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Elektrische Alannanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische
Alarmanlage zur Sicherung von vorbestimniten Bodenflächen, z. B. Geländeabschnitten,
gegen unbe-C fugte Annäherung von beweglichen Objekten, insbesondere von Personen,
durch ein mit vier Hauptsuchdrähten versehenes Fühlersystem, bei dem die Kapazität
der Suchdrähte Bestimmungsgröße für die Alarmauslösung ist.
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Es ist bereits bekannt, für Aufgaben des Raumschutzes Überwachungsanordnungen
zu wählen, die Elektroden bzw. Suchdrähte als Fühlersystem aufweisen, die in eine
kapazitive Brückenschaltung einbezogen sind. Dabei erfolgt dann eine Alarmauslösung,
wenn durch Annäherung von Personen an das Fühlersystem Kapazitätsänderungen entstehen.
Bei der in kuhestellung abgeglichenen Brückenschaltung entsteht in diesem Fall im
Diagonalzweig eine Meldespannung, die entsprechend auswertbar ist. Durch das Eindringen
einer Person oder eines beweglichen Gegenstandes in den Schutzbereich der Elektroden
bzw. Suchdrähte verändert sich nämlich die wirksame Kapazität einer derartigen Anordnung.
In diesem Zusammenhang ist es auch bereits bekannt, vier Elektroden bzw. Suchdrähte
zu einem Fühlersystem zu vereinigen, bei dem die Kapazität der Suchdrähte Bestimmungsgröße
für die Alarmauslösung ist.
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Während bei Schaltunasanordnungen dieser Art innerhalb geschützter
Räume mit relativ creringen Umwelteinflüssen zu rechnen ist, kann dies bei Anordnungen
im Freien nicht mehr garantiert werden. Hier unterliegen die Elektroden bzw. die
Suchdrähte vor allem den stark unterschiedlichen Witterungseinflüssen, wie Wind,
Regen, Schnee und Rauhreif. So kann es beispielsweise auch vorkommen, daß bereifte
oder vereiste Elektroden durch Sonnenbestrahlung vorübergehend abtauen, was auf
keinen Fall zu einer Alarmauslösun- führen,darf. Bei bekannten Schutzeinrichtun-en
dieser Art ist es jedoch nicht möglich, derartige Störungsmöglichkeiten mit Sicherheit
auszuschließen. Auch kommt es gelegentlich zu Fehlalarmen, wenn elektrische Störfelder
vorhanden sind, wie sie durch Blitze oder auch durch in der Nähe gelegene Hochfrequenzsender
entstehen können.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein-- elektrische Alarmanlage
zum Schutze von Freigelände zu schaffen, bei der ein optimaler Schutz gegen Fehlauslösung
durch Witterungseinflüsse und homogene Felder vorhanden ist, so daß auch unter ungünstigen
Umwelteinflüssen ein störungsfreier Betrieb der Raumschutzanlage gewährleistet ist.
Dies läßt sich erfindungsgemäß bei einer elektrischen Alarmanlage der eingangs näher
bezeichneten Art dadurch erreichen, daß die vier zu einem Fühlersystem vereinigten
Hauptsuchdrähte an die Eckpunkte einer mit Wechselstrom gespeisten Brückenschaltung
derart angeschlossen sind, daß vier Meßkapazitäten entstehen und daß in der Horizontalen
und in der Vertikalen je eine elektrische Symmetrieebene der Suchdrähte vorhanden
ist, die eine Kompensation von in diesen Ebenen verlaufenden Störeinflüssen bewirken.
