DE2823191A1

DE2823191A1 - Verbessertes system zur diebstahlsicherung mit achterfoermigen feld- und detektorspulen

Info

Publication number: DE2823191A1
Application number: DE19782823191
Authority: DE
Inventors: Eugene Casmir Heltemes
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1977-05-24
Filing date: 1978-05-23
Publication date: 1978-11-30
Also published as: FR2392456B1; NL7805433A; FR2392456A1; CA1113576A; NL191960C; AU520720B2; GB1599138A; NL191960B; US4135183A; DE2823191C2; AU3637278A; JPS53145600A; JPS6144359B2

Description

M 3933

Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota 55101, V.St.A.

i^te. j NAOHQEREtCHT

Verbessertes System zur Diebstahlsicherung mit achterförmigen Feld- und Detektorspulen

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Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme zum Erfassen des unbe- !

i fugten Entfernens von Gegenständen aus geschützten Bereichen und '

insbesondere derartige Systeme, bei denen in einer Abfragezone einj magnetisches Wechselfeld erzeugt wird, mit dem sich ferromagne- ! tische Marken erfassen lassen. j

Diebstahlsicherungen auf der Grundlage der Ermittlung ferromagne- j

ι tischer Marken sind bekannt; sie sind bereits 1934 in der ER-PS j 763.681 vorgeschlagen worden. Da typischerweise solche Marken im | allgemeinen nur entlang einer verhältnismäßig ausgedehnten Äbmes- ' sung ansprechen, ist anerkannt, daß man eine zuverlässige Erfassung nur mit entweder einer mehrdimensional ausgedehnten Marke
(bspw. mit langen und dünnen Elementen, die gekreuzt oder gefaltet; sind und daher auf ein allgemein in nur einer Richtung ausgedehn- j tes Abfragefeld ansprechen) erhält oder ein mehrdimensionales Feld ansetzen muß. Bspw. lehrt die US-PS 3.697.996 eine Anordnung, die
nacheinander eine Vielzahl von Feldern erzeugt, die untereinander
vorzugsweise an jedem Punkt an der Abfragezone rechtwinklig zuein- : ander liegen.

Im Gegensatz zu solchen verhältnismäßig komplizierten Systemen,
die das Erfassen einer eindimensionalen Marke gewährleisten sollen sind andere Systeme bekannt, in denen ein Drehfeld in der Zone so
erzeugt wird, daß zu unterschiedlichen Zeitpunkten, an denen eine
! Marke sich in der Zone befindet, ein Feld vorliegt, das allen möglichen Orientierungen der Marke entspricht, so daß deren Erfassung !zu irgendeiner Zeit während des Durchgangs unabhängig von der

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Orientierung gesichert ist; vergl. bspw. die I¹R-PS 763.681 oder die US-PS 3.990.065. In weiteren Systemen wird in der Abfragezone nur ein einziges PeId erzeugt, wobei die DiTergenz der magnetischen Felder dazu führt, daß die Plußlinien in unterschiedlichen Be- ; reichen entlang eines Korridors durch die Abfragezone unterschiedlich gerichtet sind. J3ei einem solchen System bewirkt die Divergenz unterschiedliche Peldrichtungen entlang des Korridors, so daß sich die Erfassungswahrscheinlichkeit der Marke an irgendeinem ; Punkt über die Länge des Korridors erhöht, und zwar unabhängig von ihrer Ausrichtung; vergl. bspw. die US-PS 3.820.104.

Das System nach der vorliegenden Erfindung überwindet die Mängel der Systeme mit nur einem PeId, vermeidet aber gleichzeitig die Kompliziertheit und damit den hohen Aufwand derjenigen Systeme, bei denen Drehfelder oder Peldfolgen eingesetzt werden. In dem j vorliegenden System zur Erfassung des Durchgangs von G-egenständen durch eine Abfragezone ist eine spezielle Anordnung von Mitteln vorgesehen, um in einer Abfragezone ein magnetisches Wechselfeld zu erzeugen, wobei ein Magnetfelaaetektor an der Zone derart angebracht ist, daß Störungen des Geldes, die bspw. beim Vorliegen einer ferromagnetischen Marke, aie an den Gegenständen befestigt ist, auftreten, erfaßt werden können, Die das Magnetfeld erzeugende aüinrichtung weist mindestens zwei Spulen auf, die jeweils im wesentlichen eben und beiderseits der Abfragezone so angeordnet sind, daß die Spulenebenen parallel zueinander und zu dem zwischen ihnen sich bildenden Korridor verlaufen. Die Spulen haben unter-

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einander im wesentlichen die gleichen Abmessungen und eine Gestalt die äiner Acht oder einer Sanduhr entspricht, wobei jede Hälfte jede:.· bpule einem im wesentlichen dreieckigen Abschnitt entspricht uer um eine waagerechte Achse symmetrisch verläuft, die an der Kreuzung bzw. üer einschnürung der Spule durch die Spulenebene verläuft, ^ie dichtung der Magnetfelakomponenten im Korridor durch aie Abfragezone, die zwischen den beiden Spulen entstehen, wenn diese an eine tv'echseIstromquelle angeschlossen sind, ist also in ; den verschiedenen .Bereichen stark unterschiedlich, so daß die An- ;' zahl der Kraftlinien sehr hoch ist, die parallel zu einem im wesentlichen einfach ausgedehnten ferroiaagnetischen Markierelement verlaufen, und sich dessen .irfassbarkeit unabhängig von seiner jjage in der Abfrage zone folglich entscheidend verbessert.

