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Beschreibung.
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Alarmauslösen
mit einem auf Bewegung ansprechenden Bewegungsaufnehmer und einer Schaltungaeinrichtung,
die das vom Bewegungsaufnehmer bereitgestellte Signal zur Erzeugung eines Alarmsignals
auswertet.
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Eine Einrichtung dieser Art ist beispielsweise aus der DE-OS 25 32
504 bekannt. In dieser Druckßchrift sind auch Bewegungsaufnehmer für eine derartige
Einrichtung beschrieben. Im Bewegungsaufnehmer wird ein Schaltimpuls durch Schließen
eines Kontaktes mittels eines Kontakthammers erzeugt, der sich bewegt, wenn auf
den Bewegungsaufnehmer eine Bewegung ausgeübt wird. Bei einer anderen Ausführungsform
des Bewegungsaufnehmers, die ebenfalls in der genannten Druckschrift beschrieben
ist, wird ein Reedkontakt verwendet, der bei Schließen ebenfalls einen Schaltimpuls
auslöst, und an dem bei Bewegung des Bewegungsaufnehmers ein den Reedkontakt auslösender
Permanentmagnet vorbeigeht. Bei allen diesen bekannten Bewegungsaufnehmern wird
also mittelbar oder unmittelbar ein Schalter getätigt, und das beim Schalten dieses
Schalters auftretende Signal gelangt direkt an den Rücksetzeingang eines Zählers.
Dieser Zähler weist einen einzustellenden Zählerstand auf, bei dem er ein Signal
abgibt. Wenn die zu überwachende Person, die den Bewegungsaufnehmer beispielsweise
in Form einer Armbanduhr am Handgelenk trägt, und damit auch der Bewegungsaufnehmer,
sich bewegt, wird der Zähler aufgrund der sich dadurch ergebenden Schalt impulse
immer wieder rückgesetzt, sodaß er den eingestellten Zählerstand nicht erreichen
und kein Alarmauslösesignal abgeben kann. Erst dann, wenn sich die
Person
und damit der Bewegungsaufnehmer nicht mehr bewegt, kann der Zähler seinen eingestellten
Zähler stand erreichen und ein Alarmauslösesignal abgeben.
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Das Erzeugen von Schalt impulsen durch einen mechanischen Schaltvorgang
weist jedoch Nachteile auf. Einmal können bei dem Schaltvorgang Funken auftreten,
sodaß derartige Bewegungsaufnehmer und Einrichtungen daher nicht für eine explosionssichere
Anwendung geeignet sind. Darüberhinaus unterliegen die mechanischen Schalter und
deren Kontakte im Laufe der Zeit einer Ermüdung, einer Oxydierung, einer Abnutzung
usw.
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Obzwar die bekannten Bewegungsaufnehmer mit Schaltern für zahlreiche
Anwendungsfälle ausreichen und ihre Nützlichkeit bewiesen haben, können sie dennoch
nicht für alle Anwendungsfälle herangezogen werden. Dardberhinaus ist die Empfindlichkeit
dieser Schalter auf Bewegungsvorgange begrenzt, sie weisen eine relativ geringe
Lebensdauer auf und müssen geprüft und gewartet werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung
zum automatischen Alarmauslösen zu schaffen, bei der Bewegungsaufnehmer verwendet
werden können, die Zählimpulse für den Zähler ohne mechanische Schalter und Kontakt
gabe erzeugen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bewegungsaufnehmer
ein veränderliches, Teil eines Schwingkreises darstellendes Schaltungselement aufweist,
das seinen elektrischen Wert in Abhängigkeit von der Bewegung des Bewegungsaufnehmers
ändert.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung und der mit dieser Einrichtung zusammenhängende
Bewegungsaufnehmer arbeiten ohne direkte Kontaktgabe, sodaß die Verwendung dieser
Einrichtung
und des Bewegungsaufnehmers auch an explosionsgefahrdeten Arbeitsplätzen möglich
ist. Darüberhinaus hängt die Lebensdauer des Bewegungsaufnehmers und die Sicherheit
der Alarmgabe nicht mehr von mechanischen Schaltern ab. Die Lebensdauer dieser Bewegungsaufnehmer
ist wesentlich länger. Nicht zusetzt ist es auch ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden
Erfindung, die Ansprechempfindlichkeit des Bewegungsaufnehmers bzw. der Einrichtung
zum automatischen Alarmauslösen nicht nur zu verbessern, sondern auch durch entsprechende
Dmensionierung beispielsweise des Schwingkreises einstellen zu können.
