DE10100972A1

DE10100972A1 - Capacitive monitoring apparatus e.g. for showcase objects has ring-shaped electrode arranged on upper side of plate-shaped body

Info

Publication number: DE10100972A1
Application number: DE2001100972
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Winkler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2002-03-07

Abstract

The device has a plate-shaped body (2) with two flat electrodes (3,6) connected to a capacitive monitoring device. The first electrode (3) is arranged on the underside, and the second (6) on the upper side of the body. The second electrode is ring-shaped and, when viewed from above, is laterally overlapped by the first electrode, towards the inside and towards the outside of the body. An Independent claim is included for a capacitive monitoring device used in the apparatus.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur kapazitiven Überwachung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.The invention relates to an arrangement for capacitive monitoring the features specified in the preamble of claim 1.

In der Überwachungstechnik hat sich die kapazitive Überwachung, insbesondere im Objektbereich, durchgesetzt, da hiermit zuverlässige Überwachung möglich ist, die optisch nicht sichtbar angeordnet wer den kann. Grundprinzip hierbei ist, dass mittels Elektroden, die flächig oder stabförmig ausgebildet sind und an die ein Potential angelegt wird, ein elektrisches Feld erzeugt wird, mittels Elektroden, die flächig oder stabförmig ausgebildet sind und an die ein Potential angelegt wird. Die durch die Elektroden gebildete Kapazität wird über einen kapazitiven Melder (Feldänderungsmelder) überwacht. Sobald das elektrische Feld verändert wird, was beispielsweise durch Entfernen eines Gegenstandes oder durch Eindringen in das elektrische Feld erfolgt, wird dies durch den kapazitiven Melder erfasst und Alarm ausgelöst oder geeignete Steue rungsvorgänge in Gang gesetzt.In surveillance technology, capacitive surveillance, in particular in the contract area, because it is reliable It is possible to monitor who is optically invisible that can. The basic principle here is that by means of electrodes that are flat or are rod-shaped and to which a potential is applied, an electric field is generated by means of electrodes that are flat or are rod-shaped and to which a potential is applied. The capacitance formed by the electrodes is capacitive Detector (field change detector) monitored. Once the electric field is changed, for example by removing an object or by entering the electrical field, this is done by the capacitive detectors detected and alarm triggered or appropriate control processes started.

Zum Sichern von Gegenständen in Vitrinen oder auf Flächen ist es be kannt, eine Platte, in der Regel einen Boden der Vitrine oder der Fläche mit zwei voneinander isolierten, flächigen Elektroden zu versehen, die in entsprechender Weise mit einem kapazitiven Melder verbunden wer den. Dabei ist es bekannt, kammförmige Elektroden vorzusehen, die ineinandergreifen und bei denen abwechselnd aktivierte Leiter und an Erde liegende Leiter vorgesehen sind, zum Beispiel zur Sicherung von Münzen. Die Ausdehnung des Feldes in vertikaler Richtung ist dabei sehr gering. Insofern günstiger sind Stabelektroden, die in den Ecken der Vitrinen angeordnet werden zur Sicherung von nicht leitenden Gegen ständen, wie beispielsweise Staturen und dergleichen. Letztere können jedoch schon aus optischen Gründen nur in geschlossenen Schaukäs ten, nicht jedoch im Freien Verwendung finden.It is for securing objects in showcases or on surfaces knows a plate, usually a bottom of the showcase or the surface to be provided with two flat electrodes which are insulated from one another and which in correspondingly connected to a capacitive detector the. It is known to provide comb-shaped electrodes that interlock and in which alternately activated conductors and on Earth-lying conductors are provided, for example for securing Coins. The extent of the field in the vertical direction is very high low. Insofar cheaper are stick electrodes in the corners of the Showcases are arranged to secure non-conductive counterparts stands, such as statues and the like. The latter can however, for optical reasons only in closed show cheeses but not outdoors.