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Naturgemäß erfolgt dabei durch eine symmetrische Anordnun- des Fühlersystems
zwecks Kompensation von Störeinflüssen erst dann ein Ansprechen der Alarmeinrichtung
wenn die Annäherung des beweglichen Gegenstandes oder einer Person außerhalb der
Symmetrielinie erfolgt. Dies ist jedoch als Vorteil der Anordnung zu betrachten,
da mit dem Eindringen des Gegenstandes bzw. der Person in den Schutzbereich erst
die elektrische Symmetrieebene der Suchdrähte verlassen wird und verlassen werden
muß, so daß dann unter allen Umständen eine Alarmauslösung eintritt.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht dabei vor, daß
dem Eingang der Brückenschaltung und/oder dem Ausgang der Brückenschaltung
je eine Differentialanordnung zugeordnet ist, die in den betreffenden Leitungskreisen
zu einem erdsymmetrischen Betriebsverhalten führt. Als Differentialanordnuna wählt
man zweckmäßigerweise einen vorzugsweise streuarmen Transformator mit Mittelanzapfung,
wobei die Mittelanzapfung an Erde gelegt ist.
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C im C, Dadurch bildet der Erdanschluß im Gegensatz zu bekannten
Anordnungen keinen Eck unkt der Brücken-D p schaltung, sondern einen Zentralpunkt,
und die auftretenden Erdkapazitäten der Suchdrähte lassen daher keine Änderung des
Brückenabgleichs entstehen.
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Damit sich sowohl in der Horizontalen als auch in der Vertikalen
je eine elektrische Symmetrieebene der Suchdrähte ergibt, ist es erforderlich,
das eine Drahtpaar in gleicher Höhe anzuordnen, während das C
andere
Drahtpaar in der Vertikalen angenähert übereinander lieat. Durch die Tatsache, daß
sich das erst-C arenannte Drahtpaar auf gleicher Höhe über der Erde befindet, ist
die Auswirkung elektrischer Felder, wie sie durch Blitze oder Hochfrequenzsender
verursacht werden, bei beiden Suchdrähten gleich, und sie lassen sich daher kompensieren.
Die elektrische Synimetrie in horizontaler Richtung soll Witterungseinflüsse weitgehend
ausschalten; Störungen der genannten Art stören daher das Brückengleichgewicht nicht.
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Um den Schutzbereich zu erweitern, kann man den Hauptsuchdrähten zusätzlich
Hilfssuchdrähte zuordnen, die durch galvanische Verbindung gleiches elektrisches
Potential wie die entsprechenden Hauptsuchdrähte aufweisen.
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Zweckmäßigerweise werden die Suchdrähte an isolierenden Halterungen
eines allen Suchdrähten ge-
meinsamen Trägers befestigt, wobei der gegenseitige
Abstand der Suchdrähte derart gewählt ist, daß sich etwa gleich große Kapazitäten
ergeben.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung er-eben sich C
aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigt F i g. 1 die zu einem Fühlersystem
vereinigten Suchdrähte mit ihren Trägern, F i g. 2 schaltungsmäßige Einzelheiten
der Alarmanlage in Verbindung mit dem Fühlersystem nach el Fig. 1.
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Die in F i g. 1 gezeigten Träger T weisen an ihren die Suchdrähte
halternden Enden isolierende Halterungen Hl ... H 4 auf. Die Suchdrähte
S 1 und S 2 befinden sich, bezogen auf den Erdboden, in gleicher Höhe.
Außerdem ist der Abstand dieser Suchdrähte zum erdnahen SuchdrahtS4 kleiner aewählt
als der Abstand zum erdfernen Suchdraht S 3.
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In F i g. 2 ist die Schaltung der Alarmanlage ge-zeigt,
wobei die Suchdrähte S 1 ... S4 an den Eckpunkten einer mit Wechselstrom
gespeisten Brückenschaltung angeschlossen sind. Dadurch ergeben sich zwischen den
Suchdrähten bestimmte Kapazitätswerte, die mit C 113, C 1/4,
C 2/3 und C 2/4 bezeichnet sind.
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Die hier symbolisch dargestellten Kondensatoren stellen also die Schutzkapazitäten
der Alarmanlage dar. Die mit diesen Kapazitäten gebildete Brückenschaltung wird
über die Suchdrähte S 3 und S 4 vom Wechselstromgenerator
G gespeist, während die Anschlußpunkte für die Brückendiagonale durch die
SuchdrähteS1 und S2 gebildet werden. Diese Anschlußpunkte stellen zugleich
den Ausgang der Brükkenschaltung dar. Hier entsteht im Alarmfall eine Meldespannung,
die einen Verstärker V steuert, in dessen Ausgangskreis sich Alarmmittel
A befinden.
