DE2806448C2 - System zur Objektsicherung und zum Personenschutz mittels einer Mikrowellenschranke - Google Patents
System zur Objektsicherung und zum Personenschutz mittels einer MikrowellenschrankeInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Objektsicherung mittels einer Mikrowellenschranke mit einem Sender und einem Empfaenger, der eine von der Empfangsfeldstaerke abhaengige Messspannung an eine Auswerteschaltung fuer die Alarmabgabe abgibt. Bei bekannten Systemen der vorstehend genannten Art erfolgt in der Auswerteschaltung eine Ueberwachung dadurch, dass einerseits die Empfangsfeldstaerke auf eine Mindestfeldstaerke hin ueberwacht wird, um eine Alarmabgabe bei einer irrtuemlichen oder vorsaetzlichen Unterbrechung bzw. Abschirmung der Mikrowellenschranke in groesserem Ausmass oder einem Senderausfall zu erzielen, und andererseits durch eine sog. dynamische Feldstaerke-Ueberwachung, mit der eine Alarmabgabe bei Durchschreiten oder Durchspringen der Schranke erzielt werden soll. Nachteilig ist der erweiterte Raumbedarf, der von Hindernissen freigehalten werden muss und die Gefahr bei der dynamischen Ueberwachung, das die Mikrowellenschranke durch Unterkriechen ueberwunden wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zu schaffen, das mit einem raeumlich moeglichst engen und leistungsschwachen Schrankenfeld eine erhoehte Sicherheit gegen Durchdringen der Schranke ohne Alarmabgabe bietet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass in der Auswerteschaltung die Messspannung an eine Gleichspannung-Vergleicherstufe angelegt ist, die ein Ausgangssignal bei einer oberen und einer unteren Ansprechschwellspannung zu einem Spannungsabs...U.S.W
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Objektsicherung und zum Personenschutz mittels einer Mikrowellenschranke mit einem Sender und einem Empfanger,
der zur Alarmabgabe eine von der Empfangsfeldstärke abhängige Meßspannung an eine Auswerteschaltung
abgibt, in der die Meßspannung an ein: Gleich- ^pannungs-Vergleicherstufe angelegt ist, die beim
Unterschreiten einer unteren Ansprechschwellspannung ein Ausgangssignal abgibt.
Ein System dieser Art ist in den »Zettler Mitteilungen«, Heft 38, April 1976, Seiten 5 bis 10 als Feldstärkemelder
beschrieben, bei dem von dem Empfanger über einen Vorverstärker, einen Regelverstärker, ein Schm.albandfilter,
einen Spitzengleichrichter und einen Alarmintegrator eine von der Empfangsfeldstärke abhängige
Meßspannung gewonnen wird, die an eine Alarmvergleichsstufe angelegt wird, in der die Meßspannung mit
einer Vergleichsspannung verglichen wird. Wenn die Meßspannung unte; die als Ansprechschwellspannung
dienende Vergleichsspannung abfällt, wird ein Alarmsignal abgegeben. Die Integrationszeit des Integrators
und die Vergleichsspannung werden so eingestellt, daß zur Abgabe eines Alarmsignals die empfangene Energie
Pur eine Dauer von ungefähr SO ms auf ungefähr 50%
abfallen muß. Damit nun eine Person in dem Feld der Mikrowellenschranke mit Sicherheit durch Alarmabgabe
gemeldet wird, müssen bei dem bekannten System die Sendeantenne und die Empfangsantenne so
dimensioniert und ausgerichtet werden, daß die Parson in dem Schrankenfeld in jedem Fall, also auch beim
»Unterkriechen« die Hälfte oder zumindest einen großen Anteil des Feldquerschnitts abdeckt, über weichen
die Mikrowellen-Energie vom Sender zum Empfanger gelangt. Diese Dimensionierung ist bei dem bekannten
System jedoch schwierig, da der den Hauptanteil der Energie übertragende Feldquerschnitt einerseits klein
gehalten werden muß, damit eine eindringende Person Energie in einem ausreichenden Anteil abfängt und
dadurch eine Alarmabgabe herbeiführt, und andererseits so bemessen werden muß, daß eine bestimmte
Strecke nicht nur gegen Durchschreiten, sondern auch gegen Unterkriechen oder Überspringen geschützt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
zu schaffen, das mit einem räumlich möglichst engen und leistungsschwachen Schrankenfeld eine erhöhte
Sicherheit gegen Durchdringen der Schranke ohne Alarmabgabe bietet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten
Mitteln gelöst.
