DE2806448A1 - System zur objektsicherung mittels einer mikrowellenschranke - Google Patents

System zur objektsicherung mittels einer mikrowellenschranke

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DE2806448A1 DE19782806448 DE2806448A DE2806448A1 DE 2806448 A1 DE2806448 A1 DE 2806448A1 DE 19782806448 DE19782806448 DE 19782806448 DE 2806448 A DE2806448 A DE 2806448A DE 2806448 A1 DE2806448 A1 DE 2806448A1
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    • G08B13/22Electrical actuation
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    • G08B13/2491Intrusion detection systems, i.e. where the body of an intruder causes the interference with the electromagnetic field

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Description

  • System zur Objektsicheruna mittels einer Mikrowellenschranke
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Objektsicherung mittels einer Mikrowellenschranke mit einem Sender und einem Empfänger, der eine von der Empfangsfeldstärke abhängige Meßspannung an eine Auswerteschaltung für die Alarmabgabe abgibt.
  • Bei bekannten Systemen der vorstehend genannten Art erfolgt in der Auswerteschaltung eine Uberwachung dadurch, daß einerseits die Empfangsfeldstärke auf eine Mindestfeldstärke hin überwacht wird, um eine Alarmabgabe bei einer irrtümlichen oder vorsätzlichen Unterbrechung bzw. Abschirmung der Mikrowellenschranke in größerem Ausmaß oder einem Senderausfall zu erzielen, und andererseits durch eine sog. dynamische Feldstärke-Uberwachung für Feldstärkeänderungen in einem Frequenzbereich von üblicherweise ungefähr 1 bis 10 Hz, mit der eine Alarmabgabe bei Durchschreiten oder DurchsPringen der Schranke erzielt-werden soll. In beiden Fällen wird bei den bekannten Systemen im wesentlichen eine Empfangsfeldstärkeänderung <iiirr}i ein Hindernis innerhalb der sog. ersten Fre@@elzone der Mikrowellenstrecke zwischen Sender und Empfänger erfaßt.
  • Diese erste Fresnelzone ist so definiert, daß an ihrer Grenze in der Wellen-Weglänge zwischen Sender und Empfänger gegenüber einer den Abstand zwischen denselben direkt und geradlinig zurcklegenden Welle ein Wegunterschied von einer halben Wellenlänge auftritt. Innerhalb dieser ersten Fresnelzone wird der Hauptanteil der Energie übertragen, so daß folglich darin eine Abdeckung durch ein Hindernis auch eine relativ große Empfangsfeldstärkeänderung ergibt, und zwar in Richtung einer Feldstärkeschwächung. Die erste Fresnelzone umfaßt unter Vernachlässigung von Verfälschungen durch den Erdboden o.dgl.
  • im wesentlichen einen elipsoiden Raum, wobei die Brennpunkte des Elipsoids der Sender als ideeller Strahlpunkt und der Empfänger als ideeller Empfanospunkt sind. Um bei den bekannten Systemen mit der Mikrowellenschranke einen möglichst großen Bereich des Abstands zwischen Sender und Empfänger bis zum Erdboden hin zu überwachen, ist es notwendig, durch entsprechende Erweiterung der Richtcharakteristiken von Sender und Empfänger sowie dadurch bedingte Steigerung der Sendeleistung die erste Fresnelzone aufzuweiten. Dies filhrt zwangsläufig auch dazu, daß die Fresnelzone nicht nur in Vertikalrichtung, sondern auch in Horizontalrichtung aufgeweitet wird, wodurch der Raum für die Mikrowellenschranke erweitert wird, der von Hindernissen freigehalten werden muß. Ferner besteht bei der dynamischen Überwachung die Gefahr, daß die Mikrowellenschranke von einer Person durch langsame Bewegung am Rande der ersten Fresnelzone, an dem durch Hindernisse verursachte Feldstärkeänderungen relativ geringer werden, wie beispielsweise durch Unterkriechen überwunden wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, das mit einem räumlich möglichst engen und leistungsschwachen Schranken feld eine erhöhte Sicherheit gegen Durchdringen der Schranke ohne Alarmabgabe bietet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Maßnahmen gelöst.
  • Somit erfolgt mit dem erfindungsgemäßen System eine statische Uberwachung der Empfangsfeldstärke, die sich aus der Mikrowellenschranken-Ubertragung vom Sender her im Bereich bis zu ungefähr der sechsten Fresnelzone der Mikrowellenschranke ergibt. Auf diese Weise kann durch entsprechende Ausgestaltung der Richtcharakteristiken von Sender und Empfänger der Raumbedarf für die Mikrowellenschranke unter gleichzeitiger Verringerung der aufgewandten Leistung verringert werden, während zugleich sichergestellt ist, daß die Mikrowellenschranke nicht durch Unterkriechen oder dergleichen überwunden werden kann.
