Устройство для определения направления движения объекта

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 753 РЕСПУБЛИК 119)(Я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОАВТОРСКОМУ(21) 4783649/24 (22) 17,01,90 (46) 07,08,92, Бюл, М 29 (72) Н,Ф.Бобылев, А,Д,Зорин. А.Н.Зубарев и В.Б.Толстиков (56) Авторское свидетельство СССР Ь 1277167, кл, 6 08 6 3/02, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретеййе относится к устройствам сигнализации и может быть использовано в охранной сигнализации для обнаружения вторжения объекта с учетом направления его движения. Цель изобретения состоит в повышенйи функциональной надежности устройства за счет изменеиия времени об 2работки информации в зависймости от освещенности контролируемой зоны, Устройство содержит датчики 1, 2, элементы И 3 8, 11, 12, элемент ИЛИ 5, одновибраторь 7, 9, 10, 15, регистр 13 сдвига, генератор импульсов, оптический датчик 19 и триггер 20 Шмитта. Все одновибраторы выполнейы с регулируемой длительностью импульсов. При срабатывании оптического датчйка 19 на выходе триггера 20 Шмитта устанавливается нулевой потенциал, который изменяет длительность импульсов одновибраторов, В результате уменьшается время совместнбй обработки сигналов с датчиков 1 и 2 и соот-. ветственно снижается число ложных тревог, 1 зп,флы,бил,Изобретение относится к устройствам автоматической сигнализации и может использовано для обнаружения вторжения объекта с учетом направления его движения,Известно сигнальное устройство для определения направления движения объектов, содержащее два датчика, четыре формирователя ймпульсов два триггера, три 10 логических схемы И, три логических схемыИЛИ и две задержки,Недостатком этого устройства является то, что при появлении двух помех одновременно или с некоторым сдвигом во времени Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство для определения направления движения 20 объекта, содержащее два датчика, шесть логических элементов И, логический элементИЛИ, пять одновибраторов, генератор импульсов, регистр сдвига. Однако данное устройство может на дежно работать только при постоянном уровне помех и не меняющихся условиях а пространстве между датчиками; что являет-. ся существенным недостатком, особенно 30 при использовании устройства определения движения нарушителя два принятия эффектйвных мер по его задержанию,В реальных условиях охраны, например, промышленных обьектов скорость движения нарушителей на периметре ночью будет значительно меньше, чем скорость 35 движения днем. В тоже время уровень помех днем, когда работает оборудование, движется транспорт и т,д, для большинства 40 датчиков охраны (механических, оптических, инфракрасных, сейсмических и т,д.) выше, В связи с этим, если устройство будет функционировать ночью с временем обработки сигналов, соответствующим дневной 45 скорости движения объекта, то возможен его пропуск из-за превышения времени его движения величины времени совместной обработки датчиков. Если в дневное время устройство будет функционировать с временем обработки сигнала, соответствующим ночной скорости нарушителя, то в связи с повышенным уровнем помех днем существенно возрастает частота ложных срабаты 50 ааний устройства. Таким образом, обоих случаях будет иметь место низкая функциональная надежность устройства, что делает его использование неэффективным в больйинстве реальных ситуаций при охране различных объектов. происходит ложное срабатывание устройства, что снижает его функциональную надежность,Целью изобретения является повышение функциональной надежности устройства,Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения направления движения объекта, содержащее первый и второй датчики, выход первого датчика подключен к первому входу первого элемента И и к информационному входу первого одновибратора и к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом регистра сдвига, выход второго датчика соединен с первым входом второго элемента Ии с информационным входом второго одновибратора и с вторым входом элемента ИЛИ, выходы первого и второго одновибраторов соединены с входами третьего элемента И, выходы первого и второго элементов И подключены к информационным входам соответственно третьего и четвертого