DE1962834C - Sicherheitsmeldeeinrichtung mit mechanisch-elektrischem Wandler - Google Patents

Description

beiden ersten Stufen (Tl, T 2) durch Rück-

kopplung über einen hochohmigen Widerstand (R 2) im Ruhezustand gleichstrommäßig stabil gehalten werden und die dritte Stufe (T 3) an die

beiden ersten nur wechselstrommäßig über einen 35 Die Erfindung bezieht sich auf eine selbst-

Kopplungskondensator (C I) angeschaltet ist. überwachte Sicherheitsmeldeeinrichtung, bei welcher

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgen- eine als Ruhekriterium in einer mehrstufigen rückden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechsel- gekoppelten Verstärkerschaltung selbsterregte Hochstromriickkopplung durch einen Übertrager be- frequenzschwingung durch einen im Rückkopplungswirkt wird, dessen erte Wicklung (U 1) im Aus- 40 zweig angeordneten mechanisch-elektrischen Wandler gangskreis der letzten Verstärkerstufe (T 3) liegt zum Zwecke der Alarmauslösung unierbrochen wird, und dessen zweite Wicklung (Ü 2) im Eingangs- Es sind Meideschaltungen für Raumschutzanlagen kreis Jer ersten Verstärkerstufe (T 1) in Reihe mit Ruhestromüberwachung bekannt, bei denen mit dem Wandler (K) geschaltet ist. durch einen Oszillator ein Ruhewechselstrom erzeugt

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- 45 wird. Dabei ist es vielfach üblich, Kapazitätsänderunkennzeichnet, daß im Ausgangskreis der letzten gen, Jie in einem geschützten Raum durch das Ein-Verstärkerstufe ein Parallelschwingkreis ange- dringen einer Person entstehen, zur Verstimmung ordnet ist. der aus der dort angeordneten ersten des Schwingkreises oder einer Brückenschaltung und Übertragerwicklung (Ü1) und einem parallel damit zur Alarmgabe ausrumhren Finp ehenfalk oedazu geschalteten Kondensator (C 2) gebildet 50 bräuchliche Art des Raumschutzes ist die Geräuschwird, meldeeinrichtung. Hier ι werden die durch einen

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6. da- Eindringling verursachten Geräusche von einem durch gekennzeichnet, daß der Übertrager eine Mikrofon aufgenommen, das in den Ruhestromkreis dritte Wicklung (Ü3) besitzt, durch die über einbezogen ist. Durch Überlagerung der Stromeinen Schalttransistor (T 4) das am Verstärker- 55 Schwankungen am Mikrofon mit dem Ruheausgang anstehende Ruhe- bzw. Alarmkriterium wechselstrom entstehen Amplitudenschwankungen, in an sich bekannter Weise durch eine Gleich- die zur Alarmgabe auswertbar sind. Eine derartige stromschleife auswertbar ist. Geräuschmeldeeinrichtung ist beispielsweise in der

8. Einrichtung nach Anspruch 4 oder folgen- deutscher. Auslegeechrift 1 156 004 beschrieben. Bei den, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppel- 60 dieser bekannten Schaltung mit einem rückgekoppelkondensator (C 1) vor der letzten Verstärkerstufe ten Verstärkerkreis ist allerdings ein passives Mikrofon vorgesehen, welches Alarmgeräusche zusammen mit dem Ruhestrom an den Verstärker weitergibt. Durch eine spezielle Schaltung müssen dann erst die

65 Störfrequeiizen von den Ruhestromfrequenzen getrennt werden, um dann über einen Transformator an eine weitere Verstärkerstufe zu gelangen und dort die Ruhestromschwingung zu unterbrechen.

eine sehr hohe Kapazität besitzt, so daß der Transistor (T 3} dieser Verstärkerstufe nur mit den Spannungsspitzen der selbsterregten Hochfrequenzschwingung ansteuerbar ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 4 oder folgenden, Jadurch gekennzeichnet, daß zur Verlängerung des Alarmsignals eine Stabilisierung

