DE2260618B2 - Alarmeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Alarmeinrichtung gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Alarmeinrichtung, wie sie vor allem als Einbruchssicherung Verwendung findet, ist aus der DE-OS 17 91 060 in der Form bekannt daß durch ggf. mehrere Lautsprecher ein von einem Ultraschallfre-

jo quenz-Oszillator stammendes Sendesignal als Schallenergie in den zu überwachenden Raum ausgestrahlt und von ggf. mehreren Mikrofonen wieder aufgenommen wird, die das so erhaltene Signal nacheinander je einer Empfangseinrichtung zur Ermittlung der mittleren Empfangsenergie sowie ggf. mehreren Mikrofonen gemeinsamen Dopplereffekt-Detektoren zuleiten. Diese letzteren dienen zur Ermittlung und Auswertung von durch den Dopplereffekt hervorgerufenen Frequenzabweichungen im aufgenommenen Schall. Die Ausgangssignale der Doppler-Effekt-DetektQTsn gelangen an ein Operationssteuerwerk mit nachgeschaltetem Alarmanzeigegerät

Es sind Einbruchalarmeinrichtung bekannt, die mit Ultraschallwellen, Mikrowellen oder Radiowellen arbeiten. Bei einer Art dieser Systeme wird Wellenenergie in den zu schützenden Rp.um hinein ausgestrahlt und dabei werden Veränderungen in der auftreffenden Strahlung aufgrund der Anwesenheit eines Eindringlings ffV.tgestellt Weitgehend findet ein System Verwendung, bei dem ein Bezugssignal, wie zum Beispiel das Sendesignal selbst, mit einem Reflexionssignal aus der reflektierten Strahlung in einem Diodenmischer oder Hüllkurvendetektor gemischt wird, um einen Alarmzustand herbeizuführen, wenn auf Grund der Anwesenheit eines Eindringlings die Frequenz des Reflexionssignals von derjenigen des Bezugssignals abweicht Eine solche Einrichtung spricht gewöhnlich auf Änderungen der Amplitude des Reflexionssignals ebenso wie auf Frequenzänderungen auf Grund des Dopplereffektes

fao an, der auftritt, wenn sich der Eindringling auf die Strahlungsquelle zu oder von dieser weg bewegt. Ein Beispiel für derartige Einrichtungen liefert die US-P.¹? Re 25 100.

Derartige Einrichtungen weisen mehrere Mangel auf.

h5 Ein ernstes Problem besteht in dem Auftreten eines Falschalarms aufgrund einer Vielfalt außergewöhnlicher Umstände. Bei F.inricht'jngen unter Verwendung amplitiidenempfindlicher Detektoren kann es zu einem

Palschalarm durch zufällig auftretende Wellenenergie einer ähnlichen Frequenz wie derjenigen der ausgesandten Strahlung kommen, wobei die zufällig auftretende Energie aus irgendwelchen äußeren Quellen stammen kann. Bei Verwendung von ultraschall- oder höherfrequenter Strahlung besteht die Gefahr eines Falschalarms beim Auftreten von Objekten oder Störungen, die nichts mit einem festzustellenden Eindringling zu tun haben. Beispielsweise können kleine bewegliche Objfkte, wie z. B. Mäuse, oder raschbewegliche Objekte, wie Ventilatoren, ultraschall- oder höherfrequente Strahlung reflektieren und so einen Falschalarm herbeiführen. Selbst so kleine Bewegungen, wie Vibrationen der Fenster und Wände aufgrund des Verkehrslärms und selbst Temperaturschwankungen oder Luftbewegungen können einen derartigen Falschalarm auslösen. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß sich Wellenenergie höherer Frequenz nicht leicht auf einen abgegrenzten Bereich, wie z. B. einen zu schützenden Raum, begrenzen läßt.

Da ein Alarm jedoch das Herbeieilen von Aufsichtsperson&l von einem entfernt liegenden Ort erfordern kann, um die Ursache des Alarms festzustellen ist leicht einzusehen, daß ein Falschalarm beträchtliche Kosten verursachen kann. Bei bekannten Alarmeinrichiungen ist das Problem eines Falschalarms so schwerwiegend, daß es sich in vielen Fällen als erforderlich erwiesen hat, die Empfindlichkeit der Einrichtung wesentlich zu reduzieren. Geschieht dies jedoch in einem solchen Maße, daß die Gefahr eines Falschalarms weitgehend beseitigt ist, so ist die Einrichtung nicht mehr in der Lage, zuverlässig jeden Eindringling zu erfassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine besonders zuverlässige Alarmeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, sowohl hinsichtlich der Feststellung unerwünschter Eindringlinge als auch der Sicherheit gegen Falschalarm. Dazu noch soll die erfindung gemäße Alarmeinrichtung den verschiedensten Räumlichkeiten und Erfordernissen angepaßt werden können sowie kompakt und daher leicht montierbar sein.

