RU2559696C2

RU2559696C2 - Electronic indicator and method for use thereof

Info

Publication number: RU2559696C2
Application number: RU2013124476/08A
Authority: RU
Original assignee: Шепеленко Виталий Борисович
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2015-08-10
Also published as: RU2013124476A

Abstract

FIELD: physics, signalling.

SUBSTANCE: invention relates to electronic engineering, particularly to alarm systems, and can be used in developing methods and equipment for controlling access to a facility. A method of controlling access to a facility is based on detecting access based on the change in permittivity of the medium in the zone of the sensitive element. The device has a housing which consists of two electrodes separated by a dielectric insert, which form a capacitive sensitive element which is electrically connected to a power supply, an indicative communication interface coil and an electronic unit for measuring capacitance of the sensitive elements, processing and storing information, said components being located inside the housing and connected to each other, and a safety cap.

EFFECT: low temperature dependency and improved performance of the device.

7 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электронной техники, в частности к системам тревожной сигнализации, и может быть использовано при разработке способов и средств контроля доступа к объекту.The invention relates to the field of electronic technology, in particular to alarm systems, and can be used in the development of methods and means of access control to an object.

Известно устройство, содержащее цилиндрический корпус, на внешней поверхности которого выполнена резьба для крепления данного устройства на контролируемый объект, внутри корпуса расположены электрически соединенные между собой источник питания, емкостной чувствительный элемент, обмотка и центральное процессорное устройство (ЦПУ). ЦПУ включает в себя микроконтроллер, кварцевый резонатор, интерфейс связи и схему измерения емкости чувствительного элемента, включающую в себя резистор (патент США №6791465, опубл. 18.04.2002, МПК F16B 41/00 G08B 21/00, F16B 31/02).A device is known that contains a cylindrical case, on the external surface of which a thread is made for attaching this device to a controlled object, a power source, a capacitive sensitive element, a winding and a central processing unit (CPU) are electrically connected to each other. The CPU includes a microcontroller, a quartz resonator, a communication interface and a circuit for measuring the capacitance of the sensing element, which includes a resistor (US patent No. 6791465, publ. 04/18/2002, IPC F16B 41/00 G08B 21/00, F16B 31/02).

Недостатками данного устройства являются необходимость его сопряжения со считывающим устройством для передачи данных; возможность ложных срабатываний из-за температурной зависимости емкостного чувствительного элемента.The disadvantages of this device are the need to pair it with a reader for transmitting data; the possibility of false positives due to the temperature dependence of the capacitive sensitive element.

Известно устройство, представляющее собой цилиндрический корпус, в котором установлены: элемент питания; неподвижный электрод, выполненный в виде диска из керамического материала; подвижный электрод; обмотку индукционного интерфейса, центральное процессорное устройство (ЦПУ), крышку, верхнюю гайку, нижнюю гайку и тарельчатые пружины. Подвижный электрод выполнен в виде цилиндра, на внешней поверхности которого выполнена проточка. В проточку установлены тарельчатые пружины, зафиксированные нижней гайкой. Со стороны внешнего торца подвижного электрода выполнено глухое резьбовое отверстие для крепления устройства на контролируемый объект. На одну из торцевых поверхностей неподвижного электрода/керамического диска нанесено покрытие - напыление серебра. В корпусе диск установлен таким образом, что к подвижному электроду он ориентирован стороной без покрытия. Подвижный и неподвижный электроды образуют емкостной чувствительный элемент (патент РФ №2401460, опубл. 10.10.2010, МПК: G08B 21/00, F16B 31/02, F16B 41/00).A device is known, which is a cylindrical body in which are installed: a battery; a fixed electrode made in the form of a disk of ceramic material; movable electrode; induction interface winding, central processing unit (CPU), cover, upper nut, lower nut and disk springs. The movable electrode is made in the form of a cylinder, on the outer surface of which a groove is made. Belleville springs fixed in the groove are fixed with a lower nut. From the outer end of the movable electrode, a blind threaded hole is made for fastening the device to a controlled object. One of the end surfaces of the fixed electrode / ceramic disk is coated with silver sputtering. In the case, the disk is mounted in such a way that it is oriented towards the movable electrode by the bare side. The movable and fixed electrodes form a capacitive sensitive element (RF patent No. 2401460, publ. 10.10.2010, IPC: G08B 21/00, F16B 31/02, F16B 41/00).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При навинчивании устройства на резьбовую шпильку контролируемого объекта происходит сжатие тарельчатых пружин и увеличение воздушного зазора между подвижным электродом и керамическим диском/неподвижным электродом. При вывинчивании устройства под действием тарельчатых пружин происходит уменьшение воздушного зазора, что приводит к изменению емкости чувствительного элемента, регистрируемое ЦПУ как факт доступа к объекту. Информация о фактах доступа может передаваться дистанционно через индукционный интерфейс во внешнее считывающее устройство.When the device is screwed onto the threaded rod of the controlled object, the disk springs are compressed and the air gap between the movable electrode and the ceramic disk / fixed electrode increases. When the device is unscrewed under the influence of cup springs, the air gap decreases, which leads to a change in the capacitance of the sensing element, recorded by the CPU as a fact of access to the object. Information about access facts can be transmitted remotely via an induction interface to an external reader.

