Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen von Objekten und zum Erzeugen eines Alarmsignales, wenn ein Einbruchsversuch unternommen wird. mit einem akustischelektrischen Wandler und einem einen Verstärker, einen Schwellwertdetektor, dem ein Integrierglied nachgeschaltet ist, und eine Ausgangsstufe zum Erzeugen des Alarmsignales enthaltenden Signalpfad.
Zum Schutze von Kassenschränken, Tresoren und anderen Objekten ist es hekannt, derartige Vorrichtungen mit sogenannten Körperschallmikrofonen einzusetzen. Diese bekannten Vorrichtungen weisen im wesentlichen einen akustisch-elektrischen Wandler. einen Verstärker und einen Signaldetektor auf. Die bei einem Einbruchsversuch durch Sägen, Feilen, Bohren oder Schweissen erzeugten Körperschwingungen des geschützten Objektes werden vorzugsweise durch einen piezoelektrischen Wandler, in elektrische Signale umgesetzt. Diese Signale werden durch den Verstärker verstärkt und dem Schwellwertdetektor zugeführt.
Um Fehlalarme auszuschliessen, ist es ferner bekannt geworden, dem Schwellwertdetektor ein Integrierglied nachzuschalten, welches bewirkt, dass ein kurzzeitig auftretendes Signal, wie es zum Beispiel von einem ungewollten Schlag gegen das geschützte Objekt herrühren kann, nicht zur Auslösung des Alarmes führt. Diese Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, dass sie bei der Explosion einer Sprengladung zur gewaltsamen Öffnung eines Kassenschrankes oder einer Tresortüre keinen Alarm auslöst.
Ziel der Erfindung ist es eine Vorrichtung zu schaffen, welcher der oben genannte Nachteil nicht anhaftet und die sowohl auf kurzzeitig auftretende Signale grosser Amplitude, die von einer Sprengexplosion herrühren, und auf sehr kleine, länger anhaltende Signale, die zum Beispiel beim Schweissen auftreten, anspricht.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang des Wandlers ein zweiter Signalpfad angeschlossen ist, der einen weiteren Schwellwertdetektor und ein weiteres Integrierglied umfasst, dass der Schwellwertdetektor des ersten Signalpfades auf ein vom Wandler erzeugtes Signal anspricht, das mindestens hundert mal kleiner ist als das Signal, auf welches der Schwellwertdetektor des zweiten Signalpfades anspricht, dass das Integrierglied des ersten Signalpfades eine Alarmauslösezeitverzögerung von mindestens 5 Sekunden und dass das Integrierglied des zweiten Signalpfades eine Alarmauslösezeitverzögerung von höchstens 50 Millisekunden bewirkt.
Der Erfindungsgegenstand ist nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemässen Vorrichtung und
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel, welches mit besonders geringem Aufwand an Schaltungsmitteln realisierbar ist.
Gemäss der Fig. 1 wird das vom akustisch-elektrischen Wandler 1 erzeugte Signal einem Verstärker 2 eines ersten Schaltungspfades A und einem Verstärker 3 eines zweiten Schaltungspfades B zugeführt. Auf den Verstärker 2 folgt ein Schwellwertdetektor 4, während dem Verstärker 3 ein Schwellwertdetektor 5 nachgeschaltet ist. Die Verstärker 2 und 3 und die Schwellwertdetektoren 4 und 5 sind so dimensioniert, dass der Schwellwertdetektor 5 erst auf ein mindestens hundert mal grösseres Wandlersignal anspricht als der Schwellwertdetektor 4.
Beim Vorhandensein eines Signals am Ausgang des Schwellwertdetektors 4 steigt die Ausgangsspannung des nachgeschalteten Integriergliedes 6 langsam an bis zum Erreichen der Kippspannung einer folgenden Triggerschaltung 8. Die Kippspannung dieser Triggerschaltung und die Daten des Integriergliedes 6 sind so festgelegt, dass das Signal am Ausgang des Schwellwertdetektors 4 während einer Zeitdauer von mindestens fünf Sekunden vorhanden sein muss, bis die Triggerschaltung 8 anspricht.