  • celbstverständlich wird dabei auch ein ganz langsames Durchschreiten der Mikrowellenschranke verhindert. Auch eine langsame Teilabdeckung des Schrankenquerschnitts, die mittels einer Feldstärken-Minimalwertüberwachung nicht erfaßt werden würde und trotzdem einen Uberwachungs-"Schatten" verursachen würde, wird mit dem erfindungsgemäßen System verhindert. Die engere Bündelung der Strahlen der Mikrowellenschranke unter gleichzeitiger Leistungsverringerung hinsichtlich der Sendeleistung hat den Vorteil, daß mögliche Störungen an Systemen mit der gleichen Wellenlänge oder auch einer anderen Wellenlänge verringert werden können. Da ferner zugleich die Empfangs-Richtcharakteristik des Empfängers eingeengt werden kann, wird dessen Störanfälligkeit verringert.
  • Vorteilhaft ist der Spannungsabstand zwischen der oberen und der unteren Ansprechschwellspannung einstellbar, so daß das System den jeweiligen Gegebenheiten angepaßt werden kann und Fehlalarme durch kleine Körper vermieden werden können, die ihrer Fläche entsprechend nur kleine Feldstärkeschwankungen hervorrufen können, wie beispielsweise durch die Mikrowellenschranke fliegende Vögel oder dergleichen.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 3 aufgeführt. Bei dieser Schaltung wird nach Patentanspruch 4 vorteilhaft die Meßspannung mit einer Vergleichsgrundspannung verglichen, die aus der Meßspannung mittels eines Siebglieds mit einer Zeitkonstante in der Größenordnung von Minuten gewonnen wird. Auf diese Weise können Fehlalarme vermieden werden, die durch klimabedingte nderungen der Empfangs feldstärke verursacht sind, wie beispielsweise durch Nebel, Temperaturänderungen, die elektrische Schaltungselemente beeinflussen, oder dergleichen.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß der Vergleicherstufe ein Zeitglied nachgeschaltet wird, welches nur auf ein Ausgangssignal der Vergleicherstufe anspricht, das länger als eine vorbestimmte Zeit bestehen bleibt. Durch diese Maßnahmen können kurze Störungen, wie sie beispielsweise durch Grasbewegungen, Blitz, Wolkenbruch o.dgl. hervorgerufen werden, bei der Auswertung zur Alarmabgabe ausgeschaltet werden. Diese vorbestimmte Zeitdauer kann zur Anpassung an jeweilige Gegebenheiten einstellbar sein. Im Zusammenhang damit kann eine dynamische Uberwachungsschaltung unempfindlicher gemacht werden, so daß sie damit relativ schnelle Bewegungen eines Hindernisses, wie sie beim Durchgehen oder Durchlaufen der Schranke auftreten, nur noch im Bereich großer FeldstHrkeänderungen, d.h.
  • im Bereich der ersten Fresnelzone erfassen. Auf diese Weise kann durch Wahl der vorbestimmten Zeitdauer für ein Signal aus der Vergleicherstufe und eine in ihrer Frequenz entsprechende dynamische Überwachung eine Aufteilung des Schranken-Ouerschnitts in einen Kernbereich innerhalb der ersten Fresnelzone, in welchem die für relative Feldstärkeänderungen unempfindlich eingestellte dynamische Überwachungs-Auswertung wirksam ist, und einen um den Kernbereich herumliegenden Bereich aufgeteilt werden, in welchem nur langsame Feldstärkeveränderungen zur Alarmabgabe herangezogen werden. Damit können wirkungsvoll Fehlalarme ausgeschlossen werden, die beispielsweise durch schnelle Grasbewegungen oder durchfliegende Vögel im zweiten Bereich verursacht werden könnten. Ein Unterkriechen der Schranke wird selbstverständlich auch bei dieser Ausgestaltung zu einem Alarmsignal ausgewertet.