In einer Ausführungsform handelt es sich bei den beiden Feldspulen jeweils um Achterspulen, die so miteinander verbunden sind, daß die beiden Hälften beider Spulen zugeordneten i'eldkomponenten ein jteld ergeben, das in einem bereich des Korridors allgemein zu den selben mit erheblicher Horizontalkomponente in einem anderen Bereich des Korridors im allgemeinen parallel zu ihm gerichtet ist,

liie Tatsache, daß derart angelegte Feldkomponenten äußerst wünschenswert sind, wird besonders augenfällig, wenn man die Art und Weise betrachtet, in der Gegenstände mit einem an ihnen befestigte; ferromagnetischen Markenelement am häufigsten getragen werden. In typischen, gewerblich akzeptierten System zum Verhindern des L>ieb-

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j kierelemente lange dünne Streifen aus einem hochpermeablen ferromagnetischen Werkstoff niedriger Koerzitivkraft, die in der Bindung oder am Bücken verborgen sind. Im allgemeinen tragen weibliche Bibliotheksbenutzer die Bücher im Arm über der Taille und etwa in der Mitte des Korridors, so daß die Bindung der Bücher im wesentlichen vertikal liegt; in diesem i'all liegen dann auch die Markierelemente fast vertikal. Im allgemeinen tragen Männer jedoch die Bücher an der Seite des Körpers und zwar unterhalb der Taille und zur Seite des Korridors hin, so daß die Bindung im wesentlichen waagrecht und parallel zum Korridor verläuft; die Markierelmente liegen dann ebenfalls im wesentlichen waagrecht und parallel zum Korridor. Es ist derzeit anerkannt, daß sich ein ausreichend zuver lässiges und billiges System, das auch von Institutionen mit geringem Budget einsetzbar ist, sich ergibt, wenn die Anordnung, uie das PeId erzeugt, in der Mitte des Korridors zentrierte, starke vertikale Feldkomponenten über der Taillenhöhe una weiterhin stark waagrechte Peldkomponenten erzeugt, die unter der Taillenhöhe parallel zum Korridor und aus seiner Mitte heraus zur Seite versetzt verlaufen. In der vorliegenden Erfindung gewährleisten also die mit den i'elaspulen erzeugten i'elukomponeten das zuverlässige Erfassen von Markierelementen in diesen wahrscheinlichen Ausrichtungen.

Alternativ können die beiden Feldspulen Sanuuhrgestalt haben oder es kann eine eine Achterspule, die andere eine Sanduhrspule sein, bei diesen Ausführungsformen lassen sich die gewünschten Eeldrich-

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üungen in den unterschiedlichen Teilen des Korridors dennoch erj reichen. Im letzteren Fall ergeben sich komplexere Feldformen, die beiderseits des Korridors unterschiedlich sind, so daß es noch ! schwieriger wird, die ü,rfassung eines Markiere lenient s zu umgehen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die vorliegende Erfindung auch mindestens ein Paar im wesentlichen ebener Achter- oder Sanduhrförmiger Detekiorspulen auf, die im wesentlichen die gleichen Gesamtabmessungen haben wie die Feldspulen, wobei jede Detektorspule in der Nähe und parallel zu einer der Feldspulen derart angebracht ist, daß die Kreuzungsteile bzw. Einschnürungen der Detektor- und der Feldspule miteinander ausgerichtet sind. Unter bestimmten Bedingungen tritt zwischen den Feld- und den Detektorspulen im wesentlichen keine Induktion auf, so daß ungestörte Felder von den Detektorspulen nur minimal erfaßt werden. Bei einwandfreier Konfiguration der Detektorspulen läßt sich auch die Einstreuung aus entfernten Störquellen minimal halten.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht jede Hälfte der Feldspulen aus im wesentlichen gradlinigen waagerechten Schenkeln, kurzen vertikalen Schenkeln und diagonal verlaufenden Schenkeln, die die Dreiecksabschnitte bilden, die an der Kreuzungssteil bzw. der Einschnürung jeder Spule einander schneiden. Die Detektorspulen sind entsprechend aufgebaut, aber ohne die kurzen vertilaLen Schenkel; sie sind jedoch so angeordnet, daß jede Hälfte unte: 90° zu den Hälften der nächstliegenden Feldspule verläuft. In eine:

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solchen bevorzugten Ausführungsform weisen die Detektorspulen im wesentlichen gradlinige vertikale Schenkel auf, zwischen denen diagonale Schenkel verlaufen, die die einander schneidenden Dreieckabschnitte ausbilden.