Beim Vorhandensein eines Signals am Ausgang des Schwellwertdetektors 5 steigt die Ausgangsspannung des nachgeschalteten Integriergliedes 7 ebenfalls an, jedoch erfolgt der Anstieg vergleichsweise mit jenem des Integriergliedes 6 rasch, bis zum Erreichen der Kippspannung einer folgenden Triggerschaltung 9. Das Integrierglied 7 und die Triggerschaltung 9 sind so dimensioniert, dass das Signal am Ausgang des Schwellwertdetektors 5 während höchstens 50 Millisekunden vorhanden sein muss, bis die Triggerschaltung 9 anspricht.
Die Schaltung nach Fig. 1 enthält im weiteren eine Torschaltung 10, welche bewirkt, dass das Alarmrelais 11 betätigt wird, sobald entweder die Triggerschaltung 8 oder die Triggerschaltung 9 kippt.
Das Integrierglied 7 und die Triggerschaltung 9 können natürlich auch durch einen monostabilen Multivibrator ersetzt werden, welcher beim Ansprechen des Schwellwertdetektors 5 getriggert wird und über die Torschaltung 10 einen Impuls an das Alarmrelais 11 abgibt. Bei dieser Anordnung wird die
Ansprechzeit des zweiten Signalpfades B extrem kurz.
Der zweite Schaltungspfad B dient zur Erkennung von
Signalen grosser Amplituden, wie sie durch eine Sprengexplo sion entstehen. Der Verstärker des zweiten Pfades weist dementsprechend eine geringe Verstärkung, möglicherweise sogar eine Dämpfung auf. Der Schwellwertdetektor spricht ausschliesslich auf Signale von sehr hoher Amplitude an. Das nachgeschaltete Integrierglied besitzt hingegen eine sehr geringe Zeitkonstante.
Versuche haben ergeben, dass die bei einer Sprengexplosion auftretenden Signalamplituden vier bis acht Zehnerpotenzen grösser sind als die durch Schweissen erzeugten Signalamplitu den. Um eine genügende Sicherheit gegen Fehlalarme und ein sicheres Ansprechen bei Sprengexplosionen zu erreichen, soll das Verhältnis der Ansprechschwellen der Schwellwert detektoren der beiden Schaltungspfade 102.... 105 betragen.
Weiter haben die Versuche gezeigt, dass das Signal bei einer
Sprengexplosion innerhalb von 1 . . .50 Millisekunden abklingt. Praktische Versuche haben ergeben, dass bei hochempfindlichen Körperschallmikrofonen, welche zum
Beispiel beim Aufschweissen eines Kassenschrankes anzusprechen vermögen, die Alarmauslösung um 5 . . . 20
Sekunden verzögert werden muss, um Fehlalarme durch
Störgeräusche auszuschliessen.
Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der erste
Signalpfad im wesentlichen einen Vertärker 15 und einen als
Schwellwertdetektor dienenden Transistor 19 und der zweite
Signalpfad einen Spannungsteiler 22, 23 und einen als
Schwellwertdetektor dienenden Transistor 24 aufweisen. Die Integrierglieder der beiden Signalpfade weisen einen gemeinsamen Ladekondensator 21 auf.
Das Signal des piezoelektrischen Wandlers 1 wird über einen
Widerstand 12 dem vorzugsweise als integrierte Schaltung ausgeführten Verstärker 15 zugeführt. Die Dioden 13 und 14 am Verstärkereingang dienen zum Schutz der Verstärkers 15 vor Beschädigung durch zu grosse Signalamplituden. Das
Ausgangssignal des Verstärkers 15 gelangt über den
Kondensator 16 zur Basis des Transistors 19. Der Transistor 19 wird leitend, sobald die Signalamplitude den Wert der Basis
Emitter-Schwellspannung des Transistors 19 übersteigt. Durch den Kollektorstrom des Transistors 19 wird der Ladekondensa tor 21 aufgeladen. Die Aufladung des Ladekondensators 21 erfolgt relativ langsam, da der den Ladestrom begrenzende
Ladewiderstand 18 einen hohen Widerstandswert aufweist.
Das Signal des Wandlers 1 wird ferner über den aus den
Widerständen 22 und 23 bestehenden Spannungsteiler der
Basis des Transistors 24 zugeführt. Der Spannungsteiler 22,23 ist so dimensioniert, dass der Transistor 24 erst bei einer um drei bis vier Zehnerpotenzen höheren Wandler Signalamplitude leitend wird als derTransistor 19.
