Устройство для контроля и сигнализацииперемещений об'екта

 

(ii) 842889

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63 ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04. 12. 79 (21) 2846968/18-24 (51)М. Кл .

G 08 В 21/00 с присоединением заявки J%

Геаударстеанный камнтет

СССР (23) Приоритет. по делам наабретеннй. н вткрытнй

Опубликовано 30.06,81. Бюллетень Ле 24 (53) УДК 654. . 91 (088. 8) Дата опубликования описания 07,07 .81

А,И,Бондарчук, С.. М.Лапшин, В.С.Пекуров и В,,И..Цотин

I1, Минский радиотехнический институт, (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И СИГНАЛИЗАЦИИ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

ОБЪЕКТА

Изобретение относится к средствам контроля и управления, точнее к средствам контроля биологических объек- тов, и может быть использовано для охранной сигнализации в биологии, медицине и т.д, Известно устройство для контроля двигательной активности объектов, содержащее усилитель, настроенный на ультразвуковую частоту, электроакустические преобразователи, присоединенные

10 к его входу и выходу так, чтобы образо валась положительная обратная связь,, вызывающая генерацию в усилйтеле.

Движение объекта в зоне контроля, об15 разованной выходными и входными прео4 бразователями, вызывает изменение пара-.. метров генерируемого сигнала (ll.a

Указанное устройство имеет- стабильность параметров генерируемого сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля и сигнализации перемещений объекта содержа

2 щее генератор, выход которого соединен с первыми входами управляемого фазо-. вращателя и фазометра, выход которого через. фильтр соединен с индикатором и вторым входом управляемого фозовращателя, выход которого соединен с излучающим электродом, выход приемного электрода соединен со вторым входом фазометра (21.

Недостаток этого устройства — ограничение чувствительности sa счет флуктуации фазы сигнала обусловленных воздействий дестабилизирующих факторов (нестабильности питания, температурные уходы и т, п.) на согласующие и формирующие устройства измерительного канала, а также инструментальной погре шности фазометра, Кроме того, введе" ние положительной обратной связи по фазе может прйвести к самовозбуждению, всего устройства, Указанные явления приводят к увеличению количества ложных срабатываний устройства.

89 4

Устройство для контроля и сигнализации перемещений объекта содержит генератор 1, управляемый фазовращатель

2, излучающий 3 и приемный 4 электроды,45 первый коммутатор 5, юстировочный фазовращатель 6, фазометр 7, второй коммутатор 8, два пиковых детектора

9, и 92, арифметический блок 10, фильтры 11-и 13, индикатор 12, делитель

14 частоты, формирователь 15 импульсов, контролируемый объект 16, . Генератор 1 подключен ко входу управляемого фазовращателя 2 и к опорномУ входу фазометра 7. Выход УпРав ляемого фазовращателя 2 подключен к излучающему электроду 3 и ко входу юстировочного фазовращателя 6. Приемный электрод 4 и выход юстировочно3 8428

Цель изобретения — повышение чувствительности и уменьшение вероятности ложных срабатываний устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последо- 5 вательно соединенные генератор, управляемый фаэовращатель и излучающий электрод, приемный электрод, фазометр опорный вход которого соединен с выходом генератора, первый фильтр, выход 10 которого соединен со входом индикатора, введены юстировочный фазовращатель, два коммутатора, два пиковых детектора, второй фильтр, арифметический блок, делитель частоты и фор- 15 мирователь импульсов, первый вход первого коммутатора соединен с приемным . электродом, выход управляемого фазовращателя через юстировочный фазовращатель соединен со вторым входом пер- 20 вого коммутатора выход которого соединен со входом фазометра выход фа-!

f еометра соединен со входом второго коммутатора, первый и второй выходы кото.рого через первый и второй соответс«25 твенно пиковые детекторь подключены к первому и второму входам арифметического блока, выход которого соединен со входом первого фильтра выход первого пикового детектора через второй 30 фильтр соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя, выход генератора через делитель частоты соединен со входом формирователя импульсов, первый и второй выходы которого 35 соединены с управляющими входами соответственно первого и второго коммута-, торов.