Diese Ai^fgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

Entsprechend der niedrigen Schallfrequenz kann der verwendete Detektor ohne weiteres amplitudenunempfindlich sein, so daß von daher die Gefahr eines Falschalarms weitgehend beseitigt ist Da er ein Ausgangssignal stets dann liefert, wenn eine Phasenänderung zwischen dem ausgesandten und dem aufgefangenen Reflexionssignal auftritt, spricht die erfindungsgemäße Alarmeinrichtung im Gegensatz zu herkömmlichen, mit Ultraschall- otier noch höheren Frequenzen arbeitenden Alarmeinrichtungen bereits auf Bewegungen in der Größenordnung von einem Bruchteil ein?r Wellenlänge an. Die Einrichtung ist damit nicht nur für durch den Dopplereffekt hervorgerufene Frequenzänderungen empfindlich, wie sie durch auf die Schallquelle zu bzw. von ihr weg bewegte Objekte entstehen, sondern auch für Phasenänderungen, wie sie durch ein etwa auf einer Äquidistanten zu der Schallquelle bewegtes Objekt eintreten. Infolge der Verwendung einer im Tonfrequenzbereich liegenden Schallwellenstrahlung kann als der zugleich die Empfangseinrichtung bildende Lautsprecher gewünschtenfalls ein solcher einer bereits vorhandenen Ruf- oder Gegensprechanlage ve'wendet werden, wodurch zusätzliche Installationen er.'.folien.

Aus der Zeitschrift »ELECTRONICS WORLD«, 1968, Seiten 44 bis 46 um' 86 ist es zwar bereits bekannt.

bei einer mit Schallwellenstrahlung arbeitenden Alarmeinrichtung einen phasenempfindlichen Detektor zu verwenden, dem außer dem empfangenen Reflexionssignal ein öezugssignal unmittelbar aus dem betreffen-■j den Oszillator zugeführt wird, doch handelt es sich hier wiederum um eine im Ultraschallbereich arbeitende Einrichtung, bei der, wie gesagt, anzunehmen ist, daß der phasenempfindliche Detektor zugleich amplitudenempfindlich ist. Darüber hinaus soll die betreffende

ίο Einrichtung lediglich auf den Dopplereffekt ansprechen, womit Bewegungen auf einer Äquidistanten zu der Schallquelle unerkannt bleiben müssen.

In der gleichen Entgegenhaltung ist zwar bereits auch von einer Alarmeinrichtung die Rede, die mit einer im Tonfrequenzbereich (460 Hz) liegenden Schallenergie arbeitet und den als Schallquelle dienenden Lautsprecher zugleich als Empfangseinrichtung verwendet, doch handelt es sich hier um eine nicht näher angegebene andere Einrichtung, die mit einer anderen Technik arbeiten solL

Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung.

Nachfolgend ist ein entsprechendes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der

Zeichnung im einzelnen beschrieben.

Die Zeichnung zeigt ein Schaltschema einer ausgeführterr erfindungsgemäßen Alarmeinrichtung.

Die dargestellte Alarmeinrichtung 20 enthält einen Lautsprecher 22, der innerhalb des zu schützenden

jo Raumes installiert wird Ein mil 24 bezeichneter Oszillator, der ein Niederfrequenzsignal im Hörbereich liefert, und ein Treiberverstärker 26 speisen den Lautsprecher 22 mit Niederfrequenz. In einem bevorzugten Beispiel arbeitet die Alarmeinrichtung 20 mit einer Frequenz von 460 Hz, jedoch erscheinen Frequenzen zwischen etwa 100 und 1000Hz, vorzugsweise zwischen 400 und 600 Hz, gleichfalls geeignet.

Einer der Vorteile besteht darin, daß der Lautsprecher 22 derjenige einer vorhandenen Ruf- oder Gegensprechanlage sein kann. Vorzugsweise besteht er aus einem Hornlautsprecher mit entsprechend hohem Wirkungsgrad, jedoch kommt auch ein Konuslautsprecher in Frage. Im letzteren Fall ist es ratsam, einen Konus zu verwenden, dessen Resonanzfrequenz bei der Signalfrequenz des Oszillators 24 liegt. Falls erwünscht können weitere Lautsprecher mit dem dargestellten Lautsprecher 22 parallelgeschaltet werden, die in anderen zu schützenden Räumen untergebracht werden können. Die Einrichtung 20 läßt es zu, bis zu 6 parallelgeschaltete Lautsprecher zu verwenden, ohne daß seine Funktion darunter leidet.