Недостатком данного устройства является необходимость силового сопряжения устройства с контролируемым объектом, наличие подвижных элементов в конструкции.The disadvantage of this device is the need for power pairing of the device with a controlled object, the presence of movable elements in the structure.

Задача, на достижение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании универсального устройства, сохраняющего информацию о процедуре опечатывания и информацию о попытках доступа к контролируемому объекту, исключающего возможность несанкционированной замены электронного индикаторного устройства на идентичное.The task to which the claimed invention is directed is to create a universal device that saves information about the sealing procedure and information about attempts to access a controlled object, eliminating the possibility of unauthorized replacement of an electronic indicator device with an identical one.

Техническим результатом, достигаемым заявляемым изобретением, является расширение функциональных возможностей и области применения устройства, регистрирующего факт доступа.The technical result achieved by the claimed invention is to expand the functionality and scope of the device that records the fact of access.

Решение указанной задачи достигается тем, что предложенный электронный индикатор, согласно изобретению, содержит корпус, состоящий из двух электродов, преимущественно цилиндрической формы, разделенных диэлектрической вставкой, образующих емкостной чувствительный элемент, соединенный с расположенными внутри корпуса и соединенными между собой источником питания, обмоткой индукционного интерфейса связи и электронным блоком измерения емкости чувствительного элемента, обработки и хранения информации, защитного колпачка из диэлектрического материала, устанавливаемого на корпус индикатора. Защитный колпачок выполнен таким образом, что исключается удаление электронного индикатора с контролируемого объекта без снятия защитного колпачка. На внутренней поверхности защитного колпачка выполнены конструктивные элементы, входящие в зацепление с ответными конструктивными элементами на наружной поверхности корпуса и обеспечивающие фиксацию защитного колпачка от осевого перемещения после его установки на корпус электронного индикатора, причем указанные конструктивные элементы выполнены таким образом, что исключается удаление электронного индикатора с контролируемого объекта при снятии защитного колпачка. Толщина защитного колпачка выбрана из условия обеспечения требуемого уровня защиты емкостного чувствительного элемента от воздействия случайных помех.The solution of this problem is achieved by the fact that the proposed electronic indicator, according to the invention, contains a housing consisting of two electrodes, mainly cylindrical, separated by a dielectric insert, forming a capacitive sensitive element connected to a power source located inside the housing and interconnected, an induction interface winding communication and an electronic unit for measuring the capacitance of the sensitive element, processing and storage of information, a protective cap made of dielectric Skog material mounted on the housing of the indicator. The protective cap is made in such a way that eliminates the removal of the electronic indicator from the controlled object without removing the protective cap. On the inner surface of the protective cap, structural elements are made that mesh with the reciprocal structural elements on the outer surface of the housing and provide a fixation of the protective cap against axial movement after it is installed on the housing of the electronic indicator, and these structural elements are designed in such a way that eliminates the removal of the electronic indicator from controlled object when removing the protective cap. The thickness of the protective cap is selected from the condition of ensuring the required level of protection of the capacitive sensitive element from the effects of random interference.

