DE2834863B2

DE2834863B2 - Alarm- oder Diebstahlssicherung

Info

Publication number: DE2834863B2
Application number: DE19782834863
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Phys. Wilfried 6940 Weinheim Beckmann
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1978-08-09
Filing date: 1978-08-09
Publication date: 1981-07-16
Also published as: DE2834863A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Alarm- oder Diebstahlssicherung, bestehend aus einer Folie aus einem Material mit piezoelektrischen Eigenschaften und zwei elektrisch leitenden Schichten auf den Oberflächen, die mit einer elektrischen Schaltung verbunden sind.

Es sind Alarmanlagen für Gemälde bekannt, bei denen ein elektrischer Schalter mit der Aufhängevorrichtung verbunden ist. Der Schalter wird exakt auf das Gewicht des Gemäldes abgestimmt, und eine Veränderung der Last wird zur Auslösung des Signals verwendet. Eine zuverlässige Betriebsweise wird bei derartigen Einrichtungen allerdings nur dann erreicht, wenn eine sehr exakte Abstimmung der Schaltereinstellung auf das Gewicht des jeweiligen Gemäldes vorgenommen wurde. Aufgrund mechanischer Gesetzmäßigkeiten ist außerdem oftmals in regelmäßig wiederkehrenden Zeiträumen eine Nachjustage erforderlich.

Aus US-PS 37 50 127 ist eine Anzeige-Einrichtung für

mechanische Deformationen bekannt. Diese besteht aus einem koaxialen Kabel, bei dem zwischen den beiden einander konzentrisch zugeordneten Kontaktschicht ;n eine Zwischenlage aus Polyvinylidenfluorid angeordnet '> ist Die beiden Konlaktschichten sind durch eine Meßeinrichtung verbunden, auf der nach vorausgegangener Eichung die eingetretenen Deformationen nach Art und Größe ablesbar sind. Eine Verwendung als Alarmeinrichtung hat eine Anzeigeeinrichtung dieser

ι ο Art zu keinem Zeitpunkt gefunden.

DE-OS 25 24 226 nimmt Bezug auf eine Alarmeinrichtung, die mit einem Sensor aus einer leitfähigen und darauf aufkaschierten nicht leitfähigen Schicht arbeitet Die beiden Materialien weisen eine voneinander

ι) verschiedene Dielektrizitätskonstante auf, und die durch eine Druckbelastung des Sensors ausgelöste Potentialänderung wird zur Alarmauslösung genutzt Auch diese Einrichtung bedarf vor Inbetriebsetzung einer sorgfältigen Eichung auf die subjektiv vorliegenden Gegebenheiten.

Der gleiche Nachteil ist gegeben bei einer Alarmeinrichtung gemäß DE-OS 22 35 521. Auch diese arbeitet mit einem Sensor, der die auftretenden, elektrostatischen Potentialänderungen bei einer Druckbelastung zur Auslösung des Alarms ausnutzt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, die unter Vermeidung aufwendiger Justierarbeiten betriebsfähig ist, und bei der eine Nachjustierung nicht erforderlich ist

U) Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bei der die Folie aus Polyvinylidenfluorid oder einem Copolymeren besteht und bei der die Schichten durch einen Widerstand endlicher Größe untereinander verbunden sind.

Die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Alarm- oder Diebstahlssicherung ergeben sich aus dem Zusammenwirken der Folie mit den piezoelektrischen Eigenschaften und der Flexibilität des darauf aufkaschierten Flächengebildes. Dabei wird insbesondere der Effekt ausgenutzt, daß eine beliebige Biegebeanspruchung des Flächengebildes unmittelbar zum Aufbau von Zug- bzw. von Druckspannungen in der piezoelektrischen Folie führt. Piezoelektrische Folien weisen eine überwiegend kristalline und polarisierte innere Molekularstruktur auf, und in diese Struktur eingeleitete Zugbzw. Druckkräfte führen zu einer Deformation der Kristallite, und damit zu einer Störung des inneren elektrischen Gleichgewichtes. Zwischen den Oberflächen der Folie kann die Störung in Form eines Spannungsimpulses gemessen werden, dessen Richtung abhängig ist davon, ob eine Zug- oder eine Druckbeanspruchung auf die Folie ausgeübt worden ist, dessen Höhe abhängig ist von dem Umfang der eingetretenen

Verformung, und dessen Abklingzeit durch dit Größe

des zwischen die Schichten geschalteten endlichen

Widerstandes und die elektrische Kapazität der

piezoelektrischen Folie bestimmt wird.

