DE1948867A1

DE1948867A1 - Alarmvorrichtung

Info

Publication number: DE1948867A1
Application number: DE19691948867
Authority: DE
Inventors: Everitt Kenneth John
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-09-26
Filing date: 1969-09-26
Publication date: 1970-04-23
Also published as: US3659289A; GB1242404A; FR2018947A1

Description

Die Erfindung "betrifft eine Anzeigevorrichtung zum Feststellen von Bewegungen eines Gegenstandes und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, eine Vorrichtung zur Entdeckung der Anwesenheit eines Eindringlings in einen umschlossenen Raum.

Es sind bereits Raumsicherungsvorrichtungen (z.B. Einbruchmelder) bekannt, bei welchen Ultraschallwellen in dem.Saum ausgesendet werden und die Vorrichtung Änderungen der Frequenz der reflektierten Wellen mißt, um die Anwesenheit eines bewegten Gegenstandes in dem Raum anzuzeigen (der bekannte Doppler-Effekt bewirkt dabei ein Ansteigen oder Abfallen der Frequenz der von einem sich bewegenden, Gegenstand reflektierten Welle, je nachdem, ob sich der Gegenstand gegen die Ultraschallquelle hin-oder von dieser wegbewegt). Diese bekannten Vorrichtungen müssen in hohem Maße stabilisiert sein, wenn sie eine verläßliche Anzeige über das Betreten des Raums durch einen Eindringling geben sollen und

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müssen sehr empfindlich gegen Frequenzänderungen sein, wenn sie auf sich langsam bewegende Gegenstände, nicht aber auf Ab-

weichungen ansprechen sollen, welche in der Ausgangsfrequenz des Wellengenerators entstehen können.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung beruht auf dem Messen von Änderungen der Amplitude reflektierter Wellen und kann daher ohne Rücksichtnahme auf eine enge Kupplung zwischen Generator und Empfänger konstruiert werden.

In vielen Fällen ist es wünschenswert, daß im Fall eines unerwünschten Eindringens in den Raum sich der Ort, wo der Alarm gegeben wird, von dem zu schützenden Raum entfernt befindet. So kann es z.B. erwünscht sein, daß der Alarm in dem Raum eines Nachtwächters einer Fabrik oder eines Warenhauses gegeben wird, welche sich viele Meter (sogar mehrere hundert Meter) von dem zu schützenden Raum entfernt befindet. Bei bekannten Vorrichtungen ist es notwendig, einen Teil der Vorrichtung in dem zu schützenden Raum mit einem anderen Teil zu koppeln, der sich dort befindet, wo der Alarm gegeben werden sollj dies geschieht mit Hilfe von besonders verlegten Drähten und dies vermehrt die Kosten der Installation der Vorrichtung, sowie die Anfälligkeit der Vorrichtung für Störungen und/oder Falschalarm durch angebliche Eindringlinge.

Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Konstruktion der Vorrichtung die Anwendung von herkömmliehen Netzleitungen als Verbindung zwischen den beiden Teilen der Vorrichtung erlaubt.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie für offene Flächen (z.B. Freiluft-Lagerspeicher oder Flugplätze) verwendet werden und die Anwesenheit eines viele Meter von der Vorrichtung entfernten Eindringlings auf dem Platz durch Anzeige des Auftretens von von

-.■λ.- 009817/0429 . ~ ³."'

diesem Eindringling reflektierten Wellen angeben kann.