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Die Empfindlichkeit der Alarmauslösung kann dadurch erhöht werden,
daß wenigstens zwei, vorteilhafterweise drei, und auch noch mehr veränderliche Schaltungselemente
benutzt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungegemäßen Einrichtung
ist dem Schwingkreis, der das im Bewegungsaufnehmer enthaltene, veränderliche Schaltungeelement
umfaßt, ein Bandpassfilter nachgeschaltet, das nur in einem bestimmten Frequenzbereich
die Ausgangssignale des Schwingkreises durchläßt, und dem Bandpassfilter ist ein
monostabiler Flip Flop in Reihe nachgeschaltet, der eine noch sicherere Alarmauslösung
gewährleistet.
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Das veränderliche, Teil des Schwingkreises bildende Schaltungselement
kann ein Kondensator oder auch eine Spule sein. Bei Verwendung eines Kondensators
bzw.
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mehrerer Kondensatoren ist es vorteilhaft, die Kondensatoren in Form
von zueinander isolierten Kreissegmenten auf einer gemeinsamen, isolierenden Trägerplatte
und inebesondere in Form einer gedruckten Leiterplatte auszubilden. Die Gegenelektrode
dieser Kondensatorplatten ist
in Form eines Schwingankers ausgebildet,
der sich in einem bestimmten Abstand über der Ebene bewegt, in der die Kondensatorkreissegmente
liegen. Die Kondensatorplatten -Ereissegmente und der Schwinganker bestehen aus
elektrisch leitendem Material.
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Wenn das veränderliche Schaltungselement in Form einer veränderlichen
Induktivität vorliegt, ist es besonders vorteilhaft, eine Spule zu verwenden, an
der ein Schwinganker aus permanentmagnetischem Material an der Spule in einem geringen
Abstand vorbeistreicht, sodaß deren Induktivität verändert wird. Vorteilhaft ist
es, mehrere Spulen nebeneinander anzuordnen, um die Empfindlichkeit zu erhöhen.
Die Empfindlichkeit kann dabei erfindungßgemäß n-och weiter erhöht werden, wenn
nebeneinander liegende Spulen gegensinnig gewickelt sind.
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Nach einer bevorzugten erfindungsgemäßen AusfUhrungsform sind die
Spulen als voneinander isolierte Spulensegmente auf einer gemeinsamen, isolierenden
rägerplatte ausgebildet, und insbesondere werden die Spulen bzw.
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der gesamte, den Bewegungsaufnehmerbildende Spulenteil als gedruckte
Spulen auf einer Trägerplatte hergestellt.
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Es ist auch möglich, einzelne Spulen mit einem Feritkern zu verwenden,
sodaß dadurch die änderung der Induktivität bei Vorbeilaufen des aus permanentmagnetischen
Material bestehenden Schwingankers groß wird Dadurch wird die Empfindlichkeit ebenialls
erhöht.
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Der in Form von Kondensatoren oder Spulen ausgebildete Bewegungsaufnehmer
kann beispielsweise in Form einer Armbanduhr oder zusammen mit einer Armbanduhr
in einem einzigen Gehäuse ausgebildet werden. Das Gehäuse kann beispielsweise aus
Kunststoff oder aus Metall bestehen.
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In dem Gehäuse sind lediglich die Kondensatoren bzw.
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Spulen untergebracht, und es führen Leitungen zu der
an
einer anderen Stelle des Körpers mitgeführten Auswerteschaltung.
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Die Erfindung sowie Aus6estaltung derselben und weitere Vorteile werden
nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Fig.
1 Eine schematische Darstellung des Bewegungsaufnehmers und der Auswerteschaltung,
Fig. 2A ein Ausführungsbeispiel von Kondensatorsegmenten, wenn als veränderliches,Teil
des Schwingungskreises bildendes Schaltungselement ein Kondensator verwendet wird,
Fig. 2B ein mit den Kondensatorsegmenten gemäß Fig.