Demnach wird bei dem erfindungsgemäßen System die Meßspannung nicht nur hinsichtlich eines durch
eine Feldabdeckung verursachten Abfalls, sondern auch auf einen Anstieg hin überwacht. Die zu einer Alarmabgabe
führenden Ansprechschwellspannungen bei der für diese Überwachung benutzten Gleichspannungs-Vergleicherstufe
werden so gewählt, daß ihr Spannungsabstand kleiner als Mcßspannungsschwankungcn ist,
die sich dann ergeben, wenn sich in dem Mikrowellen-Feld der Schranke ein Hindernis außerhalb der ersten
Fresnelzone bis im wesentlichen hin zu der sechsten Fresnelzone befindet und das Feld beeinflußt. Die erste
Fresnelzone ist so definiert, daß an ihrem Rand die Weglänge
zwischen Sender und Empfänger gegenüber der direkten Strecke zwischen diesen den Unterschied einer
halben Wellenlänge hat. In dieser ersten Zone wird der
größte Teil der Mikrowellen-Energie übertragen. Während bei dem bekannten System hauptsächlich diese
Energie zur Überwachung herangezogen wird, wird bei dem erfindungsgemäßen System der Umstand genutzt,
daß sich außerhalb der ersten Zone durch Hindernisse Feldstärkeschwankungen ergeben. Somit wird ein
schlauchförmiger Raum um die erste Zone herum überwacht.
Die erste Zone kann hierbei unabhängig von einem abzudeckenden Querschnittsan.teil gestaltet werden.
Somit erfolgt mit dem erfindungsgemäßen System eine Übei-wachung bis zu ungefähr der sechsten
Fresnelzone der Mikrowellenschranke. Auf diese Weise kann durch entsprechende Gestaltung der Richtcharakteristiken
von Sender und Empfänger der Raumbedarf für die Mikrowellenschranke untej gleichzeitiger
Verringerung der aufgewandten Leistung verringert werden, während zugleich sichergestellt ist,
daß die Mikrowellenschranke nicht durch Unterkriechen oder dergleichen überwunden werden kann.
Die engere Bündelung der Strahlen der Mikrowellenschranke bei gleichzeitiger Sendeleislungsverringerung
hat den Vorteil, daß mögliche Störungen anderer Systeme verringert werden. Da ferner zugleich
die Empfangs-Richtcharakteristik eingeengt werden kann, wird die Störanfälligkeit des Empfängers 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
könner, wie beispielsweise durch die Mikrowsllenschranke 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 vergehen, 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 klirnabedingte Änderungen der
Empfangsfeldstärke verursacht sind, wie beispielsweise durch Nebti, Temperaluränderungen, die elektrische
Schaltungselemente beeinflussen, oder dergleichen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemüßen
Systems besteht darin, daß der Vergleicherstufe ein Zeitglied nachgeschaltet wird, welches nur auf ein Ausgangssignal
der Vergleichcrstufe anspricht, das langer 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 Überwachungsschaltung
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 Feldstärkcanderungen,
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-Querschnitts 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 FehlalarnK dadurch erzielt, daß der Vergleicherstufe eine monostable 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.