В варианте исполнения, вовнутрь защитного колпачка со стороны его заходного торца установлена кольцевая металлическая вставка, расположенная таким образом, что при установке защитного колпачка на корпус индикатора в рабочее положение, упомянутая вставка гарантированно не перекрывает диэлектрическую вставку между электродами, при этом высота кольцевой вставки по оси выбрана из условия превышения высоты диэлектрической вставки между электродами.In an embodiment, an annular metal insert is installed inside the protective cap on the side of its inlet end so that when the protective cap is installed on the indicator housing in the operating position, the said insert does not guarantee overlapping the dielectric insert between the electrodes, while the height of the annular insert is axial selected from the condition of exceeding the height of the dielectric insert between the electrodes.

В варианте исполнения, один из электродов выполнен с профилированной концевой частью для соединения с ответной профилированной частью контролируемого объекта.In an embodiment, one of the electrodes is made with a profiled end part for connection with the mating profiled part of the controlled object.

В варианте исполнения, на концевой части электрода, сопрягаемого с контролируемым объектом, выполнена наружная или внутренняя резьба для стыковки с контролируемым объектом.In an embodiment, on the end part of the electrode, mating with the controlled object, an external or internal thread is made for docking with the controlled object.

В варианте исполнения, защитный колпачок выполнен с резьбой для соединения с контролируемым объектом.In an embodiment, the protective cap is threaded for connection with a controlled object.

Предложен способ применения указанного индикатора, при использовании которого, согласно изобретению, предварительно настраивают зону чувствительности индикатора по диэлектрической проницаемости среды, закрепляют корпус индикатора на контролируемом объекте, на корпус устанавливают защитный колпачок, выполненный из диэлектрического материала, за счет подбора толщины которого обеспечивают защиту устройства контроля от помех, причем электронный индикатор устанавливают на контролируемый объект таким образом, что исключается доступ к объекту без предварительного демонтажа индикатора. Факт доступа регистрируют при удаленном защитном колпачке за счет изменения входной емкости датчика доступа, которую изменяют путем введения в зону чувствительности устройства контроля предметов с диэлектрической проницаемостью, отличной от диэлектрической проницаемости среды.A method of using the indicated indicator is proposed, using which, according to the invention, the sensitivity zone of the indicator is pre-set according to the dielectric constant of the medium, the indicator housing is fixed on the monitored object, a protective cap made of dielectric material is installed on the housing, by selecting the thickness of which the protection of the monitoring device is protected from interference, and the electronic indicator is installed on the controlled object in such a way that access to object without first dismantling the indicator. The fact of access is recorded with a remote protective cap due to a change in the input capacitance of the access sensor, which is changed by introducing into the sensitivity zone of the monitoring device objects with a dielectric constant different from the dielectric constant of the medium.

В варианте применения способа входную емкость чувствительного элемента изменяют в момент удаления защитного колпачка путем введения в зону чувствительного элемента кольцевой металлической вставки, которую устанавливают в защитный колпачок со стороны его заходного торца, причем обеспечивают отсутствие перекрытия диэлектрической вставки между электродами металлической кольцевой вставкой при установленном защитном колпачке на корпус устройства.In an application of the method, the input capacitance of the sensing element is changed at the moment the protective cap is removed by introducing an annular metal insert into the zone of the sensitive element, which is installed in the protective cap from the side of its inlet end, and ensure that the dielectric insert does not overlap between the electrodes of the metal annular insert when the protective cap is installed on the device case.

Применение новой конструктивной схемы емкостного чувствительного элемента, а именно: выполнение электродов в качестве корпусных элементов и выполнение одного из электродов в виде крепежного средства, позволяет уменьшить габариты электронного индикатора, исключить подвижные элементы в конструкции, и в конечном итоге упростить ее конструкцию и снизить стоимость ее изготовления.The use of a new design scheme of a capacitive sensitive element, namely: the implementation of the electrodes as housing elements and the execution of one of the electrodes in the form of fixing means, allows to reduce the dimensions of the electronic indicator, to exclude movable elements in the structure, and ultimately simplify its design and reduce its cost manufacture.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена схема поперечного сечения варианта электронного индикатора с наружным резьбовым стыковочным элементом, на фиг.2 показан вариант исполнения индикатора со стыковочным элементом с внутренней резьбой, на фиг.3 показана схема поперечного сечения варианта исполнения электронного индикатора с защитным колпачком с кольцевой металлической вставкой.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a cross-sectional diagram of a variant of an electronic indicator with an external threaded docking element, Fig. 2 shows an embodiment of an indicator with a docking element with an internal thread, Fig. 3 shows a cross-sectional diagram of an embodiment of an electronic indicator with a protective cap with an annular metal insert.

