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Raumschutzanlagge, die durch eine Kapazitätsänderung von Schutzelektroden
einen Alarm auslöst Die Erfindung bezieht sich auf eine Raumschutzanlage, die durch
eine Kapazitätsänderung der Schutzelektroden durch das Eindringen von Körpern in
deren Feldraum einen Alarm auslöst. Es ist bekannt, bei kapazitiv wirkenden Raumschutzanlagen
die Schutzelektroden, deren Kapazitätswert sich beim Eindringen von Personen in
ihren Feldraum verändert, in den Brückenzweig einer Impedanzbrücke zu schalten.
Die Veränderung der Verstimmung dieser Brückenanordnung wird dann als Kriterium
für die Alarmgabe verwendet. Damit keine fälschliche Alarmgabe lediglich durch atmosphärisch
bedingte Änderungen der Umgebungsverhältnisse ausgelöst wird, wird zusätzlich über
ein polarisiertes Feinrelais ein Motor eingeschaltet, der einen parallel zu einem
der kapazitiven Brückenzweige geschalteten Drehkondensator so lange nachstellt,
bis das Brückengleichgewicht wiederhergestellt ist.
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Bei einer anderen Art von Raumschutzanlagen, auf welche sich auch
die Erfindung bezieht, werden zwei Oszillatoren benutzt, von denen mindestens einer
durch das Eindringen von Körpern in den Feldraum verstimmbar ist. Durch die Bildung
einer Schwebungsfrequenz aus den beiden Oszillatorfrequenzen, der verstimmten und
der unveränderten Vergleichsfrequenz, wird mittels einer Mischstufe eine Ausgangsspannung
aus dem gleichgerichteten. Schwebungssignal erzeugt, die über eine Diodenwiderstandsbrücke
ein Schaltrelais zur Auslösung eines Signals beeinflußt. Diese bekannten Einrichtungen
sind sehr aufwendig, so daß sich ihre Verwendung nur bei größeren Objekten lohnt.
Auch stellen der Aufbau und der Abgleich, beispielsweise der Diodenwiderstandsbrücke,
hohe Anforderungen an die Genauigkeit, wodurch die Anlage sehr empfindlich gegen
Änderungen des Materials und der Umgebungsverhältnisse wird.
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Erfindungsgemäß werden diese Schwierigkeiten bei Raumschutzanlagen
dadurch beseitigt, daß zur Erzeugung einer der gegenseitigen Verstimmung der beiden
Oszillatoren proportionalen Gleichspannung ein von der Differenzfrequenz gesteuerter
Impullsformer, vorzugsweise nach Art der bekannten Schmitt-Triggerschaltung, und
eine von dessen Ausgangsimpulsen gesteuerte monostabile Kippschaltung mit nachgeschalteter
Siebschaltung vorgesehen sind, wobei zur Erfassung der zeitlichen Änderungen des
Gleichstrom-Ausgangssi,o.,mals in an sich bekannterWeise eine die Alannoeber schaltende
Differenzierstufe vorgesehen ist, derart, daß nur eine Frequenzänderung der durch
die Schutzelektroden abstimmbaren Generatoren eine Auslösung des Alarms herbeiführt.
Durch den im Vergleich zu bekannten Anlagen einfachen Aufbau wird gemäß der Erfindung
besonders die Betriebssicherheit erhöht, da eineschwierige Abstimmung der Schwingkreise
entfällt. Weiterhin läßt sich auf sehr einfache Weise durch die Verstellung eines
Potentiometers in der monostabilen Kippstufe die Empfindlichkeit regeln. Auch ist
sehr vorteilhaft, daß durch die Verwendung des Impulsformers in Verbindung
mit dar monostabilen Kippstufe die erzeugte Signalgleichspannung von der Spannung
.der beiden Oszillatoren am Eingang unabhängig und die Empfindlichkeit über den
ganzen jeweiligen Frequenzbereich konstant ist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigt
F i g. 1 das Blockschaltbild eines Ausführungsbei-Spiels, F i g. 2
a bis 2 d ein erstes Spannungsdiagramm, F i g. 3 a bis 3 d
ein zweites Spannungsdiagramm, F i g. 4 ein vereinfachtes Schaltbild eines
Ausführungsbeispiels zur Erzeugung &r Signalgleichspannung.