Ein Nachteil bei diesen üblichen Geräuschmelde- mäßig über einen Kopplungskondensator angeschaltet anlagen besteht außerdem darin, daß mit ihnen der ist. Im Ruhezustand sind die beiden Trani,stören Schutz eines einzelnen Objektes nur indirekt durch der ersten beiden Stufen etwa zur Hälfte durchÜberwachung des ganzen Raumes möglich ist. Die gesteuert; eine Verschiebung des Arbeitspunktes am Folge sind häufige Fehlmeldungen, die in offenen 5 ersten Transistor führt je nach Polarität der Ände-Räumen beispielsweise durch Tiere ausgelöst werden rung entweder zur vollen Durchsteuerung oder zur können. Man ist deshalb bestrebt, Alarmeinrichtun- Sperrung des zweiten Transistors. In beiden Fällen gen zu schaffen, deren Meßfühler direkt an einem geht die Wechselstromverstärkung gegen Null, so geschützten Objekt angebracht werden können, so daß die dritte Verstärkerstufe, keine Wechselstromdaß nur die unmittelbare mechanische Einwirkung io aussteuerung bekommt. Eine Gleichstromstabiliam Objekt selbst zur Alarmgabe fül—* Einfache sierung am Eingang der ersten Stufe kann danach elektrische Kontaktschaltungen, d'^ ] '■ Bewegung erst langsam wieder über die hochohmigen Widerdes Schutzobjektes schließen outi -f^n, sind hierzu stände eintreten. Zweckmäßigerweise wird die schlecht geeignet, da sie allzu , ._ht überbrückt bzw. Wechselstromrückkopplung durch einen Übertrager aufgetrennt werden könm· \ ₁₅ bewirkt, dessen erste ^T1 klung im Ausgangskreis der

Hierzu wurde bereu:» vorgeschlagen, piezo- letzten Verstärkerstuu liegt und dessen zweite elektrische Wandler zu verwenden, die bei Be- Wicklung im Eingangskreis Ur ersten Verstärkerlastungsanderungen an ihrer Oberfläche eine Span- stufe in Reihe mit dem Wandler geschaltet ist. Die nung erzeugen, die dann ihrerseits zur /\larrngabe Frequenz des Ruhewechselstroms kann durch einen auswertbar ist. Bei den bisher üblichen Schaltungen ao Schwingkreis im Ausgangskreis der letzten Vermit derartigen Wandlern ist allerdings nur eine Ver- stärkerstufe festgelegt werden, der aus der dort anstärkung der entstehenden Potentialänderung mög- geordneten ersten Übertragerwicklung und einem lieh, während eine Überwachung auf Betriebsbereit- parallel dazu geschalteten Kondensator gebildet wirü. schaft bisher an den Eigenschaften des Wandlers Außerdem ist vorgesehen, daß der Übertrager noch scheiterte, obwohl sie gerade bei der' bruchempfind- as eine dritte Wicklung besitzt, durch die über einen liehen keramischen Wandlern sehr notwendig wäre. Schalttransistor das am Verstärksrausgang an-Die Einbeziehung des Wandlers in einen Üb^-r- stehende Ruhe- bzw. Alarmkriterium in an sich bewachungskreis der gebräuchlichen Art ist nicht mög- kannter Weise durch eine Gleichstromschleife auslich, weil der Wandler für Gleichstrom einen Isolator wertbar ist.

darstellt und we^;l andererseits die durch ihn erzeugte 30 in einer Weiterbildung der Erfindung ist für den

Gleichspannung keine auswertbare Verstimmung Koppelkondensator vor der letzten Verstärkerstufe

eines Wechselstromschwingkreises hervorrufen kann. eine sehr hohe Kapazität vorgesehen und die