  • Bei dem erfindungsgemäßen System wird eine erhöhte Sicherheit gegen Fehlalarme dadurch erzielt, daß der Vergleicherstufe eine monostabile Kippstufe und ein Eingang eines UND-Glieds nachgeschaltet wird, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang der monostabilen Kippstufe verbindbar ist. Auf diese Weise kann wahlweise eine Alarmabgabe davon abhängig gemacht werden, daß aufeinanderfolgend innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums zwei Alarmkriterien auftreten, nämlich eine Veränderung der Empfangsfeldstärke beim Eindringen eines zu meldenden Objekts in die Mikrowellenschranke und danach beim Austreten dieses Objekts aus der Mikrowellenschranke.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Systems unter Verwendung von Parabolspiegeln mit Hohlweitern für den Sender und dem Empfänger erfolgt die Einengung des Mikrowellenschranken-Felds bzw. die Bündelung der Richtcharakteristik von Sender und Empfänger dadurch, daß an die Hohlleiter Trichter mit Rechteckquerschnitt angesetzt werden, die zu den Parabolspiegeln hin öffnen. Auf diese Weise kann unter Beibehaltung aller Vorteile des Systems der Flächenbedarf für die Mikrowellenschranke verringert werden, so daß diese leichter beispielsweise zwischen einem Zaun und einem Gebäude errichtet werden kann.Dabei ist es besonders vorteilhaft, die Hohlleiter und die Trichter in Bezug auf die Brennpunkte der Parabolspiegel feststellbar zu machen, da auf diese Weise die Form der Mikrowellenschranke den Umständen gemäß eingestellt werden kann. Diese Maßnahme erlaubt somit eine optimale Anpassung des Mikrowellenschranken-Querschnitts an die örtlichen Gegebenheiten sowie auch an die Sicherungs-Erfordernisse, die beispielsweise durch den zur Verfügung stehenden Raum für die Mikrowellenschranke, durch die Höhe und Art einer Umzäunung, die Höhe und Art angrenzender Gehäude und dergleichen bestimmt sind.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausftihrungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
  • Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch ein Mikrowellenschranken-Feld des Systems.
  • Fig. 2 zeigt schematisch die Abhängigkeit einer im System über die Mikrowellenschranke erzielten Meßsnannunq von der Eindringtiefe eines Hindernisses in die Mikrowellenschranke.
  • Fig. 3 ist ein Plockschalthild einer Ausführungsform der Auswerteschaltung des Systems.
  • Fiq. 4 sind Kurvenformdiagramme zur Darstellung der Funktion der Gleichspannung- Vergleicherstufe in dem System.
  • Fig. 5 zeigt einen detailierten Schaltunasaufbau der Gleichsnannun- - Vergleicherstufe des Systems.
  • Fig. 6 zeigt schematisch den Aufbau eines mit einem Parabolspiegel ausqestatteten Senders oder EmDfängers der Mikrowellenschranke des Systems.
  • Fig. 7 zeigt schematisch Uberwachungs-Bereiche im verschnitt eines Mikrowellenschranken-Feldes des Systems.
  • In der Fig. 1 ist schematisch eine Mikrowellenschranke zwischen einem Sender 10 und einem Empfänger 11 dargestellt.
  • In dieser Darstellung sind Fresnelzonen 12, 13 und 14 idealisiert angedeutet. Ihr tatsächlicher Verlauf erfährt eine Verfälschung durch den Erdboden, bzw. durch Reflexionen am Erdboden. Ferner können die Richtcharakteristik-Achsen 15 von Sender 10 und Fmpfänger 11 in einem allerdings sehr kleinem Knick aufeinanderstoßen, wodurch sich eine weitere Veränderung der Form des von den Fresnelzonen begrenzten Felds ergibt.
  • Die Fresnelzonen sind als Ortspunkte fiir Elementarwellen definiert, bei denen gegenbber direkt vom Sender zum Empfänger gelangenden ellen Wegunterschiede vom n-fachen einer halben Wellenlange auftreten, wobei n die Ordnung der Fresnelzone bezeichnet. Zwischen diesen Fresnelzonen treten Zonen auf, an denen die Wegunterschiede ein ungradzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge sind, so daß Beiträge von Elementarwellen dieser Zonen die Leistungsdichte am Empfänger verringern.
  • Fiir die Fresnelzonen höherer Ordnung gilt (rF) = rF x n wenn rF der Radius der ersten Fresnelzone ist und n die Ordnung der Fresnelzone ist.
  • In der Fig. 2 ist schematisch die Beeinflussung des Empfangs durch Hindernisse im Schrankenfeld gezeigt, die nach der Skizze rechts unten einen Achsabstand A zur Schrankenachse hahen, wobei die Schrankenachse geradlinig oder leicht geknickt sein kann. Dieser Achsabstand der Hindernisse-ist in Einheiten des Radius der ersten Fresnelzone, nämlich von rF aufgetragen, während die Feeinflussung des Empfangs als eine logarithmisch ausgedrbckte Meßspannung Um am Empfänger dargestellt ist. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, besteht bei einem Hindernis innerhalb der ersten Fresnelzone, d.h. bei einem positiven Achsabstand bis zu rF ein im wesentlichen ohne Richtungsänderung verlaufender Zusammenhang zwischen log Um und A, während für einen Achsanstand A des Hindernisses von mehr als rF der Zusammenhang zwischen log Um und A in Form einer Wellenlinie mit abnehmend großer Amplitude darstellbar ist. Bei dem Objektsicherungssystem wird dieser Hindernislagenbereich mit A > rF zur Auswertung für die Alarmabgabe aenutzt.