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2A zusammenwirkender Kondensat orplatt en -S chwinganker, Fig. 3A
eine bevorzugte Ausführungsform von Spulen, wenn als veränderliches, Teil des Schwingkreises
bildendes Schaltungselement eine Spule oder mehrere Spulen verwendet werden, Fig.
3B einen mit den in Fig. 3A dargestellten Spulen zusammenwirkenden permanentmagnetischen
Schwinganker.
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Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der ein Oszillator bzw.
ein Schwingkreis 1 ;2 mindestens einen extern angeschlossenen Kondensator 1 bzw.
1a,1b, 1c aufweist, der veränderlich ist und die Oszillatorschaltung 1,2 durch seine
Anderung verstimmt. Die Schwingkreisschaltung 1,2 weist in Zusammenhang mit dem
Jeweiligen Kondensator 1a, Ib, 1c beispielsweise Eigenfrequenzen von 1000 Hz, 1250
Hz bzw. 1500 Hz auf. Oder anders ausgedrückt, die Osz illatorschaltung 1,2 gibt
im nicht verstimmten Zustand der Kondensatoren 1a, 1b, lc Signale in einem Frequenzband
von etwa 1000 bis 1500 Rz ab. Der Oszillatorschaltung 1,2 ist ein Bandpassfilter
3 nachgeschaltet, das nur ein
bestimmtes Frequenzband, beispielsweise
Frequenzen zwischen 1450 und 1500 Hz durchläßt. Die Ausgangsslgnale des Bandpassfilters
gelangen an den Setzeingang eines monostabilen Flip Flop 4, der immer dann, wenn
an dessen Eingang beispielsweise eine positive Flanke auftritt, Signale mit einer
bestimmten Impulsbceite, beispielsweise einer Impulsbreite von 1 msec abgibt. Die
Ausgangs impulse des monostabilen Flip Flop 4 gelangen an den Rücksetzeingang des
Zählers 5, der immer dann auf Null rückgesetzt wird, wenn ein Impuls auftritt. Mit
dem Zähler 5 ist ein Taktgeber 6 verbunden.
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Das Ausgangssignal des Zählers wird einer Alarmauslöseschaltung zugeleitet.
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Der Kondensator 1 a - wenn mehrere Kondensatoren verwendet werden,
die Kondensatoren 1a,1b,1c - sind in einem Bewegungsaufnehmer, beispielsweise in
einem in Form einer Uhr ausgebildeten, am Handgelenk zu tragenden Bewegungsaufnehmer,
vorgesehen. Wie im weitern noch beschrieben wird, ändern diese Kondensatoren ihre
Kapazität nicht, wenn der Bewegungsaufnehmer in Ruhe ist. Dagegen bewirkt eine Bewegung
des Bewegungsaufnehmers eine Anderung der Kapazitätswerte. Dadurch wird der Schwingkreis
1,2 verstimmt.
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Durch die Verstimmung des Schwingkreises 1,2 gibt dieser Signale mit
unterschiedlichen Frequenzen, beispielsweise auch in dem Frequenzband ab, das vom
Bandpassfilter 3 durchgelassen wird. Wenn am Ausgang des Bandpassfilters 3 aufgrund
einer Verstimmung des Schwingkreises 1,2 eine Signaländerung auftritt, wird der
monostabile Flip Flop 4 beispielsweise durch die ansteigende Flanke des vom Bandpausfilter
3 bereitgestellten Signals gesetzt und es gelangt in diesem Falle dann ein entsprechender
Impuls an den Rücksetzeingang des Zählers 5, der auf Null rllckgesetzt wird, bevor
er einen bestimmten, zuvor festgelegten Zählerstand erreicht hat. Erst wenn der
Zähler 5
diesen zuvor festgelegten Zählerstand erreicht hat, gibt
er der Verarbeitungsschaltung zur Auslösung eines Alarmes ein Signal ab. Bei einer
Bewegung des Bewegungsaufnehmers, also bei einer Änderung der Kapazität bzw.
