DE2423185A1

DE2423185A1 - Raumschutz-verfahren und -anordnung

Info

Publication number: DE2423185A1
Application number: DE19742423185
Authority: DE
Inventors: Miloslav Dipl Ing Novotny
Original assignee: Cerberus AG
Current assignee: Cerberus AG
Priority date: 1973-06-28
Filing date: 1974-05-14
Publication date: 1975-01-16
Also published as: FR2235440A1; JPS5039099A; FR2235440B1; CH557070A; JPS5513074B2

Description

DIcTkMCH LfcwlNSKY ·

H 1SJ7-JOACHIM KUBER
REINlR PRiETSCH
M ü M C H E N 2 1
GOTTHARDSTR. 81

CERBERUS AG Männedorf (Schweiz)

RAUMSCHUTZ-VERFAHREN UND -ANORDNUNG

Die Erfindung betrifft ein Raumschutz-Verfahren, bei welchem von mindestens einem Ultraschall-Sender in einen zu überwachenden Bereich Ultraschall ausgestrahlt wird, und der ausgestrahlte und reflektierte Ultraschall von mindestens einem Ultrascnal1-Empfänger zur Alarmsignalgabe ausgewertet wird, sowie eine Anordnung zur Verwendung des Verfahrens.

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Raumschutz-Anlagen der genannten Art werten die durch die Bewegung eines Eindringlings in den geschützten Bereich verursachte Aenderung des Ultraschalles zur Signal- oder Alarmgabe aus. Beispielsweise werden die durch eine Bewegung infolge des Dopplereffektes verursachten Freguenzverschiebungen, bzw. Amplitudenschwankungen infolge Ortsveränderung von Objekten ausgewertet.

Bekannte Raumschutz-Anlagen dieser Art haben jedoch bestimmte Nachteile. So sind für den Anschluss von Geber und Empfänger in der Regel getrennte Leitungen notwendig, um gegenseitige Störungen zu vermeiden. Das empfangene Signal ist ausserdem so schwach, dass für die Rückleitung zur Zentraleinheit abgeschirmte Leitungen notwendig sind. Eine üeberwachung der Leitungsführung in bekannten Anlagen mittels eines Leitungs-Endwiderstandes lässt keine flexible und beliebige Installation, z.B. mit Abzweigungen, zu. Eine vollständige Funktionsüberwachung der Anlage, also auch der Geber und Empfänger war auf diese Weise nicht möglieh. Darüberhinaus waren zum Sabotageschutz der Geber und Empfänger nochmals separate Leitungen notwendig. Vorbekannte Ultraschall-Raumschutz-Anlagen für ausgedehnte Objekte mit mehreren Gebern und Empfängern erforderten daher einen ausserordentlich hohen'Installationsaufwand, waren entsprechend kostspielig und zudem störanfällig.

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Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung der erwähnten Nachteile, insbesondere die Schaffung einer Ultraschall-Raumschutz-Aniage mit verminderter Leitungszahl für beliebige Art der Installation, wobei an eine Zentraleinheit viele ültraschall-Geber und -Empfänger mit den gleichen Leitungen parallel angeschlossen werden können, ohne gegenseitige Störungen und ohne die Notwendigkeit abgeschirmter Leitungen, sowie mit der Möglichkeit einer möglichst vollständigen, automatischen Funktionskontrolle von der Zentraleinheit aus und einer umfassenden Sabotageüeberwachung.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Zentraleinheit an Leitungen eine Wechselspannung mit Ultraschall-Frequenz abgibt, wobei die Wechselspannung sowohl den oder die an die Leitungen angeschlossenen Ultraschall-Sender zur Ultraschall-Ausstrahlung anregt, als auch gleichzeitig den oder die an die Leitungen angeschlossenen Ultraschall-Empfänger mit Spannung versorgt, und dass der oder die Ultraschall-Empfänger bei Aufnahme von in bestimmter Weise geändertem Ultraschall den in den Leitungen fliessenden Gleichstrom verändern, und dass die Zentraleinheit bei einer bestimmten Gleichstromänderung in den Leitungen ein Alarmsignal auslöst.