Aufgabe der Erfindung war es deshalb, eine Wechselspannung der Vorstufe sehr hoch gewählt, Meldeeinrichtung der eingangs erwähnten Art zu so daß der Transistor dieser Verstärkerstu^fe nur mit schaffen, uie zürn Schutz einzelner Objekte anwend- 35 den Spannungsspitzen der selbsterregten Hochbar i«it und gleichzeitig in einer einfachen Schaltungs- frequenzschwingung angesteuert wird. Durch diese anordnung die vorteilhafte Verwendung eines mecha- Maßnahme wird auch bei kurzem Ansprechen des nisch-elektrischen Wandlers gestattet. Erfindungs- Wandlers ein genügend langes Alarmsignal erzielt, gemäß wird dies dadurch erreicht, daß im Rück- da diese Verstärkerstufe nach einem einmaligen Auskopplungszweig ein aktiver mechanisch-elektrischer 40 setzen der Schwingung erst wieder durchgesteuert Wandler derart angeordnet ist, dar die durch Druck- werden kann, wenn der über einen hochohmigen änderungen in ihm erzeugten Potentialschwankungen Widerstand an Spannung geschaltete Kondensator durch direkte Verschiebung des Arbeitspunktes nachgeladen ist.

mindes'.P'·· einer Verstärkerstufe die Hochfrequenz- Eine Verlängerung des Alarmsignals läßt sich bei

schwingung unterbreche.!. 45 nur kurzzeitigem Ansprechen des Wandlers auch

Auf diese V/eise wird ein ursächliches Abreißen dadurch erreichen, daß man die Stabilisierung des der Schwingung bereits am Verstärkereingang erzielt. Arbeitspunktes des Eingangsverstärkers durch die Die Auswertung für die Alarmschaltung kann also Anordnung eines ÄC-Gliedes im Rückführungskreis ganz einfach darauf abgestellt sein, ob die Schwingung von der zwei'en zur ersten Verstärkerstufe verzögert, besteht oder nicht, so daß eine sonst übliche ?ut- 50 Der zugehörige Kondensator kann dabei üu-=i emc wendige Messung von Frequenz- oder Amplituden- entsprechend gepolte Diode schnell seinen Ladungsverzerrungen nicht erforderlich ist Als mechanisch- zustand ändern und über den zugehörigen Widerelektrischen Wandler zur Erzielung der Potential- stand nur langsam wieder aufgeladen bzw. entladen änderung am Verstärkereingang wird man im all- werden. Erst nachdem der Kondensator seinen urgemeinen einen piezoelektrischen Körper verwenden, 55 sprünglichen Zustand wieder erreicht hat, ist auch der wegen seiner kleinen Abmessungen bequem und eine Stabilisierung des Arbeitspunktes au Eingang unauffällig am Schutzobjekt angebracht werden verstärker wieder möglich.

kann. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen. Die AnwenJung der Erfindung ist bei allen Arten

zur Vergrößerung der Zeitkonstante der Schaltung von Sicherheitsanlagen möglich, bei denen mecrw

in der ersten Ve.stärkerstufe einen Feldeffekt- 60 nisch-elektrische Wandler eingesetzt werden können

Transistor einzusetzen. Der Wandler kann an einem beweglichen Objekt an

In einer bevorzugten Ausführungsform der Er- gebracht sein, so daß er bei dessen Entfernung ent-

findung sind drei ν ürstärkerstufen mit je einem lastet wird und Alarm auslöst. Er kann aber auch

Transistor für die Schwingschaltung vorgesehen, wo- zum Raumschutz so angebracht sein, daß er durch

bei die beiden ersten Stufen durch Rückkopplung 65 einen Eindringling belastet wird und dann ebenfalls

über einen hochohmigen Widerstand im Ruhezustand ein Alarmsignal gibt. Schließlich ist aber auch der

gleichstrommäßig stabil gehalten werden und die Einsatz zur Anzeige von Geräuschen in gleicher

dritte Stufe an die beiden ersten nur wechselstrom- Weise möglich.