  • Die Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform für die Auswerteschaltung des Objektsicherungssystems.
  • Bei dieser Schaltung wird eine Empfangsspannung Ue, die aus einer nicht gezeigten Empfangsvorrichtung in Abhängigkeit von der Emnfangsfeldstärke unter grober Vorregelung erzielt wird, über einen Vorverstärker 301 einer dynamischen Uherwachungsstufe 302 und einer statischen Überwachungsstufe 303 als Meßspannung Um zugefilhrt. Wenn in diesen beiden über wachungsstufen 302 und 303 ein Alarmzustand erfaßt wird, wird über ein ODER-Glied 304 eine Alarmstufe 305 gesteuert, die einerseits ein Alarmsignal über eine Meldeleitung 306 abgibt und andererseits zur Anzeige im Empfänger eine Leuchtdiode 307 einschaltet. Die Empfangsspannung Ue wird ferner einer Schwellwertschaltun 308 zugefÜhrt, an der die Überwachung der reldstarke auf einen Mindestwert erfolgt, bei dessen Unterschreitung ein Störungssignal auf einer Störungs-Meldeleitung 310 abgegeben wird, während zugleich für die Anzeige im Empfänger eine Leuchtdiode 309 eingeschaltet wird.
  • In der statischen Uberwachungsstufe des Systems wird die Meßspannung Um einer Gleichspannung-Vergleicherstufe aus Vergleichern 311 und 312 zugeffihrt, die die Meßspannung Um mit einer oberen Ansprechschwellspannung Uo bzw. einer unteren Ansprechschwellspannung Uu vergleichen. In einer Einstellschaltung 313 ist dabei der Spannungsabstand iXu zwischen der oberen und der unteren Ansprechschwellspannung Uo bzw. Uu so eingestellt, daß in dieser Gleichspannung-Vergleicherstufe Meßspannungsschwankungen aus Empfangsfeldstärke-Schwankungen durch Hindernisse außerhalb der ersten Fresnelzone der Mikrowellenschranke erfaßt werden. Den beiden Vergleichen 311 und 312 ist ein Zeitglied 314 nachgeschaltet, das ein Ausgangssignal dann abgibt, wenn ein Eingangssignal für eine einstellbar vorbestimmte Zeitdauer At anliegt. Bei diesem AusfUhrungsbeispiel ist die Zeitdauer #t zwischen 0,8 und 3 Sekunden einstellbar. Das Ausgangssignal des Zeitglieds 314 ist an eine monostabile Kippstufe 315 sowie an einen ersten Eingang eines UND-Gliedes 316 angelegt, dessen zweiter Eingang über einen Umschalter 317 entweder mit dem Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe 315 oder mit einem festen Signal gespeist ist. Das Ausgangssignal des UND-Glieds 316 führt über das ODER-Glied zur Auslösung der Alarmstufe 305.
  • Die Funktion dieser statischen Uberwachungsstufe 303 des Objektsicherungssystems wird in Einzelheiten anhand der Fig. 4 erläutert, in der mit Bezugszeichen 1 bis 5 in Kreisen Spannungskurvenformen für Spannungen an Punkten 1 bis 5 in Kreisen in der statischen tiberwachungsstufe 303 dargestellt sind. Somit bezeichnet 1 im Kreis die Meßspannunq Um, 2 im Kreis die Ausgangsspannung der Vergleicher 311 und 312, 3 im Kreis die Ausgangsspannung des Zeitglieds 314, 4 im Kreis die Ausgangsspannung der monostabilen Kippstufe 315 unddie Ausgangsspannung des UND-Glieds 316. Nach Fig. 4 gibt der Vergleicher 311 bei einer Meßspannung über der oberen Ansprechschwellspannung Uo und der Vergleicher 312 bei einer Meßspannung Um unter der unteren Ansprechschwellspannung Uu ein Ausgangssignal 1 ab, das an dem Zeitglied 314 anliegt. Wenn nach dem Anlegen eines derartigen Vergleicher-Ausgangssignals "l"nach der am Zeitglied eingestellten Zeitdauer t das Vergfeicher-Ausganassinal immer noch besteht, wechselt das Ausgangssignal des Zeitglieds von "1" auf "O". Nach Abschluß des Vergleicher-Ausgangssignals 1 wechselt nach einer weiteren, nicht näher definierten Schaltungs-Verzögerungszeit das Zeitglied-Ausgangssignal wieder von 11011 auf "1". Zugleich damit wird die nachgeschaltete monostabile Kippstufe 315 zur Abgabe eines Ausgangssignals "O" für eine vorbestimmte Zeitdauer ? ausgelöst, die bei dem Ausführungsbeispiel 50s beträgt. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das UND-Glied 316 als WAND-Glied aufgebaut, so daß es je nach Schaltstellung des Umschalters 317 entweder dann ein Ausgangssignal "1" abgibt, wenn das Zeitglied-Ausgangssignal zu "o" seird, oder dann, wenn sowohl das Zeitglied-Ausganqssignal als auch das Ausgangssignal der Kippstufe gleich "0" ist. In den Figuren 3 und 4 ist der letztgenannte Schaltzustand des Umschalters 317 gezeigt.