Vor diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grun de, eine gattungsgemäße Anordnung zur kapazitiven Überwachung zu schaffen, mit der eine in den Raum gerichtete Überwachung möglich ist, d. h. ein in den Raum gerichtetes elektrisches Feld gebildet wird, mit dem auch nicht leitende Gegenstände nicht sichtbar und zuverlässig überwacht werden können.In view of this prior art, the invention is based on the object de, a generic arrangement for capacitive monitoring too create with which a surveillance directed into the room is possible is, d. H. an electric field directed into the room is formed with which also non-conductive objects are not visible and reliable can be monitored.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Eine bevorzugte Anwendung erfindungsgemäßen Anordnung in einer kapazitiven Über wachungseinrichtung ist in Anspruch 6 angegeben.This object is achieved according to the invention by the one in claim 1 specified features solved. Advantageous embodiments of the Invention are specified in the subclaims. A preferred one Application of the arrangement according to the invention in a capacitive over guard device is specified in claim 6.

Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stellfläche für ein räumliches Gebilde, wie beispielsweise eine Statur, eine Vase oder dergleichen, mit einer in den Raum gerichteten Feldstruktur zu schaffen, die Überwachung ermöglicht, ohne das dies von außen sichtbar ist. Gemäß der Erfindung ist hierzu ein plattenförmiges Gebilde, also bei spielsweise eine Platte vorgesehen, die an beiden Seiten mit flächigen Elektroden versehen ist, wobei die Oberseite der Platte mit einer ringför migen Elektrode versehen ist, während die Unterseite mit einer im We sentlichen vollflächigen Elektrode versehen ist, welche die ringförmige Elektrode in Draufsicht nach außen und nach innen seitlich überragt. Diese Elektrodenanordnung ermöglicht es, ein gerichtetes elektrisches Feld zu erzeugen, welches einen keulenförmigen Überwachungsraum über der Platte schafft, in dem die zu überwachende Statur angeordnet werden kann. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung kann die aus dem Stand der Technik bekannte im Wesentlichen symmetrisch Er streckung des elektrischen Feldes um die Elektroden vermieden und ein gezielt elektrisches Feld erzeugt werden. Unterstützt wird dies dadurch, dass die ringförmige Elektrode an der Oberseite mit einem Potential beaufschlagt wird, das betragsmäßig größer als das an der Unterseite der Platte befindlichen Elektrode anliegende, jedoch gleich gerichtet. Die an den Elektroden anliegenden Potentiale sind also unterschiedlich gegenüber Masse und untereinander, jedoch gleich gerichtet, d. h. entweder positiv oder negativ gegenüber Masse.The basic idea of the present invention is to provide a footprint for a spatial structure, such as a stature, a vase or the like, with a field structure directed into space, surveillance enables without this being visible from the outside. According to the invention, this is a plate-shaped structure, ie at for example, a plate is provided with flat on both sides Electrodes is provided, the top of the plate with a ringför migen electrode is provided, while the underside with a We substantial full-surface electrode is provided, which the annular Top view of electrode protruding outwards and inwards laterally. This electrode arrangement enables a directional electrical Generate field, which is a club-shaped interstitial space creates above the plate in which the stature to be monitored is arranged can be. The training according to the invention can essentially symmetrical Er known to the prior art extension of the electrical field around the electrodes avoided and a targeted electric field are generated. This is supported by that the annular electrode on the top with a potential is applied, the amount larger than that on the bottom the electrode located on the plate but aligned in the same direction. The potentials applied to the electrodes are therefore different towards mass and with each other, but directed equally, d. H. either positive or negative against mass.