одновибраторов, первые выходы которых соединены с первыми входами соответственно четвертого и пятого элементов И, выходы которых являются выходами устройства, вторые выходы третьего и четвертого одновибраторов соединены с вторыми входами соответственно второго и первого элементов И, генератор импульсов, выход которого подключен к второму входу регистра сдвига, выход которого соединен с информационным входом пятого одновибратора, выходы третьего элемента И и пятого одновибратора подключены к соответствующим входам шестого элемента И, выход которого соединен с вторыми входами четвертого и пятого элементов И, введены оптический датчик и триггер Шмитта, а все одновибраторы выбраны с регулируемой длительностью импульсов, выход триггера Шмитта соединен с управляющими входами одновибраторов, выход оптического датчика подключен к входу триггера Ш митта,Кроме этого, каждый одновибратор содержит ключ, выполненный в аиде транзистора, два задающих элемента, выполненных в виде конденсаторов, два задающих элемента, выполненных в виде резисторов, развяэывающий диод, О-триггер, прямой и инверсный выходы которого являются соответственно первым и вторым входами одновибратора, коллектор транзистора соединен с первыми обкладками конденсатороа, прямой выход О-триггера соединен с одним выводом первого резистора, другой вывод которого соединен с первым выводом второго резистора и с катодом развязывающего диода, анод которого подключен к второй обкладке первого конденсатора, к второму выводу второго резистора и к В-входу, О-триггера, С-вход которого является первым входом одновибратора, база транзистора является вторым входом одновибратора, эмиттер транзистбра, вторая обкладка второго конденсатора й Я-вход О-триггера подключены к шине об щего потенциала. Введение в устройство для определения направления движения объекта оптического датчика, имеющего общую ч; вствительную зону с первым и вторым . 10 датчиками, и триггера Шмитта, одновибра. торов с регулируемой длительностью обеспечивает изменение длительности импульсов одновибраторов в зависимости от освещенности (освещенность увеличивается - длительность уменьшается; освещенность уменьшается - длительность увеличивается). Если нарушитель преодолеет зону меж 20. ду первым и вторым датчиками с минимальной скоростью за 5 с, днем и за 15 с. ночью и если длительность импульсов одновибраторов будет выбрана 10 с, ночью произойдет пропуск нарушителя (т.е, необходимо увеличивать длительность импульсов одновибраторов), Вероятность ложной тревоги дляустройства вычисляется по формуле Рд=Р 1 х Р 2, где Р 1 и Р 2 - вероятность ложныхтревог каждого из датчиков. Предположим Р 1.= Рг = Р, где Р вычисляется по формуле 30 Р Л,т,е - тЛгде Л; интенсивность помех;т - время длительности одновибраторов (их совместная обработка).Например, если интенсивность помех Лн = 1 ночью одна помеха в час, а днем Лд - 2 две помехи в час, то расчеты показывают, что -вероятность ложной тревоги устройства при неизменном времени срабатывания возрастает в 4 раза, что является существенным недостатком такого устройства, Чтобы вероятность ложной 45 тревоги осталась неизменной днем и ночью, необходимо длительность импульсов днем уменьшать в два раза.Необходимо изменение длительности импульсов одновибраторов в зависимости от изменения условий функционирования устройства.На фиг. 1 представлена схема заявляе- . мого устройства; на фиг, 2 - схема одновибратора с регулируемой длительностью импулЬсов; на фиг, 3 - временная диаграмма изменения длительности импульсов од-новибраторов; на фиг. 4- схема оптического датчика, соединение его с триггером Шмитта и регулируемыми по длительности одновибраторами на фиг, 5 - временная диаграмма работы устройства в целом; на фиг, 6 - временная диаграмма работы одновибраторов с регулируемой длительностью импульсов,Устройство для определения направления движения объекта (фиг. 1) содержит первый 1 и второй 2 датчики например, инфракрасные), выход первого датчика 1 подключен к первому входу первого элемента И 3 и к информационному входу первого одновибратора 6 ик первому входу элемента ИЛИ 5, выход которого соединен с первым входом регистра 13 сдвйга, выход второго датчика 2 соединен с первым входом второго