DE2137893A1 - Annäherungs-Signalgeber - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE ■ . ■- ■*

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLOPSCH

DIPL.-ING. SELTING
KPLN 1, DEICHMANNHAUS

27. JuL! 137) Sg/ls

Crane Products Manufacturing Co. Inc. South Industrial Road, Las Vegas, Nevada 89103, USA

Annäherungs-Signalgeber

Die Erfindung betrifft einen Annäherungs-Signalgeber zur Auslösung eines Schaltsignales dann, wenn ein Gegenstand sich in einem elektrischen Feld bestimmter Mindestfeldstärke befindet.

Annäherungs-Signalgeber dieser Art sind bekannt. Sie geben ein Warnsignal ab, wenn ein Objekt in ein elektrostatisches Feld eintritt. Dies kann geschehen, wenn ein Gegenstand z.B. zu nahe an eine spannung führende elektrische Leitung herangebracht wird. Derartige Annäherungs-Signalgeber für einen derartigen Zweck sind beispielsweise in den US-Patenten 3 125 75I und J5 168 729 beschrieben. Bei den bekannten Geräten ergeben sich aber verschiedene Probleme, die sie unter bestimmten Voraussetzungen in der Praxis un-

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brauchbar werden lassen. Außerdem sind die Geräte nicht für eine technische Massenproduktion geeignet.

Die Alarmvorrichtung nach der US-Patentschrift 3 168 reagiert auf elektromagnetische Felder. Hierdurch ergeben sich zahlreiche Schwierigkeiten, wenn ein derartiges Gerät in die für seine Benutzung bestimmte Umgebung eingebracht wird. Die zuvor genannte Alarmeinrichtung nach der US-Patentschrift jj 125 751 kann durch andere Quellen elektrischer Energie in Gang gesetzt werden, wenn die Feldstärke am Gerät hinreichend hoch ist. So kann beispielsweise die Strahlung eines Hochlei stungs-Sendeturmes das Gerät in Funktion setzen, wenn das Objekt dem Sendeturm bis auf eine gefährliche Distanz nahegekommen ist. In gleicher Weise kann die Beleuchtung in der Nähe der Alarmanlage eine Strahlungsenergie aussenden, die genügt, um die Alarmanlage in Betrieb zu setzen. Ferner ist bei den bekannten Typen von Alarmgeräten keine Testschaltung vorgesehen, obwohl die Prüfung der ordnungsgemäßen Funktion des Systems außerordentlich wichtig ist.

Bei verschiedenen Ausführungsformen der bekannten Näherunga-Signalgeber hat sich ergeben, daß die zur Verfügung stehenden Bauelemente Vibrationseinwirkungen oder hohen Umgebungstemperaturen nicht standhalten konnten. Andauernde Vibration infolge entsprechender Bewegungen der benachbarten oder umgebenden Einrichtungen während des Betriebes verursacht auf Ermüdung zurückgehende Fehler. Das Ergebnis ist eine große Ausfallhäufigkeit, die Ersatzteilprobleme mit sich bringt. Es wurde schon erkannt, daß die bekannten Signalgeber sich bei extremen Temperaturwechseln ungünstig verhalten. Die Umgebungstemperaturen bewegen sich im allge-

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meinen im Bereich von -60° C bis +90° C.

Die Annäherungs-Signalgeber werden im allgemeinen bei Fahrzeugen mit Ausladern oder vorspringenden Teilen verwandt. Das Alarmsystem ist dabei so ausgebildet und geschaltet, daß es von der Energieversorgungseinrichtung des Fahrzeuges gespeist wird. Es hat sich herausgestellt, daß die Energieversorgungseinrichtung des Alarmsystemes die Tendenz hatte, sich über eine gewisse Zeit lang stark zu verändern. Dieser Effekt beeinflußte die Empfindlichkeit und die Wirksamkeit des gesamten Alarmsystemes.

