Устройство беспроводной аварийной сигнализации

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ к мто ском свидютельстею

Союз Советски к

Соцналнстнчвскнл

Республик

<и 926278 (SI) Дополнительное к авт. санд-ву к 578455 (22)» »«o 29.10.80 (21) 2999810/18-24 с присоелнненнеет заявки М (23) Приоритет

{5l)N. Кл, E 21 С 35/24

G 08 B 25/00

)оеударетмеиый кемитвт

CCCP кв делан изебретвнкй к открытий (БЗ) УДК 645.91 (088,8) Опубликовано 07.05 82, бюллетень М17

Дата опубликования описания 07, 05,82 (72) Авторы изобретения

В,И.Яцышин и Э.Н.Цатурян

Харьковский институт радиоэлектроники (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО БЕСПРОВОДНОЙ АВАРИЙНОЙ,СИГНАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к устройст вам подземной беспроводной сигнализации и связи, в частности к устройствам беспроводной аварийной сигнализации, и может быть использовано в системах шахтной и рудной беспроводной связи для оперативного оповещения рабочих в горных выработках о сложившейся аварийной ситуации или об аварии, происшедшей в одной из выработок.

Известны устройства беспроводной аварийной сигнализации, содержащие установленный на поверхности земли передающий полукомплект, состоящий из узкополостного передатчика электромагнитных сигналов звуковой частоты и системы антенн с заземлителя» ми, расположенный в горной выработке приемный полукомплект, состоящий из блока усиления и обработки сигнала, приемной антенны, выходного преобразователя и блока питания (1$.

Недостатком известных устройств является низкая надежность в работе из-за повышенной чувствительности к импульсным помехам.

Наиболее близким к предлагаемому является -устройство беспроводной аварийной сигнализации, содержащее установленный на поверхности земли передающий полукомплект, состоящий из узкополосного передатчика электромаг". нитных сигналов звуковой частоты и системы антенн с заземлителями,расположенный в горной выработке приемнь,й полукомплект, состоящий из блока усиления и обработки сигнала, приемной антенны, выходного преобразователя и блока питания, Блок усиления и обработки сигнала выполнен в виде последовательно соединенных широкополосного усилителя, амплитудного ограничителя, узкополосного усилителя, амплитудного детектора, интег рирующего и порогового элементов (2).

8 4

Устройство беспроводной аварийной игнализации содержит установленный на поверхности земли передающий полукомплект и расположенные в горной выработке по числу точек оповещения приемные полукомплекты (на чертеже показан один полукомплект). В-состав передающего полукомплекта входят кнопка 1 подачи аварийного сигнала, узкополосный передатчик 2 электромагнитных сигналов звуковой частоты с блоком 3 питания и подключенные к передатчику системы антенн 4 с заземлителями 5. Формирователь несущего колебания передатчика 2 содержит последовательно включенные селектор 6 гармоник периодической помехи и преобразователь 7 частоты, а также выходной усилитель 8. Источни, ком периодической помехи является, . например, шахтная силовая сеть 9.

Приемный полукомплект содержит приемную магнитную антенну 10, блок

11 питания, блок 12 усиления и обработки сигнала, который включает широкополосный усилитель 13, амплитуд ный ограничитель 14, узкополосный усилитель 15, блок 16 выделения периодической помехи, синхронный фильтр

17, управляемый коммутатор 18, согласующий усилитель 19, амплитудный детектор 20, интегрирующий элемент

21 и пороговый элемент 22, к выходу которого подключен входящий в полукомплект выходной преобразователь 23, Блок 16 выделения периодической помехи содержит включенные последовательно селектор 24 гармоник периоди" ческой помехи, преобразователь 25 частоты и распределитель 26 управляющих сигналов. Управляемый коммутатор содержит амплитудный детектор 27 пороговый элемент 28 и управляемые ключи 29 и 30.

Передающий полукомплект работает следующим образом.

При подаче питания с блока 3 питания на передатчик 2 на селектор 6 гармоник периодической помехи этого передатчика через его антенную систему поступает сигнал, представляющий собой периодическую помеху, принятую из силовой сети 9. Селектор 6 гармоник выделяет одну или несколько гармоник периодической помехи. Выделеные гармоники помехи поступают в преобразователь 7 частоты, где подвергаются некратному преобразованию по частоте путем операций умно3 92627

Однако при размещении приемного полукомплекта в зоне действия интенсивных низкочастотных периодичес ких помех в примный тракт проникают ближайшие к рабочей частоте гармоники периодической помехи с амплитудой, превышающей уровень полезного сигнала. Поэтому известное устройство не обеспечивает надежную сигнализацию об аварии. 1О

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство беспроводной аварийной сигнализации в передающий полукомплект введены последовательно

