устройство охранной сигнализации

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ, содержащее две стойки, размещенные одна против другой на противолежащих границах контролируемого участка, на каждой стойке размещены два излучателя и один фотоприемник, выход каждого фотоприемника соединен с входом соответствующего усилителя, задающий генератор, блок сигнализации, отличающееся тем, что, с целью повышения функциональной надежности устройства, в него введены формирователь второй частоты, два синхронных выпрямителя, четыре пороговых блока, три элемента ИЛИ, два регулятора мощности излучения, каждый из которых выполнен на двух резисторах, противофазные выходы задающего генератора соединены с первой группой входов первого регулятора мощности, противофазные выходы которого соединены с входами первого и второго излучателей, размещенных на первой стойке, выход одной из фаз задающего генератора соединен с первым входом первого синхронного выпрямителя, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя, выход первого синхронного выпрямителя соединен с входами первого и второго пороговых блоков, противофазные выходы формирователя второй частоты соединены с первым и вторым входами второго регулятора мощности, выходы которого соединены с входами соответственно третьего и четвертого излучателей, размещенных на второй стойке, выходы формирователя импульсов и второго усилителя соединены с соответствующими входами второго синхронного выпрямителя, выход которого соединен с входами третьего и четвертого пороговых блоков и через второй делитель напряжения с шиной источника опорного напряжения, выходы первого и второго пороговых блоков через первый элемент ИЛИ, а выходы третьего и четвертого пороговых элементов через второй элемент ИЛИ соединены с соответствующими входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом блока сигнализации, излучатели и фотоприемники оптически связаны между собой с помощью цилиндрической оптики с углом расхождения лучей, обеспечивающим покрытие половины контролируемой площади, каждым излучателем и фотоприемником, при этом диаграммы направленности излучателей и фотоприемников направлены на противолежащие поверхности стоек, которые выполнены светопоглощающими по меньшей мере в поле зрения фотоприемников.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что формирователь второй частоты выполнен в виде генератора, который содержит противофазные выходы.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что формирователь второй частоты выполнен в виде делителя частоты, вход которого соединен с одним из выходов задающего генератора.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, входы регуляторов мощности соединены с выходами интеграторов, входы которых связаны со смещенными выходами синхронных выпрямителей.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных возможностей устройства, в него введены первый и второй ключи, узел блокировки, выход третьего элемента ИЛИ соединен с первым управляющим входом первого и второго ключей, выходы которых соединены с входами соответствующих интеграторов, вторые входы ключей соединены со смещенными входами синхронных выпрямителей, выходы узла блокировки соединены с третьими управляющими входами соответственно первого и второго ключей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автоматическим устройствам, вырабатывающим сигнал тревоги при нарушении границ световой завесы, и может быть использовано преимущественно в обработке металлов давлением в качестве предохранительного ограждения рабочей зоны прессов.

Известно оптико-электронное устройство для охранной сигнализации [1], содержащее установленные на границах контролируемого участка на двух стойках излучатели и приемники, работающие попарно (каждая пара запускает следующую) и связанные со схемой управления, включающей блок тревожной сигнализации, который срабатывает при появлении преграды на пути хотя бы одного светового луча от излучателя к приемнику. Число приемников соответствует числу излучателей.

Основной недостаток этого устройства, используемого в качестве световой завесы, имеется у остальных, рассматриваемых ниже, устройств. Кроме того, это устройство чрезмерно сложно.

Известно также оптико-электронное устройство для охранной сигнализации [2] , содержащее задающий генератор, соединенный через пересчетную схему, дешифратор и усилители с излучателями, узел обработки и выдачи сигнала тревоги, связанный с фотоприемниками через усилители. Устройство содержит также на передающей стороне блок выделения стробов и счетного кода, тактовый распределитель и формирователь кода синхронизации, а на приемной стороне полосовой фильтр, селектор кода синхронизации, узел восстановления такта и счетного кода, распределитель каналов и индикатор наличия кода синхронизации.

