Устройство для охранной сигнализации

 

Изобретение относится к устройствам для охранной сигнализации, обеспечивающим защиту различных предметов (товаров, книг, предметов искусства и т. п. ), каждый из которыйхснабжен ферромагнитным маркером или в качестве последнего используется собственная намагниченность предмета, от несанкционированного выноса их через выход из контрольной зоны (соответственно из магазинов, библиотек, музеев и т.д.) и может быть использовано в сигнализационных системах, предотвращающих кражу указанных выше предметов. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение тактической надежности устройства. Техническое решение отличается наличием пороговых блоков 5, 7, компаратора 8, 11, 13, 16, 18, 19 сумматоров, производящих операцию логическое ИЛИ, а также 10, 12, 14, 15, 20, 21 умножителей, выполняющих операцию логического И, триггера 23 и блока памяти 22. 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для охранной сигнализации, обеспечивающим защиту различных предметов (товаров, книг, предметов искусства и т.д,), каждый из которых снабжен ферромагнитным маркером или в качестве последнего используется собственная намагниченность предмета, от несанкционированного выноса их через выход из контрольной зоны (соответственно из магазинов, библиотек, музеев и т.д.) и может быть использовано в сигнализационных системах, предотвращающих кражу указанных выше предметов.

Известно устройство для охранной сигнализации, предотвращающее кражу предметов путем регистрации магнитного поля маркера, прикрепленного к вышеназванному предмету, и содержащее два магниточувствительных прибора, выходами подключенное к блоку тревоги, счетчик подтверждений и размагничиватель. Магниточувствительные приборы расположены по обе стороны выходного коридора контрольной зоны, в котором также находится размагничиватель. В контрольной зоне сосредоточены снабженные маркерами предметы, которые могут выноситься санкционированным или несанкционированным путем через выходной коридор. Маркер выполнен из ферромагнитного материала и в исходном состоянии намагничен.

Если вынос предмета является санкционированным, то предметы с маркерами, попадая в выходной коридор, подвергаются действию размагничивателя, что фиксируется в счетчике подтверждений. При этом маркер предмета размагничивается и, попадая в зону обнаружения магниточувствительных приборов, не вызывает срабатывания последних. Таким образом, не срабатывает и блок тревоги. Если вынос предмета является несанкционированным, то предмет с маркером, не подвергаясь действию размагничивания, непосредственно попадает в зону обнаружения магниточувствительных приборов, которые реагируют на магнитное поле маркера. При этом на выходе блока тревоги возникает сигнал, что позволяет предотвратить кражу предмета.

Недостатком известного устройства является его невысокая тактическая надежность, обусловленная ложными срабатываниями блока тревоги при беспре- пятственном выносе предметов (не являющихся предметами кражи), обладающих магнитным полем, сравнимым с полем маркера. Мерой собственной намагниченности ферромагнитных тел и, в частности, этих предметов служит магнитный момент. Характерный перечень указанных ферромагнитных предметов и значения их магнитных моментов приведены в нижеследующей таблице.

Появление указанных предметов в зоне обнаружения магниточувствительных приборов будет приводить к ложному срабатыванию блока тревоги.

Известно аналогичное предыдущему устройство для охранной сигнализации, предотвращающее кражу предметов путем регистрации магнитного поля либо маркера, прикрепленного к вышеназванному предмету, либо собственно предмета, имеющего ферромагнитные вкрапления, обуславливающие собственную намагниченность предмета, и содержащее два магнетизатора, два магниточувствительных прибора, выходами связанные с блоком тревоги и электронной схемой турникета. Магниточувствительные приборы и магнетизаторы расположены по обе стороны выходного коридора контрольной зоны (завода), в которой находятся предметы (с маркерами или в качестве последних используются сами предметы, если они обладают собственной намагниченностью), не подлежащие выносу. В исходном состоянии маркер или сам предмет (если он обладает собственной намагниченностью) размагничен.

Если выход из контрольной зоны осуществляется без выноса предмета, то сигнал тревоги не возникает. Если же выход из контрольной зоны производится с предметом, то он сам или его маркер, попадая в область действия магнетизаторов, намагничивается. Появление такого источника магнитного поля в зоне обнаружения магниточувствительных приборов будет приводить к их срабатыванию, а на выходе блока тревоги будет возникать сигнал, который вместе с электронной схемой выходного турникета заблокирует последний, предотвращая тем самым кражу.