элемента И 4 и с информационным входом второго одновибратора 7 и с вторым входом элемента ИЛИ 5, выходы первого 6 и второго 7 одновибраторов соединены с входами третьего элемента И 8, выходы первого 3 и второго 4 элементов И подключены к информационным входам соответственно третьего 9 и четвертого 10 одновибраторов, первые выходы которых соединены с первыми входами соответственно четвертого 11 и пятого 12 элементов И, выходы 17 и 18 которых являются выходами устройства, вторые выходы третьего 9 и четвертого 10 одновибраторов соединены с вторыми входами соответственно второго 4 и первого 3 элементов И, генератор 14 импульсов, выход которого подключен к второму входу регистра 13 сдвига, выход которого соединен с информационным входом пятого одновибратора 15, выходы третьего 8 элемента И и пятого одновибратора 15 подключены к соответствующим входам шестого элемента И 16, выходкоторого соединен с вторыми входами четвертого 11 и пятого 12 элементов И, выходы которых 17 и 18 выдают сигнал о наличии объекта и направлении его движения вторжения, оптический датчик 19, имеющий общую чувствительную зону с первым 1 и вторым 2 датчиками и триггер Шмитта 20, все одновибраторы выполнены с регулируемой длительностью импульсов, выход триггера Шмитта 20 соединен с управляющими входами одновибраторов 6, 7, 9, 10 и 15, выход оптического датчика 19 подключен к входу триггера Шмитта 20,Одновибраторы 6, 7, 9, 10 и 15 выполнены с регулируемой длительностью импульсов фиг, 2), каждый из них содержит ключ, выполненный в виде транзистора 21, два задающих элемента, выполненных в виде конденсаторов 22 и 23, два задающих элемента, выполненных в виде резисторов 24 и 25, развязывающий диод 26, 0-триггер 27, прямой 28 и инверсный 29 выходы которогоили Тн, потому что ключ на транзисторе 21 (фиг, 2) открыт и шунтирует конденсатор 23, что приводит к увеличению общей емкости. При поступлении сигнала с датчика 1 через элемент И 3 и одновибратор 9 формируется 35 импульс выключения элемента И 4 и подго тавливает включение элемента И 11. Кроме того, по сигналу с выходы датчика 1 изменяет свое состояние одновибратор 6, а также через элемент ИЛИ 5 происходит запись 45 логической единицы в регистр 13 сдвига. Записанная информация продвигается в регистре 13 импульсами с выхода генератора 14 и поступает на выход регистра 13 через время 1(где т - время, меньше времени минимального движения объекта между датчи ками 1 и 2 устройства, фиг. 3).При появлении информации на выходе регистра 13 сдвига срабатывает одновибратор 15, подготавливая элемент И 16 к открытию.При прохождении объектом датчика 2 сигнал с выхода датчика 2 вызывает срабатывание одновибратора 7.Одновибраторы 6, 7, 9 и 10 формируют импульс длительностью Тн (фиг, 3), большей являются соответственно первым и вторым выходами одновибратора, коллектор транзистора 21 соединен с первыми обкладками конденсаторов 22 и 23, прямой выход 28 О-триггера соединен с одним выводом пер вого резистора 24, другой вывод которого соединен с первым вывбдом второго резистора 25, другой вывод которого соединен с первым и с катодом развязывающего диода 26, анод которого подключен к второй об кладке первого конденсатора 22, к второму выЕоду резистора 25 и к В-входу О-триггера 27, С-вход которого является первым 30 входом одновибратора, база транзистора 21 является вторым 31 входом одновибратора, 15 эмиттер транзистора, вторая обкладка второго конденсатора 23 и 3-вход О-триггера подключены к шине общего потенциала.Все элементы устройства являются стандартными, 20Устройство оаботает следующим образом.В исходном состоянии логические схемы И 3 и 4 находятся в подготовленном состоянии для срабатывания, так как с вто рых входов одновибраторов 10 и 9 соответственно поступают единичные сигналы, регистр 13 сдвига обнулен, с оптического датчика 19 сигнала нет (освещенность зоны датчиков 1 и 2 отсутствует - ночь), с триггера 30 Шмитта 20 есть сигнал логической единицы, который устанавливает одновибраторы 6, 7, 9 и 10 на длительность импульсов Т(фиг,3), а одновибратор 15 - на длительность Тн-т максимального времени движения объектаот одного датчика к другому. Одновибратор15 формирует импульс длительностью Тн или Тн, Поэтому во время прохождения обьектом датчика 2, т,е. в момент формирования одновибратором 7 импульса,одновибраторы 6, 9 и 15 находятся во временно устойчивом состоянии. При этом сигнал через элементы И 8, 16 и 11 поступаетна первый выход 17 устройства, что соответствует направлению движению объекта отдатчика 1 к датчику 2,При движении объекта в обратном направлении при прохождении объектом датчика 2 изменяют свое состояниеодновибраторы 10 и 7, формируется импульс выключения элемента И 3 и подготавливается включение элемента И 12, Черезвремя т сработает одновибратор 15.