Fig. 1 ist eine kombinierte perspektivische und Blockdiagrammdarstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine schematisierte Perspektive einer Ausführungsform der Feldspulen und der Detektorspulen nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ist eine Perspektive einer Ausführungsform der Feldfmlen nach der vorliegenden Erfindung und zeigt einen Teil der Flußlinien, die diese erzeugt;

Fig. 4A bis 4Ii sind Seitenansichten alternativer Kombination von Feld- und Detektorspulen, die mit den dort gezeigten Feldspulen kompatibel sind;

Fig. 5A bis 5üi sind Seitenansichten einer weiteren Ausführungsform der Feldspulen und alternativer Kombinationen von Detektorspulen, die mit aen uort gezeigten Feldspulen kompatibel sind;

Fig. 6A und 6B sind Seitenansichten einer weiteren Ausführungsform

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der ±<'eldspulen una kompatibler Letektorspulen;

Fig. 7 ist ein Blockaiagrainm einer Schaltungsanordnung zur erregung uer Feldspulen und zur Auswertung der von den jjetektorspulen gelieferten Signale;

χ ig. 8 ist ein Blocicdiagramm einer alternativen Ausführungsform zur Erregung der Feldspulen.

Fig. 1 ist eine kombinierte Pezspektiv- und Blockdiagrammdarstellung eines xiiebstahlsicherungssystems 10, wie es zweckmäßigerweise am Ausgang eines Bereiches angeordnet wird, in dem zu schützende Gegenstände aufbewahrt werden. In dieser Figur sind die Podeste 12, 14 so angeordnet, daß sie zwischen sich einen Korridor bilden, der sich in einer Abfragezone befinuet. Innerhalb der Podeste 12, 14 befinden sich die Feldspulen 16.und die Detektorspulen 18, die hier nur in den weggeschnittenen Teil des Podestes 12 gezeigt sind Wie dort dargestellt und im folgenden ausführlicher beschrieben, sind die Feldspulen 15 vertikal angeordnete Achterspulen, die beide im wesentlichen die gleichen Gesamtabmessungen haben und auf gegenüberliegenden Seiten des und parallel zum Korridor innerhalb der Abfrageζone liegen. Die Detektorspulen 18 haben ebenfalls die gleichen Gesamtabmessungen und liegen auf gegenüberliegenden Seiten des Korridors neben und parallel zu jeweils einer entsprechenden Feldspule. Beide Detektorspulen 18 können vorzugsweise Achterspulen sein, die waagerecht so liegen, daß sie in die Einschnürung

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der vertikal angeordneten Achterspulen 16 passen. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Feldspulen 16 von einer FeIdstromversorgung 20 erregt. Die Detektorspulen 18 sind hintereinander geschaltet an ein Signaldetektor- und Alarmnetzwerk 22 gelegt, das eine Alarmeinrichtung 24 ansteuert und/oder ein elektrisch steuerbares Drehkreuz bzw. Tor 26 sperrt. Die Feldspulen 16 und die Detektorspulen 18 in einem gegebenen Podest sind wünschenswerterweise voneinander geringfügig versetzt - bspw. auf beiden Seiten eines nichtmetallischen Tragelements (nicht gezeigt) angeordnet, das zweckmäßigerweise aus Bauholzlatten 5 x 20 cm besteht. Entsprechend sind die Feldspule 16 und die Detektorspule 18 an den entgegengesetzten Seiten eines solchen Tragelements befestigt, so daß sie parallel liegen, aber in einem Abstand von etwa 7,6 χ 10,2 cm. Die komtiiierten Spulen und das Tragelement werden dann zweckmäßigerweise mit einem dekorativen Außenbelag bspw. mit einer Tuchbespannung 19 oder dergl. - und mit einer Rampe 21 ver sehen, in der die Leitungsverbindungen zwischen den zwei Podesten verlegt werden können.

Wie ausführlicher in Fig. 2 gezeigt, sind die Feldspulen 28, 50 vorzugsweise aus 10 Windungen aus 2,5 mm starkem isoliertem Kupfer draht gewickelt. Wie dort gezeigt, haben beide Spulen im wesentlichen dreieckige obere und untere Abschnitte, die waagerecht etwa weit und etwa 140 cm entlang einer vertikalen Achse verlaufen. Die Feldspulen 28, 30 sind allgemein durch eine Achtergestalt gekennzeichnet, d.h. die diagonal verlaufenden Schenkel 32, 34 der Spule 28 \rr)ü fljft diagonal verlaufenden Schenkel 42, 44 der Spulen 50