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der Kapazitäten des Kondensators 1a bzw. der Kondensatoren Ib, 1c
wird also kein Alarmauslösesignal vom Zähler 5 abgegeben. Wenn dagegen der Bewegungsaufnehmer
nicht bewegt wird, d.h. wenn die zu ilberwachende Person, die den Bewegungsaufnehmer
trägt, sich nicht bewegt, beispielsweise im Falle einer Ohnmacht, wenn also die
Voraussetzungen für einaiAlarm vorliegen, gibt der Oszillator kein Signal ab, das
in dem vom Bandpassfilter 3 durchgelassenen Frequenzband liegt, sodaß der Zähler
5 auch nicht rückgesetzt wird. Der Zähler 5 erreicht dadurch den zuvor festgelegten
bzw. eingestellten Zählerstand und gibt bei Erreichen dieses Zählerstands ein den
Alarm aus-Msendes Signal ab. Durch Einstellen des vorgegebenen ZEhlerstands des
Zählers 5 läßt sich der Zeitraum festlegen, der vom Zeitpunkt verstreicht, an dem
sich der Bewegungsaufnehmer nicht mehr bewegt. Oder anders ausgedrückt, durch Einstellen
des Zählerstandes des Zählers 5 läßt sich die Ansprechzeit der Auswerteschaltung
einstellen.
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Der monostabile Flip Flop 4 könnte im zuvor beschriebenen Falle auch
weggelassen werden. Es besteht Jedoch die Möglichkeit, daß dann, wenn der*Bewegungsaufnshmer
in einen Ruhezustand gelangt, der veränderliche Kondensator Ia bzw.
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die veränderlichen Kondensatoren la, 1b, ic sich in einer Lage befinden,
bei dem der Schwingkreis 1,2 gerade mit einer Frequenz schwingt, die vom Bandpassfilter
3 durch gelassen wird. Daher würde der Zähler 5 auch im Ruhezustand ständig rückgesett
werden, sodaß der in diesem Fall beabsichtigte Alarm nicht ausgelöst würde. Da der
monostabile Flip Flop 4 Jedoch auf eine Signalamplitudeuänderung, beispielsweise
auf die ansteigende Flanke des Ausgangssignals des Bandpassfilters 3 anspricht,
würde bei einem kontinuierlichen,
seine Amplitude nicht ändernden
Signal am Ausgang des Bandpassfilters 3 der monostabile Flip Flop 4 Impulse erzeugen,
sodaß auch in diesem Falle der Zähler 5 rückgesetzt und nicht auf den vorgegebenen
Zähler stand gebracht wird. Durch Verwendung des monostabilen Flip Flop 4 wird also
auch dann Alarm ausgelöst, wenn der Schwingkreis 1,2 im Ruhezustand mit einer vom
Bandpassfilter 3 durchgelassenen Frequenz schwingt. Auch bei einem Kabelbruch oder
einem Kurzschluß, der ein konstantes Signal am Ausgang des Bandpassfilters 3 zur
Folge hätte, wird durch die Verwendung des monostabilen Flip Flop 4 sichergestellt,
daß am Rücksetzeingang des Zählers 5 kein Rücksetzimpuls auftritt und Alarm gegeben
wird.
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Durch die Verwendung des monostabilen Flip Flop 4 wird also die Alarmauslösung
auch im Falle eines Fehlers oder eines Fehlverhaltens des Bewegungsaufnehmers bzw.
der nachgeschalteten Schaltung sichergestellt.
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Wenn statt nur einem Kondensator im Bewegungsaufnehmer mehrere, beispielsweise
drei Kondensatoren 1a, Ib, 1c verwendet werden, kann die Verstimmung des Schwingkreises
1,2 empfindlicher und damit auch das Ansprechverhalten der Alarmschaltung zuverlässiger
gemacht werden.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind
- wie in den Fig: 2A und 23 dargestellt ist -drei Kondensatorplatten 22 in Form
von Kreissegmenten voneinander isoliert auf einer isolierenden Unterlage 1 ausgebildet.
Die Kondensatorplatten 22 bestehen aus elektrisch leitendem Material. Die isolierende
Unterlage 21 kann beispielsweise eine Kunststoff- oder Pertinaiplatte sein.