Bei dem erfindungsgemäßen System wird eine erhöhte Sicherheit gegen FehlalarnK dadurch erzielt, daß der Vergleicherstufe eine monostable 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 Hohlleitern 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 t'arabolspiegeln
hin öffnen. Auf diese Weise kann unter Bei-
4u behaMung 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. Dabsi ist es besonders vorteilhaft, die Hohlleiier und Jie 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-Quer-
5(J Schnitts 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 Gebäude und dergleichen bestimmt sind.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher erläutert.
Fig. 1 ist iin Längsschnitt durch ein Mikrowellenschranken-Feld des Systems.
Fig. 1 ist iin Längsschnitt durch ein Mikrowellenschranken-Feld des Systems.
Fig. 2 zeigt schematisch die Abhängigkeit einer im System über die Mikrowellenschranke erzielten Meßspannung
von der Eindringtiefe eines Hindernisses in die Mikrowellenschraiike.
(i5 Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform
der Auswerleschaltung des Systems.
Fig. 4 sind Kurvenformdiagramme zur Darstellung der Funktion der Gleichspannung-Vergleicherstufe in
dem System.
Fig. S zeigt einen detaillierten Schaltungsaufbau der
Gleichspannung-Vergleicherstufc des Systems.
Fig. 6 zeigt schematisch den Aufbau eines mit einem Parabolspiegel ausgestatteten Senders oder Empfängers
der Mikrowellenschranke des Systems.
Fig. 7 zeigt schematisch Überwachungs-Bereiche im Querschnitt eines Mikrowellcnschranken-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 Empfänger 11 in einem allerdings sehr kleinen Knirk aufeinanderstoßen, wodurch sich eine weitere
Veränderung der Form des von den Fresnelzonen begrenzten Felds ergibt. Die Fresnelzonen sind als Ortspunkte
für Elementarwellen definiert, bei denen gegenüber direkt vom Sender zum Empfänger gelangenden
Wellen Wegunterschiedc vom η-fachen einer halben Wellenlänge auftreten, wobei η die Ordnung der Fresnelzone
bezeichnet. Zwischen diesen Fresnelzonen treten Zonen auf, an denen die Wegunterschiede ein ungeradzahliges
Vielfaches der halben Wellenlange sind, so daß Beiträge von Elementarwellen dieser Zonen die
Leistungsdichte am Empfänger verringern. Für die Fresnelzonen höherer Ordnung gilt m
(rF)„ = rFxVn,
wenn/·/7 der Radius der ersten Frcsnelzone ist und η 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 haben, 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 Beeinflussung des Empfangs als eine logarithmisch ausgedrückte Meßspannung Um am Empfänger
dargestellt ist. Wie aus der F i g. 2 ersichtlich ist, besteht bei einem Hindernis innerhalb der ersten Fresnelzone,
d. h. bei einem positiven Achsabstand bis zu /-fein im
wesentlichen ohne Richtungsänderung verlaufender Zusammenhang zwischen log Um und A, während für
einen Achsabstand .4 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 ä rF zur Auswertung
für die Alarmabgabe genutzt.
Die Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Ausfiihrungsform
für die Auswerteschaltung des Objektsicherungssystems. Bei dieser Schaltung wird eine Empfangsspannung
Ue, die aus einer nicht gezeigten Empfangsvorrichtung in Abhängigkeit von der Empfangsfeldstärke
unter grober Vorregelung erzielt wird, über einen Vorverstärker 301 einer dynamischen Überwachungsstufe
302 und einer statischen Überwachungsstufe 303 als Meßspannung Um zugeführt. Wenn in diesen beiden
Überwachungsstufen 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
Schwellwertschaltung 308 zugeführt, an der die Überwachung der Feldstärke auf einen Mindestwert erfolgt,
bei dessen Unterschreitung ein Störungssignal auf einer Störungs-Mcldelcitung 310 abgegeben wird, während
zugleich für die Anzeige im Empfänger eine Leuchtdiode 309 eingeschaltet wird.
