DE2423277A1 - Raumschutz-anlage - Google Patents

Description

• RAUMSCHUTZ-ANLAGE Die Erfindung betrifft eine Raumschutzanlage mit mindestens einem Ultraschall-Sender, mindestens einem Ultraschall-Aufnehmer und damit verbundener Auswerteschaltung, welche ein Alarmsignal auslöst, wenn unter den vom Aufnehmer aufgenommene Ultraschall-Schwingungen in bestimmter Weise gegen die Sendefrequenz frequenzverschobene Schwingungen auftreten.
• Bei bekannten mit Ultraschall arbeitenden Raumschutzanlagen der genannten Art wird ausgenützt, dass bei der Bewegung einer Person in einem von einem Ultraschallfeld erfüllten Raum das Feld geändert wird. Insbesondere treten durch die Bewegungsgeschwindigkeit des Eindringlings infolge des Dopplereffektes Frequenzverschiebungen auf, wobei die Frequenzabweichung #f von der radialen Geschwindigkeit V des bewegten Gegenstandes und der Sende frequenz f abhängig ist. Es gilt der Zusaiienhang Af = k V wobei V5 die Schallgeschwindigkeit v 5 ist. Der Faktor k ist bei Reflex-Anlagen = 2.-Bei den normalerweise zu erwartenden Radial-Geschwindigkeiten im Bereich von 0r2 bis 0,8 8 m/s liegen diese Frequenæverschiebungen bei 20 kHz etwa im Bereich von 23,5 Hz bis 94 Hz, Bekannte Ultraschall-Raumschutz-Anordnungen sind eingerichtet ein Alarmsignal zu geben, wenn vom Ultraschall-Empfänger eine Dopplerfrequenz in einem bestimmten Bereich, z.B. von 10 bis 200 Hz, wahrgenommen wird. Solche Geräte sind jedoch relativ störanfällig, da ähnliche Frequenerschiebungen auch durch andere Einwirkungen entstehen können, z.B Luftturbulenzen, durch fliegende Insekten, durch Einstreuung der einfachen oder doppelten Netzfrequenz, durch äussere Geräusche oder durch Unstabilität des Oszillators. Es ist bereits versucht worden, die Fehlalarmanfälligkeit herabzusetzen, indem lediglich ein schmaleres Frequenzgebiet zur Auswertung herangezogen wurde, oder dass tiefe Frequenzen, die vorzugsweise von Luftturbulenzen herrühren, abgeschnitten werden. Dies kann jedoch zur Folge haben, dass überhaupt kein Alarm ausgelöst wird, wenn die entsprechende Bewegungsgeschwindigkeit bei einem Einbruchsversuch zufällig nicht vorkommt.
• Es besteht demnach ein Bedürfnis zur Schaffung einer Ultraschall-Raumschutz-Anordnung, welche störunanfällig und fehlalarmsicher ist, welche jedoch bei einem Einbruchsversuch,d.h.
• bei. der Bewegung eines Menschen im überwachten Raum sicher anspricht. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche Anlage zu schaffen.
• Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung wenigstens zwei Frequenzkanäle mit verschiedenen Durchlassbereichen für die Frequenzverschiebungen (#f) aufweist, und nur dann ein Alarmsignal auszulösen vermag, wen die aufgenommenen, frequenzverschobenen Schwingungen in wenigstens einem Frequenzkanal einen entsprechenden Schwellenwert übersteigen.
• Die Erfindung wird anhand der in den Figuren 1-6 dargestellten Åusführungsbeispielen erläutert. Die Figuren 1 und 2 sowie 5 und 6 zeigen Blockschemata und Figuren 3 und 4 Beispiele. für die Frequenzkanal-Anordnung erfindungsgemässer Rawsschutzanlagen.
• Bei der in Figur 1 schematisch dargestellten Raumschutzanlage wird von einem Sender S Ultraschall mit einer -bestimmten Frequenz f in den überwachten Raum abgestrahlt. Von einem bewegten Objekt R, z.B. einem Einbrecher, wird der Ultraschall mit einer entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit geänderten Frequenz (f + df) auf das Mikrophon M reflektiert, dessen Signal einem Demodulator D zugeführt wird. An dessen Ausgang tritt nur noch ein Signal der Frequenz tf auf. Dieses Frequenzverschiebungssignal wird zwei parallelen Frequenzfiltern 1 und 2 zuge führt. Die mit den Ausgängen dieser Bandpassfilter 1 und 2 verbundene Alarmeinrichtung A kann nur dann ein Alarmsignal geben, wenn in wenigstens einem der Frequenzkanäle das von der Bewegung eines Objektes im überwachten Raum herrührende Frequenzverschiebungssignal einen Schwellenwert übersteigt. Die Alarmeinrichtung kann eine Zeitverzögexungsw oder Integrationsvorrichtung enthalten, welche nur dann ein Alarmsignal auszulösen gestattet, wenn die detektierte Bewegung von bestimmter sauer ist.