Weitere Einzelheiten der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels entnommen werden. Es zeigt

F i g. 1 die Anordnung eines piezokeramischen Wandlers zum Schutz eines aufgehängten Bildes,

Γ i g. 2 ein Schaltungsbeispiel zur Auswertung der am Wandler entstehenden Potentialänderungen,

c i g. 3 eine erweiterte Schaltung zur Verlängerung dei Alarmsignals.

In F i g. 1 ist eine Möglichkeit skizziert, wie ein mechanisch-elektrischer Wandler, beispielsweise ein neiokeramischer KörperK, an einem BilderhakenH tefes.igt sein kann. Das Gewicht des Schutzo'-jekies O wird über ein 'Ialteband B auf den Wandler K übertragen. Ein Abnehmen des Bildes bringt eine Kraftänderung am Wandler mit sich und führt zur Alarmauslösung.

Die F i g. 2 zeigt eine zugehörige Schaltung. Per durch Einschalten des Schalters S erreichte Runezustand ist durch gestrichelte Kontakte dargestellt, ao Schraffierte Transistoren und Relais sind in diesem Zustand durchgeschaltet. Sie besteht im wesentlichen aus einem dreistufigen Verstärker mit den Transistoren Tl, Γ 2 und T 3. Im Eingangskreis von Tl liegt die Piezokeramik K; sie verhält sich im Ruhezustand wie ein Kondensator, der beim Anlegen der Batteriespannung Ub an die Schaltung über den Widerstand R1 und den hochohmigen Widerstand R 2 langsam aufgeladen wird, wobei das Potential an der Basis von T1 von Null an so lange steigt, bis T1 und dann auch T 2 leitend wenden. Bei Durchsteuerung von 72 sinkt dessen Kollektorspannung und damit auch die Basisspannung von Tl, so daß sich T1 und T 2 gleichstrommäßig auf einen stabilen Ruhezustand .inpegeln. An diese beiden Verstärkerstufen ist wechselstrommäßig über den Kondensator Ci die dritte Stufe mit dem Transistor T 3 angekoppelt, in dessen Kollektorkreis die Wicklung Ü1 eints Übertragers liegt. Ul bildet zusammen mit dem Kondensator Cl einen Parallelschwingkreis, dessen selbsterregte Schwii jung über die Wicklung V 2 desselben Übertragers mit geringer Amplitude an den Fußpunkt der Piezokeramik K und damit an die Basis von Tl übertragen wird. Im Ruhezustand wird sie über Tl, T2 und T3 verstärkt und über die Wicklung Ü 3 in einer gebräuchlichen Ruhestromschleife ausgewertet, die nicht Gegenstand der Erfindung ist. Solange Ü3 Strom führt, ist T 4 durchgeschaltet, und das Relais A ist angezogen; der Kondensator C 3 hat dabei lediglich eine Puffertunktion. Eine Unterbrechung des Stroms im Übertrager führt zur Sperrung . des Transistors T 4 und damit zum Abfallendes Relais A, und über dessen Ruhekontakt al zum Ansprechen des GleichstromweckersG.

Im Alarmfall tritt an der Keramik K infolge einer mechanischen Druckänderung ei/.? Potentialänderung auf, die den Arbeitspunkt von T1 und von T 2 verschiebt, so daß T 2 entweder ganz durchgesteuert oder gesperrt wird. In beiden Fällen geht die Wechselstromverstärkung gegen Null, und die Schwingung reißt ab, da T 3 gesperrt wird und auch durch Ü1 kein Strom mehr fließt. In gleicher Weise löst der Ausfall irgendeines Bauelements dir Verstärkerschaltung durch Abreißen der Schwingung den Alarm aus.