Andere Grundprobleme, die im Zusammenhang mit den bekannten Signalgebern auftauchen, bestehen in dem großen Variationsbereich der Übertragungseigenschaften von einem Bauteil zum nächsten. Anders ausgedrückt: die bekannten Geräte haben keine konstant bleibenden Übertragungscharakteristiken im elektrischen Feld, wodurch zahlreiche naheliegende Nachteile in Kauf genommen werden müssen. Diese Schwierigkeit ist außerordentlich schwer zu überwinden, und durch sie wird die Wirksamkeit bei der Verwendung des Signalgebers erheblich beeinträchtigt. Es kommt hinzu, daß die Massenproduktion der Geräte zur Befriedigung der Nachfrage bei den bekannten Geräten stark behindert wird. Die bekannten Geräte lassen sich nicht ohne beträchtliche Streuungen der Geräteeigenschaften herstellen, so daß sie für eine Massenproduktion, bei der stets gleiche Geräteeigenschaften Voraussetzung sind, nicht geeignet sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Annäherungs-Signalgeber zu schaffen, dessen Eigenschaften sich auch bei lange andauernder Verwendung nicht ändern, und der mit geringen ExemplarStreuungen insbesondere für die

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Massenfertigung geeignet ist. Der Signalgeber soll daher so konstruiert sein, daß seine Konstruktions- und Übertragungscharakteristiken mit hoher Genauigkeit wiederholbar sind. Diese Aufgabe wird beim Signalgeber der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst:

a) Das Gehäuse besteht aus nichtmagnetischem Material,

bj im Gehäuse befindet sich ein einen Testschaltkreis und eine Alarmschaltung umfassender Schaltteil,

c) im Gehäuse ist ferner in der Nähe des Schaltteiles eine gekapselte einstellbare Erkennungsschaltung für das induzierte Signal abnehmbar angebracht,

d) die Erkennungsschaltung umfaßt Verstärker, mindestens einen Oszillator, Mittel zur Spannungsregulierung und Filter, und

e) die Erkennungsschaltung ist mit einem Vielfachstecker mit dem Schaltteil verbunden.

Der erfindungsgemäße Signalgeber kann mit einfachen Mitteln so ausgestattet werden, daß er hohen Umgebungstemperaturen und starken Vibrationseinflüssen standhält. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß all diejenigen Probleme gelöst werden, die sich in Verbindung mit den bekannten Signalgebern herausgestellt haben.

Der besondere Aufbau des Schaltteiles und der E^kennungsschaltung stellt eine gute Lösung dar, bei der die bei

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den bekannten Signalgebern auftretenden Schwierigkeiten isoliert werden. Bei keinem der in Frage kommenden bekannten Geräte werden Mittel zur Regelung der Versorgungsspannung .oder Frequenzfilter benutzt.

Bei einer besonderen AusfUhrungsform der Erfindung ist die Erkennungsschaltung in einer Harzmasse eingekapselt. Ferner ist es möglich, veränderbare Widerstände an die Transistoren anzuschalten, um so vorherbe stimmbare Übertragungseigenschaften der Verstärkerteile zu erhalten.

Während einige bekannte Signalgeber lediglich zwischen den einzelnen Arten von Gefahren, auf die sie ansprechen sollen, unterscheiden, ist das erfindungsgemäße Alarmsystem so ausgebildet, daß es von außen her eingestreute Wechselspannungen von der Erkennungsschaltung eliminiert. Durch die im folgenden noch im einzelnen beschriebenen Schaltungen und die Konstruktionsweise des Annäherungs-Signalgebers wird eine wesentlich verbesserte Funktion bei besseren Arbeitscharakteristiken insbesondere auch unter erschwerten Umgebungseinflüssen erzielt.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert .

Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht des Signalgebers, Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt,

Fig. 3 zeigt eine Rückansicht des Signalgebers nach Fig. 1 bei abgenommener Rückenplatte,

Fig. 4 zeigt eine Ansicht von unten,

Fig. 5 zeigt ein Schaltbild der Erkennungsschaltung für das induzierte Signal und

Fig. 6 zeigt ein Schaltbild des den Testschaltkreis und die Alarmschaltung umfassenden Schaltteiles.

Im einzelnen"ist der Annäherungs-Signalgeber nach Fig. 1 mit einem Gehäuse 100 versehen, an dem eine Warnleuchte 8l befestigt ist, die intermittierend aufleuchtet, wenn in einem (nicht dargestellte^ Sensorkabel eine Spannung