Bevorzugt ist dabei das Potential der ringförmigen Elektrode betrags mäßig drei- bis zehnmal so hoch wie das der an der Unterseite der Platte angeordneten Elektrode. Beim Einsatz handelsüblicher kapazitiver Melder, wie sie beispielsweise von der Rode Melder GmbH in Hamburg angeboten und vertrieben werden, hat sich ein Verhältnis von sechs als besonders vorteilhaft ergeben.The potential of the annular electrode is preferred moderately three to ten times as high as that on the underside of the plate arranged electrode. When using commercially available capacitive Detectors, such as those from Rode Melder GmbH in Hamburg offered and distributed has a ratio of six as result particularly advantageous.

Als plattenförmiges Gebilde in Sinne der Erfindung kann praktisch jeder geeignete nicht leitende oder entsprechend isolierte Tragkörper mit Plattenform dienen. Bevorzugt werden übliche Platten, wie beispiels weise Holz oder Kunststoffplatten, eingesetzt, die beidseitig leitend kaschiert sind oder mit entsprechend dünnen flächenförmigen Elek troden versehen sind. Der plattenförmige Tragkörper hat im Wesentli chen die Aufgabe, den darauf abzustellenden und zu sichernden Gegenstand zu tragen, er kann Teil einer Vitrine oder eines Regals, aber auch der obere Abschluss einer Präsentationssäule oder Teil einer Bo denfläche sein. Für eine Vielzahl von Anwendungen ist es zweckmäßig eine aus Hartschaum bestehende Tragplatte zu verwenden, die beidsei tig elektrisch leitend beschichtet ist. Derartige Platten sind im Handel kostengünstig verfügbar und können ohne großen Aufwand größen mäßig an das zu überwachende Objekt angepasst werden.As a plate-shaped structure in the sense of the invention, practically anyone can suitable non-conductive or appropriately insulated support body Serve plate shape. Preferred plates are preferred, such as wise wood or plastic panels, used on both sides conductive are laminated or with correspondingly thin sheet-like elec treads are provided. The plate-shaped support body has essentially the task of setting up and securing it Item, it can be part of a display case or a shelf, however also the top end of a presentation column or part of a bo be the surface. It is useful for a variety of applications to use a support plate made of rigid foam, the two tig is coated electrically conductive. Such plates are on the market available at low cost and can be sized easily be moderately adapted to the object to be monitored.

Nachdem eine solche Tragplatte größenmäßig zugeschnitten worden ist, bildet die Unterseite die erste, vollflächige Elektrode, an der lediglich ein elektrischer Anschluss für die Verdrahtung zum kapazitiven Melder vorzusehen ist. Um in der Oberseite eine ringförmige Elektrode herauszu bilden, genügt es, wenn entsprechende Trennfugen in der Oberseite der Beschichtung ausgebildet werden und dann die entsprechende Lei tungsverbindung zur Ringelektrode hergestellt wird. Diese Trennfugen können beispielsweise durch Laserschneiden oder auch durch Ätzen, wie es beispielsweise aus der Platinentechnik bekannt ist, kostengünstig auch als Einzelstück oder in Kleinserien gefertigt werden. Die dabei neben der ringförmigen Elektrode innen und außen verbleibenden nicht beschaltenden Elektroden werden zwar aufgrund kapazitiver Kopplung etwa mit dem Potential der Elektrode an der Unterseite beaufschlagt werden, wenn die Eingangs geschilderte Beschaltung erfolgt, doch hat dies kaum Einfluss auf das nach oben gerichtete elektrische Feld, ins besondere die zu erfassenden Feldänderungen beim Eingriff, also beim Entfernen oder Berühren des zu sichernden Objekts.After such a support plate was cut to size the underside forms the first full-surface electrode, on which only an electrical connection for the wiring to the capacitive detector is to be provided. To remove an annular electrode from the top form, it is sufficient if appropriate joints in the top of the Coating are formed and then the corresponding Lei tion connection to the ring electrode is established. These parting lines can for example by laser cutting or also by etching, as is known, for example, from circuit board technology, inexpensively can also be manufactured as a single piece or in small series. The one there besides the ring-shaped electrode inside and outside not remaining wiring electrodes are due to capacitive coupling about the potential of the electrode on the underside if the circuit described at the beginning is made, but has this hardly affects the upward electric field, ins in particular the field changes to be recorded during the intervention, that is during the Remove or touch the object to be backed up.

