DE3131389A1 - "elektrischer vibrationsfuehler" - Google Patents

Description

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11084/Mü/H/Elf

PITTWAY CORPORATION Syosset, New York, 11791 (V.St.A.)

Elektrischer Vibrationsfühler

Die Erfindung betrifft einen Vibrationsfühler in Form eines elektrischen Schalters, der sich z.B. für den Einsatz in Einbruch-Warnanlagen und dergleichen eignet. Es sind bereits verschiedenartige Vibrationsfühler für den Einsatz in unterschiedlichen Anwendungsfällen bekannt, auch für den Einsatz in Sicherheitsanlagen. Sie arbeiten aufgrund der Bewegung des Schalters unter Einwirkung einer Beschleunigungskraft, z.B. einer Vibration oder eines Stoßes.

In Sicherheits- und Einbruchsalarm-Systemen sollte der Vibrationsfühler so kompakt sein, daß er ohne Schwierigkeiten montiert werden kann, und er muß zuverlässig arbeiten, da er lange Zeit inaktiv ist, bevor er durch einen Einbrecher zur Wirkung kommen muß. Außerdem muß bei einer Einbruchwarnanlage der Vibrationsfühler bei einem Einbruch ansprechen, nicht jedoch bei natürlich auftretenden Erscheinungen. Die angemessene Empfindlichkeit des Fühlers kann bei verschiedenen Anwendungsfällen unterschiedlich sein, was von

der Umgebung abhängt, in der er eingesetzt wird,und / oder dem Bauteil, an dem er befestigt ist. So werden z„ B. Fühler mit verhältnismäßig geringer Empfindlichkeit an solchen Bauteilen verwendet, die leicht Schwingungen übertragen, wie Fensterrahmen oder dünnen Wänden, während man vorzugsweise Fühler mit höherer Empfindlichkeit an solchen Bauteilen einsetzt, die Schwingungen nicht so leicht übertragen.

Gemäß der Erfindung wird ein Vibrationsfühler geschaffen, der einen Rumpfteil hat, welcher zwei Paare von im Abstand zueinander angeordneten, einander gegenüberstehenden elektrischen Kontaktgliedern trägt, wobei jedes Paar der Kontaktglieder eine Unterstützungsfläche darstellt. Ein schwingungsempfindliches Querstabelement besitzt zwei elektrisch leitende überbrückungsabschnitte, von denen jeder überbrückungsabschnitt in einem zugehörigen Unterstützungsbereich angeordnet ist, so daß er einen Stromkreis zxtfischen zwei einander gegenüberstehenden Kontaktgliedern schließt, von denen er sich abheben kann, wenn auf dem Sensor eine Beschleunigungskraft einwirkt. An jedem Kontaktglied befindet sich ein elektrischer Anschluß für die Verbindung mit einer äußeren Schaltungsanordnung .

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist jedes Kontaktglied ein Draht, der mit einem Anschluß verbunden ist, und die zwei Drähte eines jeden Paares sind mit Abstand zueinander und seitlich nebeneinander angeordnet und schließen miteinander einen Winkel ein. Das vibrationsempfindliche Element weist einen Stab auf, dessen beide Enden jeweils in einer durch das Paar der Kontaktdrähte gebildeten Unterstützungs- oder Tragmulde liegen. Jeder Kontaktpunkt ist dadurch ein konzentrierter Bereich, an dem ein relativ hoher Kontaktdruck herrscht. Der Kreuzungswinkel der beiden Drähte in jedem Unterstützungsbereich kann in Abhängigkeit von der gewünschten

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Empfindlichkeit gewählt werden, wobei ein spitzer Kreuzungs— winkel eine höheis Dämpfung oder Beruhigung für den Querstab bietet. Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel bildet jedes Drahtpaar zwei Unterstützungsbereiche (einen oberen und einen unteren), wobei der Kreuzungswinkel· der Drähte in einem ünterstützungsbereich wenigstens 15 ° größer als dem anderen Unterstützungsbereich ist, so daß auf diese Weise abhängig von der Montagelage des Schalters zwei unterschiedliche Schalterempfindlichkeiten gewählt werden können.