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iireuzen einander in uer Mitte der jeweili_öen Spule, so daß die ι oberen und unte_en waagerechten Schenkel 36, 40 über kurze verti-' kale schenkel miteinander verbunden werden, ^ie zweite Feldspule ; 3u ist von der ersten Spule 28 etwa 90 ein beabstandet, um zwischen

diesen einen Durchgang oder Korridor zu bilden, Die Spulen 28, 3o sind vorzugsweise so aufgebaut, daß die diagonal verlaufenden Teile 32, 34 und 42, 44 sich unter etwa 9<j° kreuzen. Die kurzen vertikal verlaufenden Schenkel gewährleisten, uaß die Vertikalabmessungen der Spulen üoer alles ausreichend groß sind, um diejenigen Bereiche zu erfassen, in denen eine Marke durch uie At) fr age ζ one ge tragen werden kann, ohne auch eine unnötig lange Zone zu erfordern

./ie in Fig. 2 gezeigt, bestehen axe detektor spulen 50, 52 jeweils aus einer «liindung aus 1 mm starkem isoliertem .uraht und sind ebenfalls zur einer .Kchtergestalt gelegt. Die Detektorspulen unterscheiden sich von den Feldspulen dahingehend, daß die Achsen der ixchter-ijetektorspulen 50, 52 waagerecht liegen. Die Spulen sind also in den offenen Bereichen, die die diagonal verlaufenden Sehen· kel 32, 34 und 42, 44 der Feldspulen 28, 30 bilden, ineinander gelegt. So aufgebaut, weisen die jjetektorspulen 50, 52 vertikale, etwa 90 cm lange Abschnitte auf, die von üen sich unter etwa 90° schneidenden diagonal verlaufenden Abschnitten miteinander verbunden sind. Die im wesentlichen dreieckigen Teile der Feld- und der ^etektorspulen können auch zu anderen als rechtwinkligen Dreiecken gestaltet sein, sich also etwa unter 6ü° oder einem anderen Winkel schneiden.

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Indem so die Achsen eier Detektorspulen 5ü, 52 unter rechten WinkeLt zu den Achsen der Feldspulen 28, 50 liegen, verschwindet die Gegen induktivität der Detektor- mit aen Feldspulen im wesentlichen, so daß die Überkopplung von Grundfrequenzkomponenten aus den Feldspulen in die detektorspulen äußerst gering bleibt. Weiterhin hat sich eine Detektorspule in Achtergestalt als am vorteilhaftesten herausgestellt, da bei ihr die Aufnahme von Störsignalen am gering· sten ist. Zusätzlich hat eine waagerechte ^.chter-Detekt or spule den Vorteil, daß die beiden Hälften einer solchen Spule die von elektrischen lüetzleitungen im Boden aufgenommenen Störanteile gegenseitig aufheben.

iiinige der von den Achter-Feldspulen erzeugten Feldkomponenten sind in Fig. 3 gezeigt. In dieser Fig. ist eine Achterspule 54 gegenüber einer gleichbemessenen Achter-Feldspule 56 angeordnet; die Spulen sind idealisiert mit nur einer Windung dargestellt, äine Reihe von Pfeilen, die den Windungen folgen, zeigt die Richtungen des Stromflusses durch diese. Der Strom in der oberen Hälfte der Spule 54 fließt also in Gegenuhrzeigersinn, während der Strom in der unteren Hälfte dieser Spule im Uhrzeigersinn fließt; demgegenüber fließt der Strom in der oberen Hälfte der Spule 56 im Uhrzeigersinn und in der unteren Hälfte umgekehrt.\j±_e gegeneinander strömenden Ströme und die unterschiedlich gestalteten Teile der Spulen ergeben eine komplexe Feldverteilung in den verschiedenen Teilen des Korridors zwischen den beiden Spulen, die man sich nur schlecht bildlich vorstellen kann. Dennoch ist einzusehen, daß die Mittelteile jedes der waagerechten Schenkel 58, 60 der oberen

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Abschnitte der beiden Spulen gemeinsam eine wesentliche Yertikalkomponente im oberen Mittelbereich des Korridors erzeugen können, die mit dem Pfeil 62 angedeutet ist. Daß eine solche wünschenswert ist, läßt sich am besten einsehen, wenn man die wahrscheinlichste

Lage betrachtet, in der Gegenstände wie Bücher durch den Korridor getragen werden. j3spw. tragen Frauen die Bücher im allgemeinen in ihren Armen über der Taille an ihrem Körper gedrückt; dann sind die Bindungen bzw. Rücken der Bücher hauptsächlich vertikal gerichtet. Da einachsig ansprechende ferromagnetische Markierelement«ί !wie die in den US-PSn 3.665.449, 3.747.086 und 3.790.945 offenbarj ten sich am leichtesten mit in deren Längsabmessung gerichteten .feldern entdecken lassen, gewährleistet ein vertikales Feld wie das mit dem Pfeil 62 dargestellte, daß ein solches Markierelement in der angegebenen Lage beim Durchgang durch den Korridor entdeckt wird. Es ist weiterhin einzusehen, daß infolge der komplexen FeIdverteilung, die die anderen Teile jeder aer Feldspulen erzeugen, die Erfassung von Markierelementen in anderer Lage in anderen Teilen der Korridors optimal erfolgt.

