Устройство для контроля движения человека

 

Союз Советских

Социалистицеских

Республик

< 704428 (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 28.06.78 (21) 2632547/28-13 (23) Приоритет — (32) 28.06.77 (31) 7719869 (33) Франция (51) М Кл, А 6! В 5/!О

Государстеенный кеметет

СССР пе делам нэебретений и открытей

Опубликовано 15.12.79. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 25.12.79 (53 УД К.615 4 7 (088.8) Иностранцы

Жак Юбер и Жан Мари Ори (Франция) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

«Сосьете Шимик де Шарбоннаж» (Франция) (71) Заявитель (54) устРойстВО для КонтРоля движения

ЧЕЛОВЕКА

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для контроля движения человека.

Известно устройство для контроля движения человека, содержащее датчик движения с электродами, находящимися в контакте 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 предлагаемом устройстве имеется последовательно соединенные демодулятор, усилитель, ограничитель по минимальному уровню, пороговая схема с регулятором уровня порога и мультивибратор, а датчик выполнен в виде трехэлектродной схемы, причем один из электродов датчика соединен с заземленными точками генератора и демодулятора, второй электрод соединен с выходом генератора, третий электрод соединен с входом демодулятора, выход мультивибратора соединен со средством сигнализации, выполненным в виде источника электромагнитных колебаний.

Электроды датчика выполнены в виде изогнутых в средней части проводников, причем место сгиба является точкой наиболее близкого расположения электродов, а электропроводящая жидкость представляет собой водный раствор соли.

На выходе генератора переменного тока установлен 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, поперечное сечение, вид спереди; на фиг. 2 — электрическая схема устройства, где датчик схематически представлен в горизонтальной плоскости в поперечном сечении; на фиг. 3—

2" 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 сиг, 3. = >> иl . н. 3 .> изображP HHQH),13 фи) . 5. ! ,!ОВЕК3 СОДЕРЖИ) Датс!«1К ДВИЖЕНИЯ, И»>Е!О :.!НЙ изготовленный из элек-,роизоляпионно( О мат ) j)H B Il 3 Оаллон 2, В к(эторо!" . с одер)!(Нт—

:я элсктрон1>онодящая жидкость 3, представляющая собой водяной раствор соли.

Баллон 1 герметически закупорен пробкой

Ч 3-"ПОЛ НЕН ЖИ >Kr>CTHIO HP IIO„ ИОСТ:;IO 3 > яким Образом, что остается некоторе«и расположенный над жидкостью обьем 5, запол;-.(.Н!«Ь!Й В03Д>)rXO>I, KBKHIM- IHOO Г330%1 II.IH Вакуумом. В жидкость погружены три электрода, 6, 7 и 8, проходящие через прооку

4 H находя циеся H контакте c 3rl(KTрОпр0Водящеи жидкостью нсЗаьисимо OT пак IoН3 баллона 2 H(отношеник> к Вертикали.

Злектроды 6, 7 и 8 датчика выполнены В Виде изогнут;-.:.: В средней части проводников, «!»IecTo сгиоа 9 яв.|!Яется тОчкОЙ наиболее близко! 0 р3спО.!Ожения электродов. ЗлеKтроды соединены с генератором 10 г«временного тока, на выходе которого установлен стабилизатор 11 амплитуды. Устройство содержит также последовательно соединенные демодулятор 12. усилитель 13, ограни14;Io !IIH« I!MB. )I»HO)I > YpoPIIIO.

-Овук) схе«1 15 с регулятором 6 уровня орога и мультивибратор 17, а также средство 18 сигнализации, выполненное в виде источника электромагнитных колебан»!й, 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, электрол 8 соединен со входом демо улятора, а выход мультивибратора 17

СОЕЛИНЕH Co (.рЕЛСТВОМ 1 8 CHÃII 3.r HBEI öH»H 110лоса пропускания фильтра низкой частоты

В схеме демодулятора лежит В предел Ix от

0,1 до 20 Гц, преимущестье нно от 0,5 ло

3 Г!ь

Устройство для контроля движе» ия человека работает следую!цим 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 )«,иодах.

Изменения напряжения с выход 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 параллель1 1!