" induziert wird. Das Sensorkabel ist am Gehäuse 100 mit dem Sensor-Verbindungsstück 11a befestigt. Das Annäherungs-Überwachungssystem wird eingeschaltet, indem der Batterieschalter 52 in die Schaltstellung umgelegt wird. Das Sensorkabel wird an dem entsprechenden Objekt, beispielsweise dem Ausleger eines Kranes, befestigt, der in seinem Schwenkbereich in den Einflußbereich eines . elektrostatischen Feldes kommen kann. Die Art, in der das Sensorkabel oder die Antenne an dem bewegten Objekt zu befestigen ist, ist bekannt und hat im Rahmen der vorliegenden Erfindung keine Bedeutung. Wird das Sensorkabel hinreichen/! dicht an eine Hochspannungsleitung herangeführt, induziert das die Hochspannungsleitung umgebende elektrostatische Feld in ihm eine Spannung. Die Ansprechempfindlichkeit des Systemes auf das die Spannung induzierende elektrostatische Feld ist mit Hilfe von Empfindlichkeitsschaltern 14 und 23 einstellbar. Bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel ist eine Empfindlichkeitsgrobeinstellung 14 und eine Empfindlichkeitsfeineinstellung 23 vorgesehen. Der Batterieschalter 52 ist mit der Versorgungsbatterie des Systemes verbunden, und das System und das Alarmgerät befinden sich in arbeitsbereitem Zustand, wenn der Schalter 52

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in Einschaltposition ist. Es kann zweckmäßig sein, eine äußere Alarmvorrichtung an dem System anzubringen. In diesem Falle ist der Schalter 82 für die äußere Alarmvorrichtung in seine Einschaltposition zu bringen.

Es können verschiedene Typen von Warngeräten benutzt werden. Die Warnleuchte 8l am Gehäuse 100 stellt bei der vorliegenden AusfUhrungsform eine Primär-Warnvorrichtüng dar. Es können auch akustische Warnvorrichtungen verwendet werden, um den Fahrer oder Kranführer bzw. das Bodenpersonal zu warnen, wenn das Alarmgerät angesprochen hat. Ferner können in Verbindung mit dem Warnsystem andere äußere und ferngesteuerte Leuchten verwendet werden.

Der Signalgeber nach der Erfindung kann so eingestellt werden, daß der Alarm auf jede gewünschte Entfernung von etwa JO cm bis z.B. 100 m in Abhängigkeit von der Spannung der Hochspannungsleitung ausgelöst wird. Wenn die Stärke des elektrostatischen Feldes um die Hochspannungsleitung herum den gewünschten minimalen Arbeitsabstand überschreitet, wird die Alarmvorrichtung ausgelöst, d.h. die Warnleuchte 8l beginnt aufzuleuchten und/oder ein vom Gehäuse entfernt angebrachtes Licht beginnt zu blinken bzw. ein Signalhorn zu tönen. Die Bljrkrate oder die Schwingung des akustischen Alarmsignales erhöht sich, wenn das Objekt wie z.B. der Ausleger oder der Vorsprung, dichter an die Hochspannungsleitung herangeführt wird. Das Alarmsystem setzt die Warnung so lange fort, bis das Objekt die Gefahrenzone wieder verlassen hat.

In dem Gehäuse 100 befindet sich ferner ein Testschalter 12, mit dem es möglich ist, die Schaltkreise oder die Erkennungsschaltung des Alarmsysternes zu über-

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wachen. Wenn Testschalter 12 in die Einschaltstellung gebracht wird, leuchtet eine Sensor-Testleuchte 80 auf, wenn das (picht dargestellte) Sensorkabel in Betriebsbereitschaft ist.

Eine Verbindungsleiste 101 ist an der Unterseite des Gerätes angebracht, um die verschiedenen Alarmsignale sowie die verwendeten Batteriespannungen anschließen zu können.

Das Überwachungsgerät nach der Erfindung besitzt zwei wesentliche Schaltungsteile, die im Gehäuse 100 untergebracht sind. Die Schaltung umfaßt einen Schaltteil und eine gekapselte Erkennungsschaltung. Der Schaltteil ist detailliert in Fig. 6 und die Erkennungsschaltung in Fig. 5 dargestellt. Der Schaltteil besteht aus einem Testschaltkreis und einer Alarmschaltung im Gehäuse 100. Wie aus Fig. 3 erkennbar, besteht die Empfindlichkeitsgrobeinstellung l4 aus einer Reihe von Kondensatoren. Die Feinempfindlichkeitseinstellung 23 besteht aus einem veränderbaren Widerstand. Batterieschalter 52 und Außen-Alarmschalter 82 sind als Kippschalter ausgebildet. Zur Einschaltung des Testschaltkreises dient ein Druckknopfschalter 12. Ferner ist im Gehäuse ein Relais. 4l angebracht, das sich normalerweise in aberregtem Zustand befindet. Die Anschlußdrähte sind in der Zeichnung, beispielsweise in Fig. 3, aus Gründen der Übersichtlichkeit fortgelassen.

