NO174487B - Differensialdetektor for deteksjon av lydtrykk - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en lydtrykk-differensialdetektor for deteksjon av den aperiodiske bølge som skriver seg fra åpning av en dør eller et vindu i et lukket rom, og som omfatter en mikrofon og en innstillingsanordning for å variere en følsom-hetsterskelverdi.

Ved de kjente detektorer av denne type blir utgangssignalet fra mikrofonen først forsterket og deretter, generelt angitt, sammenliknet med en fast referansespenning i en komparator hvis utgang kan ha to mulige tilstander i overensstemmelse med den relative verdi av det signal som kommer fra mikrofonen, og referansespenningen.

Disse detektorer utløser en alarm når de påvirkes av en aperiodisk trykkbølge, mens de ikke reagerer på et periodisk signal, såsom en hørbar lyd, idet overvåkningen utføres særlig på formen og størrelsen av de signaler som oppfanges.

Ved disse kjente differensialdetektorer, slik som ved det tidligere kjente utstyr som er konstruert for å varsle om ubetimelige åpninger av dører og vinduer i lukkede rom, må terskelnivået innstilles manuelt, i hvert enkelt tilfelle.

Denne innstilling er i praksis nært knyttet til eventuelle feil som kan forekomme i tetningen av det aktuelle sted, og også til den meget store fleksibilitet av visse benyttede bygningsmaterialer som, i tilfelle av sterk vind, på grunn av skyvevirkning eller inntrengning fremkaller trykkvaria-sjon i rommet.

For å unngå en eventuell fare for aktivering av alarmen av andre grunner enn innbrudd, må terskelnivået for disse detektorer innstilles på et forholdsvis høyt nivå, slik at de ikke tar i betraktning atmosfærisk forstyrrelse som, selv om den er forbigående og tilfeldig, likevel er uunngåelig da den er betinget av tilstedeværelsen av sterk vind. Denne innstilling er ugunstig for detektorens effektivitet i rolig vær.

Fra US-patentskrift 4 442 514 er det kjent en anordning for behandling av signaler fra en transduser, og som er innrettet til å identifisere typen av inntrengning og eventuelt å utløse en alarm, og hvor anordningen har en utløserterskel som ikke er fiksert og er selvinnstillende i overensstemmelse med de innkommende signaler.

Denne kjente anordning behandler transduser-utgangssignalet for å tilveiebringe likerettede eller ikke-likerettede signaler fra lavpass- og høypassfiltre. Ved hjelp av høypass-signalene gjenkjenner anordningen hvorvidt det er en kjøretøy-eller menneskeinntrengning, mens lavpass-signalene tjener til å representere et virkelig inntrengningstilfelle. Så snart de er detektert, klassifiseres disse inntrengningstilfeller ved hjelp av en logisk krets, alt etter hvorvidt de er menneske- eller kjøretøy-inntrengningshendelser. For å identifisere typen av inntrengning, telles nullgjennomgangene av det ikke-likerettede høypassignal, energien av det likerettede høypassignal måles, og de to verdier sammenliknes. De signaler som indikerer inntrengning, behandles ved å generere vinduer som omtales som nullgjennomgangsvinduer for det ikke-likerettede lavpassignal, og deretter ved å måle energien av det likerettede lavpassignal og sammenlikne energiverdiene med en terskelverdi som er bestemt ved antallet av nullgjennomgangsvinduer som har to.eller flere nullgj ennomganger.

Den i patentskriftet beskrevne krets er imidlertid ytterst komplisert og er basert på en rekke operasjoner for behandling av de signaler som mottas av transduseren. Denne kompleksitet resulterer i en reduksjon av systemets totale pålitelighet, øket av de innledende operasjoner som er innrettet til å separere de høye og lave komponenter av signalet. Rekken av behandlingsoperasjoner betyr at informasjonen, som dessuten er seksjonert, taper sin opprinnelige verdi. Faren er her at det tap som frembringes i hvert trinn, skaper feil i det grunnleggende signal ved enden av linjen, noe som resulterer i dårlig innstilling og eventuelt dårlig anvisning på utgangslogikktrin-net.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å unngå ovennevnte ulempe ved å tilveiebringe en lydtrykk-differensialdetektor som har en enkel og pålitelig konstruksjon ved hvilken følsomhetsterskelen justeres automatisk i overensstemmelse med omgivelsene.

