DE2264210C2

DE2264210C2 - Monitoring device

Info

Publication number: DE2264210C2
Application number: DE19722264210
Authority: DE
Inventors: Klaus-Heinrich 5210 Troisdorf Fischer
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1972-12-30
Filing date: 1972-12-30
Publication date: 1983-11-10
Also published as: IT1040539B; DE2264210A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung mit einem auf einer zu überwachenden Räche anzuordnenden, mechanische Schwingungen übertragenden, von einem nachzuweisenden Objekt berührbaren Sensordraht, der an einen mechanisch-elektrischen Wandler angeschlossen ist, welcher mechanische Schwingungen des Sensordrahtes in elektrische Schwingungen umsetzt und mit einer elektrischen Ansprechichaltung verbunden istThe invention relates to a monitoring device with a mechanical vibration-transferring device to be arranged on an area to be monitored, sensor wire that can be touched by an object to be detected and connected to a mechanical-electrical Converter is connected, which mechanical vibrations of the sensor wire into electrical vibrations implemented and with an electrical response connected is

Bei einer bekannten Überwachungseinrichtung dieser Art (DE-OS 1913161) ist ein schallübertragender Sensordraht an einen Ultraschallsender und an einen Ultraschallempfänger angeschlossen. Der Ultraschallsender erregt den Sensordraht permanent mit Ultraichallschwingungen, die von dem Ultraschallempfänger aufgenommen werden. Das Vorhandensein von Personen oder Gegenständen auf der überwachten Fläche wird dadurch erkannt, daß die Ultraschallschwingungen bei Berührung oder Belastung des Sensordrahtes gedämpft werden. Eine Ansprechschaltung im Ultratchallempfänger erzeugt Alarm, wenn ein vorgegebenes Amplitudenniveau am Ultraschallempfänger unterschritten wird. Diese bekannte Überwachungseinrichtung spricht auf alle Arten von mechanischer Belastung des Sensordrahtes an. Alarm wird erzeugt, wenn irgendein Druck auf den Sensordraht ausgeübt wird.In a known monitoring device of this type (DE-OS 1913161) is a sound-transmitting Sensor wire connected to an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver. The ultrasonic transmitter permanently excites the sensor wire with ultrasonic vibrations, which are picked up by the ultrasound receiver. The presence of people or objects on the monitored area is recognized by the ultrasonic vibrations are dampened when the sensor wire is touched or loaded. A response circuit in the ultrasound receiver generates an alarm if the amplitude level falls below a specified level on the ultrasonic receiver will. This known monitoring device speaks to all types of mechanical stress of the sensor wire. Alarm is generated when any pressure is applied to the sensor wire.

Femer ist es bekannt, daß Erdröhren bewohnende Spinnentiere Fadenstränge spinnen, die strahlenförmig von der Röhrenmündung ausgehen. Stößt ein Beutetier an solche »Stolperdrähte«, wird die dadurch ausgelöste Erschütterung derart auf das die Wohnröhre auskleidende Gespinst abertragen, daß die Spinne zugleich ■uch noch die Richtung erkennt, in der die Beute zu finden sein wird, vergl. Grzimeks Tierleben, Bd. I, 1971,Furthermore, it is known that arachnids living in burrows spin strands of thread which radiate out proceed from the tube mouth. If a prey hits such a "tripwire", it is triggered The vibrations are carried away on the web lining the living tube in such a way that the spider at the same time ■ also recognizes the direction in which the prey will be found, cf. Grzimeks Tierleben, Vol. I, 1971,