Wenn der Transistor 24 leitend ist, wird der Ladekondensator 21 über den Ladewiderstand 25 aufgeladen. Der Ladewiderstand 25 ist so bemessen, dass die Aufladung verglichen mit jener durch den Ladewiderstand 18 rasch, nämlich in der Grössenordnung von einer Millisekunde, erfolgt.
Der hochohmige Widerstand 20 besitzt zusammen mit dem Ladekondensator 21 eine Entladezeitkonstante von mehreren Minuten. Die Signale der beiden Schwellwertdetektoren 19 und 24 werden über einen dementsprechenden Zeitraum integriert.
Die Transistoren 26 und 27 bilden einen Schmitt-Trigger.
Im Normalzustand ist der Transistor 27 leitend, und das Alarmrelais 30 ist angezogen, während der Transistor 26 gesperrt ist. Wenn die Spannung am Ladekondensator 21 die Ansprechschwelle des Schmitt-Triggers erreicht, so wird der Transistor 26 leitend, der Transistor 27 wird gesperrt, und das Alarmrelais 30 fällt ab. Wenn sich der Ladekondensator 21 genügend entladen hat, kippt der Schmitt-Trigger wieder in den Normalzustand zurück, und das Alarmrelais 30 zieht wieder an.
Der Schmitt-Trigger wird vorzugsweise so ausgelegt, dass die Spannung für das Zurückkippen wesentlich tiefer liegt als die Ansprechschwelle. Über einen nicht dargestellten Ruhekontakt des Alarmrelais wird das Alarmsignal ausgelöst.
The invention relates to a device for monitoring objects and for generating an alarm signal when a break-in attempt is made. with an acoustic-electrical converter and a signal path containing an amplifier, a threshold value detector, which is followed by an integrator, and an output stage for generating the alarm signal.
To protect cash registers, safes and other objects, it is known to use such devices with so-called structure-borne sound microphones. These known devices essentially have an acoustic-electrical converter. an amplifier and a signal detector. The body vibrations of the protected object generated during a break-in attempt by sawing, filing, drilling or welding are preferably converted into electrical signals by a piezoelectric transducer. These signals are amplified by the amplifier and fed to the threshold value detector.
In order to rule out false alarms, it has also become known to connect an integrating element downstream of the threshold value detector, which ensures that a brief signal, such as may result from an unwanted impact against the protected object, does not trigger the alarm. However, this device has the disadvantage that it does not trigger an alarm if an explosive charge explodes to force open a cash register or a safe door.
The aim of the invention is to create a device which does not adhere to the above-mentioned disadvantage and which responds both to briefly occurring signals of large amplitude resulting from an explosion and to very small, longer-lasting signals that occur for example during welding .
The device according to the invention is characterized in that a second signal path is connected to the output of the converter, which comprises a further threshold value detector and a further integrating element that the threshold value detector of the first signal path responds to a signal generated by the converter that is at least a hundred times smaller than that Signal to which the threshold value detector of the second signal path responds that the integrator of the first signal path causes an alarm trigger time delay of at least 5 seconds and that the integrator of the second signal path causes an alarm trigger time delay of at most 50 milliseconds.
The subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing, for example. Show it
1 shows a block diagram of the device according to the invention and
2 shows an exemplary embodiment which can be implemented with particularly little expenditure on circuit means.
According to FIG. 1, the signal generated by the acoustic-electrical converter 1 is fed to an amplifier 2 of a first circuit path A and an amplifier 3 of a second circuit path B. The amplifier 2 is followed by a threshold value detector 4, while the amplifier 3 is followed by a threshold value detector 5. The amplifiers 2 and 3 and the threshold value detectors 4 and 5 are dimensioned in such a way that the threshold value detector 5 only responds to a converter signal that is at least one hundred times larger than the threshold value detector 4.
If a signal is present at the output of the threshold value detector 4, the output voltage of the downstream integrating element 6 increases slowly until the breakover voltage of a subsequent trigger circuit 8 is reached. The breakover voltage of this trigger circuit and the data of the integrating element 6 are set so that the signal at the output of the threshold value detector 4 must be present for a period of at least five seconds until the trigger circuit 8 responds.