Die Alarm- oder Diebstahlssicherung zeigt jede

einzelne Form veränderung als Folge der auf ihre Oberfläche einwirkenden Kräfte durch einen einmaligen Spannungsitnpuls an. Danach kehrt die Vorrichtung elektrisch wieder in den neutralen Zustand zurück. Für die praktische Anwendung ergibt sich hieraus der wesentliche Vorteil, daß eine besondere Justage bei absoluter Zuverlässigkeit nicht erforderlich ist. Es ist beispielsweise möglich, die Alarm- oder Diebstahlssicherung in einen durchgehenden Fußbodenbelag für ein

Zimmer oder eine Wohnung einzubetten, beispielsweise in einen Teppichfußbodenbeiag, und das Zimmer bzw. die Wohnung vor Inbetriebsetzung vollständig einzurichten. Wird die Alarm- oder Diebstahlssicherung in Betrieb genommen, so registriert sie jede F ormverände- ". rung als Folge von Kräften, die auf die Oberfläche des Teppichbodens ausgeübt werden, beispielsweise das Begehen des Fußbodens oder die Wegnahme eines Stuhles. Ebensogut ist jedoch auch die Ausbildung in Gestalt eines Untersetzers für besonders zu schützende Gegenstände oder in Gestalt einer Fußmatte möglich.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß die piezoelektrische Folie aus Polyvinylidenfluorid oder einem copolymeren Polyvinylidenfluorid eine Dicke von 10 bis 300 μπι aufweist, vorzugsweise eine Dicke von 30 μπι Es wurde festgestellt, daß insbesondere Folie aus diesem Material und in diesen Abmessungen ganz besonders vorteilhaft im Objektschutz verwendbar sind.

Die elektrisch leitenden Schichten auf Jen Oberflächen der Folie können aus verschiedenartigen Werkstoffen bestehen. Geeignet sind beispielsweise elektrisch leitfähige Lacke mit einem Gehalt an Edelmetalloder Graphitpulver. Wichtig ist, daß die Schichten unmittelbar mit den Oberflächen der Folie verbunden 2=, sind, und daß deren Flexibilität nicht behindert wird. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Schichten aus Metall bestehen, und wenn jede Schicht jeweils wenigstens ein Anschlußstück aufweist Das Vorhandensein mehrerer Anschlußstücke ermöglicht gegebe- jo nenfalls die Verkettung mehrerer unabhängiger Vorrichtungen können beispielsweise in Form eines Baukastensystems zur Anwendung kommen. Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß die Schichten aus auf die Folie im Vakuum i=> aufgedampften Metallschichten bestehen. Die Schichten haben eine Dicke von 10 nm bis 1000 nm, vorzugsweise eine Dicke von 25 nm. Neben einer besonders guten elektrischen Leitfähigkeit ergänzen die mechanischen Eigenschaften derartiger Schichten die mechanischen Eigenschaften der piezoelektrischen Folie aus Polyvinylidenfluorid in besonderer Weise. Vor allem wird eine Rißbildung oder eine Ablösung der Schichten von der Folie als Folge sehr starker Deformationen weitgehend ausgeschlossen.

Die Folie kann wenigstens einseitig auf ein flexibles Flächengebilde aufkaschiert sein, das dazu dient, aus beliebiger Richtung auf ihre Oberfläche auftreffende Kräfte zu einem möglichst großen Anteil in solche Kräfte umzuformen, die als Zug- bzw. als Druckspannungen elektrische Impulse an den Oberflächen der piezoelektrischen Folie erzeugen.

Hinsichtlich der Auswahl der Materialien für das flexible Flächengebilde steht ein weites Spektrum zur Verfügung. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das flexible Flächengebilde aus einer Bahn aus einem offen- oder geschlossenzelligen Schaumstoff, einem Weichgummi oder einem Textilmaterial besteht. Auch Plattenmaterialien aus harten Werkstoffen können verwendet werden, sofern diese schwingfähig eingespannt sind, beispielsweise Glasscheiben. In jedem Falle ist es hinsichtlich der gegenseitigen Verbindung der beiden Flächengebilde sehr wesentlich, daß eine durchgehende Verbindung hergestellt wird. Hat das flexible Flächengebilde einen offenporigen Aufbau, wie das beispielsweise bei offenzelligen Schaumstoffen oder bei Textilmaterialien der Fall ist, dann kanr. die Anbringung eines Zwischenstnches aus einem elastischen Klebstoff vorteilhaft sein. Eine aisätzlkrhe Verbesserung des Effektes kann in vielen Fällen erreicht werden, wenn auch die gegenüberliegende Seite der Folie mit einem vergleichbaren Rächengebilde kaschiert wird. Eine derartige zusätzliche Kaschierung kann außerdem dazu dienen, die Vorrichtung unauffällig in einen Fußbodenbelag oder eine Wandverkleidung einzubeziehen.

Der mit den Kraftveränderungen auftretende Spannungsimpuls ist nur kurze Zeit wirksam und es ist häufig vorteilhaft, einen Signalspeicher zum Festhalten des Spannungsimpulses anzuschließen. Besonders günstig in preislicher Hinsicht ist die Verwendung von bistabilen Schaltungen.