Die durch die unteren Hälften der Feldspulen 54, 56 fließenden Ströme erzeugen, wie einzusehen ist, Feldkomponenten, wie sie mit den Pfeilen 72, 74-, 76 und 78 angedeutet sind und die wesentliche komponenten waagrecht und parallel zum Korridor aufweisen und am stärksten an den Seiten des Korridors unter dessen Mittelebene sind. Laß derartige Komponenten erwünscht sind, läßt sich einsehen, wenn man betrachtet, wie Bücher sehr häufig in einer anderen Kon-

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figuration getragen werden, .bis hat sich herausgestellt, daß viele \

1 Menschen - insbesondere Männer - Bücher an der Seite des Körpers ! unter der 'faille tragen. In diesem Pail liegen die Bindungen der j Bücher im wesentlichen waagrecht und parallel zur Bewegungsrichtun Die Markierelemente liegen also aus der Korridormitte nach einer Seite hin versetzt unter der Taillenhöhe. Folglich ist die Längsabmessung der Markierelemente mit den Feldkomponenten 72, 74» 76 und 78 ausgerichtet, um vorzugsweise erfaßt zu werden, wenn sie in die Abfragezone gerade eintreten bzw. sie gerade verlassen. Während diese Feldausrichtung und wahrscheinliche Lage der Markier-)· elemente auf eine optimale üirfaßbarkeit ausgelegt sind, wie oben erläutert, gewährleistet uie komplexe Verteilung, die die Feldspulen in der gesamten Abfrageζone erzeugen, gekoppelt mit einer Gesamtfeldstärke, die ein "Schalten" des Markierelements sichert, wenn es innerhalb etwa 45° zum Feld liegt, für die meisten Orientierungen die Erfassung des Markierelement an irgendeinem Ort des Korridors.

Unterschiedliche Kombinationen der Feld- und detektorspulen, die sich als besonders nützlich herausgestellt haben, sind in aen Fig. 4 bis 6 gezeigt. In der Fig. 4a ist ein Paar Feldspulen stilisiert als Achterspulen 80, 82 aus einer einzigen Windung gezeigt. In dieser Konfiguration - wie auch der der Fig. 3 - sind die Spulen jeweils vorzugsweise parallelgeschaltet, so daß sicn die in Fig. 3 gezeigte Feldverteilung ergibt, vie Fig. 4-13, 4G, 4ü und 4E zeigen stilisiert die !Detektorspulen, aie wünschenswerterweise gemeinj-

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sam mit den Feldspulen 80, 82 eier Fig. 4A eingesetzt werden. Die in uer Fig. 4.3 gezeigten ^etektorspulen sind ein Paar Achterspulen ^! 84, 36. '^±ύ ^e telit or spulen lia_öen entlang einer waagrechten Achse, wobei die äußersten parallelen Schenkel vertikal verlaufen. Derartige Spulen lassen sich parallel- oder in i.eihe schalten.

Verwendung waagerechter Achterspulen gemeinsam mit vertikal ver

j laufenden Feldspulen gleicher Cfe samt abmessungen ergibt den sehr wünschenswerten Zustand, daß die G-egeninduktivität zwischen jeder

ι der detektorspulen und beiden Feldspulen im wesentlichen verschwin

i
det. In diesem Fall nimmt die Detektorspule im wesentlichen keine Signale auf, die von den Feldspulen unmittelbar erzeugt werden. Auf diese Weise wira die Unterdrückung unerwünschter Störsignale in den NutzSignalnetzwerken unterstützt, mit denen die Markierelemente ermittelt werden. Die beiden Achter-uetektorspulen halten auch die Binkopplung von Signalen aus elektrischen Störquellen gering und haben, wie oben bereits angedeutet, den zusätzlichen Vorteil, auch die Überkopplung aus naheliegenden Störquellen bspw. elektrischen Netzleitungen im Fußboden - gering zu halten.

Die Fig. 4C zeigt eine alternative configuration mit einem Paar von Detektorspulen 88, 90, in der beide Spulen in einer Sanduhrkonfiguration ausgeführt und entlang einer waagrechten Achse angeordnet sind. Die Fig. 4D zeigt eine weitere Ausführungsform, in der eine der Detektorspulen 92 in Sanduhrgestalt waagrecht angeordnet ist, während die zweite Spule 94 in Sanduhrkonfiguration

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und senkrecht angeordnet ist. Die Fig. 4A zeigt eine weitere Ausführungsform mit zwei Sanduhr-Spulen 96, 98, die beide senkrecht liegen. Die in den Fig. 40 bis AE gezeigten Spulen ergeben gleiche Resultate, unterdrücken jedoch die Störsignale aus naheliegenden Störquellen nichtgleich wirkungsvoll.