Недостатком известного устройства является его невысокая тактическая надежность, обусловленная ложными срабатываниями блока тревоги при возможном выносе посторонних предметов, аналогичных приведенным в таблице, и обладающих магнитным полем, сравнимым с полем маркера или полем ферромагнитных вкраплений предмета (возможной кражи).

Действительно, появление указанных посторонних предметов в зоне обнаружения магниточувствительных приборов будет приводить к ложному срабатыванию блока тревоги.

Устранение указанного эффекта возможно за счет дополнительных аппаратных затрат путем установки во входном коридоре контрольной зоны аналогично описанному выше устройству. Понятно, что это приведет к двукратному увеличению стоимости устройства, ухудшению надежности в целом.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является устройство для охранной сигнализации, предотвращающее кражу книг из библиотек; причем каждая в отдельности книга снабжена ферромагнитным маркером, аналогичным предыдущим. Оно содержит четыре канала обработки аналогового сигнала, выходы которых подключены к последовательно соединенным сумматору, компаратору, схеме контроля и блоку тревоги, а также таймер, через который схема контроля подключена к схеме размагничивания концентратов, и средство размагничивания маркера. Каждый канал содержит пару магниточувствительных преобразователей Холла с концентраторами, к выходам которых последовательно подключены балластная схема, детектор, усилитель и выпрямитель. Выход выпрямителя является выходом соответствующего канала. Маркер представляет собой плоскую пластину из ферромагнитного материала, устанавливаемую в корешок книги. В исходном состоянии, когда книга находится на полке библиотеки, маркер намагничен.

Известное устройство размещается в дверном проеме на выходе, например, из библиотеки так, что каждый магнитометр одного и того же канала устанавливается соответствующим образом в одной из двух боковых стоек дверного проема. При этом средство размагничивания маркера располагается в столе регистрации книг библиотеки.

Если вынос книги является санкционированным, то, как и для известного технического решения, маркер размагничивается на столе регистрации книг и, поэтому вынос книги через дверной проем, где установлено известное устройство, не вызывает в нем сигнала тревоги. При несанкционированном выносе книг из библиотеки магнитное поле (неразмагниченного маркера воздействует на пару магнитометров каждого канала. При этом на выходе балансной схемы того или иного канала возникает сигнал, который детектируется, усиливается, выпрямляется и поступает на сумматор. Сумматор производит сложение сигналов со всех четырех каналов, независимо от того присутствует или отсутствует на выходе какого-либо канала сигнал, обусловленный выносом маркера книги. Далее этот суммарный сигнал поступает в компаратор, где сравнивается с некоторым пороговым уровнем Р, который выбирается из условия: p A , (1) где А - амплитуда сигнала с одного канала известного устройства. При этом на выходе компаратора возникает сигнал, запускающий схему контроля, которая, во-первых, включает средства размагничивания материала концентраторов (что позволяет поддерживать их рабочую точку в режиме наибольшей чувствительности к регистрируемому полю) и, во-вторых, запускает блок тревоги. На выходе последнего формируется сигнал тревоги, например, звуковой сигнал.

При выносе маркера (книги) из дверного проема выходные сигналы магнитометров одного и того же каналов возникают неодновременно и не равны друг другу, что и приводит к формированию выходного сигнала балансной схемы. Дальняя электромагнитная помеха (далее помеха), одинаковым образом воздействующая на оба магнитометра (одного и того же канала), не вызывает появления выходного сигнала соответствующей балансной схемы, а, значит, - и ложное срабатывание блока тревоги (поскольку магниточувствительные преобразователи включены встречно на входе балансной схемы).

Недостатком известного устройства является его невысокая тактическая надежность, обусловленная ложными срабатываниями блока тревоги при выносе посторонних предметов (см.таблицу), обладающих магнитным полем, сравнимым с полем маркера.

Появление указанных предметов в зоне обнаружения магнитометров (например, при выносе связки ключей в непосредственной близости от одной из стоек дверного проема) будет приводить к ложному срабатыванию устройства тревоги.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение тактической надежности устройства путем повышения помехоустойчивости при выносе посторонних ферромагнитных предметов, не считающихся предметами кражи.