Das Ansprechverhalten der Überwachungseinrichtung nach der DE-OS 19 13 161 ist für verschiedene Anwendungen unzweckmäßig, weil eine undifferenziers te Alarmauslösung erfolgt Ein derartiger Anwendungsfall ist das Zünden von Minen o. dgL zur Abwehr von Panzerfahrzeugen. Für Panzerabwehrwaffen sind Berührungssensoren in Form sogenannter »Knickzünder« bekannt, die beim Überfahren durch ein Panzerfahrzeug ίο dadurch ausgelöst werden, daß von den Rädern, Ketten oder sonstigen Teilen ein bestimmtes Schaltteil abgeknickt wird. Ferner sind Druckzünder bekannt, die nur behn unmittelbaren Überfahren durch den Druck der Räder oder Ketten des Zielobjektes ausgelöst ,5 werden und damit nur eine Sperrwirkung in Rad- oder Kettenbreite haben.The response of the monitoring device according to DE-OS 19 13 161 is different Applications inexpedient because an undifferentiated alarm is triggered. Such an application is the detonation of mines or the like to protect against Armored vehicles. For anti-tank weapons are touch sensors known in the form of so-called "articulated fuses" when an armored vehicle runs over them ίο be triggered by the fact that the wheels, chains or other parts a certain switching part is kinked. Pressure detonators are also known which only triggered when the target object is immediately driven over by the pressure of the wheels or chains , 5 and thus only have a locking effect in the width of a wheel or chain.

The invention is based on the object of a Monitoring device d «v type mentioned at the beginning

zu schaffen, die auf das Vorhandensein von Objekten anspricht, um beispielsweise zur Auslösung von Minen durch Fahrzeuge benutzt werden.to create that responds to the presence of objects, for example to trigger mines used by vehicles.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Sensordraht ein freies Ende aufweist ur.d so ausgestaltet ist, daß das den Sensordraht berührende nachzuweisende Objekt die mechanischen Schwingungen hervorruft und daß die Ansprechschaltung derart ausgebildet ist daß sie reagiert, wenn die Amplitude des lfir von dem Wandler zugeführten Signals einen vorgegebenen Wer; übersteigt
Bei der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung erzeugt dar Objekt demnach selbst die mechanischen Schwingungen, mit denen der Sensordraht erregt wird, und zwar z. B. dadurch, daß das Objekt in Form eines Panzers den Sensordraht behn Überfahren kontinuierlich kratzend berührt Zur Schwingungsanregung ist daher keine besondere Energiequelle erforderlich. Insbesondere ein vibrierendes Fahrzeug bewirkt demzufolge die Auslösung der Ansprechschaltung, wenn ein vorgegebener Signalwert überschritten wird. Dabei dient der Sensordraht aussuiL'eßlich der Übertragung mechanischer Schwingungen, die in dem Wandler in entsprechende elektrische Scmvingungen umgesetzt werden. Dabei muß als Sensordraht nicht unbedingt ein Metalldraht verwendet werden, sondern es genügt eine ein freies Ende aufweisende Leitung, die imstande ist mechanische Schwingungen, wie sie beispielsweise von einem rollenden Ketten- oder Räderfahrzeug bei Berührung ausgeübt werden, aufzunehmen und zu übertragen. Der Sensordraht kann dabei außerordentlieh fein, d. h. dünn, sein, so daß er nur schwer zu erkennen istTo solve this problem, the invention provides that the sensor wire has a free end and is designed so that the object to be detected touching the sensor wire causes the mechanical vibrations and that the response circuit is designed such that it reacts when the amplitude of the lfir of the transducer supplied signal a predetermined value; exceeds
In the monitoring device according to the invention, the object itself generates the mechanical vibrations with which the sensor wire is excited, namely z. B. by the fact that the object in the form of an armor touches the sensor wire behn continuously scratching. No special energy source is therefore required to excite vibrations. In particular, a vibrating vehicle accordingly triggers the response circuit when a predetermined signal value is exceeded. The sensor wire serves exclusively to transmit mechanical vibrations, which are converted into corresponding electrical vibrations in the converter. A metal wire does not necessarily have to be used as the sensor wire, but a cable with a free end that is capable of absorbing and transmitting mechanical vibrations, such as those exerted by a rolling tracked or wheeled vehicle when touched, is sufficient. The sensor wire can be extremely fine, ie thin, so that it is difficult to see