Im Gehäuse 100 befindet sich weiterhin ein gekapselter Modul 10, der dort abnehmbar befestigt ist. Er enthält die im einzelnen in Fig. 5 dargestellte Erkennungsschaltung. Das Kapselverfahren für die Erkennungsschaltung 10 ist in bekannter Weise ausgeführt und braucht daher nicht im einzelnen erläutert zu werden. Die in

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Fig. 5 dargestellte Schaltung wird in ein Gehäuse oder einen kastenförmigen Rahmen eingebracht, der mit Kunstharz gefüllt wird. Das Gehäuse besteht beim vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Kunststoff. Der Modul 10 ist an einem Befestigungsteil 103 (Fig· 2) angebracht. Es können verschiedene Befestigungsmittel verwendet werden. Die Schalteranordnung und die gekapselte Erkennungsschaltung sind dicht beieinander im Gehäuse 100 angebracht und mittels Steckerleisten 24a und 24b miteinander verbunden.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das Gehäuse 100 aus nichtmagnetischem Material herzustellen, um die in Verbindung mit der Konstruktion der Erkennungsschaltung verwendeten hochempfindlichen Schaltkreise abzuschirmen. Im vorliegenden Falle ist eine Aluminiumlegierung verwendet worden, um gegen elektrostatische Einstreuungen und mögliche elektromagnetische Effekte abzuschirmen. Hierdurch entsteht eine außerordentlich kompakte Bauform, wie sie bei den bekannten Geräten nicht erzielbar ist. Die Verwendung der speziellen Schaltungen im gekapselten Modul 10 beseitigt die bei Vibration infolge von Ermüdungserscheinungen auftretenden Schwierigkeiten. Zusätzlich ist die erfindungsgemäße Erkennungsschaltung im Stande, auch bei hohen Temperaturen ordnungsgemäß zu arbeiten. Die Verwendung von Dichtungen zwischen der Abdeckung 102 und dem Gehäuse 100 schafft eine Staubbarriere,'die eine weitere wichtige Verbesserung darstellt.

Die wichtigsten Schaltungsteile des Signalgebers sind in den Fig. 5 und 6 dargestellt. An demjenigen Teil des zu schützenden Objektes, der mit dem eine Hochspannungsleitung umgebenden elektrostatischen Feld am ehesten in Kontakt kommen kann, wird ein Sensor 11,

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bestehend aus irgendeiner Antenne, befestigt. Die Antenne kann beispielsweise an dem Ausleger eines Kranes, an den Gabelenden eines Gabelstaplers oder an der Leiter eines Leiterfahrzeuges angebracht sein. Wenn das Sensorkabel hinreichend dicht an die Hochspannungsleitung herangeführt ist, induziert das die Hochspannungsleitung umgebende elektrostatische Feld eine Spannung in der Antenne oder dem Sensor 11. Die induzierte Spannung gelangt an einen kapazitiven Spannungsteiler, der allgemein mit 14· bezeichnet ist. Sie wird an Kontakt 13b des Testschalters 12 angelegt. Das Spannungsteilernetzwerk 14 bildet gleichzeitig die Grob-Empfindlichkeitseinstellung. Der kapazitive Spannungsteiler 14 umfaßt einen Kondensator 15 und eine Gruppe von Kondensatoren 16 bis 21.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt ein einstellbarer Widerstand 23 von 5 MOhm parallel zur Kondensatorgruppe. Dieser Widerstand bildet die Fein-Empfindlichkeitseinstellung. Die Feineinstellung der Empfindlichkeit wird vorgenommen, indem der gewünschte Prozentsatz der induzierten Eingangsspannung an der Kondensatorgruppe abgegriffen und an den Eingang des Feldeffekttransistors 25 gelegt wird. Die in Fig. 6 dargestellte Schaltung ist elektrisch mit der gekapselten Erkennungsschaltung nach Fig. 5 verbunden. Hierzu werden Stifte 1 bis 8 benutzt, die in den Steckern 24a und 24b vorhanden sind. Eine der Steckerleisten 24a, 24b ist mit Stiften und die andere mit Stecklöchern versehen. Die induzierte Spannung wird über die Stifte 1 und 2 dem Feldeffekttransistor 25 zugeführt.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht in der Verwendung eines einstellbaren Widerstandes 63, der mit