  • Wenn unter diesen Bedingungen eine Person die Mikrowellenschranke zu unterkriechen versucht, bewirkt sie zunächst einmal durch die verursachte Schrankenabdeckung einen Anstieg der Meßspannung Um oder Ci über die obere Ansprechschwellspannung Uo, wodurch der Vergleicher 311 für die Dauer der Überschreitung das Ausgangssignal O2 mit dem Pegel "1" abgibt. Da nach Fig. 4 in dem Zeitabstand #t vom Beginn des Vergleicher-Ausgangssignals "1" an dieses immer noch den Pegel 1 hält, wechselt das Ausgangssignal Q3 des Zeitglieds 314 von "1" auf "0".
  • Im Falle der nicht dargestellten Schalterstellung des Umschalters 317 würde dieses Zeitglied-Ausgangssignal "0" einer das UND-Glied bzw. NAND-Glied 316 und das ODER-Glied 304 die Alarmstufe 305 auslösen. Bei der dargestellten Schalterstellung des Umschalters 317 erfolgt jedoch lediglich nach Abschluß des vergleichers-Ausgangssignais "1" aus dem Vergleicher 311 nach einer kurzen Schaltungs-Verzögerungszeit ein Triggern der monostabilen Kippstufe 315, durch das deren Ausgangssignal 4 von "1" auf "0" für eine Zeitdauer von r = 60 Sekunden wechselt.
  • Wenn nun innerhalb dieser Zeitdauer die Person die Mikrowellenschranke weiter unterkriecht, ruft sie eine Feldabdeckung hervor, die ein Absinken der Meßsnannung Um oder 1 unter die untere Ansprechschwellspannung Uu ergibt, wodurch der zweite Vergleicher 312 ein Ausgangssignal 2 mit dem Pegel "1" abgibt.
  • Auch dieses Vergleicher-Ausgangssignal "1" wird von dem Zeitglied 314 nach der vorbestimmten Zeitdauer # #t abgefraat und ergibt ein Zeitglied-Ausgangssignal 3 mit dem Pegel "0".
  • Da zugleich das Kippstufen-Ausgangssignal 4 auf dem Pegel "0" liegt, gibt das UND- bzw. NAND-Glied 316 an das ODER-Glied 304 und damit an die Alarmstufe 305 ein Ausgangssignal Q mit dem Pegel 1 ab, das zur Alarmauslösung bzw. Alarmabgabe führt.
  • Pei diesem Schaltungsaufbau werden kurzdauernde Störsignale, wie sie beispielsweise durch bewegtes Gras, Blitze oder dergleichen hervorgerufen werden und von denen eines in Fig. 4 in seiner Auswirkung auf die Meßsnannung Um bzw. 1 gezeigt ist, zwar von der Gleichsnannungs-Vergleicherstufe 311 bzw. 312 registriert, jedoch von dem Zeitglied 314 nicht weitergegeben, wenn ihre Zeitdauer kürzer als die vorbestimmte Zeitdauer /tt ist. Damit wird bei diesem Ausffihrungsbeispiel der Ansprech-Frequenzbereich für die statische Überwachung nach oben zu begrenzt, was in dem Pflock 303 durch die Angabe 0,5 Hz angedeutet ist. Ferner erfolgt mittels der monostabilen Kippstufe 315 in der gezeigten Schalterstellung des Umschalters 317 eine Doppelauswertung, die einen Alarm erst nach vollständigem Durchqueren der Mikrowellenschranke und nicht schon bei einem zufälligen einseitigen Eindringen in das Schrankenfeld ergibt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiels des Ohjektsicherungssystems erfolgt eine Auswertung schneller nderungen der Meßspannung Um in der dynamischen Uberwachungsstufe 302 für einen Frequenzbereich von beispielsweise 0,33 bis 13 Hz. In dieser Uberwachungsstufe 302 wird hinsichtlich der Meßsnannung Um zunächst in einer Empfindlichkeitseinstellungsstufe 318 eine geringere Empfindlichkeit als bei der statischen Überwachung eingestellt.