Структурная схема предлагаемого устройства приведена на чертеже. 40 го фазовращателя 6 подключеныко входам коммутатора 5, выход которого соединен с измерительным входом фазометра

7 ° Выход фазометра 7 соединенсо входом коммутатора 8, выходы которого подключены ко входам двух пиковых детекторов 9, выходы которых подключены ко входам арифметического блока 10 причем выход одного из пиковых детекторов 9 через фильтр 13 соединен с управляющим входом фазовращателя 2.

Выход арифметического Ч лока 9 через

l фильтр 11 соединен совхЬдом индикатора

l2. Управляющие входы коммутаторов 5 и 8 подключены к выходам формирова- . теля 15, вход которого через делитель

14 частоты с выходом генератора 1.

Контролируемый объект- 16 помещается в зоне между излучающим 3 и приемным

4 электродами.

Генератор 1 служит для формирования гармонического либо импульсного напряжения с высокой стабильностью частоты и амплитуды, достаточной для нормальной работы фазового детектора.

В качестве генератора 1 может быть использован гармонический либо релаксационный генератор, стабилизированный кварцем, Управляемый. фазовращатель 2 слу.жит для обеспечения обратной связи по фазе, а также для начальной установки и калибровки устройства. В качестве фазовращателя может быть применена, например, RC-цепь с варикапом либо полевым транзистором в качестве управляющего элемента, Измерительный 3 и приемный 4 электроды служат для создания в контролируемой зоне переменного электрического поля, В качестве электродов могут быть использованы металлические пластины, провода и т.п.

Юстировочный фазовращатель 6 служит для подачи на вход фазометра 7 напряжения такой же амплитуды и фазы, как и на приемкой электрод 4, В качестве юстировочного фазовращателя 6 может быть использован конденсатор либо перестраиваемая- цепь;

Комиутаторы 5 и 8 служат для последовательного подключения приемного электрода 4 или выхода юстировочного фазовращателя 6 ко входу фазометра 7 и для переключения выхода фазометра

7 между входами пиковых детекторов 9, В качестве коммутаторов 5 и 8 могут быть использованы электромагнитные

5, 8428 реле, герконы либо электронные ключи на биполярных или МОП-транзисторах.

Фазометр 7 производит сравнение опорного. сигнала, вырабатываемого генератором 1, с промодулированным по фазе двигательной активности объекта. напряжением, поступающим с приемного электрода 4, либо с сигналом, поступающим с.выхода юстировочного фазовращателя 6, и вырабатывает напряже- щ ние, пропорциональное изменению фазы, В качестве фазометра 7 может быть использован фазовый дискриминатор с соответствующими согласующими устройствами. 15

Пиковые детекторы 9 служат для преобразования последовательностей амплитудно-модулированных импульсов, поступающих с.выхода второго коммутатора 8, в,непрерывный сигнал. Пи- gp ковые детекторы 9 служат для выделения. огибающей амплитудно-модулированных импульсов, поступающих с выходов коммутатора 5 и 8, н могут быть выполнены на полупроводниковых диодах по 25 известным схемам.

Арифметический блок 10 вырабатывает напряжение, пропорциональное разности сигналов, присутствующих на его входах, В качестве арифмети- Зо ческого блока 10 может быть применен, например, дифференциальный усилитель.

Фильтры 11 и 13 служат для частотной селекции сигналов. Могут быть использованы пассивные и активные

ФНЧ либо полосовые фильтры.

Индикатор 12 преобразует информа». цию о двигательной активности объекта

16 в удобную для восприятия оператором форму. В качестве индикатора 12 может 40 быть применен. осциллограф, самописец,,пороговое устройство подачи световых или звуковых сигналов и т.п, Формирователь 15 импульсов выраба- тывает импульсы для управления комму- 45 таторами 5 и 8. В качестве формирова, теля 15 может быть использован, например, транзисторный ключ.

