Оптико-электронное устройство охранной сигнализации

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 091277 (21) 2554967/18-24 с присоединением заявки МГосударственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 10. 04. 80(72) Авторы изобретения В. А. Толикин, Ф. А. Шакиров, Ю. А. Злотников и В, Ф. Кузьмйн Всесоюзный научно-исследовательский институт противопожарной обороны МВД СССР(54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ2 30 Изобретение относится к устройствам для охранной с иг нализации 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 фотопбиемник 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 соответствунвцего фотоприемника лучом соседнего оптического канала сигнализация можетне сработать, так как не происходитзаметного изменения светового потока,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является оптико-электронное устройство для охранной сигнализации 2, содержащее напередающей стороне задающий генератор и излучатели, каждый из которыхоптически связан с размещенным наприемной стороне фотоприемником соответствующего блока приема оптического излученйя, в каждом иэ которых,выход фотоприемника связан с последовательно соединенными предварительнымусилителем и усилителем с автоматической регулировкой усиления, узел обработки и выдачи сигнаЛов тревоги.Это устройство недостаточно надежно, так как имеет малый динамическийдиапазон и в нем отсутствует.стробирование по каналам.Целью изобретения является повышение дальности действия и надежности устройства.Поставленная цель достигается засчет того, что в предложенном устройстве на передающей стороне введеныузел выделения стробов и счетного кода, тактовый распределитель и формирователь кода синхронизацииа на приемной стороне - полосовой Фильтр, селектор кода синхронизации, узел восстанонления такта и счетного кода, распределитель камалов, индикатор 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 ныход которого соединен со" вторым входом Формирователя кода синхрони нации. Другие выходы узла выделения стробов и счетного кода соединены с соответствующими входами тактоного распределителя, остальные выходы которого соединены с усилителями тока 20 соответствующих излучателей, Выход Формирователя кода синхронизации через линии связи соединен с полосовым фильтром. Выход полосового Фильтра соединен с селекторомкода синхрони зации, 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 второ О го синхронных ключей соединены с соответствующим выходом распределителя каналов, Выход второго синхронного ключа соединен с соответствующим входом узлаобработки и выцачи сигналатревоги.В оПисании дан пример работы устройства с применением Фазо-импульснс го кода модуляции оптических каналовс. 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; нафиг. 4 - временные диаграммы, даясня- щ ющие работу колонки фотоприемников.Устройство для охранной сигнализации содержит передакщую 1 и приемную2 стороны, соединению межлу собой двухпроводной линией связи 3 и оптп- д 5 чески связанные между собой,и опти.ческие каналы 4, Излучатели 5, установлены на передающей стороне 1, фотоприемники б - на приемной стороне 2.На передающей стороне размещенызадающий генератор 7, узел выделениястробов и счетного кода 8, тактовыйраспределитель 9 и формирователькодасинхронизации 10, Каждый излучатель5 содержит усилитель тока 11, излучакщий диод 12 и линзу 13.На приемной стороне размещены полосовой фильтр 14, селектор кода синхронизации 15, узел восстановлениятакта и счетного кода 16, распределитель каналов 17, индикатор наличиякода синхронизации 18, узел обработки и выдачи сигнала тревоги 19 и четыре блока приема оптического излу-чения 20.Блок 20 содержит первый синхронныйключ 21, оконечный усилитель 22, вто-рой синхронный ключ 23 и Фотоприемник б, содержащий линзу 24, собирающую излучение на фотодиод 25, которыйсоединен через предварительный усилитель 26 с усилителем 27 с автоматической регулировкой усиления.Устройство работает следующим об -разом,ИК-излучение от излучателей 5 проходит через охраняемое пространствои при отсутствии препятствий в охраняемой зоне достигает соответствующихфотоприемников б, создавая оптическиеканалы 4. При этом устройство находится в дежурном режиме охраны и не выдает сигнала треногимиПри появлении в охраняемой зоненарушителя или любого другого непрозрачного Объекта один или несколько лучей прерываются, и устройство выдаетсигнал тревоги, например, на пультцентрального наблюдения или с помощьюместной сигнализации.