DE3114801A1

DE3114801A1 - Pressure sensor for monitoring open-air exhibition sites and spaces in a monitoring region which can be defined

Info

Publication number: DE3114801A1
Application number: DE19813114801
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 6794 Brücken Jank; Jürgen Dipl.-Phys. 1000 Berlin Rehder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-04-11
Filing date: 1981-04-11
Publication date: 1982-11-04

Abstract

The pressure sensor is placed in or on the ground in order to detect unauthorised entry into a space or site. It has a signal conductor (10) which is surrounded by an insulation layer (11). In the event of deformation of the insulation layer (11), a potential change is produced on the signal conductor (10), which potential change is evaluated to produce an alarm signal. The signal conductor (10) is embedded in a sheath (17), together with a heating conductor (13). If moisture penetrates into the insulation layer (11), a current can be passed through the heating conductor (13) in order to vaporise and force out the fluid which has penetrated in. <IMAGE>

Description

Drucksensor zur Überwachung von Freigelände und RäumenPressure sensor for monitoring outdoor areas and rooms

in einem bestimmbaren Uberwachungsgebiet" Die Erfindung betrifft einen Drucksensor zur Verlegung im Boden zum Feststellen des Eindringens von Objekten in ein begrenztes Überwachungsgebiet, mit einem in einer Isolationsschicht angeordneten, mit einer Signaleinrichtung verbundenen Leiter.in a determinable surveillance area "The invention relates to a Pressure sensor for laying in the ground to determine the penetration of objects in a limited surveillance area, with one arranged in an insulation layer, conductors connected to a signaling device.

Es ist bekannt, die durch Deformation an der Isolationsschicht eines Leiters auftretenden Potentialänderungen auszuwerten, um zu erkennen, ob jemand unbefugterweise in ein Überwachungsgebiet eingedrungen ist, auf dessem Boden der Leiter verlegt ist (DE-AS 22 02 416). Durch den auf die Isolationsschicht einwirkenden Druck erfolgt eine Potentialänderung an dem Leiter. Diese Potentialänderung wird gemessen und zur Alarmauslösung verwandt. Ähnliche bekannte Verfahren arbeiten unter Ausnutzung des triboelektrischen Effektes, bei dem im Falle der Druckbeanspruchung eine Reibungselektrizit&t entsteht,oder mit einem Elektretmaterial.It is known that by deformation on the insulation layer of a Evaluate changes in potential that occur in the conductor in order to determine whether someone has unauthorized entry into a surveillance area on whose soil the Head has been laid (DE-AS 22 02 416). By acting on the insulation layer Pressure there is a change in potential on the conductor. This change in potential will measured and used to trigger an alarm. Similar known methods work under Utilization of the triboelectric effect, in which im Case of Compressive stress creates a frictional electricity, or with an electret material.

Ferner ist es bekannt, den elektrischen Leiter eines am Boden verlegten Tritt- oder Drucksensors in Form eines frei verlegbaren Drahtes auszubilden, der einen Isolationsmantel aus hochisolierendem Material aufweist (DE-OS 25 24 220). Zur Verlegung im Erdreich ist der Isoliermantel des Drahtes von einer feuchtigkeitsdichten Metallbeschichtung umgeben.It is also known to have the electrical conductor laid on the ground To train step or pressure sensor in the form of a freely laying wire that has an insulating jacket made of highly insulating material (DE-OS 25 24 220). For laying in the ground, the wire's insulating sheath is moisture-proof Metal coating surrounded.