Таким образом, на элементы 8, 16 и 12 подаются сигналы, подготавливающие их квключению,При прохождении объектом датчика 1изменит свое состояние одновибратор 6 ина выходе 18 устройства появится сигнал,соответствующий движению объекта от датчика 2 к датчику 1.При срабатывании оптического датчика19 триггер Шмитта 20 перебрасывается, наего выходе устанавливается нулевой потен-:/циал, который изменяет длительность импульсов одновибраторов 6, 7, 9 и 10 с Тн наТд и одновибратора 15 с Тнна Тд-т, чтоуменьшает время совместной обработкисигналов с датчиков и следствием чего является уменьшение числа ложных тревог, Кроме этого, изменение длительностиимпульса в дневное время позволяет отсечьпериодические помехи с частотой Рпом- ,1В этом случае, если оптический датчик выходит из строя, все одновибработы устанавливаются на максимальную длительностьработы, т.е, Тн и Тн.Работа устройства начинается толькопри срабатывании одного из датчиков 1 или2, причем время длительности импульсоводновибраторов выбирается таким образом, чтобы происходило совместное срабатывание.одновибраторов 6, 7 и 15 и одногоиз одновибраторов 9 или 10, в противномслучае схемы И 11 и 12 не срабатывают иустройство не выполнит свою функцию,Предлагаемый вариант одновибратора с регулируемой длительностью импульсов работает следующим образом (фиг, 2 и 6), В исходном состоянии (ночь) на управляющем входе 31 на базе транзистора 21 присутст10 15 20 25 30 35 обработки сигналов с датчиков, в зависимости40 от изменения условий окружающей среды. 45 первым входом регистра сдвига, выход вто 50 рого датчика соединен с первым входом втовует сигнал логической единицы, транзистор 21 открыт и коллекторно-эмиттернымпереходом шунтирует конденсатор 23, вэтом случае общая емкость С,г равна емко-сти конденсатора 22 и является максимальной, О-триггер устанавливается в исходноесостояние, так как вход О-триггера соединен с общей шиной питания, а О-вход - сшиной 32, соединенной с +5 В, отсюда навыходе 28 напряжение близко к нулю, с выхода 29 снимается сигнал логической единицы,При поступлении импульса на вход 30,(С) с уровнем логической единицы напряжение на выходы 28 возрастает до такого жеуровня (на выходе 29 устанавливается нулевой логический сигнал) и конденсатор 22начинает заряжаться через резисторы 24 и25 и коллекторно-эмиттерный переход транзистора 21 на общую шину. В момент, когданапряжение на конденсаторе 22 (и на входеВ) достигает уровня логической единицы,Р-триггер 27 переключается, и на выходе 28. вновь установится уровень логического нуля, Конденсатор 22 разряжается через резисторы 25 и 24, а также черезразвязывающий диод 26 и резистор 24,Длительность импульсов одновибратора определяется по формулеТн = 0,7 В 25 С 22.Ограничением является то, чтоВ 24,: 0,01 В 25 для более быстрого рарядакондейсаторов 22 и 23 через развязывающий диод 26,В дневное время на управляющем выходе 31 одновибратора присутствует сигналлогического нуля, ключ на транзисторе 21закрыт, поэтому общая емкость С,. уменьшается, так какС 22 С 23С 22 + С 23т.е. при последовательном соединении об-.щая емкость меньше наименьшей, уменьшается и длительность импульсаодновибратора, так какТд = 0,7 В 25 СобРаботу одновибратора иллюстрируют,временные диаграммы, приведенные нафиг. 6.