Технический результат достигается тем, что в устройство для охранной сигнализации, предотвращающее кражу предметов, каждый из которых снабжен ферромагнитным маркером, и содержащее два магнитометра, два усилителя, один компаратор, один сумматор, таймер, блок тревоги, введены два пороговых блока, второй компаратор, второй, третий, четвертый, пятый и шестой сумматоры, шесть умножителей, триггер и блок памяти; выход одного магнитометра через первый усилитель подключен соответственно к входу первого компаратора и к входу первого порогового блока, выходами подключенного к входам первого сумматора; выход другого магнитометра через другой усилитель подключен соответственно к входу второго компаратора и к входу второго порогового блока, выходами подключенного к входам второго сумматора, и выходы первого и второго сумматоров через последовательно соединенные третий сумматор и таймер подключены к одному входу первого умножителя; первые выходы первого и второго пороговых блоков через второй умножитель подсоединены к одному входу четвертого сумматора, а вторые выходы первого и второго пороговых блоков через третий умножитель подключены к другому входу четвертого сумматора, выходом подсоединенного к другому входу первого умножителя; выход первого сумматора подсоединен к одному входу четвертого умножителя, к другому входу которого подключен выход второго компаратора, а выход второго сумматора подсоединен к одному входу пятого умножителя, к другому входу которого подключен выход первого компаратора; выходы пятого и четвертого умножителей соединены соответственно с одним и другим входами пятого сумматора, выход которого соединен с одним входом шестого умножителя и одним входом шестого сумматора, к другому входу которого подключен выход первого умножителя, подсоединенный к входу сброса триггера, выход шестого сумматора через блок памяти подключен к входу установки триггера, выход которого подсоединен к другому входу шестого умножителя, выходом соединенного с входом блока тревоги, а при отсутствии ферромагнитного маркера в качестве последнего используется сам предмет, обладающий собственной намагниченностью.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предложенное заявленное устройство отличается наличием новых блоков, а именно: двух пороговых блоков, второго компаратора, пяти сумматоров, шести умножителей, триггера, блока памяти.

Таким образом, предложенное устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение предложенного технического решения с другими техническими решениями в данной области техники не позволяет выявить в них явно признаки, отличающие предложенное техническое решение от прототипа, что свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию изобретения "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 показано размещение магнитометров предлагаемого устройства на дверном проеме; на фиг. 3,4 - временные диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы предлагаемого устройства. При этом на последней представлены временные диаграммы лишь тех блоков предлагаемого устройства, выходные сигналы которых изменяются в процессе воздействия магнитного поля маркера 25 или помехи.

Устройство (фиг.1) содержит магнитометры 1,2, усилители 3,4, пороговый блок 5, компаратор 6, пороговый блок 7, компаратор 8, сумматор 9, умножитель 10, сумматор 11, умножитель 12, сумматор 13, умножители 14,15, сумматор 16, таймер 17, сумматоры 18,19, умножители 20,21, блок 22 памяти, триггер 23, блок 24 тревоги.

Магнитометры 1,2 соответственно через усилители 3,4 соединены соответственно с входами порогового блока 5, компаратор 6 и с входами порогового блока 7, компаратора 8. Выходы пороговых блоков 5,7 соответственно через сумматоры 9, 11 подключены соответственно к входам сумматора 13, выходом подсоединенного через таймер 17 к одному входу умножителя 20. Первые выходы пороговых блоков 5,7 через умножитель 14 подсоединены соответственно к одному входу сумматора 18, а вторые выходы пороговых блоков 5,7 через умножитель 15 подключены соответственно к другому входу сумматора 18, выходом подсоединенного к другому входу умножителя 20. Выход сумматора 9 подключен к одному входу умножителя 12, к другому входу которого подсоединен выход компаратора 8. Выход сумматора 11 подключен к одному входу умножителя 10, к другому входу которого подсоединен выход компаратора 6. Выходы умножителей 10,12 через сумматор 16 подсоединены к одному входу умножителя 21. Выход умножителя 20, подключенный к входу сброса триггера 23, и выход сумматора 16 через последовательно соединенные сумматор 19 и блок 22 памяти подключены соответственно к входу установки триггера 23, выход которого подсоединен к другому входу умножителя 21, выходом соединенного с входом блока 24 тревоги.

Магнитометры 1,2 - это одинаковые магнитоприемники, например, феррозондового типа или, как и в случае устройства-прототипа, магниториемники Холла, осуществляющие преобразование магнитного поля в электрический сигнал постоянного тока.

При выносе предмета с маркером его постоянное поле воздействует на магнитометры 1 и 2 и изменяет уровень их выходных электрических сигналов, что и регистрируется на практике. Оси чувствительности магнитоприемников, аналогично устройству-прототипу, сориентированы одинаковым образом относительно друг друга (см.стрелки на фиг.2 модулей 26,27).