Bei einer erfindungsgemässen Raumschutz-Anordnung zur Verwendung dieses Verfahrens sind Ultraschall-Sender und Ultra-

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schall-Empfänger parallel an den gleichen Anschlüssen einer Zentraleinheit über Leitungen angeschlossen. Die Zentraleinheit ist eingerichtet, an die Leitungen einerseits eine Wechselspannung mit einer' der erzeugten Ultraschall-Schwingungen entsprechenden Frequenz und andererseits eine Gleichspannung mit geringerer Leistung abzugeben. Die Ultraschall-Sender v/eisen einen Wechselstrompfad zwischen den Leitungen auf, welcher einen Ultraschall-Geber zur Aussendung von Ultraschall-Schwingungen mit einer der Wechselspannung entsprechenden Frequenz umfasst. Die Ultraschall-Empfänger enthalten einen Wechselstrompfad zwischen den Leitungen, welcher eine Einrichtung zur Gleichrichtung der Wechselspannung zur Spannungsversorgung der Auswerteschaltung enthält, sowie eine Schaltvorrichtung, welche von der zugehörigen Auswerteschaltung im Alarmfall, dh. bei einer bestimmten Aenderung des vom Aufnehmer empfangenen Ultraschalles betätigt wird und eine Aenderung des Gleichstromes in den Leitungen bewirkt. Die Zentraleinheit ist eingerichtet, bei einer bestimmten Aenderung des über die Leitungen eintreffenden Gleichstromes ein Alarmsignal auszulösen.

Die Erfindung wird anhand der in der Figur dargestellten Schaltung eines Ausführungsbeispieles erläutert.

An einer Zentraleinheit C ist eine Anzahl von Ultraschall-Sendern Sl, S2, ... und Ultraschall-Empfänger El, E2, ...

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über gemeinsame Leitungen Ll, L2 parallel über Anschlüsse Al und A2 angeschlossen. Für Sender und Empfänger werden dabei die gleichen Leitungen benützt. Der Anschluss kann beispielsweise in Linienform erfolgen, wobei Geber und zugehöriger Empfänger hintereinander am gleichen Leitungspaar liegen. Es können dabei mehrere Sender und Empfänger hintereinander geschaltet werden. Nötigenfalls kann jedoch auch, wie im Schaltbild gezeigt, ein sternförmiger Anschluss mehrerer Sender und Empfänger-Gruppen an die gemeinsamen Anschlüsse Al und A2 vorgesehen sein, wobei die einzelnen Linien nochmals verzweigt sein können. Für die Leitungsführung kann normales Telefonkabel benützt werden,eine spezielle Abschirmung ist nicht notwendig.

Die Zentraleinheit C enthält einen Quarzoszillator 1, welcher mit Ultraschallfrequenz schwingt, z.B. mit etwa.20 kHz. Dessen Schwingungen werden über einen Verstärker 3 einem Ausgangstransformator 4 zugeführt, dessen Sekundärwicklung auf der einen Seite mit dem Ausgang Al und auf der anderen Seite über den als Wechselstrom-Kurzschluss wirkenden Kondensator 5 mit der anderen Ausgangsklemme A2 verbunden ist. Durch einen impulsgesteuerten Stabilisator 6 wird der Verstärker 3 so gesteuert, dass an den Ausgängen Al und A2 eine konstante Wechselspannung mit Ultraschallfrequenz auftritt, welche über die Leitungen Ll und L2 den Geber- und Empfängereinheiten zugeführt wird.

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Die Scharfstellung der Anlage, d.h. die Einschaltung der Ultraschall-Schwingungen erfolgt durch den Schalter IO zwischen den Klemmen 2 und 7. Andererseits erhalten die Anschlüsse Al und A2 von einer Batterie oder einem Netzgerät über Eingangsklemmen 7 und 8 eine Gleichspannung, welche durch einen Spannungsstabilisator 9 nach dem Widerstand 24 auf einen konstanten Wert geregelt wird.

Die Ultraschall-Sender enthalten, wie anhand des Senders Sl in der Figur dargestellt, einen Gleichstrompfad, welcher aus einem Widerstand 11 und einem dem Sabotageschutz dienenden Deckel-Schalter 12 besteht. Der Schalter 12 ist normalerweise geschlossen, so dass im Normalfall ein bestimmter Ruhe-Gleichstrom durch den Geber fliesst. Wird dagegen bei einem Sabotage versuch der Geber geöffnet, so wird der Schalter 12 unterbrochen und der Ruhestrom vermindert sich. Für die ültraschall-Wechselspannung bildet der Gleichstrompfad dagegen einen relativ hohen Widerstand. Die Wechselspannung dient daher zum allergrössten Teil der Anregung des Ultraschall-Gebers 13, welcher ausser dem eigentlichen elektroakustischen Wandler weitere Bauteile, z.B. einen Transformator, Kondensatoren, Widerstände enthalten kann, und durch welchen im überwachten Raum ein Ultraschallfeld erzeugt wird. Der Wechselstromkreis wird über den Kondensator 14 geschlossen.