Помехозащищенность каждого приемоусилительного тракта от засветки егофотоприемников соседними лучами достигается путем раздельного функционирования излучателей по заданномузакону с соответствующим переключением приемо-усилительных трактов,В колонке излучателей 5 задающийгенератор 7 формирует прямоугольныеимпульсы частотой, например, 100 кгц,(фиг. З,а), которые подаются на входузла выделениястробов и счетного кода 8, где Формируются стробирующиеимпульсы (в данном случае длительностью 10 мкс с периодом следования125 мкс, фиг. З,б) и параллельныйсчетный код каждого иэ каналов(фиг. 36Я,0 ) . Стробирующие импульсы подаются на стробирующий вход формирователя кода синхронизации 10 ина один из входов распределителя 9,на другие входы коТорого одновремейно поступает параллельный счетный кодкажцого из каналов. На канальных виМодах распределителя 9 присутствуютимпульсы длительностью 10 мкс сдвинутые один относительно другого на время 125 мкс и имеющие в своем каналепериод следования 500 мкс (фиг. Зж,,и,к) . 5Усилитель тока 11 служит для пропускания импульса тока через диод 12на время присутствия на его входеканального импульса от распределителя9. Так как диод 12 высвечивается пракОтически беэынерционно, то каждый излучатель 5 излучает импульсы, длительность и частота следования которых.таже, что и у импульсов на канальныхвыходах распределителя 9 (фиг. Зжи,к), 15Тактовый импульс распределителя9 подается на соответствующий входформирователя кода синхронизации 10.В данном случае он совпадает по фазеи длительности с одним из канальных 20импульсов, которому присваивается,например, первый номер. С выхода формирователя 10 в линию связи 3 поступает код синхронизации, временная диаграмма которого показана яа фиг. З,д 25(в данном примере в устройстве применен амплитудно-временной код синхронизации, передаваемый по линии связи 3) . Длительность каждого импульсаопределяет время стробирования соот- Зоветствующего канала. При этом импульсы меньшей амплитуды несут информацию о количестве каналов, а импульсыбольшей амплитуды - о длительноститакта.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 показан на фиг. З,о,В колонке фотоприемников импульсыкода синхронизации проходят черезфильтр 14, настроенный по полосе пропускания для данного кода синхронизации, после чего (фиг. 4,а ), поступаютна вход селектора кода синхронизации15, откуда разделенные по амплитудному признаку снимаются стробирующиеимпульсы (фиг. 4,б) и тактовые импульО"ы (фиг. 4,6), Тактовые импульсы поступают на тактовый вход узла восстановления такта и счетного кода 16, который с приходом каждого тактовогоимпульса устанавливается в начальноеположение, что устраняет возможныесбои синхронизации, произошедшие завремя такта из-за случайных помех, иобеспечивает быстрый выход устройстваНа нормальный режим работы при еговключении.Так как в блоке приема оптическогоизлучения 20 каждого канала происходитрасширение принятого фотодиодом 25 импульса ИК-излучения, то для увеличения.соотношения сигналвг,м возможно удли нение стробирующих импульсов, напри-мер, до 15 мкс (фиг, 4,6) в селекторе кода синхронизации 15. Стробирующие импульсы подаются одновременнона узел восстановления такта и счетного кода 16, на распределитель каналов 17 и на индикатор наличия кодасинхронизации 18, световой индикаторкоторого сигнализирует о поступлениикода синхронизации. В узле восстановления такта и счетного кода 16 стробирующие импульсы используются дляпереключения каналов, а в распределителе каналов 17 ими определяется длительность включений каждого канала.Канальные выходы распределителяканалов 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,и,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 тактовогоимпульса по линии связи3 (фиг. 4,Ь). Это означает, что выходпервого канала распределителя каналов17 соединен с ключами 21 и 23 блока 20.Оптический канал собирается линзой 24, преобразуется в электрическийсигнал фотодиодом 25 и усилителями22 и 27. Так как в дежурном режиме,2 сторонами нет непрозрачных препятствий, то на фотоприемник 6 попадаютоптические сигналы от всех излучателей 5 примерно с равной интенсивностью, а на выходе усилителя 27 присутствуют напряжения, временные диаграммы которых показаны на фиг, 4,ъ.При этом от импульсов напряжения соседних каналов необходимо избавиться.