Усилители 3,4 - это идентичные усилители переменного тока с полосой пропускания частот, определяемой диапазоном скоростей выноса книги (маркера 25, фиг. 2) через дверной проем.

Пороговые блоки 5,7 - это одинаковые пороговые блоки, каждый из которых содержит два идентичных пороговых элемента. Каждый пороговый элемент содержит два входа и один выход. Одна пара входов двух пороговых элементов соединена между собой и образует вход порогового блока 5 или 7, а на другую пару входов подаются в отдельности положительное и отрицательное опорные напряжения (не показаны), обуславливающие пороги ±Р_о срабатывания каждого из указанных пороговых блоков 5,7, соответственно. Выходы каждой пары пороговых элементов являются выходами пороговых блоков 5 и 7 соответственно.

Компараторы 6,8 являются известными устройствами сравнения с одним входом и одним выходом, представляющим собой логическое объединение по ИЛИ пары выходов блоков, аналогичных пороговым блокам 5 или 7, и обладают каждый в отдельности порогами ±Р₁ срабатывания (соответственно на положительное или отрицательное превышение порога Р₁).

Сумматоры 9,11,13,16,18,19 - это логические схемы ИЛИ, выполняющие операцию логического сложения сигналов, формирующихся на их входах.

Умножители 10,12,14,15,20,21 представляют собой логические схемы И, выполняющие операцию логического умножения сигналов, формирующихся на их входах.

Таймер 17 - это времязадающая цепь на основе схемы одновибратора. Его постоянная времени выбирается эмпирически с учетом неидентичности коэффициентов преобразования магнитометров 1,2 и их ориентации диаграмм направленности, а также полосы частот регистрируемых сигналов.

Триггер 23 представляет собой RS-триггер с входом установки и сброса соответственно. Исходное состояние триггера 23 по выходу - логическая "1" (высокий уровень).

Блок 22 памяти - это детектор межимпульсных пауз с постоянной Т времени, преобразующий последовательность импульсов с интервалами меньше Т, в один импульс. Она выбирается исходя из значения нижней граничной частоты полосы частот усилителей 3,4.

Блок 24 тревоги аналогичен блоку тревоги устройства-прототипа и представляет собой оконечное устройство, формирующее импульс длительности 4 сек. в ответ на появление маркера 25 в зоне обнаружения предлагаемого устройства.

Магнитометр 1, усилитель 3, пороговый блок 5, компаратор 6 и магнитометр 2, усилитель 4, пороговый блок 7, компаратор 8 образуют два одинаковых модуля 26, 27 соответственно. Каждый из модулей 26,27 изготовлен в отдельном корпусе и установлен на одной из стоек дверного проема с размерами 2D x D. Остальные блоки, не вошедшие в состав модулей 26, 27, образуют блок 28 контроля, размещаемый вблизи от модулей 26,27 (фиг.2).

Обратимся к фиг. 2. Известно, что магнитный момент ферромагнитного тела, каковым является маркер 25, и индукция В его поля связаны соотношением: B ≃ , нТл (2) где R,м - расстояние маркера 25 до места регистрации индукции В, например, модулем 26 или 27; М, а м² - магнитный момент маркера 25.

Из соотношения (2) следует, что ферромагнитные тела, отличающиеся по величине магнитного момента, могут создавать поля одинакового уровня в зависимости от расстояния R.

Предположим (как практически и происходит), что траектория выноса маркера 25 перпендикулярна плоскости фиг.2. Тогда из фиг. 2 следует, что зона обнаружения маркера 25 определяется прямоугольником с вершинами a,d,e, b). Следовательно, наихудшими точками, обуславливающими минимальную обнаружительную способность предлагаемого устройства, будут точки а,b - для магнитометра модуля 27 и точки d, е - для магнитометра модуля 26 и в которых индукция В (см.выражение (2)) минимальна В=В_мин. Так как для точек a,d,b,e R_макс= (D²+D²) = D (фиг. 2), то B_мин= 100 = 100 ≃ 35 . Поэтому величину порога Р_осрабатывания пороговых блоков 5,7 находим из соотношения (1): Р_о В_мин . При этом, если для точек е,d (характерных соответствующим траекториям выноса маркера 25) у магнитометра модуля 26 индукция соответствует В_мин, то у магнитометра модуля 27 она в 2 раз больше согласно выражению (2). С другой сороны, для точек а,b индукция у магнитометра модуля 26 также в 2 раз больше, чем у магнитометра модуля 27. Для других точек (т. е. траекторий) зоны обнаружения a,d,e,b соответствующие значения индукций, воздействующих на магнитометры модулей 26,27, по крайней мере больше В_мин. Таким образом, в алгоритм работы предлагаемого устройства закладывается следующий информативный признак: появление маркера 25 в зоне обнаружения adeb приводит к срабатыванию обоих пороговых блоков 5,7.