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Die Schutzelektroden einer kapazitiven Raumschutzanlage, sind so anzuordnen,
daß die Annäherung einer Person an das Schutzobjekt mit Sicherheit eine Änderung
der Schutzkapazität herbeiführt. Im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 wird
beispielsweise die eine Schutzelektrode vom zu schützenden Gegenstand, also vom
Panzerschrank selbst, gebildet. Die beiden Panzerschränke Pl und P2 sind auf IsolatorenJ
aufgestellt und über Verbindungsleitungen derart an den Oszillatorschwingkreis des
jeweils zugeordneten Generators Gl und G2 angeschlossen,.
daß
eine Veränderung der Erdkapazität eines Panzerschrankes auch eine Veränderung der
Frequenz des ihm zugeordneten Generators zur Folge hat. Die beiden Ausgangsfrequenzen
fl und f2 der Generatoren Gl und G2 werden einer MischstufeMS zugeführt,
in der die Differenzfrequenz fd aus den beiben Frequenzen f 1 und
f 2 gebildet wird. Diese Differenzfrequenz fd wird einem Impulsformer, beispielsweise
einem Schmitt-Trigger ST, zugeführt, dessen Ausgangsimpulse il in der folgenden
monostabilen Kippstufe MK in eine Impulsfolge 12 umgeformt werden. Aus dieser Impulsfolge
i2 wird in einer Siebschaltung Ws, Cs der EndstufeE eine Signalgleichspannung
erzeugt, deren zeitliche Änderung, die in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderung
der Erdkapazität der Panzerschränke Pl und P2 steht, über das Differenzierglied
Cd zur Erregung des Alarmrelais R herangezogen wird. Über den Kontakt r dieses
Relais werdön die optisch-en und akustischen Alarmgeber AL gesteuert.
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Die Empfindlichkeit der Einrichtung gemäß F i g. 1
ist abhängig
von der Kippzeit der monostabilen Kippstufe MK. Diese Zusammenhänge seien
im folgenden an Hand der Spannungsdiagramme der F i g. 2 und 3 näher
erläutert. Unter F i g. 2 a und 3 a ist über der Zeitachse t der Verlauf
der Spannung ud der Differenzfrequenz fd aufgetragen. Für die Aussteuerurig des
Impulsformers bzw. des Schmitt-Triggers ST ist angenommen, daß der Schwellwert
für die Impulserzeugang so eingestellt -ist, daß am Ausgang des Schmitt-Triggers
jeweils dann ein negativer Impuls ui , entsteht, wenn die Eingangsspannung
ud ihre positive Halbwelle durchläuft. Der Verlauf dieser Trigger-Ausgangsspannung
ist in F i g. 2 b und 3 b wiedergegeben. In F i g. 2
c sind die in der monostabilen Kippstufe, MK erzeugten Ausgangsimpulse Ui 2 von
einer Impulsdauer Ta und einem Impulsabstand Td abgebildet, aus denen durch Integration
in der Siebschaltung die Gleichspannuno, ug gemäß F i g. 2 d gewonnen
wird. Durch die Einstellung bzw. Verlängerung der Impulsdauer der monostabilen Kippstufe
gemäß F i g. 3 c auf den Wert Td erhält man am Ausgang der Siebschaltung
die Gleichspannung ug* der F i g. 3 d. Es ist also zu erkennen, daß durch
eine Änderung der Inipulsdauer der monostabilen Kippstufe die Größe der Ausgangs-Signalspannung
beeinflußbar ist. Dafür gelten fölgende Beziehungen:
Dabei ist U der maximale Spannungswert, der sich einstellen würde, wenn die
Impulspausen von U12 ZU Null werden. Für die Empfindlichkeit der Anordnung gilt
dann: A Ug = A fi 2. U - Ta wobei
Die Empftadlichkeit der Anordnung ist also von der einstellbaren Impulsdauer Ta
der monostabilen Kippstufe MK abhängig und über den ganzen jewei-C ligen Frequenzbereich