В противном случае они будут воздействовать ва амплитудный детектор данного канала, как его собственные. Этузадачу выполняет первый синхронныйключ 21, на выходе которого присутствует напряжение, показанное нафиг, 4,Я. Это напряжение подаетсяна вход управления коэффициентом усиления усилителя 27 и на усилитель 22,При этом регулировка коэффициентаусиления усилителя 27 осуществляетсятолько по амплитуде выходного напряжения данного канала, что приводит кустановлению собственного коэффициента усиления в каждом блоке приемаоптического излучения, что повышаетпомехозащищенность и надежность устройства."тому, что на выходе усилителя 27 поддерживается "автоматически"уровень найряжения, примерно равный порогу срабатывания узла обработки и вЫКачи сиг-нала тревоги 19, создается запас посигналу, который равен коэффициентуусиления усилителя 22. Этот запас необходим для того, чтобы устройствоне выдавало ложный сигнал тревоги"при резкиХ"локальныхизменениях оптической плотности среды, которые могут пройбГодйть, например, при дожде,снеге, тумане.На ключ 23 поступает напряжение свыхода усилителя 22, (см фиг, 4,е).Между рабочими импульсами первогоканайаприсутствуют импульсы от со"сеДйих"кайалов, которые могут проходить через ключ 21 из-за его неидеалъности иусиливаться усилителем 22. 2 ОЕсли. коэффициент усиления этого уси"лителя составляет, например, околоста то импульсы соседних каналов усиливаются до уровня, близкого к порогусрабатывания узла обработки и выдачи 25сигнала тревоги 19, и это может вновь(несмотря на наличие ключа 21) привес тй"к пбявлениЮ ложного сигнала тревоги,Для повышения помехозащищенностиканала, за усилителем 22 установленвторой синхронный ключ 23, при сниже нйисигнала с выхода которого ниже заданного уровня Ппор (Фиг4 р) устрой"ство выдает сигнал тревоги. 35ф Натурные испытания опытного образца устройства на периметре в условияхоткрытого воздуха показали, что устройств о имеет даль ность действ ияболее 200 м при динамическом диапазоне работы (превышении величины рабочего сргнала над порогом срабатывания) более 100, полную независимостьработы каждого луча устройства и сохраняет работоспособность при дожде,снеге, туманеи т. и. При этом устройство работает стабильно и без пропусков выдает сигнал тревоги при пересечении нарушителем как одного,так одновременно нескольких лучей. 50Прй использовании 1000 штук устройств в год ожидаемый экономическийэффеКт составит не менее 100000 р.Формула иэрбретенияОпТико-электронное устройство дляохранной сигнализациирсодержащее на передающей стороне задающий тенератор и излучатели, каждый из которых опти-чески связан с размещенным на приемной стороне фотоприемником соответствующего блока приема оптического излучения, в каждом из которых выходфотоприемника связан с последовательно соединенными предварительным усилителем и усилителем с автоматическойрегулировкой усиления, узел обработкии выдачи сигналов тревоги, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения дальности действия и надежности устройства, на его передакщейстороне введены узел выделения стробов и счетного кода, тактовый распределитель и формирователь кода синхронизации, на приемной стороне введеныползсовой фильтр, селектор кода синхронизации, 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 передающей стороне генератор соединен с узлом выделения стробов счетного- кода, один выход которого соединен с первцми входами Формирователякода синхронизации и тактового распределителя, первый выход которого соединен со вторым входом формирователякода синхронизации, другие выходы узла выделения стробов и счетного .кодасоединены с соответствующими входамитактового 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 синхронизациии первым входом распределителя каналов, второй выход селектора кода синхронизации соединен с узлом восстановления такта и счетного кода, выходыкоторого соединены с соответствующими входами распределителя каналов,выход усилителя с автоматической регулировкой усиления соединен с первымвходом первого синхронного ключа, который соединен со вторым входом усилителя с автоматической регулировкойусиления и через оконечный усилительс первым входом второго синхронногоключа, вторые. входы первого и второгосинхронных ключей соединены с соответствующим выходом распределителяканалов, выход второго синхронногоключа соединен с соответствующим входом узла обработки и выдачи сигналатревоги.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3.742222кл, 250-209, 26.06.73,2. Патент США Р 3,970.846,кл, 250-221, 20.07,76 (прототип),72 б 549 Куар жго цниип Тираж Закаэ 6582 . Подписно Патент,л. Проектная,