Например, полагая значение М = 1,2 а·м², характерное для известных технических решений и выбирая типичную величину D=1м из соотношений (1,2) получим следующую оценку порога Р_о 35 нТл.

С другой стороны, выбор порога Р_о должен быть таким, чтобы по возможности отсекать индукцию поля того или иного постороннего ферромагнитного предмета с магнитым моментом m, сравнимого с полем маркера 25. Иначе говоря, максимальное значение В^*_макс, соответствующее магнитному моменту m указанного предмета и достигаемое в точке с (фиг.2), должно удовлетворять соотношению В*_макс < В_мин. (3) Тогда B^*_макс= 100 = 800 . Оценим значение m постороннего предмета, появление которого в зоне обнаружения adeb, не вызывает срабатывания пороговых блоков 5,7. Из соотношения (3) после соответствующих подстановок следует 800 ≅ 35 или m ≅ ≃ 0,O44 a·м² Можно показать, что для устройства-прототипа соответствующее значение В_fмин, определяющее оценку значения порога его компаратора, характерно для средней точки дверного проема, что на фиг. 2 соответствует точке f:R_f≃ и B_fмин= 100 ≃ .

Напомним, что магниточувствительные преобразователи каждого канала устройства-прототипа включены дифференциально, т.е. выходы каждой пары этих преобразователей того или иного канала включены встречно на входе соответствующей балластной схемы. Следовательно, максимальное значение В*_mмакс постороннего предмета (при его выносе через дверной проем) будет характерно для минимально возможного расстояния R_m до любого из магнитометров того или иного канала. Пусть предмет с некоторым магнитным моментом m₁ находится в кармане читателя библиотеки, проходящего вплотную с одной из стоек дверного проема. Зададимся значением R_m = 0,1 м. Тогда получим: B^*_{m макс}= = 10⁵ m₁ По аналогии с выражением (3) запишем
В*_mмакс ≅ B_fмин. Откуда получим (для М=1,2 а˙м² и D=1м
m₁ ≅ 0,008 а˙м² . (4) Таким образом, из сравнения полученного результата со значением магнитного момента связки ключей (приведенного выше в таблице) следует, что последняя будет приводить к ложному срабатыванию блока тревоги устройства-прототипа.

Из рассмотрения фиг. 2 и соответственно (2) очевидно, что значения B_f индукции поля маркера 25 для точки f у магнитометров модулей 26,27 одинаковы и составляют:
B_f= 100 ≃ 72 = 86 нТл
Для геометрического множества точек отрезка af следует, что, если для индукции B₁ маркера 25, действующей на магнитометр модуля 26 справедливо соотношение B₁ > B_f, то для индукции B₂ маркера 25, действующей на магнитометр модуля 27 - B₂ > B_мин и, наоборот, для траекторий, соответствующих точкам отрезка fd. Легко показать из соотношения (2), что сказанное тем более выполняется и для других точек зоны обнаружения adeb.

Таким образом, реализация второго информативного признака состоит в выборе порога Р₁ компараторов 6,8 и анализе их срабатываний с соответствующими срабатываниями пороговых блоков 5,7 посредством сумматоров 9,11,16 и умножителей 10,12. То есть величину Р₁ выбираем из неравенства
P_o < P₁ ≅B_f. Из сказанного следует, что при Р₁ = B_f максимально допустимое значение m_g постороннего ферромагнитного предмета, выносимого через дверной проем и не вызывающего ложного срабатывания предлагаемого устройства составит (что получается из неравенства (3) с подстановкой B_f вместо B_мин
m_g≅ M = 0,108 а·м²
(5)
Следовательно, в предлагаемом устройстве по сравнению с устройством-прототипом магнитный момент постороннего ферромагнитного предмета (для одного и того же маркера 25), не вызывающего ложной тревоги, а ≃ 14 раз больше, что следует из соотношений (4), (5).