For oppnåelse av ovennevnte formål er det tilveiebrakt en differensialdetektor av den innledningsvis angitte type hvor innstillingsanordningen omfatter en gren for innstilling av spenningen på en første inngang til en komparator, idet innstillingsgrenen på inngangen mottar et fra mikrofonen utgående, første signal som modifiseres av en filterkrets, og som etter denne modifikasjon modulerer en forutbestemt spenning, idet spenningen på komparatorens første inngang avledes fra denne modulerte spenning, idet komparatorens andre inngang mottar et andre signal fra mikrofonen, og differensialdetektoren er ifølge oppfinnelsen kjennetegnet ved at den omfatter en oscillator-teller som styres av komparatoren for å telle utgangspulsene fra den frie oscillator, og en utløsningsanordning for utløsning av en alarm når tellerindikasjonen overskrider en forutbestemt verdi.

I en fordelaktig utførelse av differensialdetektoren ifølge oppfinnelsen består utløsningsanordningen av en monostabil gren som energiserer et relé som styrer alarmanordningen.

Når komparatorens utgang betraktes som aktiv, dvs. når det signal som kommer direkte fra mikrofonen, er større enn referansespenningen, aktiveres oscillatoren på utgangssiden, idet hver puls telles av telleren. Når antallet av pulser som telles, oppnår en forutbestemt verdi, utløses alarmen.

En detektor av denne type er i virkeligheten ikke følsom overfor et periodisk signal, såsom en hørbar lyd, da telleren i dette tilfelle i løpet av en halvperiode av signalet ikke har tid til å oppnå den forutbestemte verdi som forårsaker alarmutløsning.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 er et blokkskjema som viser konstruksjonen og oppbygningen av detektorkretsen, fig. 2 viser en spesiell utførelse av anordningen ifølge oppfinnelsen, og fig. 3 viser en annen mulig variasjon av anordningen.

Da fig. 1 er et generelt skjema som viser de forskjel-lige deler av kretsen, vil den ikke bli beskrevet nærmere da henvisningstallene kan gjenfinnes på fig. 2 og 3 som er mer detaljerte. Det vil bli henvist til fig. 1 slik at man har et oversiktsbilde over den anordning som er gjenstand for oppfinnelsen. Med henblikk på klarhet skal det først gis en beskrivelse av den anordning som er vist på fig. 2.

Idet det henvises til fig. 2, er utgangen av en mikrofon 1 av "elektret"-effekttypen forbundet med en terskelkom-parator 5 via en passende totrinnsforsterker 2 og 3 - hvor forsterkertrinnet 3 kan justeres ved hjelp av et potensiometer 4 - som virker slik at den mer spesielt forsterker de signaler som svarer til aperiodiske trykkbølger. Utgangen fra forsterkeren 2 er videre koplet til inngangen av en totrinnsforsterker-lavpassfilterkrets 6.

Funksjonen til denne filterkrets er å fastholde bare pulsasjonen av det signal som oppfanges av mikrofonen og som er proporsjonal med graden av bevegelse av luftmassene på stedet. Den eliminerer følgelig den signalkomponent som skyldes en plutselig variasjon i trykk, såsom den som forårsakes ved knusing av for eksempel en glassrute.

Utgangssignalet fra filterkretsen tilføres til en spissdetektor 7 som er realisert i form av en vinduskomparator for hvilken de to spenningsreferanser VI og V3 er slik at V3 er høyere enn VI.

Utgangssignalet fra spissdetektoren 7 benyttes til å modulere den innstilte spenning VI i en krets 9 for å tilveiebringe reguleringssignalet som er inneholdt mellom VI og jord.

Utgangssignalet fra kretsen 9 tilføres deretter til en spenningsintegratorkrets hvis utgangssignal tilføres til en spenningsfølger 10. Utgangssignalet fra spenningsfølgeren 10 benyttes deretter som følsomhetsterskel i komparatoren 5.

Utgangssignalet fra komparatoren 5 benyttes til å aktivere en oscillator-teller 14 via en forbindelse 13. Slik som foran nevnt, aktiverer denne oscillator-teller en monostabil bryter 16 når et forutbestemt antall pulser er blitt talt. Under omkoplingstiden forårsaker kretsen 16 eksitering av et relé 21 som styrer en alarmanordning.

Reléets driftspolaritet, positiv eller negativ, kan velges av brukeren ved benyttelse av en bryter 20 og en omkopler-blander 19.

Atmosfæriske bevegelser som oppfanges av mikrofonen 1, blir på utgangen av filterkretsen 6 følgelig representert ved variasjoner i spenning som forårsaker endringer i spissdetek-torkretsens 7 utgangstilstand. Dersom den automatiske reguleringsbryter 8 som er beliggende på utgangen av kretsen 7, er i den lukkede tilstand, blir den spenning VI som tilføres på modulatorkretsens 9 positive inngang, modulert av filterkretsens utgangsspenning dersom denne spenning ikke lenger ligger mellom

VI og V3.