Mancherlei Vorteile resultieren aus der Verwendung des erwähnten Niederfrequenzsignals im Hörbereich. Als erstes ergibt ein solches Signal eine verhältnismäßig gioße Wellenlänge. Da die von beweglichen Objekten innerhalb des überwachten Raumes reflektierte akastische Energie von der Größe des Objakts im Verhältnis zu der Wellenlänge abhängt vermögen Ratten und Mäuse oder andere kleine bewegliche Objekte, die bei bekannten Alarncivstemen häufig zu Falschalarm führen, die erfindungsgemäße Einrichtung nicht merklich zu beeinflussen. Andererseits ist die große Wellenlänge vorzüglich geeignet, um Belegungen eines Objekts von der Größe eines menschlichen Eindring-

h"> lings festzustellen. Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Signals in de.-i angegebenen Frequenzbereich liegt darin, daß sich die ausgestrahlte Energie leicht durch gewöhnliche Wände, Fenster, Schirme oder dergi.

auf einen Raum begrenzen IaBt. Schließlich wirkt ein Signal im Hörfrequenzbereich von vornherein abschreckend auf unerwünschte Eindringlinge, so daß ein Eindringen gewöhnlich von vorneherein unterbleibt und es nicht zu der stets unerwünschten Konfrontation eines Eindringlings mit dem Wachpersonal kommt.

Um ein feinfühliges, rasches und zuverlässiges Ansprechen auf eine in Betracht kommende Bewegung hin zu erreichen, weist die Einrichtung 20 einen phasenkritischen Detektor 28 auf. Der Detektor 28 ist in der Lage, mit dem obenerwähnten Niederfrequenzsignal zu arbeiten und liefert ein Ausgangssignal aufgrund einer Phasenverschiebung zwischen dem ausgesandten und dem von dem Lautsprecher 22 wiederaufgenommenen reflektierten Signal, wobei er gegenüber Amplitudenänderungen des reflektierten Signals praktisch unempfindlich ist. Da eine jede Bewegung eines

FinrlrinalinCT«; in lipm iiKprwarhtpn Raum Phacpnvpr.

aus einem Signalgenerator bestehen, der in der Lage ist, ein Signal in dem angegebenen Frequenzbereich zu erzeugen. Der dargestellte Oszillator 24 enthält einen Transistor 44, dessen Emitter über einen Widerstand 46 an Masse liegt und dessen Kollektor mit einem Schwingkreis aus den Widerständen 48,50 und 52 sowie den Kondensatoren 54, 56 und 58 verbunden ist. Der Abstimmkreis steht mit der Basis des Transistors 44 über einen Kondensator 60 in Verbindung, und ein Arbeitspotential liegt an dem Kollektor über einen Vorspannungswiderstand 62 und an der Basis über einen Spannungsteiler mit den Widerständen 64 und 66.

Vorteilhaft ist, daß die Frequenz, des Oszillators 24 keiner besonderen Stabilisierung bedarf. Kleinere verhältnismäßig langsame Änderungen, wie sie durch Temperaturänderungen und dergl. hervorgerufen werden mögen, ergeben keinen Falschalarm. Jedoch prcr*h*»inl *»s ratcürn Hpn r)c7illatnr OA Dpapniihpr rl*»r

Schiebungen hervorruft, selbst wenn sie in gleichbleibender Entfernung von dem Lautsprecher 22 erfolgt, ergibt der Detektor 28 eine zuverlässige Anzeige dieser Bewegung. Da er gegenüber Amplitudenänderungen des reflektierten Signals, wie gesagt, unempfindlich ist. entsteht kein Falschalarm aufgrund zufälliger Geräusche von außenliegenden Schallquellen, wie dies gleichfalls bei herkömmlichen Systemen zu verzeichnen war.

Der Detektor 28 ist so mit dem Lautsprecher 22 verbunden, daß er ein zusammengesetztes Signal entsprechend der Vektorsumme des ausgesandten Signals und des durch den Lautsprecher 22 wiederaufgenommenen reflektierten Signals empfängt. Weiterhin ist der Detektor 28 mit einem sogenannten Bezugsverstärker 30 verbunden, so daß er ein Signal aus dem Oszillator 24 erhält, welches von dem durch den Lautsprecher 22 aufgenommenen reflektierten Signal unbeeinflußt ist. Der Detektor 28 ist hochempfindlich und in der Lage ein Ausgangssignal aufgrund einer Phasenverschiebung zu erzeugen, die bereits auftritt. ohne daß sich der Eindringling über eine Entfernung von einem Mehrfachen der Welle nlänge des ausgesandten Signals bewegt.

Das Ausgangssignal des Detek.ors 28 wird über einen Impedanzanpassungsverstärker 32 einem Tiefpaß 34 zugeführt. Der Tiefpaß 34 enthält einen Verstärker mit einer solchen Bandfiltercharakteristik, daß Signale in einem Frequenzbereich von etwa 5 Hz hindurchgelassen werden, wobei alle unterhalb des Filterbandes liegenden Signale scharf abgeschnitten werden.