Gemäß der Erfindung kann auch die Feldbündelung nach oben ent sprechend den individuellen Anforderungen, insbesondere der Form des zu schützenden Objektes entsprechend modifiziert werden. Die ringför mige Elektrode muss daher keinen geschlossenen Ring bilden, es können auch Ringabschnitte gebildet sein, die entweder über Stege oder auch über gesonderte Leitungen elektrisch miteinander verbunden sind. Die Elektroden müssen auch nicht vollflächig ausgebildet sein, sie können mäanderförmig oder gitterförmig gebildet sein, so dass auch eine Anordnung auf einer Glasplatte möglich ist.According to the invention, field bundling can also be carried out upwards speaking the individual requirements, in particular the form of the protected object to be modified accordingly. The ringför The electrode does not have to form a closed ring, it can also ring sections can be formed, either over webs or are electrically connected to each other via separate lines. The Electrodes do not have to be formed over the entire surface, they can be formed in a meandering or lattice shape, so that one Arrangement on a glass plate is possible.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestell ten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigenThe invention is illustrated below with reference to a drawing th embodiment explained. Show it

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch eine mit Elektroden versehene Platte gemäß der Erfindung und Fig. 1 shows a schematic representation of a cross section through a plate provided with electrodes according to the invention and

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Platte nach Fig. 1. Fig. 2 is a plan view of the plate of FIG. 1.

Die in den Figuren dargestellte Platte 1 hat quadratische Form und besteht aus einer die Tragfunktion im Wesentlichen übernehmenden Tragplatte 2, die aus elektrisch isolierendem Kunststoff in Form eines Hartschaums gebildet ist sowie einer beidseitigen Kaschierung. Die Tragplatte 2 ist sowohl an ihrer Unterseite als auch an ihrer Oberseite mit einer elektrisch leitenden Schicht, hier einer Metallschicht versehen. Die Metallschicht an der Unterseite der Tragplatte 2, bildet eine erste Elek trode 3.The plate 1 shown in the figures has a square shape and consists of a support plate 2 which essentially assumes the supporting function, which is formed from electrically insulating plastic in the form of a rigid foam, and a lamination on both sides. The support plate 2 is provided both on its underside and on its top with an electrically conductive layer, here a metal layer. The metal layer on the underside of the support plate 2 forms a first electrode 3 .

Die Metallschicht an der Oberseite der Tragplatte 2 ist durch zwei Trenn fugen 4 und 5 unterbrochen, so dass sich eine zweite, mittlere und ringförmige Elektrode 6 an der Oberseite der Tragplatte 2 sowie eine dritte innerhalb der zweiten Elektrode 6 liegende Elektrode 7 sowie eine vierte außerhalb der zweiten Elektrode 6 angeordnete Elektrode 8 bildet. Die Trennfuge 4 läuft längs der Kanten eines mittig auf der Trag platte 2 angeordneten gedachten Quadrats, ebenso die Trennfuge 5 mit Abstand zur Trennfuge 4, wobei die Trennfuge 5 zur rechten Seite der Platte an beiden Enden herausgeführt ist, so dass sich neben der zwei ten Elektrode 6 ein gegenüber der vierten Elektrode 8 durch Abstand isolierter Steg 9 bildet, über welchen die zweite Elektrode 6 kontaktiert ist. In den Figuren ist mit 10 ein elektrischer Anschluss beziffert, der eine Leitungsverbindung zur zweiten Elektrode 6 bildet sowie mit 11 ein Lei tungsanschluss, welcher die erste Elektrode 3 leitungsverbindet.The metal layer on the top of the support plate 2 is interrupted by two separating joints 4 and 5 , so that there is a second, middle and ring-shaped electrode 6 on the top of the support plate 2 and a third electrode 7 lying inside the second electrode 6 and a fourth outside the second electrode 6 arranged electrode 8 forms. The parting line 4 runs along the edges of an imaginary square arranged centrally on the supporting plate 2 , likewise the parting line 5 at a distance from the parting line 4 , the parting line 5 being led out to the right side of the plate at both ends, so that in addition to the two Electrode 6 forms a web 9 which is insulated from the fourth electrode 8 by a distance and via which the second electrode 6 is contacted. In the figures, 10 denotes an electrical connection which forms a line connection to the second electrode 6 and 11 a line connection which lines-connects the first electrode 3 .