Оптический датчик 19 и триггер Шмитта20 выполняют функцию фотореле, Возмож. ный вариант схемы оптического датчика 19и соединения его с триггером Шмитта 20 ирегулируемыми одновибраторами представлен на фиг, 4, Оптический датчик 19 5содержит фоторезистор 33, резисторЫ 34,35, 37, 38 и 39, транзистор 36 и шины 40(-17В), 41(+17 В и -5 В), 32(+5 В) питания, . Для согласования высокого входного сопротивления фоторезистора 33 с входом триггера Шмитта 20 и для исключения влияния соединительной линии от вынесенного фоторезистора ЗЗ применен каскад на транзисторе 36, выполняющий функцию УПТ и улучшающий крутизну фронта сигнала с фоторезистора 33. Исходное состояние оптического датчика 19: фоторезистор 33 не освещен, через резисторь 1 38, 37, 39 и 34, 33 протекает ток, транзистор 36 открывается и на его входе устанавливается напряжение 0,8 В, что ниже предела срабатывания триггера Шмитта 20, поэтому на его выходе положительный сигнал, позволяющий поддерживать в открытом состоянии ключ на транзисторе 21 одновибраторов 6, 7, 9, 10 и 15,При освещении фоторезистора его сопротивление уменьшается, напряжение на базе транзистора 36 уменьшается до -0,8 - 1,6 В, в результате он закрывается, напряжение на коллекторе возрастает до значения, превышающего порог срабатывания триггера Шмитта 20, и на его выходе появляется логический нуль, ключ на транзисторе 21 закрывается и больше не шунтирует емкость 23, общая емкость (22 и 23) уменьшается, соответственно длительность импульса одновибраторовуменьшается, что соответствует дневной длительности,Таким образом, введение оптического датчика, имеющего чувствительную зону, совместную с первым и вторым датчиками, триггера Шмитта и регулируемых одновибраторов повышает функциональную надежность устройства за счет автоматического регулирования длительности совместной Формула изобретения1. Устройство для определения направления движения объекта, содержащее первый и второй датчики, выход первого датчика подключен к первому входу первого элемента И и к информационному входу первого одновибратора и к первому, входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с рого элемента И и с информационным входом второго одновибратора и с вторым входом элемента ИЛИ, выходы первого и второго одновибраторов соединены с входамы третьего элемента И, выходы первого и второго элементов И подключены к информационным входам соответственно третьего и четвертого одновибраторов, выходы которых соединены с первыми входами соответственно четвертого и пятого элемен1753484 11тов И, выходы которых являются выходами устройства, вторые выходы третьего и четвертого одновибраторов соединены с вторыми входами соответственно второго и первого элементов И, генератор импульсов, 5 выход которого подключен к второму входу регистра сдвига, вйход которого соединен с информационным входом пятого одновибратора, выходы третьего элемента И и пятого одновибратора подключены к 10 соответствующим входам шестого элемента И, выход которого соединен с вторЫми входами четвертого и пятого элементов И, о т ли ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения функциональной надежности устройства, в 15 него введены оптический датчик и триггер Шмитта, а все одновибраторы выполнены с регулируемой длительностью импульсов, выходтриггера Шмитта соединен с управляющими входами одновибраторов, выход оп тического датчика подключен к входу триггера Шмитта.2 Устройствопо и. 1, отл ича ющеес я тем, что каждый одновибратор содержит ключ, выполненный в виде транзистора, два задающих элемента, выполненных в виде конденсаторов, два задающих элемента, выполненных в виде резисторов, развязывающий диод, О-триггер, прямой и инверсный выходы которого являются соответствейно первым и вторым входами одновибратора,коллектортранзистора соединен с первыми обкладками конденсаторов, поямой выход 0-триггера соединен с одним выводом первого резистора, другой вывод которого соединен с первым выводом второго резистора и с катодом развязываю- щего диода, анод которого подключен к второй обкладке первого конденсатора, к второму выводу второго резистора и к В-вхо- . ду О-триггера, С-вход которого является первым входом одновибратора, база транзистора является вторым входом одновибратора, эмиттер транзистора, вторая обкладка второго конденсатора и 3-вход О- триггера подключены к шине общего потенциала.1753484 Диезам Корре Н,Ревская Редактор Л.Гратилло Тиражвенного комитета по изо 13035, Москва, Ж, Ра изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж.Гагарина, 10 аказ 2769 ВНИИПИ Госуд Составит Техред М А.Зубар ргентал Подписноеетениям и открытиям при ГКНТ СС ская наб 4/5