Erfindungsgemäß weist eine Alannvor richtung einen Generator zur Erzeugung von Longitudinal-Druckwellen mit Überschallfrequenz auf, eine Empfängereinheit zur Kontrolle der Amplitude der von einem Empfänger mit Ultraschallfrequenz aufgenommenen Wellen, einen Oszillator zur Erzeugung einer Signalreihe mit einer bestimmten Trägerfrequenz, erste Schaltvorrichtungen zur Kontrolle der Übertragung der Signalreihe dieser Trägerfrequenz auf eine Detektoreinheit, wobei diese ersten Schaltvorrichtungen in Abhängigkeit von einer Änderung der Amplitude des von dem Empfänger aufgenommenen Signals betätigt werden, wobei die Detektoreinheit auf die Trägerfrequenz abgestimmt ist, und mit weiteren, von der Signalreihe gesteuerten Sehaltvorrichtungen für die Betätigung einer Alarm- und/ oder Registriervorrichtung, welche anzeigt, wenn sich die Amplitude der von dem Empfänger aufgenommenen Wellen verändert hat.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Signalreihe eine Frequenz von vielen Kilohertz auf und wird über die Netzleitungen auf die Detektoreinheit übertragen. Zweckdienlicherweise sind der Generator und der Empfänger in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, welches seine Energie aus einem Netzausgang bezieht und die Signalreihe in diesen Netzausgang einspeist, und ist die. Detektoreinheit (welche die Alarm- und/oder Registriervorrichtung enthalten kann oder nicht) mit einem Netzausgang verbunden, der an einer von der Generator/Empfänger-Einheit entfernten Stelle angeordnet ist.

Generator und Empfänger können ein angepaßtes Paar von Kristalloszillatoren sein und zweckmäßig mit einer Frequenz arbeiten, die größer als 22 kHz, vorzugsweise größer als 30 kHz, ist. Es wurde festgestellt, daß 40 kHz eine geeignete Betriebsfrequenz sind.

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Da der Detektor auf Änderungen in der auf inn (über die Jtfetzleitungen) von"der Generator/Empfänger-Einheit aufgegebenen Signalreihe anspricht, kann er auf eine Änderung der Frequenz der Signalreihe ansprechen, sowie das Vorhandensein der Signalreihe oder das Eichtvorhandensein der Signalreihe. So kann z.B. der Oszillator ständig in Betrieb sein, sein Ausgang aber nur dann an den Detektor angeschlossen sein (oder sein Ausgang nur dann von dem Detektor abgeschaltet sein), wenn sich die von dem Empfänger aufgenommene Wellencharakteristik

ändert. Andererseits kann der Oszillator in Betrieb gesetzt werden (oder außer Betrieb gesetzt werden-- oder auf eine andere Frequenz gestellt werden, auf welche der Detektor^nicht anspricht), wenn sich die Charakteristik der von dem Empfänger aufgenommenen Wellen ändert.

Wo eine Vielzahl von Generator/Empfänger-Einheiten an einer Vielzahl von verschiedenen Stellen (z.B. rund um den Rand einer offenen Fläche oder in einer Vielzahl verschiedener Räume) verwendet werden soll und die Anwesenheit eines Eindringlings in der Nähe irgendeines Generator/Empfängers von einer einzigen Detektoreinheit angezeigt werden soll, können alle Generator/Empfänger-Einheiten Generatoren aufweisen, .welche mit "derselben Frequenz arbeiten, jedoch mit einer Signalreihe, welche für jede Generator/Empfänger-Einheit, von welcher sie kommt, auf eine verschiedene Frequenz moduliert ist. Die eine Detektoreinheit kann dann mit einem Eingangskanal für jede Generator/Empfänger-Einheit ausgestattet sein, wobei jeder Kanal auf eine bestimmte der· modulierten Signalreihen anspricht» ·

Um Falschanzeigen der Vorrichtung auf ein Minimum zu beschränken, wird die erste Schaltvorrichtung nur dann in Tätigkeit gesetzt, wenn bei dem von dem Empfänger aufgenommenen Signal eine Amplitudenänderung stattfindet, welche größer ist als ein vorbestimmtes Minimum oder welche später erfolgt als nach einer bestimmten minimalen Verzögerung.