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Fig. 2B zeigt die Ausführungsform einer mit den Kondensatorplatten
22 zusammenwirkenden Gegenplatte 23, die als Schwinganker ausgebildet ist und sich
in einem bestimmten
Abstand von der Ebene, in der die Kondensatorplatten
22 liegen, bewegt. In dem von den die Kondensatorplatten 22 bildenden Kreissegmenten
definierten Mittelpunkt befindet sich die Drehwelle 24 der als Schwinganker ausgebildeten
Kondensatorgegenplatte 23. Der Schwinanker überstreicht bei Bewegung des Bewegungsaufnehmers
die Kondensatorplatten 22 und bewirkt eine Änderung der Kapazität dieser durch das
Jeweilige Kondensatorsegment 22 und den Schwinganker 23 gebildeten Kondensator.
Der Schwinganker besteht aus einem elektrisch leitendem Material und hat vorzugsweise
die Flächenform eines der Kondensatorsegmente 22 auf der isolierenden Unterlage
21.
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Vorzugsweise sind die Kondensatorsegmente 22 auf der isolierenden
Unterlage 21 in Form einer gedruckten Leiterplatte, beispielsweise durch Auf d ampfen
ausgebildet.
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Die Herstellung des Bewegungsaufnehmers ist daher sehr kostengünstig
und einfach.
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Um den Schwingkreis 1,2 zu verstimmen, können statt veränderlichen
Kondensatoren auch veränderliche Induktivitäten verwendet werden. Statt den in Fig.
1 eingezeichneten Kondensatoren 1a,1b,1c sind dann veränderliche Spulen zu denken.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung arbeitet in diesem Falle genauso
wie bei einer Verwendung von Kondensatoren im Bewegungsaufnehmer.
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Fig. 3a und 3b zeigen eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des
Bewegungsaufnehmers, wenn für die Verstimmung des Schwingkreises 1,2 veränderliche
Induktivitäten verwendet werden. Drei Spulen 32 sind in Fig. 3A auf einer isolierenden
Unterlage beispielsweise durch meanderförmiges Aufbringen der Spulendrähte ausgebildet.
In dem durch die Spulensegemente definierten Mittelpunkt befindet sich die Drehwelle
34 eines Schwingankers 33, der
aus einem Permanentmagnet -Material
besteht, oder in dem eine Einlage 36 aus permanentmagnetischem Material vorgesehen
ist.
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Bei einer Bewegung des Bewegungsaufnehmers überstreicht der Schwinganker
33 aus permanentmagnetischem Material die Spulensegemente 32 in einem geringen Abstand,
so daß dadurch die Induktivität der Spulen verändert wird.
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Diese Induktivitätsänderungen bewirken ihrerseits eine Verstimmung
des Schwingkreises 1,2. Auch hier gilt das im Zusammenhang mit den Kondensatoren
Gesagte, daß die Alarmschaltung umso genauer und empfindlicher anspricht, Jemehr
Spulen bzw. Spulensegmente vorgesehen sind.
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Um die Empfindllchkeit noch zu erhöhen, sollten die Jeweils nebeneinander
liegenden Spulen bzw. Spulensegmente gegensinnig gewickelt sein, sodaß sich bei
jeweils nebeneinander liegenden Spulen bzw. Spulensegmenten gegengerichtete Felder
ergeben und eine Verstimmung bei ihrer Bewegung des Schwingankers um so stärker
ist.
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Die Spulensegmente 32 können vorzugsweise mit den an sich bekannten
Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten beispielsweise durch Ätzen, Drucken
usw. auf einer isolierenden Unterlage 31 aus Perdinax oder Kunststoff ausgebildet
sein. Weiterhin ist es möglich, kleine gewickelte Spulen zu verwenden, und Ferite
als Spulenkerne in den Spulen anzuordnen, sodaß das Magnetfeld der Spule und damit
die Verstimmung bei Vorbeilaufen des Schwingankers an den Feritkernen erhöht bzw.
empfindlicher wird.
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Die Kondensatoren und Spulen müssen selbstverständlich auf die Eingangswiderstände
des Oszlllators 2 abgestellt sein, und können Jewaii zueinander in Reihe oder parallel
wie bei dem in Fig. 3A dargestellten Ausführungsbeispiel liegen, aber auch Jeweils
getrennt an den Oszillator angeschlossen sein (vgl. Fig. 1).