Die vorstehend beschriebene Platte 1 wird als Zuschnitt aus einer han delsüblichen Platte dieser Art hergestellt, wobei die Trennfugen 4 und 5 hier durch Ätztechnik gebildet sind. Sie sind so angeordnet, dass die zweite Elektrode 6 im Wesentlichen ringförmig ist, und zwar so, dass im Draufsicht (siehe Pfeil A in Fig. 1) die erste Elektrode, die ringförmige Elektrode 2 sowohl nach innen als auch nach außen seitlich überragt. Die Elektroden 7 und 8 können, sofern gewünscht, auch entfallen, d. h. beim Ätzvorgang vollständig entfernt werden. The plate 1 described above is produced as a blank from a commercially available plate of this type, the parting lines 4 and 5 being formed here by etching technology. They are arranged in such a way that the second electrode 6 is essentially ring-shaped, in such a way that in plan view (see arrow A in FIG. 1) the first electrode, the ring-shaped electrode 2, projects laterally both inwards and outwards. The electrodes 7 and 8 can, if desired, also be omitted, ie removed completely during the etching process.

Die vorbeschriebene Platte 1 wird über die elektrischen Anschlüsse 10 und 11 mit einem an sich bekannten kapazitiven Melder verbunden, dessen Überwachungselektronik über einen Transformator mit den Anschlüssen 10 und 11 sowie mit Masse leitungsverbunden ist. Die An schlüsse sind dabei so geschaltet, dass die Trafowicklung mit einem Ende an Masse, mit einem mittleren Abgriff an der ersten Elektrode 3 und mit dem anderen Ende an der zweiten Elektrode 6 angeschlossen ist, so dass die Elektroden 3 und 6 ein stets gleichgerichtetes Potential gegenüber Masse aufweisen, jedoch das an der zweiten Elektrode 6 anliegende Potential um einen vorgegebenen Faktor, zum beispiels weise 6, größer als das an der ersten Elektrode 3 anliegende Potential ist. Die Primärseite des Transformator wird in üblicher Weise mit Wechsel spannung beaufschlagt, und zwar mit einer Frequenz von 25 kH. Durch diese Beschaltung ergibt sich ein von der Platte 1 nach oben gerichte tes elektrisches Feld, mit dem ein auf der Platte 1 befindlicher Gegen stand überwacht werden kann. Sobald in dieses elektrische Feld eine Hand oder anderer Gegenstand eingeführt wird oder der auf der Platte 1 befindliche Gegenstand entfernt wird, verändert sich das elektrische Feld und damit die Kapazität zwischen den Elektroden, was melderseitig registriert wird, wodurch beispielsweise ein Alarm ausgelöst wird. Die Elektroden 7 und 8 sind nicht beschaltet, jedoch kapazitiv gekoppelt, so dass sie bei der vorstehen beschriebenen Beaufschlagung der Elek troden 3 und 6 etwa das Potential der ersten Elektrode 3 aufweisen.The above-described plate 1 is connected via the electrical connections 10 and 11 to a capacitive detector known per se, the monitoring electronics of which are connected to the connections 10 and 11 and to ground via a transformer. The connections are connected so that the transformer winding is connected with one end to ground, with a middle tap on the first electrode 3 and with the other end on the second electrode 6 , so that the electrodes 3 and 6 always have the same potential compared to ground, but the potential applied to the second electrode 6 is greater than the potential applied to the first electrode 3 by a predetermined factor, for example 6 . The primary side of the transformer is supplied with alternating voltage in the usual way, with a frequency of 25 kH. This circuit results in an upward direction from the plate 1 tes electric field with which an object located on the plate 1 can be monitored. As soon as a hand or other object is inserted into this electrical field or the object located on the plate 1 is removed, the electrical field and thus the capacitance between the electrodes changes, which is registered on the detector side, which, for example, triggers an alarm. The electrodes 7 and 8 are not connected, but are capacitively coupled, so that they have approximately the potential of the first electrode 3 when the electrodes 3 and 6 are subjected to the above-described action.