Die bekannten Drucksensoren der beschriebenen Art haben den Vorteil einer einfachen und kostengünstigen Verlegbarkeit am oder im Boden und einer hohen Erkennungssicherheit auch über lange Zeiträume hinweg. Nachteilig ist jedoch, daß der elektrische Leiter,der eine Elektrode bildet, keinesfalls in elektrische Verbindung mit der Umgebung treten darf, weil die Elektrode extrem hochohmig isoliert sein muß. Insbesondere bei einer Verlegung im Erdreich läßt sich eine solche extrem hochohmige Isolierung auf die Dauer nicht erreichen, weil Feuchtigkeit mit der Zeit auch in Kunststoffummantelungen eindringt und an den Leiter gelangt, so daß Kriechströme auftreten. Diese Kriechströme können zu Fehlauslösungen führen und die Überwachungseinrichtung funktionsunfähig machen. Ein Freilandsensor der im Erdboden verlegt wird, muß wegen der hohen Investitionskosten über viele Jahre hinweg funktionsbereit sein. Die hierzu erforderliche Feuchtigkeitsisolierung kann auch nicht durch Metallbeschichtungen erreicht werden, weil sich in derartigen Metallbeschichtungen im Laufe der Zeit Risse bilden, die die Feuchtigkeit ebenfalls durchlassen. Eine Verlegung in starren Rohren ist dagegen nicht möglich, weil sich dann die Isolationsschicht z.B. bei Trittbelastung nicht verformen würde.The known pressure sensors of the type described have the advantage a simple and inexpensive installation on or in the ground and a high Detection reliability even over long periods of time. However, it is disadvantageous that the electrical conductor, which forms an electrode, is in no way electrically connected may step with the environment because the electrode is insulated with extremely high resistance got to. Such an extremely high resistance can be achieved, particularly when it is laid in the ground Insulation cannot be achieved in the long run because moisture also in over time Plastic sheathing penetrates and reaches the conductor, so that leakage currents appear. These leakage currents can lead to false tripping and the monitoring device make it inoperable. An outdoor sensor that is laid in the ground must be because of be functional for many years due to the high investment costs. The for this The necessary moisture insulation can also not be provided by metal coatings can be achieved because of such metal coatings over time Cracks form that also let the moisture through. A relocation in rigid pipes, however, is not possible because then the insulation layer e.g. would not be deformed when stepped on.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drucksensor der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Funktionsfähigkeit trotz eventuell eindringender Feuchtigkeit über große Zeiträume hinweg gewährleistet ist.The invention is based on the object of providing a pressure sensor of the initially mentioned called type to create its functionality despite possibly penetrating Moisture is guaranteed over long periods of time.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Leiter zusammen mit der Isolationsschicht von einer wasserdichten Umhüllung umgeben ist und daß in der Umhüllung außerdem ein Heizleiter verläuft.To solve this problem, the invention provides that the The conductor and the insulation layer are enclosed in a watertight covering is and that a heating conductor also runs in the envelope.

Im Falle von Undichtigkeiten der Umhüllung kann ein Heizstrom durch den Heizleiter geschickt werden, wodurch die eingedrungene Feuchtigkeit verdampft und ausgetrieben wird. Die Beheizung kann sooft und solange durchgeführt werden, wie dies im Einzelfall erforderlich ist. Die durch Aufheizung des Heizleiters bewirkte Temperaturerhöhung wirkt sich wegen der unmittelbaren Nähe des Signal leiters zum Heizleiter auf die Umgebung des Signalleiters aus, so daß die Isolationsschicht des Signalleiters jeder Zeit wieder von eingedrungener Feuchtigkeit befreit werden kann.In the event of leaks in the envelope, a heating current can flow through be sent to the heating conductor, whereby the moisture that has penetrated evaporates and is driven out. The heating can be carried out as often and as long as as required in individual cases. The caused by heating of the heating conductor An increase in temperature has an effect because of the close proximity of the signal conductor to the Heat conductor to the area around the signal conductor, so that the insulation layer of the signal conductor must be freed from any moisture that has penetrated can.

Der gesamte Drucksensor besteht vorzugsweise aus einem flexiblen Strang, in den der Signalleiter mit der ihn umgebenden Isolationsschicht zusammen mit dem Heizleiter eingebettet ist. Dieser Strang kann z.B. mäanderförmig im oder auf dem Boden verlegt werden, wobei der Heizleiter über die gesamte Länge des Stranges einen konstanten Abstand zu dem Signalleiter bzw. der Isolationsschicht hat.The entire pressure sensor preferably consists of a flexible strand, in which the signal conductor with the insulation layer surrounding it together with the Heating conductor is embedded. This strand can, for example, meander in or on the Floor can be laid with the heating conductor over the entire length of the strand has a constant distance to the signal conductor or the insulation layer.

Der Signalleiter und/oder der Heizleiter sind zweckmäßigerweise als Koaxialkabel ausgebildet. Hinsichtlich des Signalleiters hat dies den Vorteil, daß Widerstandsmessungen durchgeführt werden können, um die Unversehrtheit der zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter befindlichen hochisolierenden Isolationsschicht prüfen zu können. Wenn der Widerstand dieser Isolationsschicht einen Grenzwert unterschreitet, wird die Heizvorrichtung solange eingeschaltet, bis der Grenzwert oder ein noch darunter liegender zweiter Grenzwert des Widerstandes unterschritten ist.The signal conductor and / or the heating conductor are expediently as Coaxial cable formed. With regard to the signal conductor, this has the advantage that Resistance measurements can be made to determine the integrity of the between the inner conductor and the outer conductor located highly insulating insulation layer to be able to check. If the resistance of this insulation layer falls below a limit value, the heating device is switched on until the limit value or a still below the second limit value of the resistance is undershot.