  • Beim Ausfüllrllngsbeispiel wird diese Empfindlichkeit so gewählt, daß im wesentlichen nur Feldsterkeveränderungen durch ein Hindernis innerhalb der ersten Fresnelzone mittels dieser dynamischen Uberwachungsstufe 302 erfaßt werden. Der gewählte Teil der Meßspannung m wird über einen wechselstrom-gekoppelten Verstärker 319 drei Vergleichern 320, 321, und 322 zugeführt. Von diesen Vergleichern spricht der Vergleicher 320 auf einen relativ geringen Anstieg der Meßspannung Um in dem genannten Frequenzbereich an und dient zur internen Anzeige von ständig oder gelegentlich auftretenden Störsignalen im Empfänger, die unter Beobachtung dieser Anzeige bewertet oder ausgeschaltet werden können, jedoch keine Alarmabgabe ergeben sollen. Ein tatsächlich das Schrankenfeld durchquerender Fremdkörper entsprechenden Querschnitts bewirkt aufgrund der Wechselstromkopplung in dem Verstärker 319 zunächst einen Abfall des Ausgangssignals desselben, der von dem Vergleicher 322 beim Unterschreiten einer unteren Schwellspannung erfaßt wird und mittels einer dem Vergleicher 322 nachgeschalteten monostabilen kippstufe 323 zur Erzeugung eines Impulses einer vorbestimmten Zeitdauer t herangezogen wird, die beim Ausführungsbeispiel auf 5s eingestellt ist. Beim weiteren Durchqueren des Schrankenfelds erzeugt danach der Hinderniskörper am Ausgangssignal des Verst:rkers 319 einen Anstieg, der durch den Vergleicher 321 erfaßt wird, wenn er eine obere Schwellspannung Überschreitet. Mittels eines Umschalters 324 wird das Ausgangssignal dieses Vergleichers 321 oder eine Festspannung an einen Eingang eines UND- oder NAND-Glieds 325 angelegt, an dessen zweiter eingang das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe 323 angelegt ist; das Ausgangssignal des UND- oder NAND-Gliesd 325 führt über das ODER-Glied 304 zu einer Alarmauslösung in der Alarmstufe 305. Demnach kann diese dynamische Uberwachungsstufe 302 durch Umschalten des Umschalters 324 so geschaltet werden, daß eine Alarmabgabe entweder beim Eindringen eines Fremdkörpers in die Mikrowellenschranke oder heim Durchqueren der Mikrowellenschranke während der durch die vorangestellte Impulsdauer t der monostabilen Kippstufe 323 erfolgt.
  • Die Schwellwertschaltung 308 zur Uberwachung der Empfangsspannung Ue dient bei diesem Ausführunsheispiel dazu, eine vorsätzliche oder irrtümliche Abdeckung des Mikroschrankenfelds in großem Ausmaß oder einen Ausfall bzw. eine starke Verstimmung des Senders anzuzeigen.
  • Die Fig. 5 zeigt als detailliertes Schaltbild den Schaltungsaufbau der Gleichspannung-Vergleicherstufe aus den Vergleichern 311 und 312 und des Zeitglieds 314, deren Funktion anhand der Fig. 3 und 4 beschrieben wurde. Nach Fig. 5 wird bei diesem Ausfilhrungsbeispiel die Meßspannung Um über eine Diode D204 und einen Spannungsteiler aus Widerständen R214 und R216 an den (+) -Eingangsanschluß des Vergleichers 311 sowie den (-) -Eingangsanschluß des Vergleichers 312 angelegt.