Напомним, что в устройстве-прототипе выходы каждой пары магниточувствительных преобразователей того или иного канала включены встречно, поэтому для полезного сигнала, обусловленного полем маркера 25, подобное включение является дифференциальным и градиентометрическим для помехи, которая одновременно и одинаковым образом воздействует на магнитометры как устройства-прототипа, так и предлагаемого устройства. В известном устройстве для градиентометрического включения необходима весьма точная балансировка узлов каждого из четырех каналов, осуществляемая подбором коэффициентов преобразования каждой пары магниточувствительных преобразователей того или иного канала и высокая степень соосности их осей чувствительности во всем рабочем диапазоне температур, что существенно увеличивает стоимость устройства-прототипа, трудоемкость наладки и в целом повышает его сложность. В предлагаемом устройстве для отстройки от помехи градиентометрическое включение магнитометров реализуется в цифровом, а не аналоговом виде посредством пороговых блоков 5,7, сумматоров 13,18, умножителей 14,15,20, таймера 17. Это позволило, во-первых, избежать юстировки пары магнитометров 1,2 (подбора их коэффициентов преобразования и соосности так, как это выполнено в устройстве-прототипе), и, во-вторых, не ухудшить устойчивость предлагаемого устройства к воздействию помехи.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

На фиг. 3 показаны временные диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы предлагаемого устройства при выносе предмета, снабженного маркером 25, через дверной проем (фиг. 2). При появлении в зоне обнаружения adeb маркера 25 его магнитное поле B воздействует на магнитометры 1,2, на выходах которых формируются напряжения, прямо пропорциональные индукциям B₁,B₂ соответственно (фиг.3B₁,B₂), типичная форма которых описана в известном источнике информации [14]. Эти сигналы усиливаются усилителями 3,4 (фиг.3,4). Как отмечалось, пороговые блоки 5,7 имеют соответственно положительный (Р_о) и отрицательный (-Р_о) пороги срабатывания. Во время превышения напряжением (3) на входе порогового блока 5 положительного порога (Р_о) возникает импульс положительной полярности на первом выходе порогового блока 5 (фиг. 3,5⁺). Точно также во время превышения напряжением (3) на входе порогового блока 5 отрицательного порога (-Р_о) на втором выходе порогового блока 5 формируется также импульс положительной полярности (фиг.3,5^-).

Аналогично функционирует пороговой блок 7 (фиг.3,7⁺) отрицательное напряжение не достигает порога -Р_о, поэтому на фиг.3 соответствующий импульс не показан). Во время превышения выходным напряжением усилителя 3 отрицательного (-Р₁) и положительного (Р₁) порогов на выходе компаратора 6 возникает последовательность импульсов (фиг.3,6), длительность которых несколько меньше длительности соответствующих импульсов на выходах порогового блока 5, поскольку Р₁ > Р_о. Аналогично функционирует компаратор 8 (фиг. 3,8). Выходные сигналы пороговых блоков 5,6 складываются согласно операции логическое ИЛИ соответственно в сумматорах 9,11 (фиг.3,9,11). Выходные сигналы сумматоров 9,11 поступают на входы сумматора 13, выходной сигнал которого (фиг.3,13) запускает своим передним фронтом таймер 17, на выходе которого возникает импульс положительной полярности длительностью τ(фиг. 3,17). Этот сигнал поступает на один из входов умножителя 20. На другой вход умножителя 20 поступает сумма произведений (фиг.3,14; выходной сигнал умножителя 15 не показан, поскольку его произведение равно нулю) с первых и вторых выходов пороговых блоков 5,7 (фиг.3,18). Эта сумма свидетельствует о том, что в определенные промежутки времени полярности сигналов с соответствующих выходов пороговых блоков 5,7 совпадают.

Поскольку сигналы 17,18, как и в случае устройства-прототипа сигналы пары магниточувствительных преобразователей того или иного канала, возникают неодновременно по фронту (что отмечалось выше), то на выходе умножителя 20 сигнал логической "1" отсутствует, и потому выходное состояние триггера 23 остается исходным: высоким.

Таким образом, появление импульсных сигналов на выходах сумматоров 9 и 11 соответственно (фиг.3,9,11) свидетельствует о реализации первого информативного признака, о котором говорилось выше.