Um auch bei kurzzeitiger Verschiebung des Arbeitspunktes von T1 ein genügend langes Alarmsignal auszulösen, kann man den Kondensator C1 sowie die durch Ό 2 zurückgekoppelte Wechselspannung wesentl h größer wählen, als es nach den Schwingbedingungen erforderlich wäre. Bei einem einmaligen Abreißen der Schwingung muß C1 über R 3 erst langsam um den Betrag des "orher vorhandenen Scheitelwertes der Wechselspannung an C₁ aufgeladen werden, bis eine Schwingung wieder einsetzen und zur Durchsteuerung von Γ 3 führen kann.

Eine weitere Möglichkeit zur Steigerung der Ansprechempfindlichkeit ist in F i g. 3 dargestellt. Durch zusätzliches Einfügen eines RC-Gliedes aus R 4, C 4 und der Diode D in den Rückführungskreis von R 2 wird erreicht, daß bei kurzzeitiger Durchsteuerung von T 2 der Kondensator C 4 entladen wird, wodurch auch der Arbeitspunkt von Tl stark absinkt und erst wieder ansteigen kann, wenn C4 über A4 nachgeladen ist. Die Diode muß entsprechend anders gepolt sein, wenn der Potentialstoß an K so verläuft, daß T 2 gesperrt wird; in diesem Fall wird T 4 schnell aufgeladen und langsam wieder entladen.

Allerdings ist in der genannten Anordnung die Diode D im Gegensatz zu den übrigen Bauelementen nicht auf Ausfall überwacht. Man kann aber auch für D eine Überwachung erreichen, wenn man an Stelle von R 4 den gestrichelt gezeichneten Widerstand R 4' einfügt. In diesem Fall tritt eine äußerst hohe AnsprechempSndlichkeit ein, die nicht mehr für jede Anwendung geeignet erscheint

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. des Arbeitspunktes am Eingangsverstärker (T 1) durch die Anordnung eines ÄC-Gliedes (,A4, C 4, D) im Rückführungskreis von der zweiten zur ersten Verstärkerstufe erzielbar ist, wobei der zugehörige Kondensator (C 4) über eine entsprechend gepolte Diode (D) sprungartig stinen Ladungszustand ändern kann und erst allmählich über den zugehörigen Widerstand (R 4) seinen ursprünglichen Ladungszustand wieder annehmen kann.

   10. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanisch-elektrische Wandler als Meßfühler an einem beweglichen Objekt so angebracht ist, daß er bei dessen Entfernung entlastet wird und so zur Alarmauslösung führen kann.

   11. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß aer mechanischelektrische Wandler als Meßfühler derart in einem Raum angeordnet ist, daß er durch eine eindringende Person belastet werden kann und so eine Alarmauslösung erzielbar ist.

   12. Einrichtung i.ach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanischelektrische Wandler derart im Raum angeordnet ist, daß er durch auftretende Geräusche in Schwingungen versetzbar ist und so eine Alarmauslösung bewirkt werden kann.

   Patentansprüche:

   ί. Selbstüberwachte Sicherheitsmeldecinrichtung, bti welcher eine als Ruhekriterium in einer mehrstufigen rückgekoppelten Verstärkerschaltung selbsterregte Hochfrequenzschwingung durch einen im Rückkopplungszweig angeordneten mechanisch-elektrischen Wandler zum Zwecke der Alarmauslösung unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Rückkopplungszweig ein aktiver mechanisch-eiekirischer Wandler (K) derart angeordnet ist, daß die durch Druckänderungen in ihm erzeugten Potentialschwankungen durch direkte Verschiebung des Arbeitspunktes mindestens einer Verstärkerstufe (T 1) die Hochfrequenzschwingung unterbrechen.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als mechanisch-elektrischer Wandler (K) ein piezoelektrischer Körper ver- _ao wendet ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung der Zeitkonstante der Schaltung am Verstärkereingang (Tl) ein Feldeffekt-Transistor eingesetzt ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, Hqß für die Schwingschalning drei Verstärkerstufen mit je einem Transistor vorgesehen sind, wobei die