Alternativ kann der Heizstrom auch in bestimmten festgelegten Zeitabständen durch den Heizleiter hindurchgeschickt werden, um unabhängig von einer eventuellen Verringerung des Widerstandes der Isolationsschicht vorbeugend eine Beheizung durchzuführen und Feuchtigkeit von der Isolationsschicht fortzuhalten.Alternatively, the heating current can also be set at certain specified time intervals be sent through the heating conductor to be independent of a possible Reduce the resistance of the insulation layer as a preventive measure and keep moisture away from the insulation layer.

Der erfindungsgemäße Drucksensor mit dem integrierten Heizleiter eignet sich insbesondere auch als Fußbodenheizung zur Installierung in Gebäuden. In diesem Fall braucht lediglich ein einziger Strang schleifen- oder mäanderförmig im Fußboden verlegt zu werden, um sowohl eine Fußbodenheizung als auch einen praktisch die gesamte Fläche überwachenden Drucksensor zu erhalten.The pressure sensor according to the invention with the integrated heating conductor is suitable in particular as underfloor heating for installation in buildings. In this Case only needs a single strand of loops or meanders in the floor to be laid to have both underfloor heating and practically all of it Obtain area monitoring pressure sensor.

Der Heizleiter kann darüberhinaus auch für andere von der Funktion des Drucksensors bzw. Signalleiters unabhängige Nutzfunktionen mitverwandt werden, z.B. zur Erzeugung elektrischer Wechselfelder durch die Signalgeber erregt werden, die an Gegenständen oder Personen des Raumes angebracht sind.The heating conductor can also be used for others useful functions independent of the pressure sensor or signal conductor are also used, E.g. to generate alternating electric fields are excited by the signal transmitter, that are attached to objects or people in the room.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.In the following an embodiment is made with reference to the drawings the invention explained in more detail.

Es zeigen: Figur 1 eine Querschnitt durch den den Signalleiter und den Heizleiter enthaltenden flexiblen Strang, und Figur 2 ein schematisches Schaltbild der elektrischen Einrichtung, an die der Signalleiter und der Heizleiter angeschlossen sind.They show: FIG. 1 a cross section through the signal conductor and FIG the flexible strand containing the heating conductor, and FIG. 2 shows a schematic circuit diagram the electrical device to which the signal conductor and the heating conductor are connected are.

Gemäß Figur 1 ist der drahtförmige Signalleiter 10 koaxial von einer hochisolierenden Isolationsschicht 11 umgeben, die den eigentlichen Drucksensor bildet.According to Figure 1, the wire-shaped signal conductor 10 is coaxial with one highly insulating insulation layer 11 surrounding the actual pressure sensor forms.

Im Falle einer Verformung der Isolationsschicht 11 findet in dieser Isolationsschicht eine Umverteilung der elektrischen Ladungen statt, wodurch am Signalleiter 10 eine Potentialänderung erzeugt wird.In the event of a deformation of the insulation layer 11 takes place in this Insulation layer a redistribution of the electrical charges takes place, as a result of which am Signal conductor 10 a potential change is generated.

Die Isolationsschicht 11 ist von einem Außenleiter 12 umgeben, bei dem es sich um ein Geflecht oder eine Metallschicht handeln kann.The insulation layer 11 is surrounded by an outer conductor 12, at which can be a mesh or a metal layer.

Unterhalb des aus dem Signalleiter 10, der Isolationsschicht 11 und dem Außenleiter 12 bestehenden Koaxialkabels ist ein weiteres Koaxialkabel angeordnet, das aus dem Heizleiter 13., einer den Heizleiter 13 koaxial umgebenden Isolierung 14 aus Kunststoff und einer die Isolierung 14 koaxial umschließenden Abschirmung 15 besteht. An dem (nicht dargestellten) einen Ende des Stranges 16 ist der Heizleiter 13 elektrisch mit der Abschirmung 15 verbunden, so daß der durch den Heizleiter 13 fließende Strom durch die Abschirmung 15 zurückfließt.Below that of the signal conductor 10, the insulation layer 11 and the outer conductor 12 of the existing coaxial cable, a further coaxial cable is arranged, that from the heating conductor 13, an insulation coaxially surrounding the heating conductor 13 14 made of plastic and a shield which coaxially encloses the insulation 14 15 exists. At one end (not shown) of strand 16 is the heating conductor 13 electrically connected to the shield 15, so that the heat conductor 13 current flowing through the shield 15 flows back.