  • Andererseits liegt die Meßspannung Um huber eine Diode 203, Widerstände R213, R215, R217, R218, einen veränderbaren Widerstand Rv202 und einen Widerstand Po219 an einem Siebglied aus einem Widerstand R220 und einem Kondensator 202 an, welches eine Zeitkonstante in der Größenordnung von Minuten hat. Die Spannung an dem Siebglied R220, C202 ist an den (+)- Eingangsanschluß des Vergleichers 312 als untere Ansprechschwellspannung Uu angelegt. Wenn die vom Spannungsteiler R214, R216 geteilte Meßspannung diese untere Ansprechschwellspannung Uu unterschreitet, gibt der Vergleicher 312 ein Ausgangssignal hohen Pegels ab. An den (-)-Eingangsanschluß des Vergleichers 311 ist über einen Buchsenschalter Bs 201 mit Steck-Stellungen I bis IV die obere Ansprechschwellspannung Uo angelegt, die sich je nach der gewählten Stellung des uchsenscalters 201 durch unterschiedliche Spannungsaufteilung an dem aus den Widerständen R213, R215, R217, R218, Rv202 und R219 gebildeten Spannungsteiler ergibt, der zwischen die Diode D203 und das Siebglied R220, C202 geschaltet ist. Wenn an dem Vergleicher 311 die geteilte MeßsDannung die obere Ansprechschwellspannung Uo überschreitet, gibt der Vergleicher 311 ein Ausgangssignal hohen Pegels ab. Die Ausgänge der beiden Vergleicher 311 und 312 sind über jeweilige Gegenstromsperr-Dioden D205 bzw. 206 und einen gemeinsamen Widerstand R221 an einen Ladekondensator 203 angeschlossen, dem ein Widerstand R222 narallel geschaltet ist und der an den (-)-Eingangsanschluß eines als Zeitglied 314 dienenden Vergleichers angeschlossen ist. An dem (+)-Eingangsanschluß dieses Vergleichers liegt eine zeitbestimmende Vergleichsspannung Utan, die einstellbar ist. Wenn nun bei diesem Schaltungsaufbau einer der Ausgänge der Vergleicher 311 oder 312 hohen Pegel annimmt, wird über die jeweilige Diode und den Widerstand R221 der Ladekondensator C203 allmählich aufgeladen. Wenn die- Spannung an dem Ladekondensator 203 die zugeführte- Zeit-Vergleichsspannung Ut erreicht, wechselt der als Zeitglied 314 geschaltete Vergleicher sein Ausgangssignal und gibt damit das an einem der Vergleicher 311 oder 312 aufgetretene Ausgangssignal weiter. Aufgrund einer weiteren vom Ladekondensator C203 zu der Zeit-Vergleichsspannung Ut geschalteten Diode D207 erreicht die Spannung an dem Ladekondensator 203 maximal die um die Dioden-Spannung an der Diode D207 erhöhte Zeit-Vergleichsspannung U Wenn das Ausgangssignal Vergleithers 311 oder 312 wieder niedrigen Pegel annimmt, wird der Ladekondensator C203 über den Widerstand R222 entladen, wonach nach einer derart verursachten Schaltunqs-Verzögerungszeit der als Zeitglied 314 geschaltete Vergleicher wieder sein ursprüngliches Ausgangssignal annimmt.
  • In der Fig. 6 ist schematisch der mechanische Aufbau eines Senders oder eines Empfängers des Objektsicherungssystems gezeigt, bei dem ein Parabolsniegel 61 mit einem Hohlleiter G2 in Verbidung steht, welcher je nach der Verwendung als Empfänger oder als Sender Mikrowellen aufnimmt oder abgibt.
  • Pei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen den Hohlleiter 62 und den Parabolsniegel 61 ein Trichter 63 mit Rechteckquerschnitt gesetzt, der zum Parabolspiegel 61 hin öffnet. Mittels dieses Trichters erfolgt eine Abflachung des Nikrowellenschrankenfelds im cinne der kürzeren Rechteckseite des Trichters.
  • Aiif diese Weise kann i nach den Prfordernissen ein schmales hohes Mikrowellenfeld mit geringem Bodenflächenbedarf, ein schmales schriges Mikrowellenfeld mit geringem Bodenflächenbedarf und verbesserter Sicherung gegen ein Ubersnringen von einer Mauer, einem Zaun o.dgl. her oder ein niedriges hreites rikrowellenfeld zur Absicherung einer großen Bodenfläche gebildet werden. Eine weitere Moglichkeit der Formung des Mikrowellenschrankenfelds ergibt sich dadurch, daß mittels einer schematisch dargestellten Stellvorrichtung 64 der Hohlleiter 62 mit dem Trichter 63 in Bezug auf den Fokus des Parabolspiegels 61 verstellbar ist. Auf diese Weise kann das Mikrowellenschrankenfeld den Geaebenheiten angepaßt gebündelt oder aufgeweitet erden, ohne daß für einen jeden einzelfall besondere Hohlleiter oder besondere Trichter verwendet und ernrobt werden müssen.
  • Im einzelnen ergibt sich ei diesem Aufbau ein kleinerer Querschnittsbereich für das Mikrowellenschrankenfeld unter verbesserter Empfindlichkeit in Längsrichtung des Trichter-Rechteckquerschnitts, wobei durch das Defokussieren von Hohlleiter und Trichter in Pezug auf den Parabolspiegel eine weitere Eeeinflussung der Aufweitung in Längsrichtung des Trichter-Rechteckctuerschnitts erreicht werden kann, so daß eine höhere Erfassungshöhe und eine verbesserte Sicherheit gegen Unterkriechen erzielbar ist.