Infolgedessen filtert der Tiefpaß 34 Signale aus dem Detektor 28 aus, die nicht eine für die Bewegung eines Eindringlings charakteristische Phasenverschiebung aufweisen. So wird ein Falschalarm durch Faktoren wie Verkehrs- und Gewitterlärm, übertragene Vibrationen und dergl. weitestgehend ausgeschaltet

Der Ausgang des Tiefpasses 34 ist mit einem Torschaltkreis 36 verbunden, der dazu dient, einen Integrator 38 so lange mit Energie zu speisen, wie Signale durch den Tiefpaß 34 hindurchtreten. Der Integrator 38 besitzt eine derartige Zeitkonstante, daß er einen Relaissteuerschaltkreis 40 auf das Auftreten einer vorbestimmten Energiemenge hin betätigt, die aus einer Anzahl kleinerer Bewegungen aber auch aus einer einzigen größeren Bewegung stammen kann. Von dem Reiaissteaerschakkreis 40 wird daraufhin ein Alarrnkreis 42 betätigt.

Nachfolgend seien die vorausgehend erwähnten Elemente genauer beschrieben. Der Oszillator 24 kann Alarmeinrichtung 20 abzuschirmen. In dem dargestell-

-"> ten Fall geschieht dies durch die Verstärker 26 und 30.

Das Ausgangssignal des Oszillators 24. welches an der Kollektorelektrode des Transistors 44 erscheint, wird über einen Widerstand 68 und einen Koppelkondensator 70 auf den Verstärker 26 bzw. über einen

-'·'· Widerstand 72 und einen Koppelkondensator 74 auf den Verstärker 30 gegeben. Der Verstärker 26 enthält einen Trensistf .*· 76, dessen Basis durch ein Arbeitspotential aus einem Spannungsteiler mit den Widerständen 78 und 80 vorgespannt ist. Der Emitter des Transistors 76 liegt über einen Widerstand 8? und einen dazu parallelgeschalteten Kondensator 84 an Masse. Der Ausgangskreis des Transistors 76 enthält den Lautsprecher 22. der zwischen dem Kollektor und dem positiven Pol der Spannungsquelle liegt.

'■"> Der ähnlich aufgebaute Verstärker 30 enthält einen Transistor 86. dessen Basis über einen Spannungsteiler mit den Widerständen 88 und 90 vorgespannt ist und dessen Emitter über einen Widerstand 92 an Masse liegt. Der Kollektor des Transistors 86 steht mit dem positiven Pol der Spannungsquelle über einen Kondensator 94 in Verbindung.

Das durch den Lautsprecher 22 in Form von Schallwellen in den zu schützenden Raum ausgestrahlte Signal wird in diesem ganzen Raum in einem komplizierten Muster reflektiert, und ein Teil der reflektierten Wellenenergie gelangt auch zu dem Lautsprecher 22. Ist einmal ein Beharrungszustand erreicht, so resultiert hieraus ein Reflexionssignal einer ziemlich konstanten Amplitude und Phasenlage an dem Lautsprecher, wobei dieser als Wandler für las reflektierte Wellensignal dient. Infolgedessen tritt an dem Kollektor des Transistors 76 im Treiberverstärker 26 ein zusammengesetztes Signal auf. Dieses Signal enthält eine große Komponente entsprechend dem aus dem Oszillator 24 stammenden und durch den Lautsprecher 22 ausgestrahlten Signal sowie eine kleinere Komponente entsprechend dem reflektierten Signal, welches durch den Lautsprecher aufgenommen wird. Die Vektorsumme dieser beiden Einzelsignale bildet, wie gesagt, das zusammengesetzte Signal, welches an dem Kollektor des Transistors 76 erscheint

Wie ebenfalls bereits gesagt ist die Einrichtung 20 nicht empfindlich für Amplitudenänderungen in dem Reflexionssignal. Um dies zu erreichen, wird der Treiberverstärker 26 während des Betriebs irr. wesentlichen bis zur Sättigung ausgesteuert so daß er in Bezug auf den Detektor 28 als Amplitudenbegrenzer wirkt Wenn nun in dem an dem Kollektor des Transistors 76

auftretenden Signal aufgrünet einer Bewegung in dem überwachten Raum eine entsprechende Phasenverschiebung auftritt, wirken sich die gleichzeitig auftretenden Amplitudenänderungen in dem Reflexionssignal kaum merklich auf das zusammengesetzte Signal aus.

Der Detektor 28 dient dazu, ein Ausgangssignal zu erhalten, das einen zuverlässigen Hinweis auf eine festzustehende Bewegung in dem überwachten Raum liefert. Er enthält einen Transformator 100, dessen Primärwicklung ein von den durch den Lautsprecher 22 aufgenommenen reflektierten Signalen unaohängiges Bezugssignal zugeführt wird. Diese Primärwicklung liegt zwischen dem positiven Pol der Spannungsquelle und dem Kollektor des Transistors 86 im Bezugsverstärker 30. Das zusammengesetzte Signal, welches das Rcflexionssignal enthält, wird der Sekundärwicklung 104 des Transformator·, durch eine Mittclan/.apfung 106 über einen Koppelkondensator 108 zugeführt. Um den Dcickiui 23 mit upiliVlälct' LinpfinuirCnkcii Zii betreiben, werden ihm die Signale aus den Verstärkern 26 und 30 annähernd 90" außer Phase zugeführt. Dies wird dadurch erreicht, daß man die Bauelemente der Verstärker 26 und 30 in bekannter Weise so bemißt, daß der eine gegenüber dem anderen eine Phasenverschiebung von 90° aufweist.