Im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind sämtliche Elek troden durchgehend flächig ausgebildet, diese können jedoch auch in Abschnitte unterteilt sein oder durch linien- oder gitterartige Strukturen gebildet sein, wenn diese beispielsweise auf einem Glaskörper als Trag platte angeordnet sind. Auch können die Elektroden an ihrer Außenseite mit einer elektrisch isolierenden Folie versehen sein, um die elektrische Sicherheit der Platte zu gewährleisten. In the exemplary embodiment described above, all elec treads are flat throughout, but can also be in Sections can be divided or by line or grid-like structures be formed, for example, on a glass body as a support plate are arranged. The electrodes can also be on the outside be provided with an electrically insulating film to the electrical Ensure plate security.

Die vorstehend beschriebene Anordnung kann auch deckenseitig zur Überwachung eines darunter liegenden Raumes eingesetzt werden, dann liegt die ringförmige Elektrode 6 an der Unterseite der Platte 2 und die Elektrode 3 oben. The arrangement described above can also be used on the ceiling side for monitoring an area underneath, then the ring-shaped electrode 6 lies on the underside of the plate 2 and the electrode 3 on the top.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

A Richtung Draufsicht
A towards top view

11

Platte
plate

22

Tragplatte
support plate

33

erste Elektrode
first electrode

44

innere Trennfuge
inner parting line

55

äußere Trennfuge
outer parting line

66

zweite Elektrode
second electrode

77

dritte passive Elektrode
third passive electrode

88th

vierte (passive) Elektrode
fourth (passive) electrode

99

Steg
web

1010

Kontakte
contacts

1111

Kontakte
contacts

Claims

1. Arrangement for capacitive monitoring with a plate-shaped structure ( 2 ) which is provided with at least two flat electrodes ( 3 , 6 ) which are provided for connection to a capacitive monitoring device, characterized in that a first flat electrode ( 3 ) on the underside and a second flat electrode ( 6 ) on the top of the plate-shaped structure ( 2 ) are arranged, the second electrode ( 6 ) being essentially annular and in plan view (A) of the structure ( 2 ) to the outside and laterally projecting inwards from the first electrode ( 3 ).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the plate-shaped structure is formed by an electrically non-conductive support plate ( 2 ) made of wood, plastic or the like, preferably hard foam.

3. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the support plate ( 2 ) is coated electrically conductive on both sides, the second electrode ( 6 ) by separating joints ( 4 , 5 ) in the top of the coating of the support plate ( 2 ) is formed.

4. Arrangement according to one of the preceding claims, since characterized in that the electrically conductive surfaces are formed like a grid.

5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the second electrode ( 6 ) is formed by ring sections which are conductively connected to one another.

6. Capacitive monitoring device with a connected arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that on the first electrode ( 3 ) a first potential against ground and on the second electrode ( 6 ) a second potential against ground apply, the amount of the second potential being greater than the first potential and having the same polarity.

7. Capacitive monitoring device according to claim 6, characterized characterized that the second potential is preferred 3 to 10 times wise 6 times as large as the first potential.