Делитель 14 частоты служит для деле- 5О ния частоты сигнала, вырабатываемого генератором l в определенное количество раз с тем, чтобы обеспечить необходимую длительность коммутации и синхронизм коммутации. В качестве длителя 14 часто-55 ты может быть использован, например, цифровой счетчик, Устройство работает следующим обраsoM„

Генератор 1 вырабатывает переменное напряжение с частотой fo. Излучающий электрод 3 создает в окружающем пространстве переменное электрическа поле, которое индуцирует на приемном электроде 4 ЭДС, поступающую на один из входов коммутатора 5< На второй вход коммутатора 5 поступает напряжение с выхода юстировочного фазовращателя б, Эти напряжения попеременно поступают на вход измерительного канала фазометра 7 с частотой, намного меньшей частоты fo но большей, чем средняя частота сигнала двигательной активности объекта 16, где сравнивается с опорным напряже- нием, поступающим с генератора 1. Фазометр 7 вырабатывает напряжение, пропорциональное разности фаз между сигналами в опорном и измерительном каналах. При этом, в то время, когда вход фазометра 7 подключен к приемному электроду 4, на выходе его присутству" ет как полезный сигнал, обусловленный двигательной активностью объекта

16, так н помеха, обусловленная флуктуациями выходного напряжения фазометра 7, В те же интервалы времени, когда вход фазометра 7 подключен к выходу юстировочного фаэовращателя 6, на его выходе присутствует только напряжение помехи. Коммутатор 8 син= хронно с коммутатором 5 подключает вы-. ход фазометра 7 ко входам двух пиковых детекторов 91и 9, которые преобразуют АИМ-сигнал, создаваемый коммутатором, в непрерывные напряжения, соответсвующие либо сумме полезного сигнала и помехи (первый пиковый детектор 9 ), либо-только помехе (второй детектор 9 ). На выходе арифметического блока 10 образуется напряжение, содержащее только полезный сигнал, Это напряжение селектируется фильтром ll и поступает на индикатор 12. Одновре

pemo напряжение помехи с выхода пикового детектора 9 через полосовой фильтр 13 поступает на управляющий вход управляемого фазовращателя 2 так чтобы образовалась отрицательная обратная связь по фазе, Таким образом, происходит дополнительная компенсация. помехи.

Глубина обратной связи определяется коэффициентом передачи пикового детектора 9 и фильтра 13, Преимущество;предлагаемого устройства состоит в повышении соотношения

7 8428 сигнал-шум на, выходе устройства благодаря повышению чувствительности к двигательной активности объекта и подавлению помехи вследствие введения отрицательной обратной связи, г

Формула. изобретения

Устройство для контроля и сигнализации перемещений объекта, содержа- щ щее последовательно соединенные генератор, управляемый фазовращатель и излучающий электрод, приемный электрод, фазометр, опорнь1й вход которого соединен с выходом .генератора, первый 15 в фильтр, выход которого соединен со входом индикатора, о т л и ч а ю щ ее с я тем,что,с целью повьппения чувс— твительности устройства,в него введе— ны юстировочный фазовращатель два ком -20 мутатора, два пиковых детектора, второй фильтр, арифметический блок, делитель частоты и формирователь импульсов, первый вход первого коммутатора подключен к приемному электроду 25 выход управляемого фазовращателя через

89 8 юстировочный фазовращатель соединен со вторым. входом первого коммутатора, выход которого соединен со входом фазо метра, выход фазометра соединен со входом второго коммутатора, первый и второй выходы которого через первый и второй соответственно пиковые детекторы.подключены к первому и второму входам арифметического блока, выход которого соединен со входом первого фильтра, выход первого пикового детектора через второй фильтр соединен с управляющим axo" дом управляемого фазовращателя, выход генератора через делитель частоты соединен с6 входом формирователя импульсов, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами соответственно первого и второго ком мутаторов..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Ф 39421 76, кл. 340416, опублик. !976.

2. Авторское свидетельство СССР

М 625224, кл. G 08 В 21/00, 1978 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 5109/65 Тираж 691 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4