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Der dem Geber Sl folgende Empfänger El erhält über die Leitungen Ll und L2 die gleiche Wechsel-· und Gleichspannung. Ebenfalls ist wieder ein Gleichstrompfad vorgesehen, bestehend aus der Primärwicklung des Transformators 15/ welche gleichstrommässig als Kurzschluss wirkt, dem Widerstand 16 und dem Deckel-Schalter 17, der ebenfalls wie beim Ultraschall-Geber dem Sabotageschutz dient und bei versuchter Ausserbetriebsetzung des Empfängers geöffnet wird. Bei einem Sabotageversuch wird daher der Ruhe-Gleichstrom unterbrochen. Ein weiterer, dazu paralleler Gleichstrompfad enthält einen Widerstand 18 und einen normalerweise offenen Alarmschalter Ein paralleler Kondensator 20 dient als Kurzschluss für die Wechselspannung und schliesst den Wechselstromkreis.

Durch die über die Leitung Ll und L2 zugeführte Wechselspannung mit Ultraschallfrequenz wird über eine Sekundärwicklung 15' des Transformators 15 und einen Graetz-Gleichrichter 31 die elektrische Empfangs- und Auswerteschaltung 21 des Ultraschall-Empfängers El mit Spannung versorgt. Eine weitere Sekundärwicklung 15" dient zur Erzeugung eines Vergleichssignals für die Schaltung 21. Mit dieser Schaltung ist ein Aufnehmer 22 verbunden, welcher die vom Ultraschall-Geber erzeugten Ultraschall-Schwingungen aufnimmt, in elektrisches Signal umwandelt und an die Auswerteschaltung 21 weitergibt. Sobald die Auswerteschaltung 21 nun eine bestimmte Aenderung des Ultraschallfeldes, z.B. das Auftreten von Frequenzverschiebungen durch Dopplereffekt detektiert, so wird mittels eines

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Relais, oder auf elektronischem Wege der Schalter 19 geschlossen und es fliesst über den Gleichstrompfad ein erhöhter Gleichstrom über die Leitungen zum zentralen Signalgerät. Gleichzeitig wird ein zweiter Kontakt 19 geschlossen, durch welchen eine Alarmanzeigelampe 23 eingeschaltet wird, welche erkennen lässt, welcher Ultraschall-Empfänger Alarm gegeben hat. Durch das Einschalten der Lampe 23 wird der Wechselstrom in den Leitungen vergrössert.

In der Zentraleinheit C wird jede Aenderung des über die Anschlüsse Al und A2 fliessenden Gleichstromes bzw. jede Aenderung des Spannungsabfalls an dem in der Gleichstromleitung liegenden Widerstand 24 mittels einer Auswerteeinrichtung 25 festgestellt. Diese Auswerteeinrichtung kann so gestaltet sein, dass sie nach Inbetriebsetzung einer Anlage auf den im Normalfall fliessenden Gesamtruhestrom eingestellt wird und bei Veränderung dieses Stromes, wie sie z.B. beim Schliessen eines Alarmschalters 19 auftreten würde, über eine Alarmleitung 26 einen Alarm auslöst und dass andererseits bei einer Verminderung des Gesamtruhestromes, wie " sie beispielsweise bei einem Sabοtageversuch durch Oeffnen des Schalters 12 oder 17 eintritt,über die gleiche oder eine weitere Leitung 27 ein Störungssignal gegeben wird. Die Auswerteeinheit 25 kann jedoch auch als Gleichstrom-Differentialdetektor ausgebildet werden, welcher sich automatisch auf den jeweiligen Ruhestrom einstellt, bei jeder Aenderung des Stromes

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jedoch ein Signal gibt und zwar bei einer bestimmten positiven Aenderungsgeschwindigkeit ein Alarmsignal, bei einer negativen Aenderungsgeschwindigkeit jedoch ein Störungssignal. '