Электронный индикатор содержит корпус, состоящий из первого электрода 1, второго электрода 2 и промежуточной вставки 3 из электроизолирующего материала, образующих емкостной чувствительный элемент. На первом электроде 1 выполнены конструктивные элементы для крепления индикатора на контролируемом объекте. Внутри корпуса установлен источник питания 4, индуктор 5 и электронный блок 6. На корпус электронного индикатора установлен защитный колпачок 7. В варианте исполнения вовнутрь защитного колпачка 7 со стороны заходного торца установлена кольцевая металлическая вставка 8.The electronic indicator comprises a housing consisting of a first electrode 1, a second electrode 2 and an intermediate insert 3 of electrically insulating material forming a capacitive sensitive element. At the first electrode 1, structural elements are made for mounting the indicator on a controlled object. A power supply 4, an inductor 5, and an electronic unit 6 are installed inside the housing. A protective cap 7 is installed on the electronic indicator housing. In an embodiment, an inner metal insert 8 is installed inside the protective cap 7 from the input end face.

Предложенный способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Электронный индикатор закрепляют на контролируемом объекте, при этом на корпус электронного индикатора устанавливают защитный колпачок 7.An electronic indicator is fixed on the monitored object, while a protective cap 7 is mounted on the case of the electronic indicator.

В случае удаления защитного колпачка 7 резко возрастает чувствительность емкостного элемента, состоящего из электрода 1, электрода 2. При внесении в зону чувствительности емкостного элемента предмета с диэлектрической проницаемостью, отличной от диэлектрической проницаемости среды, изменяется входная емкость чувствительного элемента, происходит формирование импульса, инициирующего запись о факте доступа с указанием даты и времени доступа во внутреннюю память электронного блока 6. Наличие индукционного интерфейса связи обеспечивает возможность передачи данных дистанционно во внешнее считывающее устройство.If the protective cap 7 is removed, the sensitivity of the capacitive element consisting of electrode 1, electrode 2 sharply increases. When an object with a dielectric constant different from the dielectric constant is introduced into the sensitivity zone of the medium, the input capacitance of the sensitive element changes, and a pulse is generated that initiates recording on the fact of access indicating the date and time of access to the internal memory of the electronic unit 6. The presence of an induction communication interface provides POSSIBILITY data remotely to an external reader.

В варианте исполнения защитного колпачка 7 с внутренним кольцом 8 из металлического материала формирование импульса, инициирующего запись о факте доступа, происходит уже в момент удаления защитного колпачка 7.In the embodiment of the protective cap 7 with the inner ring 8 of metal material, the formation of a pulse initiating a record of the fact of access occurs already at the time of removal of the protective cap 7.

Использование предложенного технического решения позволит улучшить эксплуатационные характеристики, снизить стоимость изготовления и расширить область применения электронного индикатора.Using the proposed technical solution will improve operational characteristics, reduce manufacturing costs and expand the scope of the electronic indicator.