  • Die Fig. 7 zeigt schematisch Erfassungsbereiche im Ouerschnitt des Mikrowellenschrankenfelds, die bei dem Ausführungsbeispiel des Systems nach den Fig. 3 bis 6 auftreten.
  • In der Fig. 7 ist mit 71 der Bereich der als Kernzone dienenden ersten Fresnelzone gezeigt, während mit 72 der die Kernzone umgebende Bereich mit weiteren Fresnelzonen bezeichnet ist, der bis zum Erdboden 73 reicht. Eine Verformung der Fresnelzonen durch Erdboden-Reflexionen ist hierbei nicht berSicksichtigt, Für den Außenbereich 72, in dem durch Hindernisse nur geringe Feldstärkeschwankungen hervorgerufen werden, erfolgt die Hindernis-Erfassung für die Alarmabgabe in erster Linie mittels der statischen Uberwachungsstufe 303, mit der ein Durchkriechen dieses Bereichs erfaßt wird, jedoch zugleich ein Fehlalarm aufgrund einer schnellen Grasbewegung am Erdboden 73 oder dgl.
  • vermieden wird. Die in der Kernzone 71 auftretenden großen Verçinderungen der Feldstärke durch Hinderniskörper werden vorwiegend mittels der dynamischen Überwachungsstufe 302 fiir schnelle Änderungen im Frequenzbereich von 0,33 bis 13 Hz erfaßt. Damit wird ein Durchgehen, Durchlaufen oder Durchspringen der Schranke gemeldet. Ein langsames teilweises Abdecken des Schrankenfelds zur trerheiftihrung eines "Feldschattens" ergibt auch dann, wenn die Schwellwertschaltung 308 für die Nindestfeldstä.rkenüberwachung nicht anspricht, eine Alarmabgabe durch die statische Uberwachungsstufe 303.
  • Damit kann mit dem System zur Objektüberwachung eine sichere Alarmabgabe bei Eindringen in oder Durchdringen durch die Mikrowellenschranke erzielt werden, wobei ihre Form und Gestalt auf einfache Weise den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden kann.
  • L e e r s e i t e

Claims (9)

  1. Patentansprüche 1. System zur Objektsicherung und Personenschutz mittels einer Mikrcwellenschranke mit einem Sender und einem Empfänger, der eine von der Empfangs feldstärke abhängige Meßspannung an eine Auswerteschaltung für die Alarmabgabe abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteschaltung (302, 303) die Meßspannung (Um) an eine Gleichspannung-Vergleicherstufe (311,312) angelegt ist, die ein Ausgangssignal bei einer oberen und einer unteren Ansprechschwellspannung (Uo,Uu) in einem Spannungsabstand (tiU) abgibt, der kleiner als Meßspannungsschwankungen aus Empfangsfeldstärkeschwankungen durch Hindernisse außerhalb der ersten Fresnelzone (12) bis im wesentlichen zur sechsten Fresnelzone (14) der Mikrowellenschranke ist.
  2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsabstand (dU) einstellbar ist.
  3. 3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicherstufe einen ersten Vergleicher (311) und einen zweiten Vergleicher (312) aufweist, deren Eingängen mit jeweils entgegengesetzter Schaltfunktion einerseits die Meßspannung (Um) und andererseits einen Vergleichsgrundspannung bzw. die um den Spannungsabstand (AU) verschobene Vergleichsgrundspannung zugeführt sind und deren Ausgänge verbunden sind.
  4. 4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergleichsgrundspannung die Meßspannung (Um) über ein Siebglied (C202, R220) angelegt ist, das eine Zeitkonstante in der Größenordnung von Minuten hat.
  5. 5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicherstufe (311,312) ein Zeitglied (314) nachgeschaltet ist, das auf ein Ausgangssignal derselben anspricht, welches eine längere Zeitdauer als eine vorbestimmte Zeitdauer (tut) hat.
  6. 6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Zeitdauer (ast) einstellbar ist.
  7. 7. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicherstufe (311, 312) eine monostabile Kippstufe (315) und ein Eingang eines UND-Glieds (316) nachgeschaltet sind, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang der monostabilen Kippstufe verbindbar ist.
  8. 8. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Sender und der Empfänger Parabolspiegel in Verbindung mit Hohlleitern aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß an den Hohlleitern (62) zu den Parabolspiegeln (61) hin öffnende Trichter (63) mit Rechteckquerschnitt angesetzt sind.
  9. 9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlleiter (62) und die Trichter (63) in Bezug auf die Brennpunkte der Parabolspiegel (61) verstellbar sind.
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