Die Empfindlichkeit des Schalters läßt sich auch abhängig von der Verbindung der Kontaktelemente untereinander variieren, die in Reihe, parallel oder reihenparallel geschaltet werden können.

In einer Ausfuhrungsform der Erfindung sind sowohl die Kontaktdrähte als auch der Querstab mit einem Edelmetall plattiert und haben etwa einen Durchmesser von 1 mm. Der Rumpfteil hat einen Schlitz in seiner Stirnfläche, aus der die Kontaktdrähte heraustreten, und der Querstab trägt eine Metal·l·pl·atte, die mit einem Umfangsabschnitt in den Schlitz hineingreift, so daß der Querstab in seiner seitlichen Bewegung begrenzt und in seiner vertikalen Bewegung geführt ist. Das Gewicht der Führungsscheibe läßt sich ebenfalls zur Steuerung der Empfindlichkeit des Fühlers wählen. Wo Umweltstörungen außergewöhnlich hoch sind, können zusätzliche Haltekräfte, z. B. magnetische, eingesetzt werden. Die Anordnung der Kontaktdrähte und des Querstabes findet sich in einem vollständig dicht verschlossenen Plastikgehäuse,.so daß keine schädigenden Umwelteinflüsse wirksam werden können, und sie kann in Verbindung mit elektronischen Analysiergeräten eingesetzt werden, um ein zuverlässiges und vielfältiges Einbruchschutzsystem abzugeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines

Vibrationsfühlers gemäß der Erfindung, bei dem die Abdeckhaube vom Rumpfteil abgezogen ist;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Rumpf-

teils und der Vibrationsfühlerkomponenten des Sensors aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt entsprechend der Linie 4-4

in Fig. 3;

Fig. 5 einen Ausschnitt von den Tragdrähten und

dem sie überbrückenden Querstab in einer Stellung für hohe Empfindlichkeit;

Fig. 6 die gleiche Darstellung wie Fig. 5, jedoch in einer Stellung mit größerer Dämpfung ; und

Fig. 7 eine mögliche Schaltungsverbindung für

die Tragdrähte des Vibrationsfühlers.

Der in Fig. 1 gezeigte Vibrationsfühler weist einen Rumpfteil aus elektrisch isolierendem Material, eine vordere Abdeckkappe 1 2 und eine hintere Abdeckkappe 14 auf= Die Schaltereinheit hat einen Durchmesser von etwa 2 cm und eine Länge von etwa 2,5 cm. Der Rumpfteil 10 hat eine zylindrische Ober-

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fläche 16, auf die die Frontkappe 12 bis gegen einen Flansch 18 aufgesetzt ist, und eine ähnliche zylindrische Oberfläche 20 nimmt die hintere Abdeckkappe 14 auf. Mit einem Keil 22 wird die vordere Abdeckkappe 12 gegenüber dem Rumpfteil 10 ausgerichtet, so daß Anzeigelettern "H" und "L" auf der Stirnfläche 24 der vorderen Abdeckkappe 12 gegenüber dem Rumpfteil 10 richtig ausgerichtet sind. In die Stirnwand 26 des Rumpfteils 10 ist ein vertikaler Kanal 28 eingeformt, der parallele Seitenflächen hat.