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Bs wird nun eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Alarmvorrichtung unter Bezugnahme auf die beigefügten Schaltbilder beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Einbruchsicherung, welche eine in der gestrichelten Umrandung 1 dargestellte Generator/Empfänger-Einheit, sowie eine in der gestrichelt'en Umrandung 2 dargestellte Detektoreinheit aufweist, wobei die Generator/Empfänger-Einheit 1 in einem Raum angeordnet ist, für welchen die Anwesenheit von Eindringlingen angezeigt werden soll und die Detektoreinheit 2 sich an einem beliebigen, von diesem Raum entfernten Ort befinden kann, wobei die Verbindung zwischen diesen beiden Einheiten über die Netzversorgungskabel"(wie durch die gestrichelte Verbindungslinie 3 dargestellt) erfolgt.

Die Generator/Empfänger-Einheit weist ein hochstabilisiertes Netzanschlußgerät 4 auf, welches einen Oszillator 5 speist, der seinerseits Hochfrequenzleistung an einen Schallsender 6 gibt. -

Das Netzansehlußgerät 4 enthält zweckdienlicherweise einen Vollweggleichrichter mit einem angeschlossenen Glättungskreis und einer Brückenverbindung aus Transistor-Zener-Dioden, um einen stabilisierten Gleichstromausgang aufrechtzuerhalten, unabhängig von größeren Schwankungen des Wechselstromeingangs. Der Oszillator 5 ist zweckmäßig transistorisiert und arbeitet bei etwa 40 kHz. Der Schallsender 6 ist ein Piezokristall. Durch die Kombination der ganzen Zahlen 4ι 5 und 6 wird die Aussendung von longitudinal-Druckwellen mit Ultraschallfrequenz von dem Schallsender 6 bewirkt, wobei die Wellen in dem Raum, in welchem sich die Einheit 1 befindet, eine stehende Welle erzeugen. _:,

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Ein weiterer Piezokristall wird als Empfänger 7 verwendet und ist neben dem Schällsender 6 angeordnet, um Wellen anzuzeigen, welche von reflektierenden Flächen in dem Raum auf ihn zurückgeworfen werden. Ein Verstärker 8 (welcher auf die Frequenz der Ultraschallwellen abgestimmt ist) verstärkt den Ausgangs des Empfängers 7 und gibt diesen an einen Amplitudenhöhendetektor 9 weiter. Bei einer bevorzugten Ausführungsform bezeichnet das Bezugszeichen 9 einen Gruppendetektor, welcher Änderungen in dem Ausgang des Verstärkers 8 mißt. Der Gruppendetektor kann einfach ein Kondensator sein, welcher so geschaltet ist, daß er die gleichgerichteten Halbwellen aus dem Aus-

" gang des Verstärkers 8 aufnimmt, wobei jede Änderung der von dem Kondensator gespeicherten Ladung eine Änderung der Amplitude der den Empfänger 7 erreichenden Wellen bedeutet. Der Verstärker 10 dient als Gruppenverstärker und verstärkt das Ausgangssignal des Amplitudenhöhendetektors 9 so, daß es ausreicht, um jede geeignete Schaltvorrichtung 11 zu schalten und auf diese Weise den Betrieb eines Signaloszillators 12 zu steuern. Bei einer Ausführungsform arbeitet der Oszillator 12 kontinuierlich und die Schaltvorrichtung (z.B. ein Transistor oder ein Magnetschwingschalter) dient lediglich dazu, den Oszillatorausgang an das Netz 3 anzuschalten, oder ihn von dem Netz 3 zu trennen. Als andere Möglichkeit kann der Schalter 11 dazu verwendet werden, den Oszillator ein- oder auszuschalten, wobei der Oszillatorausgang ständig an die Verbindung 3 geschaltet ist. Ist die Anordnung so, daß unter den Bedingungen einer gleichförmigen Amplitude der reflektiert ten Wellen (d.h. einer stationären stehenden Welle) der Oszillator an das Netz 3 angeschlossen ist, so besteht der Vorteil, daß jegliche Trennung von der Generator/Empfänger-Einheit 1 sofort registriert wird und die Vorrichtung daher nicht so leicht von einem Eindringling außer Betrieb gesetzt werden kann. ,

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Die Frequenz des Oszillators kann so gewählt werden, daß sie jeden geeigneten Wert hat, wobei zu beachten ist, daß damit eine Signalreihe erzeugt werden muß, welche über das Netz übertragen werden muß. Man stellte fest, daß eine, für diesen Zweck geeignete Frequenz die Größe von 120 kHz hat. Es können aber auch Frequenzen im Bereich von 100 bis 260 kHz verwendet werden. .