In der statischen Überwachungsstufe des System·»
wird die Meßspannung Um einer Gleichspannung-Vcrglcicherstufe
aus Vergleichern 311 und 312 zugeführt, die die Meßspannung Um mit einer oberen
Ansprcchschwellspannung Uo bzw. einer unteren Ansprcchschwellspannung Uu vergleichen. In einer
Einstellschaltung 313 ist dabei der Spannungsabstand Δ u zwischen der oberen und der unteren Ansprechschwcllspannung
Uo bzw. Uu so eingestellt, daß in dieser Gleichspannung-Vergleicherstufe Meßsparsnungs-Schwankungen
aus Empfangsfeldstärke-Schwankungen durch Hindernisse außerhalb der ersten Fresnelzone
der Mikrowellenschrankc erfaßt werden. Den beiden Vergleichern 311 und 312 ist ein Zcitglied 314 nachgeschaltet,
das ein Ausgangssignal dann abgibt, wenn ein Eingangssignal für eine einstellbar vorbestimmle Zeitdauer
Δ ι anliegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Zeitdauer Δ ι zwischen 0.8 und 3 Sekunden einstellbar.
Das ausgangssignai 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 monostabilcn 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 Überwachungsstufe 303 des Objektsicherungssystems wird in Einzelheiten
anhand der Fig. 4 erläutert, in der mit Bezugszeichen 1 bis 5 in Kreisen Spannungskurvenlbrmen für Spannungen
an Punkten 1 bis 5 in Kreisen in der statischen Überwachungsstufe 303 dargestellt sind. Somit bezeichnet 1
im Kreis die Meßspannung Um, 2 im Kreis die Ausgangsspannung der Vergleicher 311 und 312,3 im Kreis
die Ausgangsspannung des Zcitglieds 314, 4 im Kreis die Ausgangsspannung der monostabilen Kippstufe 315
und (T) die Ausgangsspannung des UND-Glieds 316. Nach Fig. 4 gibt der Vergleicher311 bei einer Meßspannung
über der oberen Ansprcchschwellspannung Uo und der Vergleicher 312 bei einer Meßspannung Um
unter der unteren Ansprcchschwellspannung Uu ein Ausgangssignal »1« ab, das an dem Zeitglied J14
anliegt. Wenn nach dem Anlegen eines derartigen Vergleicher-Ausgangssignals »1« nach der am Zeitglied
eingestellten Zeitdauer Δ t das Vergleicher-Ausgangssignal immer noch besteht, wechselt das Ausgangssignai
des Zeitglieds von »1« auf »0«. Nach Abschluß des Vergleicher-Ausgangssignals »1« wechselt nach einer weiteren,
nicht näher definierten Schaltungs-Verzögerungszeit das Zeitglied-Ausgangssignal wieder von »0« auf
»1«. Zugleich damit wird die nachgeschaltete monostabile Kippstufe 315 zur Abgabe eines Ausgangssignals
»0« für eine vorbestimmte Zeitdauer ι ausgelöst, die bei dem Ausführungsbeispiel 60 s beträgt. Bei dem hier
gezeigten Ausführungsbeispiel ist das UND-Glied 316 als NAND-Glied aufgebaut, so daß es je nach Schaltstellung
des Umschalters 317 entweder dann ein Ausgangssignal »1« abgibt, wenn das Zeitglied-Ausgangssignal
zu »0« wird» oder dann, wenn sowohl das Zeitglied-Ausgangssignal als auch das Ausgangssignai der Kippstufe
gleich »0« ist. In den Fig. J und 4 isl der letztgenannte
Schaltzustand des Umschalters 317 gezeigt.
