38 и 39 включены параллельно и навстречу друг другу для обеспечения отрицательной обратной связи усилителя 34, а регулируемые сопротивления 40 и 41 включены последовательно с диодами 38 и 39 соответственно. Такое соединение элементов 38-41 позволяет осуществить независимую регулировку длительности выходного сигнала мультивибратора 17 (этот сигнал может принимать только значения источника питания или нулевое).Когда на выходе пороговой схемы 15 появляется сигнал высокого уровня, который был упомянут выше, через диод 42 к отрицательному входу усилителя 34 течет ток, что вызывает срабатывание схемы мультивибратора 17, препятствуя возникновению колебаний в ней. Таким образом, когда жидкость 3 находится в движении, меняется амплитуда напряжения на третьем электроде 8, благодаря чему после демодуляции и усиления возникает сигнал низкой частоты; усилитель 13 усиливает лишь ту часть сигнала низкой частоты, частота которой лежит в некоторой полосе низких частот, ограниченной снизу граничной частотой фильтра высоких частот и сверху - граничной частотой фильтра низких частот. 6Напряжение сигнала низкой частоты измеряется по полному размаху амплитуды в ограничителе 14, а результат этого измерения подвергается сравнению в пороговой схеме 15 с некоторым опорным уровнем, порог которого можно регулировать в зависимости от характера движения, которое предполагают контролировать.Резонансная частота датчика 1 зависит от размеров баллона. Затухание этой частоты зависит от вязкости жидкости 3. Следовательно, возможно осушествить датчик, отвечающий особенностй его применения.Таким образом, датчик 1 вырабатывает сигнал, постоянно изменяющийся в зависимости от изменения положения баллона. Демодулятор 12 и усилитель 13 осуществляют анализ движений датчика 1, причем дальнейшей обработке подвергаются лишь те из этих движений, которые происходят с частотами, расположенными в определенной, описанной выше области частот.Таким образом, на выходе пороговой схемы 15 возникает сигнал, когда движения датчика 1 отвечают определенным значениям частоты амплитуды.Выход схемы 15 соединен с управляющим входом средства 18 сигнализации, питаемого автономным источником, причем оно периодически вырабатывает импульс. Эти периодические импульсы управляют работой передатчика радиосигнала А, Эти импульсы задерживаются, когда пороговая схема 15 указывает на отсутствие движения, Установлено, что большинство обычных движений человека соответствует сигналу низкой частоты, частота которого лежит в пределах от 0,1 до 20 Гц, преимушественно от 0,5 до 3 Гц. Таким образом, в случае, когда детектор используется для радио- контроля движений людей, полосу пропускания устройства следует настраивать на эти значения частот путем соответствуюшего подбора составляющих.Кроме использования для контроля за движением людей, описанный выше детектор может быть применен для обнаружения движений земли, например, в сейсмологии, для изучения механики почв и т.д. Он может быть также исггользован в устройствах сигнализации против кражи.В .случае использования детектора для контроля за движениями человека, детектор находится у человека и, таким образом, может сигнализировать о движениях этого человека. 1. Устройство для контроля движения человека, содержащее датчик движения с электродами, находящимися в контакте с электропроводяшей жидкостью, генератор переменного тока, соединенный с электро704428 Риг / дами датчика, средство сигнализации и автономный источник питания, отличающееся тем, что, с целью обеспечения контроля движения при любом положении контролируемого, в нем имеются последовательно соединенные демодулятор, усилитель, ограничитель по минимальному уровню, пороговая схема с регулятором уровня порога и мультивибратор, а датчик выполнен в виде трех- электродной схемы, причем один из электродов датчика соединен с заземленными точками генератора и демодулятора, второй электрод соединен с выходом генератора, третий электрод соединен со входом демодулятора, а выход мультивибратора соединен со средством сигнализации. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что на выходе генератора переменного токаустановлен стабилизатор амплитуды. 3. Устроиство по и. 1., огличающееея тем,что электроды датчика вьполнены в видеизогнутых в средней части проводников, причем место сгиба является точкой наиболееблизкого расположения электродов, а электропроводящая жидкость представляет собой водный раствор соли.4. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что устройство сигнализации выполнено ввиде источника электромагнитных колебаний.46 5. Устройство по и. 1, отличающееся тем,что полоса пропускания фильтра низкойчастоты в схеме демодулятора лежит в пределах от 0,1 до 20 Гц, преимущественно от05 до 3 Гц,15Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР140152, кл. А 61 В 5/1 О, 1961.704428 В Вг ВУ Е В 4 иг.4 Составитель М. Левицкая Редан Заказ ТехредТираж 72дарственного коизобретений нЖ - 35, Раув скнт, г, Ужгород рректор Н. Стеоднисное СР И ПИ Госуо деламМосква,ПП сПате д, 4/5 ктная, 4 113 филиалр Т. Батанов28/48ЦНИ П итета СС открытий я наб.,ул. Про