-оединенные селектор гармоник периодической помехи и преобразователь частоты, а в приемный полукомплект вве= дены синхронный фильтр и согласующий усилитель, блок выделения периодической помехи, выполненный на после; доватепьно соединенных селекторе гармоник периодической помехи, преобразователе частоты и распределителе управляющих сигналов, и управляемый коммутатор, -выполненный на амплитуд" ном детекторе, пороговом элементе и двух управляемых ключах, выход преоб= разователя частоты в передающем полу- ЗО комплекте через кнопку соединен с входом выходного усилителя, а в приемном полукомплекте антенна подключена к входу селектора гармоник периодической помехи блока выделенйя

35 периодической помехи, распределитель опорных сигналов которого .соединен с одним из входов синхронного фильтра, другой вход которого подключен к выходу узкополосного усилителя, который соединен с одним из входов одного упI равляемого коммутатора, в котором выход амплитудного детектора соединен с пороговым элементом, выходы которого подключены к управляющим входам-45 одного и другого управляемых ключей, выходы которых соединены с входами с согласующего усилителя, выход которого соединен с амплитудным детектором, выход синхронного фильтра подключен к одному из входов другого уп50 равляемого ключа управляемого комму татора, а выход селектора гармоник периодической помехи блока выделения периодической помехи соединен с вхо; дом детектора управляемого коммутатора, На чертеже приведена функциональная схема устройства.

78 ется на вход согласующего усилителя

19. Выходной сигнал узкополосного усилителя 15 предварительно подверг нут широкополосной селекции в широкополосном усилителе Т3, ограничению по амплитуде в ограничителе 14 и узкополосной селекции в узкополосном усилителе 1,5, в результате чего достигнуто подавление импульсных помех, После дополнительного усиления в согласующем усилителе 19 выделенный полезный сигнал с подавленными импульсными помехами детектируется амплитудным детектором 20 и подается на вход интегрирующего элемента 21, постоянная времени которого сравнима с длительностью посылок полезного сиг" нала, производится селекция принятых сигналов по длительности. Последнее достигается тем, что в интегрирую щем элементе 21 происходит сброс,накопленного ранее напряжения в том случае, если напряжение на его входе становится ниже определенного достаточно низкого уровня. Поэтому импульсная помеха, представляет собой случайную последовательность коротких импульсов, не приводит к срабатыванию порогового элемента 22. Пороговый элемент 22 срабатывает от полезного сигнала, длительность которого превышает постоянную времени этого элемента. При срабатывании порогового элемента 22 сигнал с его выхода поступает на вход выходного преобразователя 23, который вырабатывает световые или звуковые сигналы аварийного оповещения, При размещении приемного полукомплекта в зоне действия сильных периодических помех с выхода селектора 24 гармоник периодической помехи снимается сигнал, достаточный для переклителя 15 и входом согласующего усилителя 19,осуществлявшаяся через управляемый ключ 29,разрывается и синхронный фильтр 17 через управляемый ключ 30 включается в тракт передачи полезных сигналов приемника. Нормальная работа синхронного фильтра 17 обеспечивается подачей на его управляю5 9262 6 жения, деления и смешения частоты. В результате на выходе преобразователя

7 частоты формируется несущее колебание с требуемой рабочей частотой величина которой выбирается исхо- 5 дя из требуемой дальности связи и параметров горных пород и удовлетворяет соотношению " 1(Г (Г, где

f - ближайшая к рабочей частоте гар1 моника периодической помехи.

1О

При нажатии кнопки 1 осуществляется модуляция несущего колебания, сформированного селектором 6 гармоник периодической помехи и преобразователем 7 частоты, сигналом аварий- 15 ного оповещения, представляющим собой импульсные посылки длительностью до десяти секунд. Промодулированное по длительности несущее колебание усиливается по мощности в выходном усилителе 8. Полученный в результате полезный сигнал поступает через систему антенн 4 с заземлителя- ми 5 в беспроводную линию связи, представляющую собой массив горных пород. Режимы работы приемного полукомплекта определяются условиями его эксплуатации.

В зависимости от уровня периодической помехи в месте нахождения при-;, емного полукомплекта возможны два режима его работы. Первый режим соот ветствует расположению приемного по лукомплекта за пределами зон с высо" ким уровнем периодической помехи.