Во время превышения выходными напряжениями усилителей 3,4 порогов ±Р₁ в компараторах 6,8 на выходах последних возникают импульсы напряжения (фиг. 3,6,8 соответственно), которые вместе с выходными сигналами сумматоров 9 и 11 перемножаются согласно логической операции И в умножителях 10,12 соответственно. Их выходные сигналы поступают на входы сумматора 16, на выходе которого формируется последовательность импульсов (фиг.3,16). Наличие выходного сигнала сумматора 16 показывает, что срабатывание компаратора 6 совпадает со срабатыванием порогового блока 7 или срабатывание компаратора 8 совпадает со срабатыванием порогового блока 5. Тем самым и второй информативный признак реализуется в предлагаемом устройстве. Выходной сигнал сумматора 19 (фиг. 3,19), очевидно, повторяет форму импульсной последовательности сигнала сумматора 16 и поступает на вход блока 22 памяти, на выходе которого формируется одиночный импульс (фиг.3,22). Задний фронт последнего воздействует на вход установки триггера 23, в данном случае не изменяя его исходного состояния. Таким образом, выходной сигнал умножителяя 21 (фиг. 3,21), на одном из входов которого присутствует, как отмечалось, логическая "1" триггера 23, повторяет по форме сигнал 16 и взводит блок 24 тревоги (фиг.3,24), на выходе которого возникает сигнал тревоги, свидетельствующий о том, что через дверной проем (фиг.2) проносится предмет с маркером 25.

Следует отметить, что работа предлагаемого устройства не нарушается, если в качестве маркера 25 используются ферромагнитные включения несанкционированно выносимого через дверной проем предмета, обуславливающие его собственную намагниченность I, подобную намагниченности маркера 25. Если намагниченность I этих ферромагнитных включений не соответствует намагниченности маркера 25, то для обеспечения работоспособности предлагаемого устройства, в пороговых блоках 5,7, компараторах 6,8 устанавливаются значения порогов Р_о, Р₁исходя из данной величины I. Последняя операция производится так, как это было сделано выше для маркера 25.

На фиг.4 показаны временные диаграммы выходных напряжений блоков предлагаемого устройства при воздействии помехи. Поскольку, как отмечалось выше, диапазон частот усилителей 3,4 лежит в низкочастотной области, то на выходах усилителей 3,4 возникают одинаковые апериодические сигналы (фиг.4,3,4). При превышении указанными сигналами уровней порогов ±Р_о пороговых блоков 5,7 и порогов ±Р₁ компараторов 6,8 на их выходах формируются сигналы, соответственно эпюры 5⁺, 5^-, 7⁺, 7^- и 6,8 (фиг.4). При этом форма выходных сигналов умножителей 14,15 (фиг.3б,14,15) совпадает с формой сигналов на эпюрах 5⁺, 7⁺ и 5^-,7^-соответственно, а форма выходных сигналов умножителей 10,12 и сумматора 16 (фиг.4,10,12,16) повторяет форму выходных сигналов компараторов 6,8, поскольку по величине Р₁ > Р_о. Аналогичным образом, так как одинаков вид выходных сигналов сумматоров 9,11 (фиг.4,9,11), то подобную форму имеют выходные сигналы сумматоров 13,18 (фиг.4,13,18). При этом таймер 17 запускается каждым передним фронтом импульсного выходного сигнала сумматора 13 на малое времяτ . Таким образом, в отличие от предыдущего случая (фиг.3) в силу одновременного воздействия помехи на каждый магнитометр 1,2, сигналы на входе умножителя 20 появляются также одновременно (по переднему фронту). Поэтому выходной сигнал умножителя 20 (фиг.4,20) поступает на вход сброса триггера 23 и на его выходе формируется сигнал нулевого уровня (т. е. логического "0") (фиг.4,23), блокирующий прохождение каких-либо сигналов через умножитель 21 в течение действия помехи. Следовательно, сигнал тревоги не возникает. По окончании сигнала помехи с помощью последовательно включенных сумматора 19 и блока 22 памяти триггер 23 устанавливается в исходное состояние. Это производится по заднему фронту выходного сигнала блока 22 памяти. Из структуры выходного сигнала сумматора 19 (фиг. 4,19) следует, что в зависимости от уровня Р_п помехи, эта установка обуславливается косвенно либо выходным сигналом умножителя 20 при Р_о < Р_п < Р₁, либо логической суммой выходных сигналов сумматора 16 и умножителя 20, когда Р_п > Р₁.

Следует отметить, что возможное воздействие помехи на предлагаемое устройство приводит к появлению у него в отличие от устройства-прототипа "мертвого" времени, обусловленного длительностью действия помехи (фиг. 4,23). Однако при уровне помехи, большей Р_о = 30 нТл, возможность ее возникновения является маловероятным событием.