Eine weitere Reihe von Kombination geeigneter Feld- und Detektorspulen ist stilisiert in den Fig. 5A bis 5E gezeigt. In diesen Ausführungsformen liegen die Feldspulen 100, 102' senkrecht, einer Sanduhrgestalt ausgeführt und in Keihe oder parallel geschaltet, um die gewünschte komplexe Feldverteilung zu erzeugen.

In einer bevorzugten alternativen Ausführungsform, die die Fig. SB' zeigt, sind zwei waagerechte Achter-Detektorspulen 104, 106 vorgesehen. In dieser Ausführungsform sind die Detekorspulen 14, 106 in den Einschnürungsbereichen der Feldspulen 100, 102 angeordnet. Eine solche Konfiguration ist gegenüber den übrigen Fig. 50 bis 5E bevorzugt, da jede der Detektorspulen 104, 106 die aufgenommene] Störsignale aus naheliegenden Störquellen - bspw. elektrischer Netzleitungen im Fußboden - unterdrückt, während gleichzeitig im wesentlichen keine induktive Terkopplung vorliegt und aus entfernten Störquellen eingekoppelte Signale ebenfalls unterdrückt werden. Die in den Fig. 50 und 5D gezeigten alternativen Konfigurationen zeigen die Verwendung von zwei Achterspulen 108, 110, die beide senkrecht angeordnet liegen (Fig. 50); analog kann eine, 112 waagerecht und die andere, 113, senkrecht angeordnet sein (Fig.5D) Diese alternativen Konfigurationen sind etwasweniger wünschenswert

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da sie zwar ebenfalls keine induktive Kopplung zeigen und die ein- :gekoppelten Signale aus entfernten Storquellen unterdrücken, dies

,aber nicht gleichermaßen auch für aus naheliegenden Störquellen

eingekoppelte Signale gilt - bspw. elektrische Netzleitungen im

Fußboden. Die in Fig. 5E gezeigte Ausführungsform, bei der zwei sanduhrförmige Spulen 114, 115 waagerecht liegen, erlaubt ein Aus-

(blenden entfernter Störquellen nur, wenn beide Spulen richtig mit-

einander verschaltet sind.

dine weitere Kombination geeigneter Feld- und Detektorspulen ist stilisiert in den Fig. 6k und 63 dargestellt. In dieser Kombination wie in Fig. 6A gezeigt, hat die Feldspule 116 eine Achterform und ist mit einer zweiten Feldspule 118 in Sanduhrgestalt kombiniert. Bei einer solchen Anordnung erhält man die besten Ergebnisse mit nit einem Paar waagerecht liegender Achter-Detektorspulen 120, 122,

in Fig. 6B gezeigt, so daß jede Detektorspule im wesentlichen teine Gegeninduktivität zu den beiden Feldspulen aufweist, um eine opplung mit den FeEspulen zu vermeiden und nahe und entfernte Störjjuellen auszublenden. Zusätzliche Kombinationen unterschiedlich aneordneter Detektorspulen lassen sich e !senfalls mit den in Fig. 6A gezeigten Feldspulen verwenden, ähnlich denen, die in den Fig. 50

5E gezeigt sind. Das Ausblenden von Störsignalen aus unterschied Liehen elektrischen Störquellen kann dabei jedoch, weniger wirksam 3ein.

!in Blockdiagramm für das Gesamtsystem der vorliegenden Erfindung

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ist in Fig. 7 gezeigt. In dieser Figur sind die Feldspulen idealisiert als Elemente 124, 126 gezeigt, jjiese opulen werden von einer Feldstromversorgung erregt, die uligemein mit 128 bezeichnet ist und in der sich eine Gleichspannungsversorgung 130, eine iteihe von Speicherkondensatoren 132, ein Schaltnetzwerk 134, eine Reihe von Resonanzkaidensatoren 136 sowie eine Ze it Steuer schaltung 138 befinden. Wahlweise kann auch eine Photozellenschaltung 140 vorgesehen sein. Die in der Erregerstromversorgung 128 vorliegenden Teile sind im wesentlichen gleich den in der US-PS 3.665.449, 3.697.996 und 3.673.437 gezeigten. Andere Schaltungen, die zu einer entsprechenden Felderregung führen, lassen sich jedoch ebenfalls verwenden. Im wesentlichen sind die Feldspulen 124, 126 mit einer Reihe von Kondensatoren 136 zu einem Resonanzschwingkreis verschaltet, der dann durch Entladen einer Anordnung von Speicherkondensatoren 132 erregt wird. Eine Festkörper-Schaltung 134 wie die in der US-PS 3.673.437 offenbarte dient vorzugsweise dazu, die Speicherkondensatoren 132 zu entlaaen. Eine Gleichspännungsversorgung 130 in konventioneller Schaltungstechnik dient dazu, die Speicherkondensatoren 132 zwischen den Entladungszyklen wieder aufzuladen. Die Zeitsteuerschaltung 138 ist so konstruiert, daß sie die Feldspulen mit einer Wiederholungshäufigkeit von 0,1 bis 1,5 Sekunden erregt. Vorzugsweise wird das Intervall eng toleriert zwischen 1,0 und 1,2 Sekunden gehalten, um schädliche Störungen an und von Herzschrittmachern zu vermeiden. Beim entladen der Speicherkondensatoren 132 in den Resonanzkreis aus den Spulen 124 und 126 und den Kondensator 137 entsteht ein gedämpfter Hagnetfeld-Schwingungsimpuls. Vor- zugsweise werden der Kondensat or sat ζ 136 und äia Spillen 1?4, 126