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dem souree-Anschluß 25a des Transistors 25 verbunden ist. Der beim vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendete Transistor 25 reagiert äußerst empfindlich auf Verschmutzungen oder Beschädigungen an seinen Leitungen. Infolge der Ausbildung einer leitenden Oberfläche, z.B. durch eine Oxydationsschicht oder durch Feuchtigkeit, bricht sofort die Eingangsimpedanz zusammen. Ein bei den Geräten nach dem Stande der Technik auftretendes vordringliches Problem bestand in der Ansammlung von Schmutz und mineralischen Ablagerungen, die die Eingangsimpedanzen der in den Schaltungen verwendeten Transistoren veränderten. Ein weiteres Grundproblem, das bei der Massenproduktion eines Signalgebers auftritt, besteht bei der Verwendung kommerzieller Transistoren in dem großen Fertigungs-Streubereich. Diese Schwierigkeit existiert insbesondere, wenn man ein vorbestimmtes Vorspannungspotential an kommerziell erhältliche Transistoren anlegt. Aus diesem Grunde wird der einstellbare Widerstand 60 verwendet, um das Vorspannungspotential für den Transistor 25 so einzustellen, daß sich in bezug auf die Empfindlichkeit eine Wiederholbarkeit bei jedem der produzierten Signalgeber ergibt, d.h. durch einen einfachen Abgleich ist es möglich, die Empfindlichkeitscharakteristik so einzustellen, daß sie bei allen Geräten gleich ist.

Die Transistoren 25 und 26 bilden einen zweistufigen direkt-gekoppelten Verstärker. Die im Sensor 11 induzierte Eingangsspannung wird von den Transistoren 25 und 26 verstärkt und danach an den Emitterfolgertransistor 27 angelegt. Eines der Hauptprobleme, die sich bei den bekannten Geräten ergeben, besteht in der Schwierigkeit, die sich durch eingestreute Wechselfelder ergibt. Durch Einschaltung des Kondensators 62 wurde diese wichtige Schwierigkeit aus dem

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Wege geräumt, indem der Frequenzbereich, innerhalb dessen die Erkennungsschaltung funktioniert, begrenzt wurde. Es ist wichtig, daß das Alarmgerät nicht in Gang gesetzt wird, wenn auf der Arbeitsseite normale Übertrager verwendet werden oder wenn die Arbeit in der Nähe eines Sendeturmes durchgeführt wird. Der Kondensator wirkt als Parallelzweig mit sehr niedriger Impedanz. Die Impedanz wirkt sich so aus, daß Signale von etwa 6Ό Hz bis zu etwa 450 Hz durchgelassen werden. Außerhalb dieses Bereiches vergrößert sich die Impedanz, wodurch ein Abfall des Ausgangssignales eintritt. Es hat sich als notwendig erwiesen, einen zweiten Kondensator 67 einzusetzen, um die Schwierigkeiten mit den Rundfunkfrequenzen zu umgehen. Die Verwendung dieses besondern Blockkondensators 67 erlaubt es, alle niedrigen Frequenzanteile über den mit Erde verbundenen Stift 8 zum Gehäuse hin kurzzuschließen.

Die verstärkte Eingangsspannung wird vom Emitterfolger

27 abgenommen und einem Halbwellen-Doppelgleichrichter (Delon-Gleichrichter) sowie einem Filter zugeführt. Der Halbwellen-Doppelgleichrichter besteht aus den Dioden 28 und 29. Die verstärkte Eingangsspannung wird über Kondensator 70 dem Verbindungspunkt der Dioden

28 und 29 zugeführt. Bei der positiven Halbwelle ist die Diode 29 leitend und die Diode 28 nichtleitend. Während dieser Halbwelle lädt sich der Kondensator 70 bis zum vollen Spitzenwert der positiven Halbwelle auf. Während der nächsten, negativen, Halbwelle, wird die Diode 29 nichtleitend, während die Diode 28 in Durchlaßrichtung betrieben wird. Dies bedeutet, daß die negative Halbwelle einen Stromfluß zur Diode 28 verursacht und daß die zuvor an den Kondensator 70 angelegte Spannung an die Diode 28 gelangt, so daß an der Diode 28 die doppelte Spannung liegt. Diese

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Diodenkonfiguration verursacht daher einen doppelten Halbwellenimpuls, der anschließend durch das aus dem Widerstand 30 und dem Kondensator 31 bestehende Filter geschickt wird. Das Filter macht aus der Halbwelle mit verdoppelter Amplitude eine Gleichspannung, deren Amplitude derjenigen der Eingangsspannung proportional ist. Der Kondensator 31 sorgt für eine Glättung und Eliminierung der von dem gleichgerichteten Signal herrührenden Welligkeit. Der Kondensator 3I lädt sich während der Halbwelle auf und entlädt sich danach, so daß nur ein vollkommen gefiltertes Gleichspannungssignal an den Transistor 32 gelangt. Die Spannung verändert sich an diesem Punkt der Schaltung von etwa 0 bis etwa 3 V.