Durch die erwähnten Massnahmen können bereits eine grosse Zahl von Nachteilen vorbekannter Raumschutz-Anlagen vermieden werden. Dadurch, dass sowohl Ultraschall-Geber als auch -Empfänger einen Gleichstrompfad mit einem Sabotageschutzschalter aufweisen, kann bei Speisung mit Wechsel- und Gleichstrom sowohl eine üeberwachung sämtlicher angeschlossener Leitungen als auch ein umfassender Sabotageschutz erreicht werden. Dadurch, dass die Versorgung der Ultraschallsender mittels Wechselspannung erfolgt, die Alarmrückleitung von den Empfängern jedoch mittels Gleichstrom, können für Geber und Empfänger die gleichen Leitungspaare verwendet werden, und es ist für die Alarm-Rückleitung keine abgeschirmte Leitung notwendig. Leitungsüberwachung, Sabotageschutz und Alarmgabe können mittels der gleichen Auswerteeinrichtung überwacht werden, so dass hierdurch der Installationsaufwand weiter verkleinert wird.

Da zur Leitungsüberwachung keine Leitungs-Endglieder verwendet werden müssen, ist die Installation ausserordentlich flexibel, d.h. Sender und Empfänger können je nach Bedarf hintereinander oder sternförmig angeschaltet v/erden, ohne

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die Ueberwachung zu beeinträchtigen. Die Empfindlichkeit der einzelnen Empfänger ist separat einstellbar, so dass die Anlage individuell anpassbar ist.

Zusätzlich, kann die Anlage mit einer automatischen Funktionsüberwachung ausgerüstet werden. Dazu ist in der Zentraleinheit C eine Funktionskontrolleinheit 28 vorgesehen, welche die Ultraschall-Schwingungen des Generators 1 in ähnlicher Weise moduliert, wie es bei einem Einbruchversuch geschehen würde, z.B. durch eine geeignete Amplituden- oder Frequenz-Modulation. Durch die zugehörige Auswerteschaltung wird der entsprechende Alarmschalter betätigt, so dass über die Leitungen ein Alarmgleichstrom zum Signalgerät fliesst. Die Auswertung durch die Funktionskontrolleinheit 28 ergibt, ob der Gesamtalarmstrom vorhanden ist, d.h. ob sämtliche Empfänger alarmiert sind. Dabei wird mittels einer von der Funktionskontrolleinheit 28 und dem Schwellenwertschalter 30 gesteuerten Unterdrückungseinrichtung 29 die Abgabe eines Alarmsignals verhindert.

Mittels eines Schwellwertschalters 30 in der Alarmleitung kann die Funktionskontroll-Einrichtung 28 bei jeder Scharfstellung der gesamten Anordnung mittels des Schalters 10 in Betrieb gesetzt werden.. Jedoch kann stattdessen eine periodische Ueberprüfung in gewissen Zeitabständen vorgesehen-sein.

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Es wird noch auf die Möglichkeit hingewiesen, den Raum, in welchem das zentrale Signalgerät aufgestellt ist, selbst zu schützen. Zu diesem Zweck ist ein separater Ultraschall-Geber S im Signalgerät selbst vorgesehen. Zusammen mit einem zugehörigen Empfänger kann so ein Versuch der Ausserbetriebsetzung des zentralen Signalgerätes verhindert werden. Sender und zugehöriger Empfänger können auch in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein, wobei dann nur ein einziger Sabotageschutz-Schalter erforderlich ist.

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Claims

PATENTANSPRUECHE

I- Raumschutz-Verfahren, bei welchem von mindestens einem Ultraschall-Sender in einen zu überwachenden Bereich Ultraschall ausgestrahlt wird, und der ausgestrahlte und reflektierte Ultraschall von mindestens einem Ultraschall-Empfänger zur Alarmsignalgabe ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zentraleinheit an Leitungen eine Wechselspannung mit Ultraschall-Frequenz abgibt, wobei die Wechselspannung sowohl den oder die an die Leitungen angeschlossenen Ultraschall-Sender zur Ultraschall-Ausstrahlung anregt, als auch gleichzeitig den oder die an die Leitungen angeschlossenen Ultraschall-Empfänger mit Spannung versorgt, und dass der oder die Ultraschall-Empfänger bei Aufnahme von in bestimmter Weise geändertem Ultraschall den in den Leitungen fliessenden Gleichstrom verändern, und dass die Zentraleinheit bei einer bestimmten Gleichstromänderung in den Leitungen ein Alarmsignal auslöst.