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Um zu erreichen, daß sie an die Brückenschaltung anaeschlossene Betriebsspannung
des Wechselstromgelierators G erdsymmetrisch ist, ist parallel zum Speisekreis
ein streuarmer Transformator TG mit Mittelanzapfung vorgesehen, der aus den
Wicklunusteilen g'3 und W4 besteht. Entsprechend ist parallel zum Ausaan-
der Brückenschaltuno, ebenfalls ein C & Z,
streuarmer Transformator
TA mit Mittelanzapfung vorgesehen, der die Wicklungsteile #V1 und W2 aufweist.
Auf diese Weise wird erreicht, daß der Erdanschluß E keinen Eckpunkt der
Brücke bildet, sondern einen zentralen Punkt, und dadurch gehen die Erdkapazitäten
der Suchdrähte nicht in den Brückenabgleich ein.
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Durch die Tatsache, daß sich die Suchdrähte Sl und S2 auf gleicher
Höhe über der Erde befinden, können sich elektrische Felder, die beispielsweise
durch Blitze oder durch Hochfrequenzsender ausgelöst werden, nicht auswirken, da
hierbei eine Kompensation auftritt. Das gleiche gilt für eine Beeinflussung, beispielsweise
durch Schnee oder Rauhreif, da auch hier unter normalen Verhältnissen eine Kompensation
dadurch eintritt, daß die verursachten Kapazitätsänderungen symmetrisch zu der jeweiligen
Symmetrieebene erfolgen.
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Die horizontale Symmetrieebene ist in der F i g. 1
mit A-B bezeichnet,
während die vertikale Symmetrieebene die Bezeichnung C-D trägt. Alle Kapazitätsänderungen,
die symmetrisch zu diesen Ebenen erfolgen, können das Brückengleichgewicht nicht
stören, so daß durch Umwelteinflüsse kein Fehlalarm ausgelöst werden kann. Dagegen
ist es nicht möglich, daß sich ein bewegtes Objekt, beispielsweise eine Person,
dem Fühlersystern so annähert, daß nur eine symmetrische Beeinflussuno, erfolat.
Immer wird beim Er-Im el reichen eines bestimmten Mindestabstandes die Symmetrie
der durch die Suchdrähte gebildeten Kapazitätmeßbücke gestört werden, wodurch eine
Alarmauslösung erfolgt.
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Es ist aus Schutzgründen erforderlich, die Höhe des Fühlersystems
zu vergrößern, so kann man im einfachsten Fall den Suchdraht S 3 und/oder
S 4 nicht in die Symmetrielinie C-D legen, sondern statt dessen zwei galvanisch
verbundene Suchdrähte in bestimmtern Abstand, aber symmetrisch zu dieser Symmetrielinie,
vorsehen, zu denen sich dann wiederum Schutzkapazitäten zu den Suchdrähten
S 1 und S 2 bilden. Werden noch größere Anforderungen an die
Höhe des Fühlersystems gestellt, so kann man entsprechend den Suchdrähten
S 1 und S 2 weitere damit galvanisch verbundene Suchdrahtpaare vorsehen,
wodurch auch weitere Symmetrieebenen entstehen.
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Durch die Tatsache, daß durch die Kompensation von Störeinflüssen
das Verhältnis von Nutzpegel zu Störpegel groß ist und damit die Anlage nach der
Erfindung eine hohe Ansprechempfmdlichkeit aufweist, läßt sich erreichen, daß bereits
bei geringeren Kapazitätsänderungen eine Alarmauslösung erfolgt. Dies bedeutet für
die Praxis, daß die Annäherung einer Person an den zu schützenden Geländeabschnitt
bereits erheblich vor dem Erreichen der Schutzzone möc,lich ist. Außerdem können
auch kleinere bewegliche Objekte hinsichtlich der Annäherung an den zu schützenden
Geländeabschnitt erfaßt werden.