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; so gewählt, daß die ochwingungsfrequenz geringer als 10 kHz ist.

liie Feldspulen 124, 126 sind wünschenswerterweise parallel geschaltet und haben jeweils eine Induktivität von etwa 400 /uH. iiie Kondensatoren des Satzes 136 sind vorzugsweise zu einex¹ Kapazität von 16O /Ui¹ gewählt, so daß sich eine Resonanzfrequenz von etwa 900 Kz ergibt.

Für einen einfachen und billigen iietrieb ist es in einigen Ausführungsformen erwünscht, daß die Feldspulen kontinuierlich gepulst werden. In einer solchen Ausführungsform ist die gesamte eingesetzte Energiemenge dennoch ausreichend gering, um die Notwendigkeit spezieller Leistungsschaltungen zu umgehen. Alternativ kann man jedoch ein Photozellennetzwerk 140 einsetzen, das ein Signal abgibt, wenn jemand in die Abfragezone eintreten will oder sich in ihr befindet. In einer solchen Ausführungsform dient das elektrische Signal dann zum Auslösen der Zeitsteuerschaltung. 138 und schließlich zur Abgabe des Feldimpulszuges.

Der Resonanzschwingkreis aus den Feldspulen 124, 126 und den Kondensatoren 136 ist vorzugsweise so ausgelegt, daß die gedämpfte Schwingung etwa 10 ms dauert; danach sind die Schwingungen im wesentlichen abgeklungen, üls hat sich herausgestellt, daß auf diese Weise die Stärke der aufeinanderfolgenden Schwingungen ausreichend hoch ist, um im allgemeinen die Erfassung eines regellos angeordneten Markierelements über mindestens mehrere aufeinanderfolgende Schwingungen zu ermöglichen. Mit einer Folge von Impulsen in Intervallen^ TQiL etwa, einer Sekunde wird ein Markierelement i,m «Ilgemei-

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nen einmal während des Durchgangs durch die Zone sondiert, d.h. eine Person, die sich mit einer Geschwindigkeit τοη etwa 1,3 m/s bewegt, wird während des Durchgangs durch die Abfragezone mit einer wirksamen Länge von etwa 1,2 m einmal abgefragt.

Störungen des von den Feldspulen in der Abfragezone erzeugten Feldes werden von den Detektorspulen 142, 144 erfaßt. Diese Spulen sind vorzugsweise in Reihe geschaltet und an eine Signalerfassungs und Alarmanzeigeschaltung 146 gelegt. Das Netzwerk 146 weist vorzugsweise einen Aufspannungstransformator 148 auf, der die Signale aus den Detektorspulen aufnimmt und sie hochtransformiert; desgl. dient er zur Impedanzanpassung an weitere signalverarbeitende Schaltungen. Ein Filter-Verstärker-Netzwerk 150 entfernt weitere Teile des Signals, die der Grundfrequenz des von den Feldspulen aufgebauten Wechselfeldes entsprechen. Obgleich die Detektorspulen 144, 142 im wesentlichen ohne gegenseitige Kopplung angeordnet sind, um die Übernahme von Signalen aus den Feldspulen 124, 126 durch die Detektorspulen zu vermeiden, erfordern die geringen Feldstörungen, die zu erfassen erwünscht ist, daß im wesentlichen alle Spuren der Grenzfrequenz eliminiert werden. Danach wird das Signal von einem Verabreitungsnetzwerk 152 analysiert. Dieses Netzwerk entspricht im wesentlichen dem in der US-PS 3.665.449 angegebenen und wird von einem Synchronimpuls aus der Erregerstrom Versorgung 128 auf der Leitung 154 gesteuert. Vorzugsweise enthält das Netzwerk 152 eine Schaltung, die die charakteristischen Frequenzanteile sowie den Zeitpunkt erfaßt, in dem die Signale aus

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aen j^etektorspulen bezüglich der Synchronisiersignale auf der Lei-j tung 154 auftreten, »v'eiterhin kann man eine vorgegebene Redundanz aes Auftretens aufeinanderfolgender Signale auswerten, um einen i'ehlalarm bei vorübergehenden Schalt- und Stör spitzen auszuschlies sen. -L-ie entsprechend aufbereiteten Signale, die das tatsächliche vorliegen eines Markierelements in der Abfragezone anzeigen, werden dann auf geeignete Alarm- und Sperreinrichtungen 156 gegeben, wie sie in uer .cig. 1 gezeigt sind.