Die beiden Koaxialkabel 10,11,12 und 13,14,15 sind in geringem gegenseitigen Abstand von z.B. 1 mm angeordnet und in einen dickwandigen flexiblen Mantel 17 aus vulkanisierten Kautschuk eingebettet. Der Mantel 17 weist eine ebene Unterseite 18, parallele Seitenwände 19 und eine bogenförmig gewölbte Oberseite 20 auf. Er bildet zusammen mit den beiden Koaxialkabeln einen flexiblen Strang, der im oder auf dem Boden verlegt werden kann.The two coaxial cables 10,11,12 and 13,14,15 are slightly mutual A distance of, for example, 1 mm and arranged in a thick-walled flexible jacket 17 embedded in vulcanized rubber. The jacket 17 has a flat underside 18, parallel side walls 19 and an arched upper side 20. He forms a flexible strand together with the two coaxial cables, which can be laid in or on the floor.

Figur 2 zeigt die elektrischen Anschlüsse der verschiedenen Leiter nach Figur 1. Der im Inneren der Abschirmung 12 angeordnete Signalleiter 10 ist mit dem bewegbaren Kontakt eines Schalters 21 verbunden. Dieser bewegbare Kontakt kann einerseits an den Eingang der Auswerteschaltung 22 gelegt werden, die Potentialänderungen an dem Signalleiter 10 feststellt. Solche Signaländerungen können durch Verformung der Isolationsschicht 11 hervorgerufen werden. Die Auswerteschaltung 22 steuert einen Signalgeber 23, der im Falle einer Verformung der Isolationsschicht 11 durch Belastung Alarm gibt. Die Abschirmung 12, die geerdet sein kann, ist mit dem Erdungsanschluß der Auswerteschaltung 22 und außerdem mit dem Minuspol einer Stromquelle 24 verbunden. Der andere Pol der Stromquelle 24 ist über ein Strommeßgerät 25 mit einem weiteren festen Kontakt des Schalters 21 verbunden.Figure 2 shows the electrical connections of the various conductors according to FIG. 1. The signal conductor 10 arranged in the interior of the shield 12 is connected to the movable contact of a switch 21. This movable contact On the one hand, the potential changes can be applied to the input of the evaluation circuit 22 on the signal conductor 10 establishes. Such signal changes can be caused by deformation the insulation layer 11 are caused. The evaluation circuit 22 controls a signal generator 23, which in the event of deformation of the insulation layer 11 by Load alarm gives. The shield 12, which may be grounded, is connected to the ground connection the evaluation circuit 22 and also connected to the negative pole of a current source 24. The other pole of the current source 24 is connected to another via an ammeter 25 fixed contact of the switch 21 connected.

Wenn durch Betätigung des Schalters 21 die Stromquelle 24 an den Signalleiter 10 angeschlossen wird, mißt das Strommeßgerät 25 den dann fließenden Strom. Da der Signalleiter 10 mit der Abschirmung 12 nicht verbunden ist, werden auf diese Weise nur die über die Isolationsschicht 11 fließenden Leckströme gemessen. Wenn die Leckströme einen unteren Grenzwert überschreiten, wird durch Betätigung eines Schalters 26 der Heizleiter 13 an eine Stromquelle 27 angeschlossen, so daß ein Heizstrom durch den Heizleiter 13 und dessen Abschirmung 15 fließt. Der Heizstrom kann auch automatisch eingeschaltet werden, wenn anstelle des Strommeßgerätes 25 eine entsprechende Schalteinrichtung für den Schalter 26 benutzt wird.If by actuating the switch 21, the power source 24 is connected to the signal conductor 10 is connected, the ammeter 25 measures the current then flowing. Since the Signal conductor 10 is not connected to the shield 12 in this way only the leakage currents flowing through the insulation layer 11 are measured. When the leakage currents exceed a lower limit value is activated by actuating a switch 26 the heating conductor 13 connected to a power source 27 so that a heating current flows through the heating conductor 13 and its shielding 15. The heating current can also be switched on automatically if instead of the ammeter 25 a corresponding switching device for the switch 26 is used.

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Claims

Claims t.) Pressure sensor for laying in the ground to determine the intrusion of objects into a limited surveillance area, with an in a signal conductor arranged in an insulation layer and connected to a signal device, d a d u r c h g e -k e n n n z e i c h n e t that the signal conductor (10) together with the insulation layer (11) is surrounded by a watertight envelope (17), and that a heating conductor (13) also runs in the casing (17).

2. Pressure sensor according to claim 1, characterized in that the signal conductor (10) provided with a shield (12) and designed as a coaxial cable (10,11,12) is.

3. Pressure sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the heating conductor (13) is provided with a shield (15) and as a coaxial cable (13, 14, 15) is formed.

4. Pressure sensor according to claim 2, characterized in that the coaxial cable (10,11,12) of the signal conductor can be connected to a resistance measuring device (24,25) is.