Wenn unter cüesen Bedingungen eine Person die Mikrowellcnschranke /u unterkriechen versucht, bewirkt sie zunächst einmal durch die verursachte Schrankenabdeckung einen Anstieg der Meßspannung Um
oder C) über die obere Ansprcchschwcllspannung i/o,
wodurch der Vergleicher 311 für die Dauer der Überschreitung das Ausgangssignal © mit dem Pegel »1«
abgibt. Da nach Fig. 4 in dem Zeitabs'.nnd Al vom
Beginn des Vergleicher-Ausgangssignals »1« an dieses immer noch den Pegel »1« hall, wechselt das Ausgangssignal Q) des Zeitglieds 314 von »1« auf »0«. Im Falle
der nicht dargestellten Schalterstellung des Umschalters 317 würde dieses Zeitglied-Ausgangssignal »0«
über das UND-Glied bzw. NAND-Glied 316 und das ODER-Glied 304 die Alarmstufe 305 auslösen. Bei der
jiorogctpjjtAn Schäilersicüün0 des Umschalters 317
10
15
erfolgt jedoch lediglich nach Abschluß des Vergleichers-Ausgangssignals »1« aus dem Vergleicher 311
nach einer kurzen Schaltungs-Verzögerungszeit ein Triggern der monostabilen Kippstufe 315, durch das
deren Ausgangssignal (T) von »1« auf»0« für eine Zeitdauer von 1 - 60 Sekunden wechselt. Wenn nun innerhalb dieser Zeitdauer die Person die Mikrowellen-
schranke weiter unterkriecht, ruft sie eine Feldabdekkung hervor, die ein Absinken der Meßspannung Um
oder (T) unter die untere Ansprechschwellspannung Uu ergibt, wodurch der zweite Vergleicher 312 ein Ausganf .signal (T) mit dem Pegel »I« abgibt. Auch dieses
Vergleicher-Ausgangssignal »1« wird von dem Zeitglied 314 nach der vorbestimmten Zeitdauer At abgefragt
und ergibt ein Zeitglied-Ausgangssignal (J) mit dem Pegel »0«. Da zugleich das Kippstufen-Ausgangssignal
0 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 (?) mit dem Pegel »1« ab, das zur Alarmauslösung bzw. Alarmabgabe
fijhrt.
Bei diesem Schultungsaufbau werden kurzdauernde
Störsignale, wie sie beispielsweise durch bewegtes Gras, Blitze oder dergleichen hervorgerufen werden
und von denen eines in F i g. 4 in seiner Auswirkung auf die Meßspannung Um bzw. (T) gezeigt ist, zwar von der
Gleichspannungs-Vergleicherstufe 311 bzw. 312 registriert, jedoch von dem Zeitglied 314 nicht weitergegeben, wenn ihre Zeitdauer kürzer als die vorbestimmte
Zeitdauer A1 ist. Damit wird bei diesem Ausfuhrungsbeispiel der Ansprech-Frequenzbereich Tür die statische Überwachung nach oben zu begrenzt, was in dem
Block 303 durch die Angabe 0,5 Hz angedeutet ist. Ferner erfolgt mittels der monostabilen Kippstufe 315 in
dergezeigten 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 Ausfuhrungsbeispiel des Objektsicherungssystems erfolgt eine Auswertung schneller Änderungen
der Meßspannung Um in der dynamischen Überwachungsstufe 302 für einen Frequenzbereich von beispielsweise 0,33 bis 13 Hz. In dieser Überwachungsstufe
302 wird hinsichtlich der Meßspannung Um zunächst in einer Empfindlichkeitseinstellungsstufe 318 eine geringere Empfindlichkeit als bei der statischen Überwa-
chung eingestellt. Beim Ausführungsbeispiel wird diese Empfindlichkeit so gewählt, daß im wesentlichen nur
Feldstärkeveränderungen durch ein Hindernis inner
halb der ersten Fresnelzone mittels dieser dynamischen
Üherwachungsslule 302 erfaßt werden. Der gewählte Teil der Meßspannung Um wird über einen wechselstrom-gckoppelten Verstärker 319 drei Vergleichern
320, 321 und 322 zugeführt. Von diesen Vergleichcrn 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
Vergleicher 322 nachgeschalteten monostabilen Kippstufe 323 zur Erzeugung eines Impulses einer vorbestimmten Zeitdauer 1 herangezogen wird, die beim
Ausfuhrungsbeispiel auf 5 s eingestellt ist. Beim weiteren Durchqueren des Schrankenfelds erzeugt danach
der Hinderniskörper am Ausgangssignal des Verstärkers 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 zweitem Eingang das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe 323 angelegt ist; das
Ausgangssignai des UND- oder NAND-Glieds 325 fuhrt über das ODER-Glied 304 zu einer Alarmauslösung in der Alarmstufe 305. Demnach kann diese dynamische Überwachungsstufe 302 durch Umschalten des
Umschalters 324 so geschaltet werden, daß eine Alarmabgabe entweder beim Eindringen eines Fremdkörpers in die Mikrowellenschranke oder beim Durchqueren der Mikrowellenschranke während der durch die
vorangestellte Impulsdauer ; der monostabilen Kippstufe 323 erfolgt.