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Sensordraht mechanisch mit einem Piezoelement verbunden ist und daß die Elektroden des Piezoelementes an die elektrische Ansprechschaltung angeschlossen sind. Das Piezoelement kann z. B. in Form einer Scheibe, eines Biegeschwingers oder eines Röhrchens ausgebildet sein. Der Typ des jeweils zu verwendenden Piezoelementes hängt maßgeblich von dem Schwingmodus des Sensordrahtes ab. Die Auswahl wird daher im einzelnen nach den Erfordernissen der Praxis vorgenommen werden. Die Verwendung eines Piezoelementes hat generell den Vorteil einer einfachen Bauweise bei geringen Abmessungen. Außerdem ist es nicht nötig, dem Sensordraht oder dem Wandler von außen Energie zuzuführen. Anstelle des piezoelektrischen Wandlers kann auch ein elektromagnetischer Wandler verwendet werden, in-According to a preferred development of the invention it is provided that the sensor wire is mechanical is connected to a piezo element and that the electrodes of the piezo element to the electrical Response circuit are connected. The piezo element can, for. B. in the form of a disc, one Flexural oscillator or a tube can be formed. The type of piezo element to be used in each case depends largely on the oscillation mode of the sensor wire. The selection is therefore made in detail the requirements of the practice. The use of a piezo element generally has the Advantage of a simple design with small dimensions. Also, there is no need to use the sensor wire or to supply energy to the converter from outside. Instead of the piezoelectric transducer, a electromagnetic transducer are used, in-

dem beispielsweise das Ende des Sensordrahtes als Magnetkern ausgebildet ist, der im Innern einer Spule schwingt und dadurch einen Induktionsstrom erzeugt oder eine Induktivität entsprechend der Schwingfrequenz verändertfor example, the end of the sensor wire is designed as a magnetic core, which is inside a coil oscillates and thereby generates an induction current or an inductance corresponding to the oscillation frequency changes

Vorzugsweise enthält die elektrische Ansprechschaltung ein Frequenzfilter, das mit der mechanischen Eigenfrequenz des Sensordrahtes abgestimmt ist Hierdurch wird eine besonders hohe Selektivität der Ansprechempfindlichkeit erreicht und der EinfluB von ι ο Störungen verringertPreferably the electrical response circuit includes a frequency filter that is matched to the mechanical natural frequency of the sensor wire In this way, a particularly high selectivity of the response sensitivity is achieved and the influence of ι ο Reduced interference

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert Es zeigtIn the following, exemplary embodiments of the invention are described in greater detail with reference to the drawings explained it shows

F i g. 1 bis 3 jeweils im Querschnitt den konstruktiven 1■> Aufbau verschiedener Ausfuhrungsbeispiele der Überwachungseinrichtung. F i g. 1 to 3 each in cross section corresponds to the constructive 1 ■> Structure of various exemplary embodiments of the monitoring device.

Bei den piezoelektrischen Berührungssensoren der Fig. 1 bh 3 ist jeweils ein dünner Sensordraht 10 vorgesehen, dessen eines Ende frei ausläuft una dessen anderes Ende an einen piezoelektrischen Wandler 11, 12, 13 angeschlossen ist Von dem piezoelektrischen Wandler fuhren jeweils zwei Signalleitungen 14 zu einer nachgeschalteten (nicht dargestellten) elektrischen Ansprechschaltung, die dann reagiert, wenn die Schwingerregung des piezoelektrischen Wandlers eine 'vorbestimmte Zeitlang dauert und einen ebenfalls vorgegebenen Amplitudenwert übersteigtIn the case of the piezoelectric touch sensors in FIGS. 1 bh 3, there is a thin sensor wire 10 in each case provided, one end of which runs free una other end is connected to a piezoelectric transducer 11, 12, 13 of the piezoelectric Converters each lead two signal lines 14 to one downstream (not shown) electrical response circuit that reacts when the Oscillation excitation of the piezoelectric transducer a 'Lasts a predetermined time and exceeds a likewise predetermined amplitude value