En LED-diode 11 som er beliggende på spenningsfølgerens 10 utgang, tillater at den selvregulerende grens driftstilstand kan styres.

Når en aperiodisk bølge som forårsakes av en åpning eller et innbrudd, oppfanges av mikrofonen 1 og deretter forsterkes av forsterkeren 2, 3, endrer komparatoren 5, når bølgen går utenfor komparatorens variable følsomhetsterskel , sin logiske tilstand under en periode som er proporsjonal med lengden av den aktuelle bølge. En annen LED-diode 12, som måler nivået, blir da aktivert.

Dersom lengden av den aperiodiske bølge som detekteres, er tilstrekkelig, aktiverer oscillator-telleren 14 alarmen.

Det skal bermerkes at en deteksjonsbryter 15 muliggjør at detektorens driftsmodus kan velges (støt eller åpning) ved å velge den oscillasjonshastighet som kreves for å aktivere alarmen.

De alarmsignaler som dannes ved hjelp av en LED-diode 17 og en akustisk vibrator 18, tillater at detektorens drift kan overvåkes ved fravær av den egentlige alarmanordning, idet den nevnte vibrator dessuten styres av en velgerbryter 23.

Mens det i den på fig. 2 viste krets er benyttet tre referansespenningsverdier VI, V2 og V3 som er fastsatt ved hjelp av en bro, idet V2 er sentrert i intervallet (VI, V3) på 0,1 V, er den på fig. 3 viste variant basert på et system med fire innstilte referansespenningsverdier VI til V4.

Reguleringsgrenen er basert på det samme prinsipp, idet den omfatter et totrinns lavpassfilter 6 som er noe modifisert angående inngangsspenningen, etterfulgt av en vinduskomparator 7, en automatisk reguleringsbryter 8 og en uavhengig tilpas-ningskrets 9. I denne konfigurasjon er den referansespenning som skal moduleres, spenningen V4 hvis verdi er høyere enn VI, V2 og V3.

Filterkretsen 6, som tar i betraktning den signalpul-sasjon som oppfanges av cellen 1, forsterker den filtrerte informasjon før den sendes videre til detektortrinnet for 2-terskel-spissdetektoren 7. Disse to referansespenningsverdier VI og V3 danner de grenser utenfor hvilke den pulsasjonsvariasjon som forårsakes av atmosfærisk forstyrrelse eller turbulens, uunngåelig vil føre til en endring i tilstand av komparatoren 5, via forsterkerne 2 og 3, og dermed utløse de avsluttende alarmtrinn dersom komparatorens 5 terskel var fast og forutbestemt .

Tre brytersignallamper 11, 12 og 17 indikerer henholdsvis operasjonen av den automatiske reguleringsgren, terskelnivået for anordningen og utløsningen av de avsluttende alarmtrinn. De første to lamper, som indikerer konstant operasjon i en stabil tilstand, er henholdsvis grønn og rød av farge. Signallampen 17, som indikerer en alarmfase, er rød av farge. En bryter 22 kan deaktivere alle signallamper samtidig.

Ett av de grunnleggende elementer i den foran beskrevne krets er selvsagt mikrofonen, hvis rolle er å oppfange de betydningsfulle signaler. Som man har sett, er de bølger som kan utnyttes av denne type anordning, aperiodiske, og krever følgelig oppfangere som vil reagere på meget lave frekvenser, på 1 Hz eller også lavere. Mikrofonene må derfor velges med den største omhu, da hele detektoren avhenger av kvaliteten av den innledende føler eller mikrofon.

Claims (2)

1. Lydtrykk-differensialdetektor for deteksjon av den aperiodiske bølge som skriver seg fra åpning av en dør eller et vindu i et lukket rom, og som omfatter en mikrofon (1) og en innstillingsanordning (6, 7, 9, 10) for å variere en følsom-hetsterskelverdi, idet anordningen omfatter en gren for innstilling av spenningen på en første inngang til en komparator (5), idet innstillingsgrenen på inngangen mottar et fra mikrofonen (1) utgående, første signal som modifiseres av en filterkrets (6), og som etter denne modifikasjon modulerer (9) en forutbestemt spenning, idet spenningen på komparatorens (5) første inngang avledes fra denne modulerte spenning, idet komparatorens (5) andre inngang mottar et andre signal fra mikrofonen (1), KARAKTERISERT VED at den omfatter en oscillator-teller (14) som

styres av komparatoren (5) for å telle utgangspulsene fra den frie oscillator, og en utløsningsanordning (16) for utløsning av en alarm når tellerindikasjonen overskrider en forutbestemt verdi.

2. Differensialdetektor ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at utløsningsanordningen består av en monostabil gren (16) som energiserer et relé (21) som styrer alarmanordningen.