Die Schwellwertschaltung 308 zur Überwachung der Empfangsspannung Ue dient bei diesem Ausführungsbeispiel dazu, eine vorsätzliche oder irrtümliche Abdekkung der. 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 Ausfuhrungsbeispiel die Meßspannung Um über eine Diode D 204 und
einen Spannungsteiler aus Widerständen Ä214 und Ä216 an den (+)-Eingangsanschluß des Vergleichers 311
sowie den (-)-Eingangsanschluß des Vergleichers 312 angelegt. Andererseits liegt die Meßspannung Um über
eine Diode 203, Widerstände R 213, R 215, R 217, R 218.
einen veränderbaren Widerstand Rv 202 und einen Widerstand R 219 an einem Siebglied aus einem Widerstand R 220 und einem Kondensator 202 an, welches
eine Zeitkonstante in der Größenordnung von Minuten hat. Die Spannung an dem Siebglied R 220, C202 ist an
den (+)-EingangsanschIuß des Vergleichers 312 als untere Ansprechschwellspannung Uu angelegt. Wenn
die vom Spannungsteiler R 214, R 216 geteilte Meßspannung diese untere Ansprechschwellspannung Uu
unterschreitet, gibt der Vergleicher 312 ein Ausgangs-
signal hohen Pegels ab. An den (-)-EingangsanschluB
des Vergleichers 311 ist über einen Buchsenschulter BsW mit Steck-Stellungen I bis IV die obere Ansprechschwellspannung Uo angelegt, die sich je nach
der gewählten Stellung des Buchsenschalters 201 durch unterschiedliche Spannungsaufteilung an dem aus den
Widerständen R 213. Λ215, £217. Ä218, Äv202 und
Ä219 gebildeten Spannungsteiler ergibt, der zwischen
die Diode D 203 und das Siebglied R 220, C 202 geschaltet ist. Wenn an dem Vergleicher 311 die geteilte Meß-
spannung 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 D 205 bzw. 206 und einen gemeinsamen Wider-
stand R 221 an einen Ladekondensator 203 angeschlossen, dem ein Widerstand R 222 parallel geschaltet ist
und der an den (-)-Eingangsanschluß eines als Zeit giied 314 dienenden Vergleichers angeschlossen ist. An
dem (+)-Eingangsanschluß dieses Vergleichers liegt eine zeitbestimmende Vergleichsspannung U1 an, 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 Ä221 der Ladekondensator C203 allmäh-Hch aufgeladen. Wenn die Spannung an dem Ladekondensator 203 die zugeführte Zeit-Vergleichsspannung
U, 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 C 203 zu der Zeit-Vergleichsspannung U, geschalteten Diode D 207 erreicht die Spannung an
dem Ladekondensator 203 maximal die um die Dioden-Spannung an der Diode £>207 erhöhte Zeit-Vergleichs-
spannung U1. Wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 3*1 oder 312 wieder niedrigen Pegei annimmt,
wird der Ladekondensator C 203 über den Widerstand R 222 entladen, wonach nach einer derart verursachten
Schaltungs-Verzögerungszeit der als Zeitglied 314 geschaltete Vergleicher wieder sein ursprüngliches
Ausgangssignal annimmt.
