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Elektromagnetisches Wellen abstrahlendes Raumüber-
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wachungsgerät.
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Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Anzeige des Aufenthaltes insbesondere
von Personen in einem bestimmten Raumbercicll durch Abstrahlung elektromagnetischer
Wellen, deren veränderte Reflexion bzw. Absorption in einer elektronischen Vergleichsschaltung
bestimmt wird, mittels einer Antenne.
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Solche Geräte sind zur Sicherung von Räumen gegen unbefugtes Eindringen
bekannt. Sie erzeugen mit Sendern eine Hochfreqtlenzschwingung im wesentlichen im
Megahertzbereich und strahlen diese über eine Antenne in den Raum ab. Bei Veränderungen
der
geometrischen Verhältnisse im Raum, insbesondere beim Eintreten von Personen, kommt
es durch Absorption und Reflexion der abgestrahlten Wellen zu Veränderungen der
abgestrahlten bzw. empfangenen Wellen, welche mit entsprechend empfindlichen Geräten
angezeigt werden können.
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Bekannte Geräte dieser Art verwenden kontinuierliche Wellenzüge, die
von hoher Frequenz sein msissen, tim mit ausreichender Empfindlichkeit auf die Anwesenheit
bzw Bewegung verhältnismäßig kleiner Objekte, wie beispielsweise Personen, im bestrahlten
Raumbereich genügend empfindlich zu reagicren. Elektromagnetische Abstrahlungen
diescr Frequenz unterliegen jedoch zur Vermeidung von Störungen des Funkverkehrs
strengen postalischen Bestimmungen hinsichtlich der Abstrahlung in die Umgebung.
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Geräte der bekannten Art sind daher nur in geschlossenen, elektromagnetisch
ausreichend abgeschirmten Räumen anwendbar. Einc Verwendung im Freien bzw. in Räumen
mit großen elektromagnetisch durchlässigen Flächen, z. B. Fenstern, ist daher grundsätzlich
ausgeschlossen.
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I)ic Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
ein
Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das universeller verwendbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Zwecke
der störabstrahlungsarmen Verwendbarkeit in nicht abgeschirmten Raumbereichen insbesondere
im Freien Impulse hoher Flankensteilheit und niedriger Folgefrequenz verwendet werden.
Die von dem erfindungsgemäßen Gerät erzeugten Impulse weisen eine ausreichend hohe
Flankensteilheit atif, so (laß die gemäß der Fourierzerlegung enthaltenen Oberschwingiingen
ausreichend hohe Frequenzen, z. B. im Megahertzbereich aufweisen, welche zur Anzeige
auch kleinerer Objekte im überwachten Raumbereich ausreichen. I)ie Grundschwindung
wird jedoch so niedrig gehalten, daß Störungen z. B. des Radio- oder Fernsehempfanges
in der Umgebung nicht auftreten Vorteilhaft liegt die Grundschwingung unter der
postalisch festgesetzten grenze von 10 Kilohertz, unter der die Abstrahlung heliehiger
Impulse erlaubt ist, und liegen die Oberschwingungen im Megahertzbereich, der seitens
der Grenzfrequenz des notwendigen Impulssenders leicht erreichbar ist und ausreichende
Empfindlichkeit gewährleistet.
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Weiterhin vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Gerät dadurch gekennzeichnet,
daß eine Vergleichsschaltung die an die Antenne gelangenden Impulse mit einem Sollwert
verlgeicht und hei einer vorwihlbaren Abweichung das gewiinsc-hte Ausgangssignal
liefert. Imine solche Schaltung zeichnet sich durch große Einfachheit aus.
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Weiterhin vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Gerät dadurch gekennzeichnet,
daß eine Nachregelschaltung vorgesehen ist, die die Ansprechswelle des Gerätes mit
hoher Zeitkonstante auf den Ursprungswert zurückregelt.
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Durch Nachregeln der Ansprechswelle des Gerätes mit hoher Zeitkonstante
wird erreicht, daß Änderungen in dem von der Antenne erfaßten Raumbereich nur oberhalb
einer bestimmten Anderungsgeschwindigkeit erfaßt werden. Gelangt ein Objekt in den
überwachten Raumbereich, so erfolgt also nur eine einmalige Anzeige. Der dauernde
Verbleib von Objekten im Raumbereich wird dagegen nicht angezeigt. Das Gerät ist
nach dem Eintreten einer dauernden Veränderung wieder zur Anzeige neuer Veränderungen
bereit.