Der Gleichspannungs-Proportionalverstärker ist an den normalerweise leitenden Transistor 32 angeschlossen. Wenn das induzierte Signal vorhanden ist, ändert sich das Potential der Basis 32c in negativer Richtung und verursacht evtl. eine Abschaltung des Transistors 32. Wenn Transistor 32 gesperrt .ist, beginnt Kondensator 36 sich auf ein höheres Potential aufzuladen und der Unijunction-Transistor 37 wird gezündet. Die negative Halbwelle wird dazu benutzt, den normalerweise leitenden Transistor 32 zu sperren, so daß der Unijunction-Transistor 37 zu schwingen beginnen kann. Der Unijunction-Transistor 37 oszilliert mit einer Frequenz, die durch den Leitfähigkeitszustand des Transistors 32 bestimmt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Maximalfrequenz der Schwingung 5 Impulse pro Sekunde. Auf diese Weise ist die Oszillatoreinrichtung vollständig kompatibel mit evtl. verwendeten akustischen Alarmeinri chtungen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Ver-

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Wendung eines veränderbaren Widerstandes 34 in Verbindung mit dem Oszillatortransistor 37. Eine grundsätzliche Produktionsschwierigkeit entsteht, wenn Unijunction-Transistoren in der hier angegebenen Art gezündet werden sollen. Alle diese Unijunction-Transistoren haben unterschiedliche Zündpunkte. Sie variieren beträchtlich in bezug auf ihre Empfindlichkeit. Die Transistoren mit empfindlichen Zündpunkten oszillieren mit höherer Frequenz. Es muß daher ein größerer Widerstand in Verbindung mit derartigen Transistoren eingesetzt werden, um die Schwingung zu verlangsamen. Es wurde herausgefunden, daß die Kombination der Verwendung eines verstellbaren Widerstandes 34 zur Standardisierung der Oszillatorfrequenz des Transistors 37 zusammen mit der Verkapselung der gesamten Schaltung ein vollkommen standardisierbares, hochwirksames Gerät ergibt. Dieses Ergebnis war bei Signalgebern der in Frage kommenden Art bisher unbekannt.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Verwendung eines Impulsformers zur Streckung der Impulse, um ein Signal bestimmter Form für die angeschlossenen Alarmvorrichtungen bereitzustellen. Wenn der Impuls vom Unijunction-Transistor 37 zum Transistor 38 gelangt, ergibt sich eine sehr schnelle Aufladung des Kondensators 40 durch die Diode 39. Nach Beendigung des Impulses kehrt Transistor 38 in seinen nichtleitenden Zustand zurück und Kondensator 40 muß sich langsam über Widerstand 41 entladen. Anders ausgedrückt: der Transistor 38 ist normalerweise gesperrt, bis er den Ausgangsimpuls des Unijunction-Transistors 37 erhält. Die schnelle Aufladung des Kondensators 40 und seine langsame Entladung bewirken eine Streckung des Impulses in zeitlicher Hinsicht. Die sich so er-

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gebenden Impulse haben eine Dauer von etwa 80 Millisekunden. Die Impulse werden dem Impulsverstärker 34 über den Widerstand 42 zugeführt.

Das verstärkte Ausgangssignal des Transistors 43 gelangt zu einem Leistungsverstärkertransistor 25 und dem Stift 5 der Steckerleiste. Durch diese Schaltverbindung wird erreicht, daß der Strom über die Stife 5 und 6 durch das Alarmrelais 46 und von Stift 7 über den Widerstand 47 zu Stift 6 der Steckerleiste 24 fließt. Der Strom fließt durch das Alarmrelais 46, zu Stift 5» durch den Leistungstransistör 45 und schließlich zu Stift 4. Die Diode 48 dient dazu, die Spannungspitzen abzuschneiden, die durch die Spule des Relais 46 erzeugt werden können.