In der F i g. 6 ist schematisch der mechanische Aufbau
eines Senders oder eines Empfängers des Objektsicherungssystems gezeigt, bei dem ein Parabolspiegel 61 mit
einem Hohlleiter 62 in Verbindung steht, welcher je nach der Verwendung als Empfänger oder als Sender
Mikrowellen aufnimmt oder abgibt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen den Hohlleiter 62 und den
Parabolspiegel 61 ein Trichter 63 mit Rechteckquer- so schnitt gesetzt, der zum Parabolspiegel 61 hin öffnet.
Mittels dieses Trichters erfolgt eine Abflachung des Mikrowellenschrankenfelds im Sinne der kürzeren
Rechteckseite des Trichters. Auf diese Weise kann je nach den Erfordernissen ein schmales hohes Mikrowellenfeld mit geringem Bodenflächenbedarf, ein schmales
schräges Mikrowellenfeld mit geringem Bodenflächenbedarf und verbesserter Sicherung gegen ein Überspringen von einer Mauer, einem Zaun o. dgl. her oder ein
niedriges breites Mikrowellenfeld zur Absicherung einer großen Bodenfläche gebildet werden. Eine weitere
Möglichkeit der Formung des Mikrowelienschrankenfelds ergibt sich dadurch, daß mittels einer schematisch
dargestellten Steilvorrichtung 64 der Hohlleiter 62 mit dem Trichter 63 in bezug auf den Fokus des Paraboispiegels 61 verstellbar ist. Auf diese Weise kann das Mikrowellenschrankenfeld den Gegebenheiten angepaßt
gebündelt oder aufgeweitet werden, ohne daß für einen
jeden Einzelfall r*sondeie Hohlleiter oder besondere
Trichter verwendet und erprobt werden müssen. Im einzelnen ergibt sich bei 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 bezug auf
den Parabolspiegel eine weitere Beeinflussung der Aufweitung in Längsrichtung des Trichter-Rechteckquerschnitts erreicht werden kann, so daß eine höhere Erfassungshöhe und eine verbesserte Sicherheit gegen
Unterkriechen erzielbar ist.
Die Fig. 7 zeigt schematisch Erfassungsbereiche im Querschnitt 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 berücksichtigt. Für den Außenbereich 72, in dem durch Hindernisse nur geringe Feldstärkeschwankungen hervorgerufen werden, erfolgt die Hindernis-Erfassung Tür die
Alarmabgabe in erster Linie mittels der statischen Überwachungsstufe 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 Kernzonc 71
auftretenden großen Veränderungen der Feldstärke durch Hinderniskörper werden vorwiegend mittels der
dynamischen Überwachungsstufe 302 für 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 Herbeiführung eines »reidschaüens« ergibt auch dann, wenn die
Schwellwertschaltung 308 Tür die Mindestfeldstärken-Überwachung nicht anspricht, eine Alarmabgabe durch
die statische Überwachungsstufe 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.