Die Detektoreinheit 2 weist einen eigenen Leistungsansehluß 13 auf, einen auf die Frequenz des Oszillators 12 abgestimmten Verstärker 14» Schaltvorrichtungen 1,5 und irgendeine geeignete Alarmvorrichtung oder einen Registrierzähler 16. Der Verstärker 14 betätigt die Schaltvorrichtung 15, wenn die'Signalreihe des Oszillators 12 in das Netz gelangt oder nicht, je nachdem, welche Art der Schaltung gewählt ist. In jedem Fall wird die Alarmvorrichtung oder der Registrierzähler 16 betätigt.

Der Schallsender 6 und der Empfänger 7 können nebeneinander in demselben Gehäuse angeordnet sein, und es ist dann nur noch notwendig, dieses Gehäuse in dem Raum unterzubringen und die Generator/Empfänger-Einheit an das Netz anzuschließen. Die Detektoreinheit wird dann an das Netz an einem anderen Ort (und es wurde in der Praxis festgestellt, daß die Entfernung zwischen Empfänger und Detektor mehrere hundert Meter betragen kann) angeschlossen, um eine Anzeige zu geben, sobald die in dem Raum stehende Welle gestört wird. Es ist auch mSglich, den Schallsender 6 und den Empfänger 7 räumlich getrennt anzuordnen, wobei die stehende Welle zwischen ihnen überwacht wird und auf diese Weise ein größerer Raum geschützt werden kann. Die Anordnung, bei welcher der Oszillator 12 normalerweise schweigt und nur oszilliert, wenn sich die stehende Welle ändert, hat den Vorteil, daß eine Mehrzahl von Generator/Empfänger-Einheiten, von denen jede ihren eigenen,auf dieselbe Frequenz abgestimmten Oszillator 12 aufweist, an

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eine einzige Detektoreinheit geschaltet werden kann, um eine Vielzahl von getrennten Räumen zu überwachen, wobei eine Störung irgendeiner der stehenden Wellen in einem der Räume von der Detektoreinheit registriert wird. Bei dieser abgeänderten Anordnung muß jedoch der Kreis in der -Detektoreinheit so beschaffen sein, daß er zwischen einem vom Oszillator 12 stammenden Signal und einer falschen Oszillation mit Oszillatorfrequenz aus dem Netzanschluß, welche mit keinem der Oszillatoren in Verbindung steht, unterscheiden kann«'

Eine Möglichkeit, diese Unterscheidung sicherzustellen, besteht darin, in die Detektoreinheit 2 mit zwei Verstärkern auszurüsten, von·denen einer so abgestimmt ist, daß er Signale mit Oszillatorfrequenz aufnimmt, und der andere so gefiltert ist, daß er jede Frequenz, ausgenommen die OszillatOrfrequenz, aufnimmt, und die Schaltvorrichtung 15 so auszubilden,daß sie nur betätigt wird, wenn ihr ein Signal von dem einen Verstärker, nicht aber von dem anderen zugeht.

Eine andere Möglichkeit der Unterscheidung zwischen einem "richtigen" vom Oszillator kommenden Signal mit der vorbestimmten Frequenz und einem "falschen" (welches Breitband-. Charakter haben wird) besteht darin, zwei parallelgeschältete, abgestimmte Verstärker zu verwenden, von denen einer auf die vorbestimmte Qszillatprfrequenz abgestimmt ist und der andere auf eine in geeignetem Abstand von dieser vorbestimmten Frequenz befindliche Frequenz abgestimmt ist. (So würde z.|!., wenn die. psZi^l^tpren darauf abgestimmt sind, Signalreihen von 120 kHz zu übertragen, ein Verstärker in der Detektpreinheit auf 120 kHz abgestimmt sein und der andere auf z.B.. 3S₁Q kHz) Die Ausgänge aus den beiden abgestiififeten Iferstärkern wei;den auf einen Einwegscha.lter aufgegeben, welcher nur auf ein~ Signal aus dem Ausgang des einen Verstärkers auf

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Alarm schalt el;, nicht aber auf ein Signal aus den Ausgängen beider Verstärker hin oder, auf ein Signal aus dem Ausgang des anderen Verstärkers hin.