Wenn das Alarmrelais 46 erregt ist, werden die Kontakte 49, 50 und 51 geschlossen. Kontakt 49 verbindet die ungeerdete Klemme der Fahrzeugbatterie mit der Außenklemme der Auslegerleuchte und den Alarmteilen. Kontakt 51 verbindet die Alarmleuchte 8l über die Stifte 4 und 7 der Steckerleiste 24 mit der Kranbatterie. Der Strom fließt nur, wenn Schalter 52 geschlossen ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Relais 46 für 6 V-Betrieb bemessen. Wird dieses Relais in Verbindung mit Widerstand 47 benutzt, so entsteht ein lauteres Klick-Geräusch als bei einem 12 V-Relais.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß die Ausgangsspannung von Generator- und Batteriesystemen von Fahrzeugen, beispielsweise von Kranen, sich erheblich verändern kann. Durch die Veränderung der Betriebsspannung im Versorgungssystem des Fahrzeuges kann die Oszillatorfrequenz des Schwingsysteines 37 in nachteiliger Weise verändert werden.

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Es ist daher erforderlich, die Betriebsspannung konstant zu halten, um ein wirksam in der Praxis einsetzbares Standardgerät mit hoher Ansprechsicherheit zu schaffen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die spannungsstabilisierende Vorrichtung im Stande, Spannungen von etwa 10 V bis zu etwa 16 V auf 8 bis 8,5 V herabzuregeln. Die in Verbindung mit Transistor 53 verwendete Zeiinerdiode 5^ stabilisiert die Fahrzeugspannung, die von dem Generator und dem Batteriesystem geliefert wird. Der Kondensator 56 wirkt als Filter, das verhindert, daß das Brummen von der Fahrzeugstromversorgung in die Schaltkreise des Signalgebers eindringt. Die Widerstände 71 und 72 und der Kondensator 68 bilden weitere Filter gegen derartige Einstreuungen.

Der Testschaltkreis umfaßt einen Testschaltknopf 12 und Kontakte 13a, 135b und Ij5c Die Kontakte IJa, 13b und 13c werden bei Drücken des Knopfes 12 von ihren unteren Positionen in Fig. 6 in ihre oberen geschlossenen Positionen gebracht. Kontakt 13a verbindet den Basisanschluß des Quertransistors 32 mit Masse. Hierdurch wird der leitende Zustand des Transistors 32 manuell beendet. Der Oszillator 37 beginnt mit seiner Maximalfrequenz von 5 Impulsen pro Sekunde zu schwingen. Die Schwingung des Transistors 37 setzt die Alarmleuchte 81 in Betrieb, sowie de äußeren Anschlußleitungen, an die akustische Alarmgeräte angeschaltet werden können. Zur gleichen Zeit, wenn Knopf 12 gedrückt ist, bilden die Kontakte 13b und 13c einen Stromkreis, über den Batteriestrom vom Geräteschalter 52 durch den Sensor 11, von den Anschlußklemmen A nach B, durch 13b zur Funktionsprüflampe 80 fliegt. Durch Schließen dieses Stromkreises wird das Sensorkabel überprüft. Ist es gerissen oder

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liegt ein Kabelbruch irgendwo am Fahrzeug vor, so leuchtet die Lampe 80 nicht auf.

Der erfindungsgemäße Signalgeber bringt gegenüber dem Stande der Technik zahlreiche Vorteile, auf die teilweise schon eingegangen wurde. Besonders hervorzuheben ist noch, daß die bekannten Signalgeber, die auf ein elektrostatisches Feld, wie es in der Umgebung von Hochspannungsleitungen anzutreffen ist, reagieren, ebenfalls auf elektromagnetische Felder ansprechen. Wenn ein Alarmsystem auf elektromagnetische Felder, die sich mit der Belastung der Leitung verändern, reagiert, ändern normale Belastungsänderungen die Empfindlichkeit des Alarmsystemes, ohne daß der Operator davon weiß. Es liegt daher ein beträchtlicher Vorteil darin, über ein Alarmsystem zu verfügen, das nur auf elektrostatische Felder anspricht.

Wo es sich um eine mit Gleichspannung betriebene Hochspannungsleitung handelt ist es möglich, die kapazitive Kopplung des Alarmsystemes gemäß der Erfindung zu verwenden. Die meisten der industriellen Gleichspannungsversorgungsquellen führen ungefilterten Gleichstrom, dem eine starke Wechselstromkomponente überlagert ist. Es ist möglich, das erfindungsgemäße Alarmsystem in Gleichstromübertragungseinrichtungen zu verwenden, in denen die Wechselstromkomponente genügend stark ist, um entdeckt zu werden.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Alarmsystemes besteht darin, daß es sich vorzüglich für die Massenproduktion eignet, weil nur sehr einfache unkomplizierte Bauteile, die zu einem gekapselten Modul zusammengesetzt werden, verwendet werden. Die verschiedenartigen Anwendungsformen von spannungsstabili-

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sierenden Mitteln, Filtern, einstellbaren Widerständen usw. gestatten es, den Signalgeber mit geringer Exemplarstreuung herzustellen. Demgegenüber hat sich erwiesen, daß man bei den bekannten Signalgebern mit einer Streuung von 50 % hinsichtlich der Empfindlichkeit in bezug auf elektrostatische Felder rechnen muß. Dies bedeutet, daß man ein Gerät evtl. um 50 ,t verstellen muß, bevor die gewünschte Empfindlichkeit erzielt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Gerät ist es jedoch möglich, die Einstellung auf einen Bereich von 10 % zu reduzieren und dabei die Exemplarstreuung noch erheblich herabsetzen zu können.