2. Raumschutzanordnung zur Verwendung des Verfahrens nach Patentanspruch I mit einer Zentraleinheit und mindestens einem daran angeschlossenen Ultraschall-Sender und mindestens einem Ultraschall-Empfänger, welcher bei einer be-

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stimmten Aenderung des empfangenen Ultraschalls ein Alarmsignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass Ultraschall-Sender und aus Ultraschall-Aufnehmer und Auswerteschaltung bestehende Ultraschall-Empfänger parallel an den gleichen Anschlüssen der Zentraleinheit über Leitungen angeschlossen sind, dass die Zentraleinheit eingerichtet ist, an die Leitungen einerseits eine Wechselspannung mit einer den erzeugten Ultraschall-Schwingungen entsprechenden Frequenz und andererseits eine Gleichspannung mit geringerer Leistung abzugeben, dass die Ultraschall-Sender einen Wechselstrompfad zwischen den Leitungen aufweisen, welcher einen Ultraschall-Geber zur Aussendung von Ultraschall-Schwingungen mit einer der Wechselspannung entsprechenden Frequenz umfasst, dass die Ultraschall-Empfänger einen Wechselstrompfad zwischen den Leitungen aufweisen, welcher eine Einrichtung.zur Gleichrichtung der Wechselspannung zur Spannungsversorgung der Auswerteschaltung enthält, sowie eine Schaltvorrichtung, welche von der zugehörigen Auswerteschaltung im Alarmfall, d.h. bei einer bestimmten Aenderung des vom Aufnehmer empfangenen Ultraschalles betätigt wird und eine Aenderung des-Gleichstromes in den Leitungen bewirkt, und dass die Zentraleinheit bei einer bestimmten Aenderung des über die Leitungen eintreffenden Gleichstromes ein Alarmsignal auszulösen vermag.

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3. Raumschutz-Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentraleinheit zusätzlich eine Gleichspannung geringerer Leistung als die der Wechselspannung an die Leitungen abgibt.

4. Raumschutz-Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschall-Empfänger bei Aufnahme in bestimmter Weise geändertem Ultraschall den in den Leitungen fliessenden Gleichstrom vergrössern.

5. Raumschutz-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschall-Empfänger weiterhin einen Gleichstrompfad zwischen den Leitungen aufweisen,in welchem die Schaltvorrichtung angeordnet ist.

6. Raumschutz—Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung im Normalfall geöffnet, im Alarmfall, d.h. bei einer bestimmten Aenderung des vom Aufnehmer empfangenen Ultraschalles geschlossen ist und eine Erhöhung des Gleichstromes in den Leitungen bewirkt.

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7. Raumschutz-Anordnung nach Anspruch β, dadurch gekennzeichnet/ dass die Zentraleinheit einen Stromdetektor aufweist, welcher bei einer Gleichstromerhöhung ein Alarmsignal auslöst.

8* Raumschutz-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Ultraschall-Geber und Ultraschall-Empfänger zusätzlich einen weiteren Gleichstrompfad mit einem normalerweise geschlossenen Schalter aufweisen,der bei einem Sabotageversuch geöffnet wird und eine Herabsetzung des über den Gleichstrompfad fliessenden Ruhe-Gleichstromes bewirkt.

9. Raumschutz-Anordnung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromdetektor in der Zentraleinheit bei einer Gleichstromveraiinderung ein Störungssignal auslöst.

^lo· Raumschutz-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentraleinheit eine Einrichtung zur Funktionskontrolle aufweist, welche die über die Anschlüsse abgegebene Wechselspannung in einer zur Auslösung der elektrischen Auswerteschaltung der Empfänger gseigneten Weise zu modulieren vermag.

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1Γ. Raumschutz-Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Funktionskontrolle nach jedem Einschalten der Raumschutz-Anordnung in Betrieb gesetzt wird.

12. Raumschutz-Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Funktionskontrolle automatisch in bestimmten Zeitabständen in Betrieb gesetzt wird.

13. Raumschutz-Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentraleinheit eine Einrichtung aufweist, welche geeignet ist, feszustellen ob von sämtlichen angeschlossenen Ultraschall-Empfängern eine Alarm-Gleichstromänderung eintrifft.

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