• In gleicher Weise enthält auch das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zwei verschiedene Bandpassfilter 1 und 2, elche gemeinsam von einem Mikrophon M ein Signal erhalten. Der Durchlassbereich F1 des Bandpassfilters 1 liegt, wie in Fig. 3 und 4 daryestellt, unterhalb der Netzfrequenz (50 oder 60 Hz), während der Durchlassbereich F2 des Bandpassfilters 2 zwischen der einfachen und doppelten Netzfrequenz liegt, z.B. zwischen 60 und 100 liz.
• Die Ausgänge beider Bandpassfilter sind mit den Eingängen je einer Speichereinrichtung 3 und 4, z.B. monostabiler Flip-Flops verbunden, an deren Ausgängen während einer vorbestimmten Zeitspanne ein Signal auftritt, wenn über das entsprechende Bandpassfilter ein einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigendes Signal eingetroffen war. Die Ausgänge heider Speichereinrichtunyen 3 und 4 sind mit den Eingängen eines Und-Tores 5 verbunden, dessen Ausgang ein Alarmgerät A steuert.
• Die beschriebene Raumschutzanlage macht sich die Tatsache zu nutze, dass bei der Bewegung einer menschlichen Person sich die einzelnen Körperteile verschieden schnell bewegen und daher bei der Bewegung eines Menschen stets ein breites Frequenzspektrum auftreten wird. Ausserdem wird sich ein Einbrecher nie über längere Zeit mit der gleichen radialen Geschwindigkeit bewegen Xnnerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne werden also ausserdem nacheinander verschiedene Dopplerfrequenzen eintreffen. Bei den üblichen Störungen ist dies jedoch meist nicht der Fall. Eine Raumschutz-Anordnung der beschriebenen Art spricht also selektiver auf menschliche Personen an als vorbekannte Anlagen.
• Weiter ist von erheblichem Vorteil, dass die Frequenzbereiche so gelegt werden, dass die Netzfrequenz ausgeblendet wird und Störungen durch induzierte Netz spannungen von vorneherein vermieten werden wodurch die Fehlalarmsicherheit weiter verbessert wird.
• Weiter ist es selbstverständlich möglich, zur Erzielung einer noch besseren Selektivität für die Bewegung eines menschlichen Körpers weitere Frequenzbereiche auszuwerten, z.B. wie in Fig.
• 3 dargestellt, einen weiteren Bereich F3 oberhalb der doppelten Netz frequenz (100 bz. 120 Hz).
• Um tiefe Frequenzen die von Luftturbulenzen herrühren könnten möglichst scharf abzuschneiden und die Netzfrequenz möglichst stark zu dampf, empfiehlt es sich, möglichst schmalbandige Frequenzfilter mit Bandbreiten von ca. 2-5 Hz oder einem Verhältnis von Bandbreite zu Mittenfrequenz von höchstens 1:5 zu verwenden. In diesem Fall können weitere Randpassfilter F3 wie in Fig 4 gezeiyt auch im gleichen Gebiet, z.B. O - 50 Hz oder 60 - 100 Hz, wie die Filter F1 und F2 , vorgesehen sein. Bei schmalen Filtern ergibt sich weiter der Vorteil, dass ohne Schaltungs-Aenderung gleichzeitig mehrere mögliche Netzfrequenzen, z.B. 50 Hz in Europa und 60 Hz in USA, eliminiert werden können. Darüberhinaus bewirkt eine grosse Steilheit der Filter, wie erwähnt, dass Luftturbulenzen keinen Einfluss haben und weiterhin, dass Frequenzänderungen des Senders während der Uebertragungszeit des Ultraschalles unwirksam sind und keinen Fehlalanin auslösen können. An den Sender können also geringere Stabilitäts-Anforderungen gestellt werden Als besonders günstig erweist es sich, die Ansprechempfindlichke it wenigstens eines der ausgewerteten Frequenzbereiche regelbar -zu machen, um eine leichte Anpassung an Umgebungsbedingungen und verschiedene örtliche Verhältnisse zu gestatten. Eine solche Empfindlichkeits-Regelung kann auch automatisch erfolgen in Abhängigkeit vom allgemeinen Störniveau im entsprechenden Frequenzbereich.
• Fig. 5 zeigt das Blockschema einer Raumschutzanlage entsprechend Fig. 1 mit einer solchen automatischen Empfindlichkeitsregelung. Die Schaltung enthält zusätzlich einen Frequenzkanal T, welcher zweckmässigerweise unterhalb 50 Hz liegt, wenn möglich vollständig unterhalb von 20 Hz. Das in diesem Frequenzbereich auftretende Störniveau wird über eine Regeleinrichtung K zur Steuerung der Empfindlichkeit der beiden Frequenzfiltex 1 und 2 verwendet. Die Anwendung des gleichen Verfahrens zur Empfindlichkeitsregelung der beiden Frequenzkanäle 1 und 2, jedoch auf eine Schaltung entsprechend Fig. 2 zeigt das in Fig. 6 dargestellte Schaltschema. Wiederum ist ein separater Frequenzkanal T vorgesehen, wobei das Störniveau in diesem Frequenzkanal von einer Regeleinrichtung R zur Empfindlichkeitssteuerung der beiden Frequenzkanäle 1 und 2 benützt wird.