Vier goldplattierte Drähte 30, 32, 34, 36 von etwa 3/4 mm Durchmesser sind in den Rumpfteil 10 eingebettet. Jeder Draht ist mit einem zugehörigen Anschluß 40, 42, 44, 46 auf der Rückseite 48 des Rumpfteils 10 verbunden und erstreckt sich durch den Rumpfteil derart, daß vor der Stirnfläche 26 feste Bügelabschnitte vortreten. Diese Bügelabschnitte jedes Drahtes weisen zueinander parallele obere und untere Stützabschnitte A und B auf, die aus der Stirnwand 26 des Rumpfteils 10 heraustreten, sowie Kontaktsegmente C und D, die diese Stützsegmente miteinander verbinden. Die Drähte 30 und 36 haben gleichgeformte Bügelabschnitte, wobei ihre Kontaktsegmente C in einem Winkel von etwa 112 ° gegenüber den StutζSegmenten A abgeknickt sind, während die Kontaktsegmente D mit den Tragsegmenten B einen Winkel von etwa 135 ° einschließen. Auch die Drähte 32 und 34 bilden untereinander gleicheBügel, wobei die Kontaktsegmente C einen Winkel von etwa 67 ° mit ihren StutζSegmenten A und die Kontaktsegmente D einen Winkel von etwa 45 ° mit den Stützsegmenten B einschließen, wie dies in den Figuren 5 und 6 zu erkennen ist. Das Drähtepaar 30, 32 und das Drähtepaar 34, 36 bilden also Einschluß- oder Fangbereiche mit ihren einander überkreuzenden Kontaktsegmenten C und D, wobei die Segmente C in einem Winkel von etwa 45 ° einander bei E schneiden, während die Segmente B einander unter einem Winkel von etwa 90 ° im Schnittpunkt F schneiden, was die Figuren 5 und 6 zeigen.

Die Vibrationsfühleranordnung enthält darüber hinaus einen goldplattierten Querstabdraht 50 (etwa 3/4 mm Durchmesser), auf dem eine zylindrische Messingscheibe 52 mit etwa 1 cm Durchmesser und 0,6 mm Dicke befestigt ist. Ein Ende des QuerStabes 50 erstreckt sich durch den Fangbereich, der von den Drähten 30 und 32 gebildet wird, das andere Ende durch den Fangbereich aus den Drähten 34 und 36. In seiner Ruhestellung schließt der Querstab 50 den ersten Stromkreis zwischen den Drähten 30 und 32 und einen zweiten Stromkreis zwischen den Drähten 34 und 36, und außerdem verbindet er diese beiden Stromkreise miteinander. Ein Umfangsabschnitt der Scheibe 52 dringt in den Schlitz 28 ein, wodurch einerseits die Querverschiebung des Stabes 50 begrenzt wird und der Stab bei auftretenden Beschleunigungskräften eine Vertikalführung erhält.

Im praktischen Einsatz des Vibrationsfühlers, z. B. in einer Einbruchsicherungsanlage, wird der Fühler an einer Stelle eingebaut, wo Vibrationen oder Schläge zu erwarten sind, wenn sich eine Person unberechtigterweise Zugang verschafft. Der Fühler kann aufrecht (geringe Dämpfung) gemäß Fig. 5 oder umgekehrt (größere Dämpfung) gemäß Fig. 6 montiert sein. In der Stellung mit geringer Dämpfung (hohe Empfindlichkeit) liegt der Querstab 50 auf den sich unter 90 ° kreuzenden Kontaktsegmenten D auf, wie in Fig» 5 gezeigt. Ist die Schaltereinheit umgekehrt montiert, wie es die Fig. 6 zeigt, dann liegt der Querstab 50 auf den sich unter 4 5 ° schneidenden Kontaktsegmenten C auf, die dem Querstab 50 eine stabilere Lage vermitteln.

Ausgangsleiter 60 sind mit den Anschlüssen 40, 42, 44 und verbunden und führen zu einer nicht gezeigten Warnanlage.