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der Berührungssensor 10 endseitig mit einer Schwingmembran 15 verbunden die ein das in die Vergußmasse 18, beispielsweise Epoxyharz, eingebettete Pißzoelement YI enthaltendes Gehäuse 16 abschließt Die elektrischen Anschlüsse sind durch die Leitungen 14 gekennzeichnetIn the embodiment according to FIG. 1, the end of the touch sensor 10 is connected to a vibrating membrane 15 which closes a housing 16 containing the Pißzoelement YI embedded in the potting compound 18, for example epoxy resin

Treten im Sensordraht 10 Longitudinalschwingung^, auf, so werden diese über die Membran 15 auf das Piezoelement 17 übertragen und in elektrische Schwingungen umgesetzt Diese werden über die Signalleitungen 14 an die Ansprechschaltung weitergeleitetIf longitudinal vibrations occur in the sensor wire 10, these are transmitted via the membrane 15 to the piezo element 17 and converted into electrical vibrations. These are passed on via the signal lines 14 to the response circuit

Bei dem in Fig.2 dargestellten Biegeschwinger werden durch die Kratzberührung des Fahrzeuges mit dem Sensordraht 10 Biegeschwingungen im Sensordraht erzeugt An ein Ende des Sensordrahtes ist in Längsrichtung das Piezoelement 12 angesetzt das diese Schwingungen in Spannungssignale umsetzt und über die Signalleitungen 14 weiterleitet Eine der Signalleitungen 14 ist dabei unmittelbar an den Sensordraht 10 angeschlosseaIn the flexural oscillator shown in Figure 2 10 bending vibrations in the sensor wire are caused by the scratching of the vehicle with the sensor wire The piezo element 12 is attached to one end of the sensor wire in the longitudinal direction Converts vibrations into voltage signals and transmits them via the signal lines 14 to one of the signal lines 14 is directly connected to the sensor wire 10

Bei der Ausführungsform nach Fig.3 besteht das piezoelektrische Wandler 13 aus einem Röhrchen, das an einem Ende des Sensordrahtes über diesen geschoben ist Auch hier besteht ein fester mechanischer Kontakt zwischen Röhrchen und Sui-sordraht, so daß die Schwingungen des Sensordrahtes «n elektrische Schwingungen umgesetzt und über die Leitungen 14 weitergeleitet werden.In the embodiment of Figure 3, there is piezoelectric transducer 13 from a tube, which at one end of the sensor wire over this is pushed Here, too, there is firm mechanical contact between the tube and the Sui-sordraht, so that the vibrations of the sensor wire are converted into electrical vibrations and via the lines 14 to get redirected.

Nach den gleichen Prinzipien wie die in den F i g. 1 bis 3 abgebildeten piezoelektrischen Wandler können auch elektromagnetische Wandler betrieben werden, bei denen durch Bewegen eines elektrischen Leiters relativ zu einem Magnetfeld eine Spannung erzeugt wird.According to the same principles as those in FIGS. 1 to 3 illustrated piezoelectric transducers can also be operated with electromagnetic transducers which a voltage is generated by moving an electrical conductor relative to a magnetic field.

1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Monitoring device with a sensor wire which is to be arranged on a surface to be monitored, which transmits mechanical vibrations and can be touched by an object to be detected, which is connected to a mechanical-electrical converter which converts mechanical vibrations of the sensor wire into electrical vibrations and is connected to an electrical response circuit, characterized in that the sensor wire (10) has a free end and is designed so that the object to be detected touching the sensor wire causes the mechanical vibrations, and that the response circuit is designed such that it reacts when the amplitude of it from the transducer (11, \ 2, 13) supplied signal exceeds a predetermined value

2. Monitoring device according to claim 1, characterized in that the sensor wire (10) is mechanically connected to a piezo element (ii, 12, 13) is connected, and that the electrodes of the piezo element to the electrical response circuit are connected.

3. Monitoring device according to claim 2, characterized in that <i \ ß the electrical response circuit contains a frequency filter, which with the mechanical natural frequency of the sensor wire (10) is matched