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Schließlich ist das erfindungsgemäße Gerät vorteilhaft
dadurch
gekennzeichnet, daß es zur Einschaltung von Schntlfcnc;tcrbeleuchtungen bei Anwesenheit
von Passanten angewendet wird, wobei die Antenne in einem Raumbereich außerhalb
der Schaufensterscheibe ahstrahlend an deren Innenseite angeordnet ist. Auf dem
Gebiet der automatischen Einschaltung von Schaufensterbeleuchtungen war man bisher
entweder auf zeitgesteuerte Schaltungen, die bei spielsweise nach Betriebsschluß
noch eine gewisse Zeit die Beleuchtung eingeschaltet lassen, oder auf dem Gebiet
der von Passanten gesteuerten Schaltungen auf Lichtschranken, Trittschalter od.
dgl. angewiesen. Eine elektromagnetische Raumbereichsüberwachung war bisher aus
Gründen der Störabstrahlung nicht möglich. Das erfindungsgemäße Gerät liefert auf
diesem Gebiet eine wesentliche Verbesserung, da es einfacher und billiger herstellbar
ist als die auf diesem Gehiet bekannten Schaltgeräte und da es die Erfassung des
üblichen Aufenthaltbereiches vor einem Schaufenster aufgrund seiner Raumcharakteristik
einfach und besser ermöglicht, als dies beispielsweise bei Lichtschranken der Fall
ist, die bauartbedingt nur die IInterbrechung eines geradlinigen Strahlenganges
anzeigen können.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch
an Hand eines Blockschaltbildes eines Gerätes zur Einschaltung von Schaufensterbeleuchtung
bei Anwesenheit von Passanten vor diesem dargestellt.
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Auf der Innenseite einer Schaufensterscheibe 1 ist parallel zil dieser
eine Antenne 2 gespannt, die der Einfachheit halber aus einem Spiraldraht besteht,
der in beliebiger Länge gespannt werden kann. Die Antenne ist an einer Anschlußbuchse
3 mit dem Ausgang cines Hochfrequenzverstärkers 4 verbunden, dessen Eingang an len
Ausgang eines Impulsgenerators 5 angeschlossen ist.
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Der Tmptllsgenerator 5 ist, wie in der Zeichnung symbolisch dargestellt,
zur Erzeugung von steilflankigen Nadelimpulsen einer Impulsfolgefrequenz von einigen
Kilohertz ausgebildet.
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I)ie Impulsfolgcfrequenz muß nach den geltenden postalischen Bestimmungen
unter 10 Kilohertz liegen, damit die von der Antenne 2 abgestrahiten Impulse, da
für den Funkverkehr nicht störend, zugelassen werden können.
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Der Eingang bzw. der Ausgang des Verstärkers 4 sind über Leitungen
6 bzw. 7 an Eingingc eines Vergleichers 8 angeschlossen, dessen Ausgang ein der
Differenz der Signalc auf den Leitungen 6 und 7 entsprechendes Gleichspannungssignal
über eine leitung 9 an den einen Eingang eines SchwelIcnwertvcrglcic-hers 10 gibt,
dessen anderer Eingang über eine Leitung 11 an den Abgriff eines Regelwiderstandes
gelcgt ist, an dem eine Vergleichsspannung abgegriffen wird, die den Schwellenwert
des Schwellenwertvergleichers 10 bestimmt. er Ausgang des Schwellenwertvergleichers
10 steucrt ein Rclais 13, mit dem eine Lampe 14 geschaltet wird, die das Schaufenster
beleuchtet.
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Das Relais 13 ist vorteilhaft als Zeitrelais ausgebildet, das nach
einmaliger Betätigung die Schaufensterbeleuchtung für eine bestimmte vorwählbare
Zeit ein- und sodann selbsttätig wieder ausschaltet.
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Ein bei einer Erhöhung des Steuersignales die Verstärkung verringernder
Eingang des Verstärkers 4 ist über eine Leitung 15 an die Ausgangsleitung 9 des
Vergleichers 8 geschaltet. In der Leitung 15 ist ein z. B. über einen veränderlichen
Kondensator 16 in seiner Zeitkonstante
einstellbares Integralglied
hoher Zeitkonstante vorgesehen, das diejenige Zeitkonstante besimmt, mit der der
Vorstärker 4 bei Änderungen der Impulse am Antenneneingang zu deren Rückführung
auf den Sollwert nachgeregelt wird.
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Die Funktionsweise des Gerätes ist wie folgt: Der Impulsgenerator
5 erzeugt Impulse konstanter Höhe, die im Verstärker 4 verstärkt und sodann auf
die Antenne 2 gegeben werden. Der Verstärker 4 bewirkt zwischen seinem Eingang und
ausgang eine Trennung insoweit, als Veränderungen der Impulshöhe am Verstärkerausgang
nicht auf den Eingang rückwirken. Unbeeinflußt von Veränderungen des ing ignales
liegt also auf der Leitung 6, die am Verstärkereingang angreift, eine stets konstante
Impulsfolge, die in Vergleicher 8 mit der synchron, aber in der Impulshhe varibalen
Impulsfolge am Antenneneingang verg n i clien vv i rd.