Sobald auf den Schalter Schwingungen oder Schläge einwirken, durch die der Querstab 50 von einem oder von beiden Unterstützungsabschnitten abgehoben wird, werden ein oder mehrere Schaltkontakte geöffnet. Je nach Schaltung der Anschlüsse können die Kontaktunterbrechungen einen elektrischen Stromfluß zwischen den Leitern 6OA und 6OB unterbrechen. Bei der Reihenparallelschaltung gemäß Fig. 7 z.B. verbindet eine erste Brücke 62 die Drähte 32 und 36 und eine zweite Brücke 64 die Drähte 30 und 34. Die Anschlüsse 44 und 46 sind mit den Ausgangsleitungen 6OA und 6OB verbunden. Bei dieser Schaltung muß die am Vibrationsfühler wirksam werdende Beschleunigungskraft groß genug sein, um beide Enden des Querstabes abzuheben, damit eine Schaltkreisunterbrechung zwischen den Anschlußleitern 60A und 6OB auftritt. Die Empfindlichkeit des Schalters kann durch verschiedene unterschiedliche Möglichkeiten verändert werden, wozu eine Änderung der Schaltungsverbindungen und eine Änderung der Schalterpositionen gehört. Außerdem läßt sich die Empfindlichkeit durch Veränderung von Größe und/oder Material der Führungsscheibe 52 und durch Ändern der Form der Fangabschnitte der Drähte beeinflussen.

Claims (9)

1. Patentansprüche :

   M.j Elektrischer Vibrationsfühler mil einem Rumpfteil, an dem zwei Kontaktkonstruktionen angeordnet sind, einem auf den Kontaktkonstruktionen aufliegenden und zwischen diesen einen Stromkreis schließenden Element, das unter dem Einfluß von am Rumpfteil angreifenden Beschleunigungskräften von den Kontaktkonstruktionen abheben kann, und Anschlüssen an jeder Kontaktkonstruktion für die Verbindung mit äußeren Schaltungen,

   dadurch

   gekennzeichnet,

   daß jede Kontaktkonstruktion ein Paar einander mit Abstand gegenüberstehender elektrischer Kontaktelemente (30, 32; 34,36) aufweist, die einen Lagerbereich bilden, und daß das den Stromkreis schließende Element ein Querschienenelement (50) mit zwei voneinander beabstandeten elektrisch leitenden Abschnitten ist,

   die auf den Kontaktelementen (30, 32; 34, 36) in je einem der Lagerbereiche aufliegen und so einen Stromkreis zwischen dem jeweiligen Paar der Kontaktelemente (30, 32; 34, 36) schlies-
2. 2.) Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Kontaktelement (30,32; 34,36) ein Droht ist, der mit einer Anschlußklemme (40,42,44,46) am Rumpfteil (10) verbunden ist, und daß jede der Kontaktkonstruktionen ein Paar dieser Drähte (30, 32; 34,36) enthält, die mit Abstand und nebeneinander angeordnet sind und einander unter einem Winkel schneiden, so daß sie eine Tragmulde für den zugehörigen elektrisch leitenden Abschnitt des Querschieneneiementes (50) bilden.
3. 3.) Fühler nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paar zusammenwirkender Drähte (30, 32; 34, 36) sich an zwei auseinanderliegenden Schnittpunkten (E,F) schneidet und eine Fangöffnung bildet, in der der zugehörige elektrische Leiterabschnitt des Querschieneneiementes ' (50) liegt.
4. 4.) Fühler nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittwinkel des einen Schnittpunktes (F) wenigstens 15° größer als der Schnittwinkel des anderen Schnittpunktes (E) ist.
5. 5.) Fühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d urch gekennzeichnet, daß das Querschienenelement (50) ein elektrisch leitender Stab ist oder einen solchen Stab enthält.
6. 6.) Fühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß Mittel (28,52) zum Begrenzen der seitlichen Bewegung - und Führen der Vertikalbewegung des Querschieneneiementes (50) unter Beschleunigungskräften vorgesehen sind.
7. 7.) Fühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Querschxenenelement (50) zwischen seinen Enden ein Belastungsgewicht (52) angebracht ist.
8. 8.) Fühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Belastungsgewicht (52) eine Scheibe ist und daß im Rumpfteil eine Nut (28) ausgebildet ist, in die ein Umfangsabschnitt der Scheibe (52) eingreift.
9. 9.) Fühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Querschienenelement (50) und die Kontaktelemente (30,32? 34,36) Drähte mit einem Kreisquerschnitt in der Größenordnung von etwa 1 mm Durchmesser und mit einer Edelmetalloberfläche sind.