Таким образом, с помощью умножителей 10,12, сумматора 16 производится выделение воздействия, обусловленного выносом через дверной проем предмета с маркером 25, тогда как сумматор 13, таймер 17, умножители 14,15, сумматор 18, умножитель 20, триггер 23 образуют канал отстройки от фронтального воздействия помехи на магнитометр 1,2 предлагаемого устройства.

Как следует из вышеприведенных расчетов и описания работы предлагаемого устройства (фиг.3) вынос ферромагнитного предмета (например, отвертки) через дверной проем (фиг.2) не вызывает в отличие от устройства-прототипа ложного срабатывания.

Таким образом, в предлагаемом устройстве в целом повышается помехоустойчивость к выносу посторонних предметов, не являющихся предметом кражи, по крайней мере на порядок (ср. ≃ 14 ).

Следовательно, введение в устройство-прототип пороговых блоков 5,7, компараторов 8, сумматоров 9,11,16,18,19, умножителей 10,12,14,15,20,21, триггера 23, блока 22 памяти позволило повысить его тактическую надежность.

Пример конкретной реализации предлагаемого устройства. В качестве магнитометров 1,2 использовались магнитометры на тонкой магнитной пленке с коэффициентом преобразователя 10 мкв/нТл. Усилители 3,4 - это усилители переменного тока с коэффициентом усиления 100 и полосой 0,2-5 Гц. В пороговых блоках 5,7 значение Р_о = 30 нТл, в компараторах 6,8 величина Р₁ = 80 нТл. Сумматоры 9,11,13,16,18,19 - это двухвходовые логические схемы ИЛИ, умножители 10,12,14,15,20,21 - это двухвходовые логические схемы И. Таймер 17 представляет собой одновибратор с постоянной τвремени τ= 0,2 с. Триггер 23 - это статический RS-триггер. Блок 22 памяти выполнен по известной схеме с временем Т продлевания Т = 2 сек. Блок 24 тревоги изготовлен на основе одновибратора с длительностью выходного сигнала 4 с.

Усилители 3,4, пороговые блоки 5,7, компараторы 6,8 выполнены на 13 корпусах микросхем серии К140НД12, тогда как цифровые схемы разработаны на 17 корпусах микросхем серии 561. Модули 26,27 (фиг.2) выполнены по гибридной технологии, а блок 28 контроля разработан на одной печатной плате размером 120х80. Маркер 25 обладает постоянным магнитным моментом 1,2 а˙м² и выполнен из магнитотвердого материала в виде пластины 150х10х0,5, изготовленного из деформационно-стареющего сплава 31Х11КДБ в ЦНИИЧерМете.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ, содержащее ферромагнитный маркер, расположенный на каждом охраняемом предмете, два магнитометра, два усилителя, первый компаратор, первый сумматор, таймер, формирователь сигнала тревоги, отличающееся тем, что в него введены два пороговых блока, второй компаратор, второй, третий, четвертый, пятый и шестой сумматоры, шесть умножителей, триггер и блок памяти, выход каждого магнитометра подключен к входу соответствующего усилителя, выход каждого из которых подключен к входам соответствующих порогового блока и компаратора, выходы первого и второго компараторов подключены к первым входам соответственно первого и второго умножителей, первый и второй выходы первого порогового блока подключены к соответствующим входам первого сумматора и первым входам соответственно третьего и четвертого умножителей, первый и второй выходы второго порогового блока подключены к соответствующим входам второго сумматора и вторым входам соответственно третьего и четвертого умножителей, выход первого сумматора подключен к первому входу третьего сумматора и к второму входу второго умножителя, выход второго сумматора подключен к вторым входам первого умножителя и третьего сумматора, выходы первого и второго умножителей подключены соответственно к первому и второму входам четвертого сумматора, выход третьего сумматора подключен к входу таймера, выход которого подключен к первому входу пятого умножителя, выходы третьего и четвертого умножителей подключены соответственно к первому и второму входам пятого сумматора, выход которого подключен к второму входу пятого умножителя, выход которого подключен к входу сброса триггера и к первому входу шестого сумматора, выход которого подключен к входу блока памяти, выход которого подключен к входу установки триггера, выход которого подключен к первому входу шестого умножителя, выход которого подключен к входу формирователя сигнала тревоги, выход четвертого сумматора подключен к вторым входам шестых сумматора и умножителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5