При этом магнитная антенна 10 принимает смесь полезного сигнала и помен хи, в которой полностью отсутствует или имеется относительно слабая периодическая помеха. Принятые сигналы одновременно поступают на широкополосный усилитель 13 и селектор 24 гармоник периодических помех. Выходной сигнал селектора 24 гармоник периодической помехи, имеющий низкий уро- . лючения порогового элемента 28. Выра=

45 вень, поступает через амплитудный батываемые пороговым элементом 28 падетектор 27 на пороговый элемент рафазные сигналы выключают управляпднако уровень этого. сигнала не- емый ключ 29 и включают управляемый достаточен для переключения порогово- K © 30. В результате этого прямая го элемента 28. На выходах порогово- cB»b между выходом Узкополосногоуси50 го элемента 28 формируются управляющие сигналы, которые закрывают управляемый ключ 30 и открывают управляемый ключ 29. В результате этого синхронный фильтр 17 отключается из кана= ла передачи сигналов, а сигнал с вы55 хода узкополосного, усилителя 15, минуя синхронный фильтр 17, через открытый управляемый ключ 29 пода- щие входы сигналов управления,форми7 «9262 руемых в блоке 16 выделения периади" ческой помехи.

Формирование сигналов управления в блоке 16 выделения периодической помехи заключается в там, что одна или несколько гармоник периодической помехи, выделенные селектором 24 гармоник периодической помехи, подвергаются в преобразователе 25 частоты некратному преобразованию по частоте щ путем умножения, деления, смешения частот этих гармоник. В результате на выходе преобразователя 25 частоты формируется опорный сигнал частотой

Ф „=аУа,где m - число управляющих входов синхронного фильтра 17, рабочая частота устройства беспроводной аварийной сигнализации.

Полученный опорный сигнал поступает на вход распределителя 26 управляющих сигналов. Распределитель 26 управляющих сигналов преобразует поступающий на ега входе сигнал в m сигналов управления, следующих с частотой повторения fg и имеющих длительность = 1 . Эти сигналы оm сдвинуты по фазе друг относительно !

1 друга на угол

Так как выделяемый синхронным фильтром 17 полезный сигнал имеет частоту f > и на управляющие входы этого фильтра также поступают сигна« лы частоты f, некратные частоте гар35

I моник периодйческой помехи, обеспечивается жесткая настройка синхронно"

ro фильтра 17 на частоту полезного сигнала и размещение частоты полезного сигнала между, частотами, сосед4О них гармоник периодической помехи, В связи с тем, что при этом полезный сигнал и сигналы управления синхрон: ным фильтром 17 сформированы из одной и той же периодической помехи, при из«

45 мейении частоты периодическои помехи из-за нестабильности частоты источ,ника этой помехи отстройка частоты

1толезного сигнала от соседних гармоник периодической помехи остается неизменной.

Повышение уровня подавления перио, дической помехи в устройстве беспро водной аварийной сигнализации дает возможность повысить чувствительность приема за счет повышения уровня подавления низкочастотной периодическфй помехи при одновременном уменьшении. расчетной мощности передающего полукомплекта. Повышение чувствительности и обеспечение постоянства уровня выде « ляемого палезнага сигнала при исключении возможности наложения интенсивной периодической помехи на слабый полезный сигнал дает возмож ность повысить надежность сигнализации и обеспечить уверенный прием сигналов аварийного оповещения на любом из участков выработки.

Формула, изобретения

Устройство беспроводной аварийной сигнализации по авт, св, NÃ578455, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чта, с целью повышения помехоустойчивос-» ти устройства, в передающий полукомплект введены последовательна соединенные селектор гармоник периодической помехи и преобразователь частоты, а в приемный полукомплект введены синхронный фильтр и согласующий усилитель, блок выделения периодической помехи, выполненный на последавательно соединенных селекторе гармоник периодической помехи, преобразователе частоты и распределителе управляющих сигналов, и управляемый коммутатор, выполненный на амплитудном детекторе, пороговом элементе и двух управляемых ключах, выход преобразователя частоты в передающем

I полукомплекте через кнопку соединен с входом выходного усилителя,а в приемном полукомплекте антенна подключена к входу селектора гармоник периодической помехи блока выделения периодической помехи, распределитель управляющих сигналов которого сое1

:динен с одним из входов синхронного фильтра, другой вход которого подключен к выходу. узкополосного усили теля, который соединен с одним из входов одного управляемого коммутатора, в котором вйход амплитудного детектора .соединен с пороговым элементом, выходы которого подключены к

I управляющим входам одного и другого управляемых ключей, выходы которых соединены с входами согласующего усилителя, выход которого соединен с амплитудным детектором, выход синхронного фильтра подключен к одному из входов другого управляемого коммутатора, а выход селектора гармоник периодической помехи блока выделения пеСоставитель Д.Гречинский

Редактор А.шишкина Техред С. Мигунова Корректор М.Шароши

Заказ 2923/23 Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

I филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 9 92 риодической помехи соединен с входом амплитудного детектора управляемого коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе б2 78

1. Патент США И 3740488,кл.179-82, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

N 578455, кл. E 21 С 35/24; 1975

s (прототип) .