36 зщ

34 .О!,,.r. . r О, I.I, :.. (, », 1, ГИ! JIC н!>;е . .." :.Ос .",:. )il ;" òilü е»«нй, и«-: l ае«>1ьв1 источником, обеспеччв;- ет правильную по. !Я 9.,1,=i 10>(>, IHTOp . сод(pi«(HT коиденсаIop 23 и сопротивл:пи-. 24., »>к.!«Оченные паоаллельно между з .. ;::",:-Й и с .;Оящи;> перед ними диодом 25, а Вк;;-:.е последовательно включенный выходи >й ко«>денсатор 26. Зле20 H 21 00(cH HHHBIQT фи.,«ьтрацию нижних частот, Toãд-.- - .к конденсB=op 26 вместе с мостом 22 сопротивлений обеспечивают фильтрац)по Верхних частот. Значе«ния этих составляющих выбраны таKHì образом, чтобы осу цествить подгoHK) полосы г!ропъскания Фи rI bT1>3 к 3 а-!е«-:-ням частот, соответствую Hx типу движения, которое предполагается обнаруживать с помощью

1. Сопро и«;PIPHH(. 2 . че!)ез кОтОрОе заземлен отрицателы(ый вход усилителя 19, ПОЗВОЛЯЕТ OIIPP;IPSHГ«, КозффИЦИЕНТ УСИЛЕпия усилителя «3, .гнал с Выхода >cH;IHтеля 13 нодвергается обработке в ограничн)еле 14 flo минимальному уровню, затем значение напряжения сигнала с выхода of раничителя 1» сравнивается в пороговой схеме 15 с регулируемым опорным напряжением порога, вь;раоатываемом регулятором 1»>",I)OPH!l !lop(Г 3 В Вид(. д(»лител Я н3ПРЯжЕ«:;H. ПитBPVro»O ИСТОЧНИКОМ НаПРЯжЕния. Пороговая схема 15 содержит операционный усилитель 28 с открытой петлей, питаемы!". :cTo÷»IH»I("..!. 1:а I I- Ве!)ти!>, «ОщиЙ

3 oJ, СH.I- TP.IIЯ 8 паничите,lя 4. 1 ри:-> Ом f:B Вь-." 0 > е "") счлителя появляется н).-.ppâîс нанряжение, еснапря)кение HB Выхоле ограничителя 14 больше опорного напряжения, если же напряжение !!3 Выходе о>.:);аничите,,«я 14 мен.—

IIC Опорно "(>. 0 II Hl (; !с 29 пбя3,";-:СТСЯ на !р я жение o не!чеп H м I. 31 ря)ке>> ия источНИКа автоно. IriоГО П: 3>01>;. х IB -, .Скт«)од i IC, 3 KOIIEE . >С>1> О; .яб генератора 10 подается сН нал .4: пегрс>,1с!!ньlм llаIIPHæPHH(м 1>ООЯМОУI Î- ьнОЙ фОРмы фи!х 3)

Зтот сигнал модулируется по амплитуде движением жидкости 3 -,датчике 1, таким образом, с электрода 8 снимается сигнал

B (фиг. 4).

Сигнал В выпрямляется и демодулируется в демодуляторе 12 Демоду.!Ированный и отфильтрованный фил тром 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. На

704428

М

Формула изобретения

5 этом графике видно, что составляющие Bi и В огибающей Е модулированного сигнала

В не усилены, тогда как составляющая Вз и особенно составляющая В,, ширина которых намного превышает ширину составляющих В1 и Bq 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 Ся 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.

Напряжение 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 осуществить 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, преимущественно от 0,5 до 3 Гц. Таким образом, в случае, когда детектор используется для радиоконтроля движений людей, полосу пропускания устройства следует настраивать на эти значения частот путем соответствующего 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 использован 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 электропроводящей жидкостью, генератор переменного тока, соединенный с электро704428

Рио.2 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 трехэлектродной 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. I, отличающееся тем, что на выходе генератора переменного тока установлен стабилизатор амплитуды.

3. Устроиство по и. I., отличающееся тем, что электроды датчика выполнены в виде изогнутых в средней части проводников, причем место сгиба является точкой наиболее близкого расположения электродов, а электропроводящая жидкость представляет собой водный раствор соли.

4. Устройство по п. 1. отличающееся тем, что устройство сигнализации выполнено в виде источника электромагнитных колебаний.

5. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что полоса пропускания фильтра низкой частоты в схеме демодулятора лежит в пределах от 0,1 до 20 Г ц, преимущественно от

05 до 3 Гц.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 140152, кл. А 61 В 5/1О, 1961.

704428 фиг.3 в в/ az E Ви

ôèã.4 сг

ä>èã.5

Фиг.6

Составнтель

Редактор Т. Батанова Техред М. Левнцкая Корректор Н. Стец

Заказ 7828/48 Тнраж 672 Подннсное

ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП к Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4