Claims (15)

PATENTANS P RUECHE

1.

Ra'unschutzanlage mit mindestens einem Ultraschall-Sender, mindestens einem Ultraschall-Aufnehmer und damit verbundener Auswerteschaltung, welche ein Alarmsignal auslöst, wenn unter den vom Aufnehmer aufgenommenen Ultraschall-Schwingungen in bestimmter Weise gegen die Sendefrequenz frequenzverschobene Schwingungen auftreten, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung wenigstens 2 Frequenzkanäle mit verschiedenen Durchlassbereichen für die Frequenzverschiebungen (Ef) aufweist und nur dann ein Alarmsignal auszulösen vermag, wenn die aufgenommenen frequenzverschobenen Schwingungen in wenigstens einem Frequen zkanal einen entsprechenden Schwellenwert übersteigen.

2. Raumschutzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassbereiche der Frequenzkanäle ausserhalb der Netzfrequenz (50 oder 60 Hz) liegen.

3. Raumschutzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Frequenzkanäle einen Durchlassbereich vollständig unterhalb von 50 Hz aufweist.

4. Raumschutzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer Frequenzkanal mit einem Durchlassbereich zwischen 50 und 120 Hz vorgesehen ist,

5. Raumschutzenlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Frequenzkanal mit einem Durchlassbereich im Gebiet zwischen 20 und 50 Hz und wenigstens ein weiterer Frequenzkanal mit einem Durchlassbereich im Gebiet von 60 bis 100 Hz vorgesehen ist.

6. Raumschutzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Frequenzkanäle Durchlassbereidle im Gebiet oberhalb von 20 Hz aufweisen.

7. Raumschutzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbreite der Frequenzkanäle kleiner als 1/5 der mittleren Dur&nlassfrequenz ist.

8. Raumschutzanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbreiten der Frequenzkanäle zwischen 2 und 5 Hz betragen.

9. Raumscilutzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruswerteschaltuilg nur dann ein Alarmsignal auszulösen vermage, wenn die Schw ingungen in wenigstens zwei Frequenzkanälen in einem bestimmten Zeitraum wenigstens einmal den Schwellenwert überschritten haben.

10. Raumschutzanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung wenigstens zwei Bandpassfilter mit verschiedenen Durchlassbereichen sowie je einer mit deren Ausgang verbundenen Speichereinrichtung und ein Und-Tor aufweist, dessen Eingang mit den Ausgängen der beiden Speichereinrichtungen und dessen Ausgang mit einer Alarmeinrichtung verbunden ist.

11. Raumschutzanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtungen als monostabile Schaltvorrichtungen ausgebildet sind, die ein Ausgangssignal während eines vorbestimmten Zeitraumes abgeben, wenn ein einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigendes Eingangssignal aufgetreten ist.

12. Raumschutzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Schwellenwerte einstellbar ist.

13. Raumschutzanlage nach Anspruch 12, dadurch-gekennzeichnet, dass die Schwellenwert-Einstellung automatisch in Abhängigkeit von der im Durchlassbereich des zugehörigen Frequenzkanals auftretenden Störsignale erfolgt.

14. Raumschutzanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellenwert-Einstellung automatisch in Abhängigkeit von den Störsignalen in einem weiteren separaten Frequenzkanal mit einem Durchlassbereich unterhalb von 50 Hz erfolgt.

15. Raumschutzanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Frequenzkanal vollständig unterhalb von 20 Kz liegt.