When a signal is present at the output of the threshold value detector 5, the output voltage of the downstream integrator 7 also rises, but the increase is rapid compared to that of the integrator 6, until the breakover voltage of a subsequent trigger circuit 9 is reached. The integrator 7 and the trigger circuit 9 are like this dimensioned so that the signal at the output of the threshold value detector 5 must be present for a maximum of 50 milliseconds until the trigger circuit 9 responds.
The circuit according to FIG. 1 also contains a gate circuit 10 which causes the alarm relay 11 to be actuated as soon as either the trigger circuit 8 or the trigger circuit 9 switches.
The integrating element 7 and the trigger circuit 9 can of course also be replaced by a monostable multivibrator which is triggered when the threshold value detector 5 responds and sends a pulse to the alarm relay 11 via the gate circuit 10. With this arrangement, the
Response time of the second signal path B is extremely short.
The second circuit path B is used to detect
Signals of large amplitudes, such as those caused by a blast explosion. The amplifier of the second path accordingly has a low gain, possibly even an attenuation. The threshold detector only responds to signals with a very high amplitude. The downstream integrator, however, has a very low time constant.
Tests have shown that the signal amplitudes that occur in a blasting explosion are four to eight powers of ten larger than the signal amplitudes generated by welding. In order to achieve sufficient security against false alarms and a reliable response in the event of explosions, the ratio of the response thresholds of the threshold value detectors of the two circuit paths should be 102 ... 105.
The tests have also shown that the signal at a
Explosion within 1. . .50 milliseconds decays. Practical tests have shown that with highly sensitive structure-borne sound microphones which are used for
Example to be able to address when welding on a cash register, the alarm is triggered by 5. . . 20th
Seconds must be delayed to avoid false positives
Eliminate background noise.
Fig. 2 shows an embodiment in which the first
Signal path essentially an amplifier 15 and one as
Threshold detector serving transistor 19 and the second
Signal path a voltage divider 22, 23 and one as
Have threshold detector serving transistor 24. The integrators of the two signal paths have a common charging capacitor 21.
The signal of the piezoelectric transducer 1 is via a
Resistor 12 is supplied to amplifier 15, which is preferably designed as an integrated circuit. The diodes 13 and 14 at the amplifier input serve to protect the amplifier 15 from damage caused by excessive signal amplitudes. The
The output signal of the amplifier 15 passes through the
Capacitor 16 to the base of transistor 19. The transistor 19 becomes conductive as soon as the signal amplitude reaches the value of the base
Emitter threshold voltage of transistor 19 exceeds. By the collector current of the transistor 19, the charging capacitor 21 is charged. The charging of the charging capacitor 21 takes place relatively slowly, since the one limiting the charging current
Charging resistor 18 has a high resistance value.
The signal of the converter 1 is also from the
Resistors 22 and 23 existing voltage divider
Base of transistor 24 supplied. The voltage divider 22, 23 is dimensioned such that the transistor 24 only becomes conductive when the converter signal amplitude is three to four powers of ten higher than the transistor 19.
When the transistor 24 is conductive, the charging capacitor 21 is charged via the charging resistor 25. The charging resistor 25 is dimensioned in such a way that the charging takes place rapidly compared with that by the charging resistor 18, namely in the order of magnitude of one millisecond.
The high-value resistor 20 together with the charging capacitor 21 has a discharge time constant of several minutes. The signals from the two threshold value detectors 19 and 24 are integrated over a corresponding period of time.
The transistors 26 and 27 form a Schmitt trigger.
In the normal state, the transistor 27 is conductive and the alarm relay 30 is picked up while the transistor 26 is blocked. When the voltage on the charging capacitor 21 reaches the response threshold of the Schmitt trigger, the transistor 26 becomes conductive, the transistor 27 is blocked, and the alarm relay 30 drops out. When the charging capacitor 21 has discharged sufficiently, the Schmitt trigger flips back into the normal state and the alarm relay 30 picks up again.
The Schmitt trigger is preferably designed so that the voltage for the tilting back is significantly lower than the response threshold. The alarm signal is triggered via a normally closed contact, not shown, of the alarm relay.