К дополнительным недостаткам этого устройства можно отнести его высокую сложность и, кроме того, возможность его "ослепления" оптическими помехами.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для охранной сигнализации [3] , содержащее задающий генератор, выход которого через пересчетную схему соединен с входом дешифратора, выходы которого через усилители соединены с излучателями, фотоприемники с предварительными усилителями, блок сигнализации, блок задержки, элементы И и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого подсоединены к выходам предварительных усилителей, а выход через элемент И - к входу блока сигнализации.

Выход генератора поочередно и попарно подается в противофазе на соответствующие пары излучателей, а выходы приемников - на входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, на выходе которого формируется постоянный единичный сигнал. При прерывании одного из лучей или при ложной засветке на входе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ появляются равнозначные логические сигналы - на выходе возникает "нулевой" сигнал, запускающий блок сигнализации.

Устройство обладает высокой степенью помехозащищенности, так как реагирует как на прерывание луча, так и на ложную засветку, но как предохранительное устройство, защищающее персонал, имеет очень серьезный недостаток, присущий и аналогам: создаваемая им завеса, сформированная из конечного и небольшого числа лучей, неизбежно оказывается "дырявой". Создание же мелкой сетки требует пропорционального увеличения количества излучателей, что приводит к существенному усложнению устройства.

Целью изобретения является повышение функциональной надежности устройства.

На фиг. 1 приведена схема устройства охранной сигнализации; на фиг. 2-4 показаны варианты конструктивного исполнения устройства; на фиг. 5 и 6 - примеры конкретного выполнения регулятора мощности и ключа соответственно.

Устройство (фиг. 1) содержит стойки 1, 2, на каждой из которых установлены соответственно по два излучателя 3, 4 и 5, 6 и по одному фотоприемнику 7 и 8, усилители 9, 10, синхронные выпрямители 11, 12, задающий генератор 13, формирователь 14 второй частоты, регуляторы 15, 16 мощности излучения, пороговые блоки 17-20, элементы ИЛИ 21, 22, 23, блок 24 сигнализации.

Поверхности стоек 1, 2, направленные друг к другу, выполнены светопоглощающими диффузными (черные, матовые) и имеют предпочтительно вогнутую форму - цилиндрическую или призматическую с углом между гранями близким к 90^о. При призматической конструкции грань, расположенная против излучателя 3 или 5 и приемника 7 или 8 (фиг. 4), обязательно черная матовая, вторая грань, расположенная против излучателя 4 или 6, может быть светоотражающей.

Устройство может, кроме того, содержать два интегратора 25, 26, ключи 27, 28, узел 29 блокировки. На фиг. 1 показаны делители напряжения, выполненные на резисторах 30, 31 и 32, 33.

В качестве излучателей 3-6 применены светоизлучающие ИК-диоды, приемников 7, 8 - фотодиоды. И те и другие снабжены цилиндрической оптикой, причем оси цилиндров расположены параллельно плоскости, проходящей через оси стоек 1, 2, а углы раскрытия лучей обеспечивают покрытие противоположных стоек. Таким образом, каждый комплект защищает треугольную зону, представляющую собой половину площади завесы (с некоторым запасом на перекрытие), а оба вместе закрывают всю площадь "без дыр".

На фиг. 2 показано размещение элементов "завесы", вид спереди. На двух стойках (на одной внизу, на другой вверху) установлено по комплекту излучателей 3, 4, 5, 6 и фотоприемников 7 и 8. Излучение (и прием отраженного сигнала) каждого комплекта покрывает половину площади между стойками.

На фиг. 3 и 4 дан вид сверху. На 3 показана конструкция стоек с плоской рабочей поверхностью ХХ, на 4 - призматическими поверхностями YY и ZZ. При этом поверхности ZZ должны быть неотражающими (черные матовые), а поверхности YY могут быть светлыми матовыми (не зеркальные).

Усилители 9 (10), синхронные выпрямители 11 (12), задающий генератор 13 могут быть выполнены по любым известным схемам и на любой элементной базе. В качестве формирователя 14 второй частоты может быть использован генератор, выполненный так же, как и задающий генератор 13. Кроме того, формирователь 14 второй частоты может быть выполнен как делитель частоты, в этом варианте его вход должен быть соединен с одним из выходов задающего генератора 13.