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die Ausgangsimpulse auf der Leitung 7 werden in ihrer höhe beeinflußt
von Objekten, die in die Nähe der Antenne 2 gelangen, also im bevorzugten Anwendungsbeispiel
von Passanten, die an der Schaufensterscheibe 1 vorbeigehen.
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Die Kapazität der Antenne 2 wird dadurch verändert, was die Impulse
gegenüber ihrer ursprünglichen Form verformt, so daß der Vergleicher 8 sein Ausgangssignal
auf der Leitung 9 entsprechend ändert Der Schwellenwertvergleicher 10 vergleicht
die Höhe des Ausgangssignales des Vorgleichers 8 mit einem an dem Regeiwiderstand
12 cinstcllbarcn Schwellenwert. Durch Verstellen des Regelwiderstandes 12 wird die
Empfindlichkeit des Gerätes varriert, also beispielsweise die Tiefe des vor der
Schaufensterscheibe zu erfassenden Raumbereiches. Versuchsgeräte ermglichen die
Einstellung eines Raumbereiches von etwa einem halben Meder bis zu mehreren Metern
vor der Schaufensterscheibe, womit die gesamtc Bürgersteigbreite oder nur ein Tel
derselben erfaßt werden kann.
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Der Vergleicher 8 kann vorteilhaft als getasteter Verstärker ausgeführt
sein, der von den auf der Leitung 6 ankommenden Impulsen eingeschaltet wird und
in den Impulszwischenräumen ausgeschaltet ist. Während seiner durch Impulse auf
der Leitung () bewirkten linschaltzeiten verstärkt
er die auf
der Leitung 7 ankommenden Impulse und liefert ein von diesen abhängiges, der Höhe
dieser Impulse im wesentlichen proportionales Gleichspannungssignal auf der Leitung
9. Eine solche Ausführung des Vergleichers 8 ergibt eine sehr iohc Störsicherheit,
da alle in dem Impulszwischenräumen auf die Antennen 2 gelangenden äußeren Störungen
unterdrückt werden.
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Wenn der Schwellenwertvergleicher 10 ein Ausgangssignal abgibt, wird
über das Relais 13 die Beleuchtungsanlage 14 des Schaufenster eingeschaltet , so
daß ein im Dunkeln vor dem Schaufenster vorbeigehender Passant durch die pltzlich
aufflammende Schaufensterbeleuchtung auf die in diesem befindlichen Auslagen aufmerksam
gemacht wird.
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Di e Dauer der Einschaltzeit k kann durch zusätzlichc Zeit glieder,
beispielsweise durch das als Zeitrelais ausgebildete Relais 13 eingestellt werden.
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Sobald durch ein in den überwachten Raumbereich vor der Schaufensterscheibe
1 gelangendes Ohjekt das Ausgangssignal des Vergleichers 8 auf der Leistung 9 verändert
wird, wird dieses veränderte Signal über das Integralglied 17 und
e
Leitung 15 an einen Gegenregeleingang des Verstärkers 4 gegeben, so daß die Hhe
der Antennenimpulse und somit des Signales auf der Leitung 9 mit hoher e itkonstante,
also langsam wieder atif den Ausgangswert geregelt wird. Wenn also beispielsweise,
was häufig vorkommt, ein Fahrrad an die. Schaufensterscheibe gestellt wird, so crfolgt
nur eine einmalige Signalabgabe und somit ein einmaliges Einschalten der Schaufensterbeleuchtung.
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Bei dem längeren Verweilen des Fahrrades regelt sich aher das Gerät
automatisch wieder auf seinen aufnahmebereiten Zustand zurück, so daß es auch unter
diesen veränderten Bedingungen im tiberwachten Raumbereich wieder zur Aiizeige weiterer,
das Schaufenster erreichender Passanten bereit ist. Das Integralglied 17 ist über
den in der Zeichnung beispielsweise dargestellten Regelkondensator 16 in seiner
Zeitkonstante einstellbar.
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Die aus den Teilen 15, 16 und 17 bestehende Gegenregelschaltung kann
in einfachen Geräten auch entfallen. l)as Gerät hat dann nur den in vielen Fällen
nicht störenden Nachteil, daß es bei dauerndem Aufenthalt von Objekten im zu überwachenden
Raumbereich kein erneutes Signal beim
Ilinztitreten weiterer Objekte
liefern kann.
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Das in der Zeichnung dargestellte Gerät kann von äußerst einfachem
Aufbau sein, wobei die elektronische Schaltung auf einer kleinen Plattine aus wenigen
Bauelementen aufgebaut werden kann Den bevorzugten Anwendungsfall stellt das oben
geschilderte Einschalten von Schaufensterbeleuchtungen dar.
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Das geschilderte Gerät kann jedoch auch zur Oberwachung einbruchgeiährdeter
Räume vorteilhaft insbesondere dann eingesetzt werden, wenn diese Räume beispielsweise
aufgrund größerer Fensterflächen nicht genügend störabstrahlungsgeschützt sind.