Zwischen den Enden der Sekundärwicklung 104 und zwei Widerständen 114 und 116 liegen zwei Detektorschaltkreise in Gestalt von zwei Gleichrichterdioden 110 und 112. Ein Kondensator 118 ist mit den Widerständen 114 und 116 so zusammengeschaltei, daß in derr. Detektorausgangssignal sonst auftretende Niederfrequenzanteile ausgefiltert werden, während zwei Kondensatoren 120 und 122 eine Differenzierung und Glättung des Ausgangssignals bewirken.

Beim Betrieb des Detektors 28 sucht das der Primärwicklung 102 des Transformators über den Bezugsverstärker 30 zugeführte Wechselstromsignal die beiden Dioden 110 und 112 periodisch gleichzeitig dann leitend zu machen, wenn das Signal positiv ist. Das an die Mittelanzapfung 106 der Sekundärwicklung 104 gelangende zusammengesetzte Signal hingegen, welches ebenfalls ein Wechselstromsignal ist, das zwischen positiven und negativen Maxima variiert, sucht die Dioden 110 und 112 abwechselnd aufzusteuern. Dabei bildet der Widerstand 124 einen über diese Dioden führenden Strompfad.

Im Beharrungszustand, wenn in dem überwachten Raum keine Bewegung erfolgt, erscheint am Ausweg des Detektors 28 ein Gleichstromsignal. Tritt eine Bewegung auf. so ändert sich die Phasenlage des Reflexionssignals und ruft damit eine Phasenverschiebung auch in dem zusammengesetzten Signal am Ausgang des Verstärkers 26 hervor. Erfolgt die Bewegung auf den Lautsprecher 22 zu oder von diesem weg, so führt der Doppler-Effekt eine Frequenzänderung herbei, die in dem Detektor 28 als Phasenverschiebung festgestellt wird. Jedoch ist das System nicht von einem Doppler-Effekt abhängig. Erfolgt nämlich eine Bewegung auf einer Äquidistanten zu dem Lautsprecher 22, so tritt keine Frequenzänderung, dennoch jedoch eine Phasenverschiebung auf. da sich damit der Gesamtweg des von dem Lautsprecher 22 wiederaufgenommenen Signals ändert Auch diese Phasenverschiebung wird von dem Detektor 28 registriert.

Eine Phasenverschiebung des zusammengesetzten Signals gegenüber dem Bezugssignai ändert die Perioden der Leitfähigkeit der Dioden HO und 112 in Abhängigkeit von den Wellenformen der anliegenden Signale und führt so zu einer Änderung in dem Detektorausgangssignal. Treten diese Änderungen mit einer Frequenz auf, die charakteristisch für die Bewegung eines festzustellenden Eindringlings ist, und sind sie groß sowie anhaltend genug, so wird auf noch beschriebene Weise ein Alarm ausgelöst.

Obgleich er in gewisser Hinsicht entsprechenden Hochfrequenzschaltkreisen gleicht, wie z. B. Frequcnzmodulations-Diskriminatoren, Radar-Phasendetektoren und dergl., bildet der Detektor 28 einen Schaltkreis, der es erlaubt, mit Niederfrequenz im Hörbereich zu arbeiten, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, wie es das dargestellte Alarmsystem 20 erfordert. Bei diesem Detektor wird das zusammengesetzte Signal über den Kondensator 108 anstatt eine Transformatorwicklung oder dergl. eingekoppclt, und der Kondensator 108 ist entweder symmetrisch oder unpolarisiert, um eine Signalverzerrung zu vermeiden. Hinzukommt, daß der Widerstand !24 an die Stelle einer !ndükiiviiä! triü. wie

sie gewöhnlich bei höheren Frequenzen Verwendung findet. Da ein quantitativ exaktes, symmetrisches Signal nicht erforderlich ist, findet der einzige Kondensator 118 anstelle von zwei getrennten Kondensatoren Verwendung, und die Kathode der Diode 112 liegt unmittelbar an Masse.

Das Ausgangssignal des Detektors 28 gelangt über den Impedanzanpassungsverstärker 32 zu dem Tiefpaß 34 Der Verstärker 32 enthält einen Transistor 130 in limitterfolgeschaltung. der eine Trennung zwischen dem Tiefpaß 34 und dem Detektor 28 bewirkt und überdies ein Signal hervorbringt, welches geeignet ist. den Tiefpaß 34 mit der gewünschten Intensität auszusteuern. Der Transistor 130 enthält einen Arbeitspunkt durch Vorspannungen aus den Widerständen 132, 134, 136 und 138, die in der gezeigten Weise mit den Transistorelektroden sowie den beiden Polen der Spannungsquelle verbunden sind.