In einer weiteren, in ±<lg. 8 gezeigten Ausführungsform kann eine Schaltung zum kontinuierlichen erregen der Feldspulen eine Stromversorgung 158 aufweisen, in der eine vvechselleistungsquelle 160 mit einer gewünschten Schwingungsfrequenz und eine Reihe von kesonanzkondensatoren enthalten sind.

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Claims

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Patentansprüche

Ί./System zum Erfassen des Durchgangs von Gegenständen durch eine Abfragezone, mit Mitteln, um ein magnetisches Wechselfeld in der Zone zu erzeugen, an der ein Magnetfelddetektor vorgesehen ist, dex' Störungen des i-'eldes erfaßt, wie sie durch das Vorhandensein eines ferromagnetischen Markierelements verursacht werden können, daß an den Gegenständen befestigt ist, gekennzeichnet dadurch, daß die das magnetische jjeld erzeugende Einrichtung mindestens ein paar Spulen aufweist, die jeweils im wesentlichen eben und beiderseits der iibfragezone derart angeordnet sind, daß die Spulenebenen parallel zueinander und zu einem zwischen ihnen gebildeten Korridor verlaufen, daß die Spulen im wesentlichen die gleichen Gesamtabmessungen aufweisen und eine Gestalt ähnlich einer Acht oder einer Sanduhr haben, wobei jede Spule zur Hälfte aus einem im wesentlichen dreieckigen Abschnitt besteht, der symmetrisch zu einer waagrechten Achs3 liegt, die durch die Spulen ebene in der Kreuzung bzw. der Einschnürung der Spule verläuft wodurch die Richtung der im Korridor zwischen den an eine einen Wechselstrom liefernde Schaltung angeschlossenen Spulen erzeugten Magnetfeldkomponenten in unterschiedlichen Bereichen

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ORIGINAL INSPECTED

stark unterschiedlich ist, um die Anzahl der Kraftlinien zu '■■ erhöhen, die zu einem im wesentlichen in einer Abmessung ansprechxähigen ferromagnetischen Markierungselenient unabhänig |

von dessen Ausrichtung parallel verlaufen, so daß die Wahr- j scheinlichkeit erhöht wird, daß dieses Element in der Zone er-i faßt wird. j

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Magnetfeld erzeugende Vorrichtung weiterhin eine -Betriebsstromversorgung aufweist, die die Feldspulen derart erregt, daß diese ein magnetisches Wechselfeld in der Abfragezone erzeugen, das mit einer irequenz von weniger als 10 kHz schwingt.

5. bystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebs stromversorgung Mittel aufweist, um die Feldspulen zur Urzeugung eines wiederholt gepulsten Magnetfeldes in der Abfragezone zu erregen, wobei jeder Impuls des Feldes in Intervallen von 0,1 bis 1,5 Sekunden auftritt und Schwingungen der genannten Frequenz enthält.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsstromversorgung Mittel enthält, die jeden Impuls bei einem Intervall zwischen 1,0 und 1,2 bekunden halten.

b. System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß axe ^etriebsstromversorgung Mittel enthält, um die Feldspulen

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zur erzeugung einer lieihe gedämpfter Schwingungen innerhalb jedes Impulses zu erregen.

6. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsstromversorgung Mittel enthält, um die Feldspulen stetig zu erregen.

7. System nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die Betriebsstromversorgung Mittel enthält, um die PeId- j

spulen intermittierend zu erregen, wenn die Anwesenheit einer Person erfaßt wird, die einen der genannten Gegenstände bei sich tragen könnte.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, daaurch gekennzeichnet!;,

daß jeaer aer ^reieckabschnitte einen im wesentlichen gradlinigen waagrechten und zwei im wesentlichen diagonal verlau- ■

I fende Schenkel aufweist. ι

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden diagonal verlaufende Schenkel einen viinkel von etwa 90 einschließen.

10. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Peldspulen nahe und parallel zu einer aus einem Paar im wesentlichen ebener Spulen angexordnet ist, die den Magnetfelddetektor darstellen, wobei jede der Iietektorspulen ebenfalls

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ähnlich einer Acht oder einer Sanduhr gestaltet ist, im wesentlichen die gleichen Gesamtabmessungen wie die andere hat und so angeordnet ist, daß die Kreuzungen bzw. Einschnürungen jeder Detektor- und Peldspule im wesentlichen miteinander ausgerichtet sind.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hälfte jeder Detektorspule aus einem im wesentlichen dreieckig Abschnitt besteht, eier einen im wesentlichen gradlinigen und zwei im wesentlichen diagonal verlaufenden Schenkel aufweist, uie so angeordnet sind, daß die Kreuzung bzw. die Einschnürung der .üetektorspulen im allgemeinen mit der Kreuzung bzw. der Einschnürung der ieidspulen ausgerichtet ist.

j 12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen gradlinigen Teile jeder Detektorspule vertikal innerhalb der äußersten Umrisse der waagrecht liegenden, im wesentlichen gradlinigen Teile der nächstliegenden Feldspule ! liegen.

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