Claims (9)
1. System zur Objektsicherung und zum Personenschutz mittels einer Mikrowellenschranke mit
einem Sender und einem Empfänger, der zur Alarmabgabe eine von der Empfangsfeldstarke abhängige
Meßspannung an eine Auswerteschaltung abgibt, in der die Meßspannung an eine Gleichspannungs-Vergleicherstufe
angelegt ist, die beim Unterschreiten einer unteren Ansprechschwellspannung (Uu)
ein Ausgangssignal abgibt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gleichspannungs-Vsrgleicherstufe (311, 312) ein zusätzliches Ausgangssignal
abgibt, wenn die Meßspannung (Um) eine obere Ansprechschwellspannung (Uo) überschreitet, daß
die Ansprechschwellspannungen (Uo, Uu) in einem Spanaungsabstand (A U) gewählt sind, der kleiner
als MeßspLjinungsschwankungen aus EmpfangsfeidstarkescnMVankungen
durch Hindemisse außerhalb der ersten Fresnelzone (12) bis im
wesentlichen zur sechsten Fresnelzone (14) der Mikrowellenschranke ist und daß eine Alarmabgabe
erfolgt, wenn das eine Überschreitung der oberen Ansprechschwellspannung (Uo) anzeigende Ausgangssignal
innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls nach dem eine Unterschreitung der unteren
Ansprechschwcilspannung (Uu) anzeigenden Ausgangssignal auftritt.
2. System ^3ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Spannungsabstand (A U) einstellbar ist.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aie Verpjeicherstufe einen
ersten Vergleicher (311) und einen zweiten Vergleicher (312) aufweist, deren Eingänge einerseits die
Meßspannung (Um) und andererseits eine Vergleichsgrundspannung bzw. die um den Spannungsabstand
(A U) verschobene Vergleichsgrundspannung zugeführt sind und deren Ausgänge verbunden
sind.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergleichsgrundspannung die Meßspannung
(Um) über ein Siebglied (C202, R 220) angelegt
ist, das eine Zeitkonstante in der Größenordnung von Minuten hat.
5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicherstufe
(311.312) ein Zeitglied (314) nachgeschaltet
ist, das ein Ausgangssignal abgibt, wenn das Eingangssignal eine längere Zeitdauer als eine vorbestimmte
Zeitdauer (A I) hat.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Zeitdauer (At) einstellbar
ist.
7. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zeitglied
(314) eine monostabile Kippstufe (315) und ein Eingang eines UND-Glieds (3165) nachgeschaltet
sind, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang der monostabilen Kippstufe verbunden ist. mi
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 (-5 Trichter (63) mit Rechteckquerschnitt angesetzt
sind.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782806448 DE2806448C2 (de) | 1978-02-15 | 1978-02-15 | System zur Objektsicherung und zum Personenschutz mittels einer Mikrowellenschranke |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19782806448 DE2806448C2 (de) | 1978-02-15 | 1978-02-15 | System zur Objektsicherung und zum Personenschutz mittels einer Mikrowellenschranke |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2806448A1 DE2806448A1 (de) | 1979-08-16 |
DE2806448C2 true DE2806448C2 (de) | 1985-01-10 |
Family
ID=6032066
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782806448 Expired DE2806448C2 (de) | 1978-02-15 | 1978-02-15 | System zur Objektsicherung und zum Personenschutz mittels einer Mikrowellenschranke |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2806448C2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3200147A1 (de) * | 1982-01-05 | 1983-07-14 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Verfahren zur auswertung von bewegungssignalen eines bewegungsmelders |
DE19606675A1 (de) * | 1996-02-22 | 1997-08-28 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Detektieren eines Objekts in einem zu überwachenden Bereich |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3336610A1 (de) * | 1983-10-07 | 1985-04-25 | Hörmann GmbH, 8011 Kirchseeon | Mikrowellenschranke |
FR2628556A1 (fr) * | 1988-03-11 | 1989-09-15 | Milin Marcel | Detection de modification d'un volume par un corps conducteur |
-
1978
- 1978-02-15 DE DE19782806448 patent/DE2806448C2/de not_active Expired
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---|---|---|---|---|
DE3200147A1 (de) * | 1982-01-05 | 1983-07-14 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Verfahren zur auswertung von bewegungssignalen eines bewegungsmelders |
DE19606675A1 (de) * | 1996-02-22 | 1997-08-28 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Detektieren eines Objekts in einem zu überwachenden Bereich |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2806448A1 (de) | 1979-08-16 |
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