Um den Betrieb des Alarmsystems 20 auf solche Fälle zu beschränken, in denen die festgestellte Bewegung charakteristisch für diejenjge eines unerwünschten Eindringlings ist, ist der Tiefpaß 34 so ausgelegt, daß er nur ein schmales Frequenzband hindurchläßt. Der dargestellte Tiefpaß 34 läßt ein Frequenzband hindurchtreten, dessen untere Grenze etwa bei wenigen Zehntel Hertz und dessen obere Grenze bei etwa 5 oder 6 Hz liegt. Infolgedessen werden Signale, die z. B. bei einer außerordentlich raschen Bewegung innerhalb des geschützten Raumes entstehen, wie z. B. solche von einem Ventilator oder von Vibrationen, die nicht von einem menschlichen Eindringling zu erwarten sind, nicht durch den Tiefpaß 34 hindurchgelassen.

Ein zusätzliches charakteristisches Merkmal für die Verwendung tiefer Frequenzen im Hörbereich in der Alarmeinjichtung 20 besteht also darin, daß es die Verwendung eines Bandfilters mit sehr geringer Bandbreite, wie z. B. 5 Hz. erlaubt. Bei Alarmsystemen, die mit Ultraschall. Mikrowellen oder Radiowellen arbeiten, liegt die minimale Bandbreite in der Gegend von einigen hundert Hertz. Aufgrund dieses Unterschiedes liegt das Signal/Stör-Verhältnis, welches mit dem erfmdungsgemäßen System zu erreichen ist, weit über dem üblichen.

Der dargestellte Tiefpaß 34 ist ein aktiver Filter, der einen Operationsverstärker 140 in integrierter Schaltungstechnik enthält. Es wäre jedoch auch möglich, einen passiven Filter, vorzugsweise mit scharfer Bandbegrenzung zu verwenden, obgleich von dem dargestellten aktiven Filter bessere Ergebnisse zu

erwarten sind. In dem gezeigten Beispiel besteht der Operationsverstärker 140 aus einem integrierten Schaltkreis.

Die Signale von dem Impedanzanpassungsverstärker 32 gelangen an die Eingänge 12 und 10 des Verstärkers 140, dessen Ansgangssignale an dem Ausgang 7 erscheinen. In herkömmlicher Weise sind, wie gezeigt, Stabilisationsk jndensatoren 142, 144 und 146 vorgesehen, während Dioden 148 und 150 den Verstärker vor übermäßigen Eingangssignal schützen. Über den Eingang 3 ist der Verstärker 140 an eine Betriebsspannungsquelle angeschlossen.

Um die Durchlaßbandbreite des Verstärkers 140 zu begrenzen, ist zwischen dem Ausgang 7 und dem Eingang 10 ein Rückkopplungskreis vorgesehen, von dem ein Zweig aus einem Widerstand 152 und ein dazu paralleler Zweig aus einem Widerstand 154 und einem damit hintereinandergeschalteten Kondensator 156 besteht. Desweiteren ist der Eingang 10 über einen Schaltkreis mit einem Kondensator 158 und einem veränderbaren Widerstand 160 zur Einstellung der Verstärkung mit Masse verbunden. Eine zusätzliche Filterung der Ausgangssignale wird durch einen Widerstand 162 und einen dazu parallelgeschalteten Kondensator 164 erreicht, die zwischen dem Ausgang 7 und Masse liegen. Die gewünschte Bandbreite wird durch entsprechende Wahl der Werte der Bauelemente in dem Rückkopplungs- und in dem Verstärkungseinstellkreis erzi'.;·.. Die obere Grenze des durchgelassenen Frequenzbandes wird im wesentlichen von dem Kondensator 156 bestimmt, während der Kondensator 158 im wesentlichen für die untere Grenze maßgebend i:,t.

Die an dem Ausgang 7 auftretenden Ausgangssignale des Verstärkers 140 gelangen an den Eingang 166 des Torschaltkreises 36. Dieser Torschaltkreis enthält einen Schalttransistor 168, der durch eine negative Schaltspannung aus einem von zwei Zweigen einer neuartigen Signalverarbeitungsschaltung 170 zwischen dem Eingang 166 und dem Transistor 168 betrieben wird.

Der Transistor 168 wird vermittels einer über einen Vorspannungswiderstanct 172 an seiner Basis anliegenden positiven Spannung normalerweise im nichtleitenden Zustand gehalten. Treten Ausgangssignale des Tiefpasses 34 auf. so gerät der Transistor 168 in den leitenden Zustand.