Регулятор 15 или 16 мощности может быть выполнен (фиг. 5) на комплементарном эмиттерном повторителе 34 и двух ключевых комплементарных транзисторах 35, 36. Входы ключевых транзисторов связаны с выходами генератора 13 (14), а вход эмиттерного повторителя 34 подсоединяется либо к потенциометру 37 ручной настройки, либо к выходу интегратора 25 (26).

Ключ 27 (28) (фиг. 6) может быть выполнен на аналоговом ключе 38 типа 561КТЗ и логических элементах И-НЕ 39, НЕ 40 (например, серии 155).

Узел 29 блокировки в простейшем исполнении может быть представлен кнопочным выключателем с самовозвратом (кнопкой), контакты которого шунтируют указанные ключи, или одновибратором (реле времени), запускаемым при подаче питания на устройство, т.е. в момент его включения, и воздействующим аналогично или в соответствии со схемой ключа по фиг. 6 с подачей его сигнала на второй (элемент НЕ 40) вход ключа.

Устройство работает следующим образом.

Ход лучей показан на фиг. 2-4. Рассмотрим сначала работу в установившемся режиме для варианта с интеграторами 25, 26, но без ключей 27, 28 и узла 29 блокировки. На каждый фотоприемник 7 или 8 попадает от противостоящей стойки диффузно отраженное (рассеянное) излучение от излучателя 3 или 5, а также после двукратного отражения (рассеяния) излучение от излучателя 4 или 6, модулированное противофазно. Суммарный световой поток близок, но не равен нулю. Следовательно, на выходе синхронного выпрямителя 11 или 12 присутствует некоторое напряжение, значение которого находится между значениями уставок пороговых блоков 17, 18 (19, 20), которые находятся в выключенном состоянии, но сигнал на выходе первого элемента ИЛИ 21 и соответственно второго элемента ИЛИ 22 отсутствует. Следовательно, отсутствует и сигнал на выходе третьего элемента 23 ИЛИ - блокировки нет. На вторых смещенных выходах синхронных выпрямителей 11 и 12 сигналы приведены к нулю дополнительным смещением, следовательно, напряжение на выходах интеграторов 25 и 26 не изменяется, не изменяются и сигналы с выходов регуляторов 15 и 16 мощности. Устройство находится в режиме автоподстройки. При появлении какого-либо объекта в зоне контроля одного или другого комплекта изменяется баланс светового потока на приемнике 7 или 8. Изменяется выходной сигнал синхронного выпрямителя 11 или 12 и срабатывает один из двух пороговых блоков 17, 18 (19, 20), который через элементы ИЛИ 21, 23 включает блок 24 сигнализации. При длительном нахождении объекта в зоне (и при его неподвижности) возникший на входе интегратора 25 или 26 сигнал разбаланса ведет к изменению уставки регулятора 15 или 16 мощности с возвратом к исходному - нейтральному состоянию и снятию блокировки. Вновь сигнал блокировки возникает уже при удалении объекта из зоны. При нежелательности такого режима работы вводятся дополнительные ключи 27 и 28 соответственно между выпрямителями 11 и 12 и интеграторами 25 и 26, управляемые элементом ИЛИ 23 и размыкающие входы интеграторов 25 и 26 в режиме сигнализации. Узел 29 блокировки на время его действия (время нажатия кнопки или выдержка времени при включении устройства) замыкает цепи ключей 27 и 28, обеспечивая отработку в "0" на входах интеграторов 25 и 26 независимо от выходного состояния элемента ИЛИ 23.

Включение устройства. В простейшем варианте устройство без интеграторов 25 и 26, после включения и прогрева баланс световых потоков устанавливается вручную воздействием на регуляторы 15, 16 мощности (фиг. 5). При наличии интеграторов 25 и 26 установка происходит автоматически за время, определяемое постоянными интегрирования. При наличии ключей 27 и 28 и узла 29 блокировки разблокировка на балансировку производится либо нажатием кнопки (на время нажатия), либо автоматически по выдержке времени от момента включения, если блокирующий узел 29 представляет собой реле времени, запускаемое по моменту включения устройства.