In bestimmten Fällen ist es zweckmäßig, wenn die Eingangsstufe des Signalspeichers aus einem geeichten Frequenzfilter besteht Ein derartiger Frequenzfilter ermöglicht die Vermeidung von Fehlaiannen, wenn nur bestimmte Impulsfrequenzen einen Alarm auslösen sollen, während andere Frequenzen zur normalen Belastungskuüsse gehören. Ein solcher Anwendungsfall ist beispielsweise gegeben, wenn die Alarm- oder Diebstahlssicherung eine piezoelektrische Folie aufweist, die unmittelbar auf eine Fensterscheibe aufgeklebt ist Glasschneider rufen in solchen Scheiben charakteristische Eigenschwingungen hervor, die in einem bestimmten Frequenzbereich liegen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird in einem solchen Falle nur dann einen Alarm auslösen, wenn die für den Einsatz eines Glasschneiders typischen Eigenschwingungen in der Fensterscheibe auftreten, nicht jedoch beim Auftreten von Schwingungen der Fensterscheibe, die beispielsweise als Folge üblicher Straßengeräusche unvermeidlich sind. Die Verwendung eines Frequenzfilters in solchen Anwendungen ist selbstverständlich auch unabhängig von der Anwendung des Signalspeichers möglich.

Die Zeichnung zeigt eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Alarm- oder Diebstahlssicherung in einer teilweise aufgeschnittenen Darstellung. Die piezoelektrische Folie 1 weist auf den beiden Oberflächen aufgedampfte Metallschichten 2, 3 auf mit Kontaktzungen 4,5. Die Folie ist auf eine Schicht 8 aus einem geschlossenzellig geschäumten, vernetzten Polyäthylenschaum aufgeklebt, der ein Raumgewicht von 30 kg/m³ aufweist sowie eine Schichtdicke von 5 mm.

Auf die Oberseite der piezoelektrischen Folie ist mit einer durchgehenden, elastischen Klebstoffschicht ein Tuftingteppich 9 aufgeklebt.

Wird auf die Oberfläche des Tuftingteppichs eine Last aufgebracht, so resultiert daraus eine Deformation der piezoelektrischen Folie in den Körper der Schaumstoffbahn 8 hinein. Als Folge dieser Verformung ist an den Kontaktlaschen 4, 5 ein Spannungsimpuls meßbar, dessen zeitliches Abklingen abhängig ist von der elektrischen Abstimmung des Widerstandes 11 auf die Kapazität der piezoelektrischen Folie 1.

Ein gleichartiger Spannungsimpuls, jedoch mit umgekehrten Vorzeichen, ist wiederum meßbar, wenn die Last von der Oberfläche des Tuftingteppichs 9 nachfolgend entfernt wird.

In Abhängigkeit von der elektrischen Schaltung führt unabhängig oder abhängig von der Richtung des Spannungsflusses jeder Impuls zur Betätigung der bij'abilen Schaltung 6, deren Arbeitskontakte eine Hilfsenergiequelle 10 mit der Signalanzeige 7 verbinden. Die Signalanzeige kann gegebenenfalls auch mit einer akustischen Anzeige gekoppelt sein.

Die Löschung des durch die Speicherfunktion des bistabilen Schalters 6 feststehenden Signals kann von Hand oder durch andere bekannte Maßnahmen erfolgen, beispielsweise durch Zuschaltung einer Zeitschaltuhr.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Alarm- oder Diebstahlssicherung, bestehend aus einer Folie aus einem Material mit piezoelektrischen Eigenschaften und zwei elektrisch leitenden Schichten auf den Oberflächen, die mit einer elektrischen Schaltung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (1) aus Polyvinylidenfluorid oder einem Copolymeren besteht, und daß die Schichten (2, 3) durch einen Widerstand (U) endlicher Größe untereinander verbunden sind.

2. Alarm- oder Diebstahlssicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine Dicke von 10 bis 300 μπι aufweist, vorzugsweise eine Dicke von 30 μπι.

3. Alarm- oder Diebstahlssicherung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (2, 3) aus Metall bestehen, und daß jede Schicht wenigstens ein Anschlußstück (4,5) aufweist

4. Alarm- oder Diebstahlssicherung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (2, 3) auf die Folie aufgedampfte Metallschichten sind.

5. Alarm- oder Diebstahlssicherung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (2,3) aus Aluminium bestehen, und daß sie eine Dicke von 10 nm bis 1000 nm haben, vorzugsweise eine Dicke von 25 nm.

6. Alarm- oder Diebstahlssicherung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens eine Seite ein flexibles Flächengebilde aufkaschiert ist

7. Alarm- oder Diebstahlssicherung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengebilde aus einem weichelastischen Material besteht, beispielsweise aus einer Bahn aus einem offen- oder geschlossenzelligen Schaumstoff, einem Weichschaum oder einem Textilmaterial.

8. Alarm- oder Diebstahlssicherung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengebilde eine schwingfähig eingespannte Platte aus einem Hartwerkstoff ist, beispielsweise eine Glasscheibe.