Die Signalverarbeitungsschaltung 170 liefert eine negative Schaltspannung, die erforderlich ist. um den Transistor 168 leitend zu machen, gleichgültig ob das an dem Eingang 166 erscheinende Signal positiv oder negativ ist. Wenn z. B. ein negatives Signal am Eingang 166 auftritt, gelangt dieses durch einen Kondensator 174, einen Widerstand 176 und eine Diode 178 an die Basis des Transistors 168. Positive Signale werden durch die Diode 178 daran gehindert, unmittelbar zur Basis des Transistors 168 zu gelangen, und statt dessen über eine Diode 180 und einen dazu parallelen Aufladewiderstand 182 zum positiven Pol der Spannungsquelle geleitet. Der Kondensator 174 bildet im Verein mit den Dioden 178 und 180 eine sogenannte Spannungsverdopplungsschaltung, indem bei positivem Eingangssignal der Kondensator 174 aufgeladen wird und diese Ladung sich bei negativem Eingangssignal zu der negativen Spannung addiert

Tritt am Eingang 166 ein positives Signal auf, so gelangt dieses über einen Kondensator 184, einen Widerstand 186 und eine Diode 188 zu der Dasis eines Inverter-Transistors 190. Der Transistor 190 wird

normalerweise im nichtleitenden Zustand gehalten. Wird er jedoch Jurch ein positives Signal am Eingang 166 leitend, so stellt sein Kollektor-Emitter-Kreis im Verein mit eine/n Widerstand 192 einen niedrigohmigen Strompfad zur Masse dar, durch den der Schalttransistor 168 in den !eilenden Zustand gebracht wird. Am Eingang 166 auftretende negative Signale gelangen über eine Diode 194 und einen Aufladewiderstand 196 zur Masse und werden durch i!ie Diode 188 daran gehindert, sich der Basis des Transistors 190 mitzuteilen. Die Dioden 188 und 194 bilden im Verein mit dem Kondensator 184 ebenfalls eine Spannungsverdopplungsschaltung, indem während des Auftretens nagetiver Signale der Kondensator 184 eine Ladung aufnimmt, die sich zu anschließenden positiven Signalen hinzuaddiert. Die Werte der Bauelemente in dem Zweig mit dem Transistor 190 werden vorzugsweise so gewählt, daß der Verstärkungsfaktor des Transistors 190 zu i wird, um den Schalttransistor 168 durch negative und positive Eingangssignale gleichermaßen aussteuern zu können. Auf diese Weise arbeitet die Schaltung 170 ähnlich einem Vollweggleichrichter, erübrigt jedoch einen Koppeltransformator oder sonstige platzraubende und teuere Bauelemente.

Während derjenigen Zeitabschnitte, in denen der Transistor 168 leitend ist, fließt Strom durch einen Widerstand 198 zu dem Integrator 38, der aus einem Kondensator 200 und einem Widerstand 202 besteht. Den Transistor 168 aufsteuernde Signale infolge einer Bewegung, die für einen festzustellenden Eindringling charakteristisch ist, werden in dem Integrator 38 nach der Zeit integriert. Der Wert des Kondensators 200 im Verhältnis zu demjenigen des Widerstandes 198 wird so gewählt, daß nach einer bestimmten Zeit seit Aufsteuerung des Transistors 168 in dem Kondensator 200 sich eine bestimmte Spannung einstellt, mit der ein Alarm auslösbar ist. Der Widerstand 202 wird entsprechend gewählt, um den Kondensator 200 während der Sperrung des Transistors 168 zu entladen und das System unempfindlich gegenüber weitgestreuten, kleineren Störungen zu machen.

Ist der Kondensator 200 bis zur Alarmschwelle aufgeladen worden, so tritt der Relaissteuerschaltkreis 40 in Funktion und betätigt den Alarmkreis 42. Genauer gesagt, wird durch eine an dem Kondensator 200 auftretende positive Spannung ein Transistor 204 in Emitterfolgeschaltung betätigt, dessen Emitter über einen Widerstand 206 an Masse liegt und außerdem über einen Widerstand 210 mit der Basis eines Inverter-Transistors 208 verbunden ist. Der Transistor 204 trennt den Integrator 38 elektrisch von dem Relaissteuerschaltkreis 40.

Um eine fehlersichere Arbeitsweise zu erzielen, ist dem Alarmkreis 42 ein Relais-Arbeitskontakt 212 vorgeschaltet, der während des Betriebs des Alarmsystems 20 durch ständige Erregung der Relaiswicklung 214 geschlossen ist, solange kein Alarmzustand eintritt. Zu diesem Zweck, wird ein Steuertransistor 216 durch eine über einen Widerstand 218 und die Relaiswicklung 214 anliegende positive Betriebsspannung im Verein mit einer über Widerstände 220 und 222 an seiner Basis anliegenden positiven Steuerspannung normalerweise leitend gehalten. Tritt ein Alarmzustand ein, so wird der Inverter-Transistor 208 durch Betätigung des Transistors 204 leitend mit dem Ergebnis, daß die Basis des Steuertransistors 216 über den Transistor 208 m^;t nnasse verbunden wird. Infolgedessen wird der Transistor 216 nichtleitend und der Stromfluß durch die Rela^:.3wicklune

214 (interbrochen. Der Relaiskontakt 212 öffnet sich, und damit tritt der Alarmkreis 42 in Funktion. Dieser Alarmkre's kann aus irgendeiner herkömmlichen Alarmeinrichtung, wie z. B. einem über das Telefon wirksamen Alarmgeber, einem optischen oder einem ■-, akustischen Alarmgeber bestehen.