Ferner werden die durch Schwingungen verursachten Fehler infolge von Ermüdungserscheinungen eliminiert. Dies wird in erster Linie durch die Integrierung der empfindlichen Bauteile in der Einkapselung und durch die günstige Anordnung sämtlicher Baugruppen innerhalb des Gerätes erreicht.

Während beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Funktion des Signalgebers am Beispiel einer Warneinrichtung für ein elektrostatisches Feld beschrieben wurde ist es auch möglich, andere Arten von Gefahrensituationen anzuzeigen. Beispielsweise kann an einem Fahrzeug angezeigt werden, wenn ein Vorsprung des Fahrzeuges in eine Gefahrensituation gerät. Dies geschieht, wenn der Ausleger eines Nutzfahrzeuges zu hoch gehoben wird oder eine ähnliche Gefahrensituation eintritt. Es kann dann ein Schalter geschlossen werden, der die akustische Alarmvorrichtung in Betrieb setzt.

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Claims (7)

Ansprüche

1. Annäherungs-Signalgeber zur Auslösung eines Schaltsignales dann, wenn ein Gegenstand sich in einem elektrischen Feld bestimmter Mindestfeldstärke befindet, gekennzei chnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) Das Gehäuse besteht aus nichtmagnetischem Material,

b) im Gehäuse befindet sich ein einen Testschaltkreis und eine Alarmschaltung umfassender Schaltteil,.

c) im Gehäuse ist ferner in der Nähe des Schaltteiles (Fig. 6) eine gekapselte einstellbare Erkennungsschaltung (10) für das induzierte Signal abnehmbar angebracht,

d) die Erkennungsschaltung (10) umfaßt Verstärker, mindestens einen Oszillator, Mittel zur Spannungsregulierung und Filter und

e) die Erkennungsschaltung (10) ist mit einem Vielfachstecker (24a, 24b) mit dem Schaltteil (Fig. 6) verbunden.

2. Signalgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß innerhalb der Erkennungsschaltung (10) mindestens ein einstellbarer Widerstand (63, 34) mit einem Transistor zur Einstellung des Arbeitspunktes verbunden ist.

3. Signalgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Eingangs-

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transistor der Erkennungsschaltung ein Feldeffekttransistor (25) ist, an dessen Gate-Anschluß das induzierte Signal gelegt ist und an dessen source-Anschluß der einstellbare Widerstand (63) geschaltet ist.

4. Signalgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3* gekennzeichnet durch zusätzliche Filtermittel (4o) zum Eliminieren der durch Einstreuung erzeugten Wechselspannungen.

5. Signalgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Einstreuung erzeugten Spannungen über das Filter (40) nach Massepotential abgeleitet werden.

6. Signalgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator aus einem Unijunction-Transistor (37) besteht, dessen Zündpunkt über einen einstellbaren Vorwiderstand (3^) veränderbar ist.

7. Signalgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelschaltung (53* 5^» 55) zur Stabilisierung der Betriebsspannung vorgesehen ist.

8, Signalgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gek'ennzeichnet, daß an einen eine Antenne enthaltenden Sensor (11) ein Verstärker (25, 26, 27) mit Gleichrichter (28, 29) angeschlossen ist, daß das gleichgerichtete Signal an den Eingang eines Oszillatortransistors (37) gelegt ist, der Impulse mit einer Frequenz erzeugt, die der Amplitude des gleichgerichteten Signales

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proportional ist., und daß dem Oszillator eine Impulsformerschaltung (38.» 39» ^O ) nachgeschaltet ist.

Signalgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch, ge kennz ei chnet , daß eine eine Funktionsprüfung ermöglichende Testschaltung (12, 13) vorgesehen ist, durch welche im Falle der Betätigung eine Spannung vorbestimmter Amplitude an den Eingang der Erkennungsschaltung (10) gelegt wird.

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