konstant. Weiterhin ist die Signalspannung ug unabhängig von der Ausgangsspannung
% der Generatoren G 1 und G 2. Im Schaltbild der F i g. 4 ist
in vereinfachter Weise eine Schaltungsa-nordnung zur Gewinnung der Signalgleichspannung
ug dargestellt. Die Sendefrequenz des Generators G 1 ist abhängig von der
Kapazität der Schutzelektroden, die in F i g. 4 mit CS 1 bezeichnet
sind. Entsprechendes gilt für CS 2 und G2. Die Schwingkreisinduktivitäten
beider Generatoren sind als übertrager 01 und ü2 ausgebildet, deren Sekundärwicklungen
zum Zweckeder Differenzbilidung aus den beiden Generatorfrequenzeu in Reihe geschaltet
sind. Parallel zu der Reihenschaltung dieser bei-den übertragerwicklungen liegt
die Reihenschaltung des Kondensators Cl und der Diede D 1, zwischen
denen :die Steuerspannung für die nachgeschaltete Schaltstufe über den Widerstand
Wil abgegriffen wird. Diese Schaltstufe ist als Impulsformer ausgebildet, und zwar
im Ausführungsbeispiel der F i g. 4 nach der Art der bekannten Schmitt-Triggerschaltung.
Sie besteht aus den beiden Transistoren Tsl und Ts2 sowie deren Kollektorwiderständen
Wi3, W14, dem gemeinsamen Emitterwiderstand Wi5 und dem Spannungsteiler Wi6,
Wi7 zwischen dem Kollektor des Transistors Tsl und der Plusleitung, an dessen Abgriff
die Basis des Transistors Ts2 angeschlossen ist.
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Beim Einschalten der Spannungsquelle B über den Schalter
S ist im Ruhezustand der Anordnung der Transistor Ts 1 gesperrt und
der Transistor Ts 2
leitend. Beim überschreiten eines Schwellwertes der am
Spannungsteiler Wil, Wi2 abgegriffenen Steuerspannung kehren sich die Verhältnisse
um, es wird also Tsl leitend und Ts2 gesperrt. Zwischen dem Kollektor des Transistors
TJ2 und dem Widerstand Wi4 entsteht dann eine Spannung ui gemäß F i g. 2
b und 3 b. Diese Ausgangsimpulse werden über den Kondensator
C2 der nachgeschalteten monostabilen Kippstufe zugeführt. Der Abgriff dieser
Impulse erfolgt am Widerstand Wi8 über die Diode D2, die so gepolt ist, daß
der monostabilen Kippstufe negative Impulse zugeführt werden. Diese monostabile
Kippstufe besteht aus den beiden Transistoren. Ts3 und Ts4 mit dem gemeinsamen
Emitterwiderstand Wi13 und den beiden Kollektorwiderständen Wi9 und Will sowieden
Basiswiderständen Wi 10 und Wi 12, der Diode D 3, den Kondensatoren
C3 und C4, den Widerständen Wil4 und W!15 und dem Potentiometer Wil6. Die
Impulsdauer, d. h. die Zeit, die die Anordnung braucht, um von ihrem instabilen
in den stabilen Zustand zurückzukippen, ist durch das Potentiometer MM einstellbar.
Die Ausgangsinipulse dieser Kippstufe werden über den Widerstand Wi 15
und den Kondensator C 5
derart geglättet, daß an ider Ausgangskleinnie
K3 eine Signalgleichspannungentsteht.
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Die Ausgangsspannung an der Ausgangsklemme K3 entspricht in ihrer
Größe der Differenz der Frequenzen der Generatoren G 1 und G 2. Danun
durch klimatische Einflüsse die Schutzkapazitäten CS1 und CS 2 der F i 4 sich in
verschiedener Weise verändern können, muß dafür Sorge getragen werden, daß derartige
sehr langsame Änderungen nicht zu einer Alarmgabe führen. Dies erreicht man durch
eine Differenzierschaltung, die gemäß F i g. 1 an die Klemmen K
1, K2 und K 3 der F i g. 4 anzuschließen ist.