Um für die anfängliche Einstellung der Alarmeinrichtung eine sichtbare Anzeige der Funktion des Relaissteuerschaltkreises 40 zu haben, ist eine Anzeigelampe 224 vorgesehen, die über einen Verstärkertransi- \,< stör 226 angesteuert wird. Der Transistor 226 ist durch Verbindung seiner Basis über einen Widerstand 228 mit dem Kollektor des normalerweise leitenden .Steuertransistors 216 normalerweise nichtleitend. Tritt ein Alarmzusianc' ein, so wird der Transistor 226 aufge- i, steuert, indem der Steuertransistor 216 nichtleitend

wird, und über einen Widerstand 230 und die KollektoiEmitter-Stecke des Transistors 226 fließt Strom über die Lampe 224.

Die Stromversorgung für die Alarmeinrichtnng 20 kann in herkömmlicher Weise aufgebaut sein. In manchen Fällen mag es erwünscht sein, !.,.-.besondere beim Ausfall des Netzes, die Einrichtung aus einer Batterie zu betreiben. Um einen Falschalarm aufgrund von Einschaltstößen oder sonstigen Spannungsänderungen zu vermeiden, findet für die Einrichtung mit Ausnahme des Alarmkreises zweckmäßigerweise eine stabilisierte Spannungsqucllc Verwendung. In dem beschriebenen Beispiel bei rug oie Speisespannung 15 Volt aus einer stabilisierten Spannungsciuclle. während der Operationsverstärker !40 mit V2 Voll aus einer stabilisierten Spaniiungsquelle gespeist wjrde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Alarmeinrichtung zur Meldung einer Bewegung ein einem zu überwachenden Bereich auf Grund eines Reflexionssignals aus einer in den Bereich ausgesandten Schallwellenstrahlung, mit einem Schallfrequenzgenerator, einem Lautsprecher, über den das aus dem Schallfrequenzgenerator stammende Sendesignal in den zu überwachenden Bereich ausgestrahlt wird, einer Empfangseinrichtung zum Empfangen des Reflexionssignals, einem auf Änderungen des davon aufgenommenen Reflexionssignals ansprechenden Detektor sowie einem durch das Ausgangssignal des Detektors betätigten Alarmkreis, gekennzeichnet durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale:

a) Die Frequenz der Schallwellenstrahlung liegt im Tonfrequenzbereich,

b) der verwendete Lautsprecher (22) bildet zugleichtsle Empfangseinrichtung,

c) der Detektor ist ein phasenempfindiicher Detektor (28), dem zu Vergleichszwecken zusammen mit dem Reflexionssignal das aus

■ dem Schallfrequenzgenerator (24) stammende Sendesignal zuführbar ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Frequenz des Sendesignals im unteren Hörbereich liegt

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Frequenz zwischen 100 und 1000 Hz, vorzugsweise zwischen 400 und 600 Hz, liegt.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (28) durch Signalbegrenzungunittel (26) unempfindlich gegen Amplitudenänderungen des Reflexionssignals ist

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei voneinander getrennte Koppelschaltkreise (26, 30) mit deren einem der Lautsprecher (22) zwischen den Schallfrequenzgenerator (24) und den Detektor (28) und mit deren anderem der Schallfrequenzgenerator unabhängig von dem Lautsprecher an den Detektor gekoppelt ist

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelschaltkreise (26, 30) Verstärker sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalbegrenzungsmittel aus dem den ersten Koppelschaltkreis bildenden Verstärker (26) bestehen, der hierzu in den Sättigungsbereich hinein ausgesteuert ist

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der Verstärker (26, 30) eine gegenseitige Phasenverschiebung von etwa 90° aufweisen.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (28) einen Transformator (100) mit einer am Ausgang des den zweiten Koppelschaitkreis bildenden Verstärkers (30) liegenden Primärwicklung (102) und einer angezapften Sekundärwicklung (104) aufweist, an deren Anzapfung (106) der Ausgang des den ersten Koppelschaltkreis bildenden Verstärkers (26) zusammen mit dem Lautsprecher (22) angekoppelt ist.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Detektor (28) ein Tiefpass (34) und ein Integrator (38) nachgeschaltet sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefpaß (34) eine Durchlaßbandbreite von etwa 5 Hz aufweist

12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefpass (34) ein aktives Filter ist

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche- 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Tiefpaß (34) und dem Integrator (38) ein Torschaltkreis (36) liegt

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Torschaltkreis (36) eine Signalverarbeitungsschaltung (170) mit zwei Zweigen (174, 176, 178 bzw. 184, 186, 188, 190, 192) enthält, über die er positive bzw. negative Steuersignale ampfängt