Wenngleich der Hauptzweck der Vorrichtung die Einbruchsicherung eines Raums istι ist leicht einzusehen, daß die Vorrichtung, da sie ja immer dann betätigt wird, wenn die von dem Empfänger 7 kontrollierte stehende Welle sich ändert, auch auf anderen Gebieten Verwendung finden kann, z.B. zum Zählen der Anzahl von leuten," die in ein Gebäude gehen (in diesem Fall wird jede Störung der stehenden Welle, die durch eine in das Gebäude tretende Person verursacht wird, dazu verwendet, einen Registrierzähler und nicht eine Alarmvorrichtung ■ zu äshalten), oder beim Ausbruch eines Feuers in dem Raum, welches heftige Luftströme erzeugen wird, die ausreichen, um die Amplitude der von dem Empfänger 7 aufgenommenen Wellen zu ändern. ·

Die Fig. 2 und 3 der Zeichnungen zeigen typische Kreise für eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt die Kreise für die Vorrichtungen 7 bis 12 der Fig. 1 (wobei die Vorrichtungen 4 bis 6 vollkonsasii gängig sind und keine nähere Erklärung brauchen), und Fig. 3 zeigt eine typische Detektoreinheit 2 mit zwei abgestimmten Verstärkern 14a und 14b für die Unterscheidung zwischen einem Originalsignal und aus dem Netz stammenden Störungen.

In Fig. 2 wird der Ausgang aus dem Empfänger 7 an einen zweistufig abgestimmten Verstärker (Verstärker 8) über einen Sender-Folger-Kreis geschaltet. Ein Kondensator 0 dient als Amplltudenhöhendetektor 9, auf welchen ein zweistufiger "Gruppen"-Verstärker ("envelope" amplifier) 10, folgt. Der Ausgang aus diesem Verstärker ist an ein Darlington-Paar D1 über einen Nebenschluß (einen Widerstand .R und einen Kondensator C2) geschaltet, dessen Impedanz einstellbar ist, um die Ansprechempfindlichkeit der Vorrichtung zu steuern, so daß nur dann Alarm gegeben wird, wenn ein Signal aus dem Verstärker 10 kommt, welches größer als ein vorbestimmtes Mindestsi-

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gnal ist und welches langer dauert als eine vorbestimmte Mindestdauer. .

Ein Relais A1 "bildet die letzte Stufe der Schaltvorrichtung · 11 und setzt einen Oszillator 12 in Betrieb, welcher mit der Verbindung 3 in einer von zwei möglichen Weisen verbunden ist. Die in Pig. 2 dargestellten Verbindungen bewirken eine "positive Signalgebung", bei welcher der Oszillator 12 nur dann oszilliert, wenn das Relais A1 schließt (und auf-diese. Weise die.Signalreihe nur dann weitergibt, wenn Alarmbedingungen herrschen). Wird jedoch der Kontakt YY' hergestellt (im Gegensatz zu der Darstellung auf der Zeichnung, wo der Kontakt YY hergestellt ist) und ebenso der Kontakt XX, so wirkt die Vorrichtung als "negative Signalgebung" und der Oszillator oszilliert normalerweise, hört damit jedoch auf, wenn das Relais A1 schließt. ^:

Der obere Verstärker (Ha) in lig. 3 ist auf die Frequenz des Oszillators 12 abgestimmt, während der untere Verstärker (I4b) auf eine davon verschiedene Frequenz in dem '^fStörungs-"Band. abgestimmt ist. Wird die Art der "positiven Signalgebung" verwendet, so werden beide Verstärker benötigt, wobei der Kreis so geschaltet wird, daß das Darlington-Paar D2 ein Relais A2 nur dann mit Energie versorgt, wenn von dem Verstärker 14a ein Signal aufgenommen wird, ohne daß eines vom Verstärker 14b aufgenommen wird. Wird die Methode der "negativen Signalgebung" angewendet, so ist der Verstärker 14b nicht erforderlich, sondern die Diode D wird umgepolt und ein Widerstand R2 (gestrichelt dargestellt) wird an der angezeigten Stelle angeordnet. .■-'■'■.

Wird der Verstärker 14b weggelassen, so ist es zweckmäßig, die Zener-Diode und den dazu parallelgeschalteten Kondensator (rechts vom Verstärker 14b dargestellt) in dem Kreis des Verstärkers 14a zu belassen, da diese Schaltelemente eine glät-

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tende und stabilisierende Wirkung auf die Hochspannungslinien beider Verstärker ausüben.

Da der Leistungsanschluß 13 jede herkömmliche Bauweise aufweisen kann, wurde er in Fig. 3 nicht dargestellt.

Patentansprüche";

Claims

Patentansprüche

M₁J Alarmvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Generator (1) für die Erzeugung von Longitudinal-Druckwellen mit Ultraschallfrequenz, eine Empfängereinheit (1) für die Kontrolle der Amplitude der von einem Empfänger aufgenommenen Wellen mit Ultraschallfrequenz, einen Oszillator (5) zur Erzeugung einer Signalreihe einer bestimmten Trägerfrequenz, einer ersten Schaltvorrichtung für die Steuerung der Übertragung der Signalreihe mit dieser Trägerfrequenz auf P eine Detektoreinheit (2), wobei diese erste Schaltvorrichtung in Abhängigkeit von der Ampli tudenänderung eines von dem Empfänger (?) aufgenommenen Signals betätigt wird und die Detektoreinheit (2) auf die Trägerfrequenz abgestimmt ist, sowie durch eine weitere, von der Signalreihe gesteuerte Vorrichtung zur Betätigung einerAlarm- und/oder Registriervorrichtung (16), welche es anzeigt, wenn sich die Amplitude der von dem Empfänger (7) aufgenommenen Wellen verändert hat.
2. Alarmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalreihe über die Netzleitung (3) auf die •Detektoreinheit (2) übertragen wird.

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3. Alarmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Generator und Empfänger in einem Gehäuse (T). untergebracht sind und aus dem Wetz über eine Netzleitung mit Strom versorgt werden, wobei dier Ausgang des Oszillators (12) ebenfalls an diese Netzleitung angeschlossen ist, um auf diese die Signalreihe, aufzugeben, und wobei sich die Detektorein-

■ heit (.2.) in einem separaten Gehäuse befindet und ebenfalls mit einer Leitung zum Anschluß an das Netz versehen ist, wobei diese Anschlußleitung dazu dient, die Detektoreinheit (2) mit Strom zu versorgen und die Signalreihe auf sie zu übertragen,

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4. Alarmvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator eine Signalreihe nur dann nicht auf die Detektoreinheit (2) überträgt, wenn die von dem Empfänger aufgenommene stehende Welle sich ändert.
5. Alarmvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator nur dann eine Signalreihe auf die Detektoreinheit (2) überträgt, wenn die von dem Empfänger aufgenommene stehende Welle sich ändert. .
6. Alarmvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinheit (2) zwei abgestimmte Verstärker (14a,Hb) aufweist, von denen nur einer auf den Empfang der Si gnalreihe abgestimmt ist, wobei die Detektoreinheit (2) einen Einwegschalter aufweist, welcher nur dann auf Alarm schaltet, wenn aus dem Ausgang lediglich eines der beiden abgestimmten Verstärker ein Signal aufgenommen wird.

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