Claims

1. Электронный индикатор, характеризующийся тем, что он содержит корпус, состоящий из двух электродов, разделенных диэлектрической вставкой, образующих емкостной чувствительный элемент, соединенный с расположенными внутри корпуса и соединенными между собой источником питания, обмоткой индукционного интерфейса связи и электронным блоком измерения емкости чувствительного элемента, обработки и хранения информации, защитного колпачка из диэлектрического материала, устанавливаемого на корпус индикатора, причем защитный колпачок выполнен таким образом, что исключается доступ к корпусу индикатора, установленного на контролируемый объект, исключается удаление электронного индикатора с контролируемого объекта без снятия защитного колпачка, при этом на внутренней поверхности защитного колпачка выполнены конструктивные элементы, входящие в зацепление с ответными конструктивными элементами на наружной поверхности корпуса и обеспечивающие фиксацию защитного колпачка от осевого перемещения после его установки на корпус электронного индикатора, причем указанные конструктивные элементы выполнены таким образом, что исключается удаление индикатора с контролируемого объекта при снятии защитного колпачка.1. An electronic indicator, characterized in that it contains a housing consisting of two electrodes separated by a dielectric insert forming a capacitive sensitive element connected to a power source located inside the housing and interconnected, an induction communication interface coil and an electronic sensor capacitance measuring unit , processing and storage of information, a protective cap of dielectric material mounted on the indicator housing, and the protective cap is made n in such a way that access to the indicator housing mounted on the controlled object is excluded, the electronic indicator is removed from the controlled object without removing the protective cap, while on the inner surface of the protective cap structural elements are made that mesh with the response structural elements on the outer surface of the housing and ensuring the fixation of the protective cap from axial movement after it is installed on the housing of the electronic indicator, and these design su- elements are configured such that removal of the indicator is excluded from a controlled object when removing the protective cap.

2. Электронный индикатор по п. 1, отличающийся тем, что вовнутрь защитного колпачка со стороны его заходного торца установлена кольцевая металлическая вставка, расположенная таким образом, что при установке защитного колпачка на корпус индикатора в рабочее положение упомянутая вставка гарантированно не перекрывает диэлектрическую вставку между электродами, при этом высота кольцевой вставки по оси выбрана из условия превышения высоты диэлектрической вставки между электродами.2. The electronic indicator according to claim 1, characterized in that an annular metal insert is installed inside the protective cap from the side of its inlet end, so that when the protective cap is installed on the indicator body in the working position, the said insert does not guarantee overlapping dielectric insert between the electrodes while the height of the annular insert along the axis is selected from the condition of exceeding the height of the dielectric insert between the electrodes.

3. Электронный индикатор по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что один из электродов выполнен с профилированной концевой частью для соединения с ответной профилированной частью контролируемого объекта.3. Electronic indicator according to any one of paragraphs. 1 or 2, characterized in that one of the electrodes is made with a profiled end part for connection with the mating profiled part of the controlled object.

4. Электронный индикатор по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что на концевой части электрода, сопрягаемого с контролируемым объектом, выполнена наружная или внутренняя резьба для стыковки с контролируемым объектом.4. Electronic indicator according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that at the end of the electrode, mating with the controlled object, made of external or internal thread for docking with a controlled object.

5. Электронный индикатор по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что защитный колпачок выполнен с резьбой для соединения с контролируемым объектом.5. Electronic indicator according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the protective cap is threaded for connection with a controlled object.

6. Способ применения индикатора по п. 1, характеризующийся тем, что предварительно настраивают зону чувствительности индикатора по диэлектрической проницаемости среды, закрепляют корпус индикатора на контролируемом объекте таким образом, что исключают доступ к объекту без предварительного демонтажа устройства, на корпус индикатора устанавливают защитный колпачок, выполненный из диэлектрического материала, за счет подбора толщины которого обеспечивают защиту устройства электронного индикатора от помех, причем защитный колпачок выполняют таким образом, что исключают удаление индикатора с контролируемого объекта при снятии с него защитного колпачка, факт доступа регистрируют при удаленном защитном колпачке за счет изменения входной емкости датчика доступа, которую изменяют путем введения в зону чувствительности устройства контроля предметов с диэлектрической проницаемостью, отличной от диэлектрической проницаемости среды.6. The method of using the indicator according to claim 1, characterized in that the sensitivity zone of the indicator is pre-configured according to the dielectric constant of the medium, the indicator housing is fixed on the monitored object in such a way that access to the object is excluded without first dismantling the device, a protective cap is installed on the indicator case, made of dielectric material, due to the selection of the thickness of which ensures the protection of the electronic indicator device from interference, moreover, the protective cap they are removed in such a way that they exclude the indicator from being monitored when the protective cap is removed from it, the fact of access is recorded with the protective cap removed by changing the input capacitance of the access sensor, which is changed by introducing into the sensitivity zone of the monitoring device objects with a dielectric constant different from the dielectric constant permeability of the medium.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что входную емкость чувствительного элемента изменяют в момент удаления защитного колпачка 7. The method according to p. 6, characterized in that the input capacitance of the sensitive element is changed at the time of removal of the protective cap