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Elektrodenanordnung für kapazitive Schutzzäune
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Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung für kapazitive Schutzzäune.
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Für einen sicheren Objektschutz wird häufig zusätzlich zum Gebäudeschutz
die Umgebung z.B. mit einem Schutzzaun abgesichert, um ein unbefugtes Eindringen
zu verhindern oder zumindest zu erschweren. Um ein unbefugtes Eindringen zu erkennen,
werden kapazitive Schutzzäune errichtet, die einen Alarm auslösen, wenn sich ein
Eindringling ihm nähert oder ihn zu durchdringen versucht. Besonders sicherungsbedürftige
Objekte, z.B. Kernkraftwerke, militärische Anlagen, gefährdete Produktionsstätten,
benötigen äußert sichere Raumschutzanlagen.
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Kapazitive Schutzzäune weisen eine Anzahl Elektroden aus längsgespannten
Drähten auf, die mit Isolatoren in bestimmten Abständen an Masten befestigt sind.
Es werden die Kapazitäten zwischen den einzelnen Elektroden oder die Kapazitäten
gegenüber der Erde gemessen und ausgewertet und daraus ein Alarm oder auch ein Störkriterium
abgeleitet. Da derartige Freilandanlagen besonders leicht gegen Umwelteinflüsse,
z.B. Drahtverdickung durch Regen oder durch das Aufsetzen eines Vogels auf der Elektrode,
störempfindlicher sind als Raumschutzanlagen in geschlossenen Gebäuden, werden zur
Vermeidung von Fehlalarmen, sogenannten Täuschungsalarmen, verschiedene Maßnahmen
getroffen. Derartige Maßnahmen werden im allgemeinen schaltungstechnisch realisiert.
Mit Hilfe komplizierter Meß- und Auswertemethoden versucht man bei hinreichend großer
Ansprechempfindlichkeit des kapazitiven Schutz-
zaunes die Täuschungsalarme
auf ein Minimum zu reduzieren.
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Aber diesen Maßnahmen sind Grenzen gesetzt, denn die Kapazitätsänderungen,
die beispielsweise durch Regentropfen oder das Aufsetzen von Vögeln auf den Elektroden
verursacht werden, lassen sich meß- und auswertetechnisch nicht völlig ausschalten.
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Ein auf einem Elektrodendraht, der im allgemeinen einen kreisrunden
Querschnitt aufweist, aufsitzender Vogel bewirkt eine Kapazitätsänderung, die umso
geringer ist, je größer der Durchmesser des Drahtes ist. Der Regen, der auf den
Drähten in Form von nebeneinander hängenden Tropfen gespeichert wird, bewirkt ebenfalls
eine Kapazitätsänderung. Diese Kapazitätsänderung ist umso geringer, je größer der
Drahtdurchmesser ist. Das bedeutet, man müßte die Drahtdurchmesser der Elektroden
wesentlich größer machen. Das hat aber den Nachteil, daß die Drähte schwer werden
und sich mechanische Probleme ergeben. Außerdem können sich dann auch wieder größere
Vögel auf dS Drähte setzen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, zur Vermeidung von Täuschungsalarmen
den Elektroden eines kapazitiven Schutzzaunes eine solche Form zu geben, die das
Aufsetzen von Vögeln erschwert und die Tropfenbildung bei Regen vermeidet bzw. unwirksam
macht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elektrode
einen Leiterquerschnitt mit ungleichem Seitenverhältnis aufweist, um eine Wasserbildung
bei Regen an der feldstarken Seite der Elektrode zu verhindern.
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Die übliche Elektrodenanordnung für kapazitive Schutzzäune weist in
gewissen Abständen angeordnete längsgespannte Drähte auf, die einen kreisrunden
Querschnitt besitzen.
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Dabei sind die Elektroden senkrecht übereinander und
parallel
zueinander waagrecht zum Boden an Masten angeordnet. Im Gegensatz zum kreisförmigen
Leiterquerschnitt ist die Form der Elektrode so ausgebildet, daß ein Leiterquerschnitt
gegeben ist, der von dieser Kreisform abweicht. Die Elektrode weist einen Querschnitt
auf, dessen Schmalseite kleiner als dessen Breitseite ist. Der Elektrodenquerschnitt
steht also in einem ungleichen Seitenverhältnis zueinander.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform hat die Elektrode einen rechteckigen
Leiterquerschnitt, dessen schmale Seite wesentlich kleiner als dessen Breitseite
ist. Dadurch erhält die Elektrode die Form eines Bandleiters.
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Die sehr kleine Schmalseite des Bandleiters, beispielsweise von 0,1
mm gegenüber einer Breite von 3 mm erschwert durch die Schneidewirkung das Aufsetzen
von Vögeln. Ist dieser Bandleiter am kapazitiven Schutzzaun so angeordnet, daß eine
Schmalseite nach unten weist, die Elektrode also ein hochkant gestelltes Band bildet,
so wird dadurch bei Regen das Wasser an der feldschwachen Seitenfläche, der Breitseite
des Bandleiters gespeichert.
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Eine gleichmäßige Tropfenbildung an der Unterkante (Schmalseite des
Bandleiters) ist praktisch ausgeschlossen. Der geringere Strömungswiderstand für
das Wasser an den Seitenflächen (Breitseite des Bandleiters) ermöglicht einen schnellen
Transport des Wassers längs des Bandleiters. Ein an der Unterkante befindlicher
Wasserfilm wird von der Seitenfläche her aufgesaugt, so daß sich an der Unterkante,
der feldstarken Seite der Elektrode keine Tropfen bilden können. Um ein rasches
Abtropfen des an der Seitenfläche gespeicherten Wassers zu erreichen, kann die Elektrode
gegenüber der Waagrechten geneigt sein. Dabei reicht schon eine geringe Neigung
der Elektrode von weniger als 5°.
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Eine weitere Ausführungsform der Elektrode ist durch min-
destens
zwei dicht aneinander angeordnete Leiter gegeben, die einen kreisförmigen Leiterquerschnitt
aufweisen können. Dabei können beispielsweise zwei Leiter vorgesehen sein, die parallel
zueinander angeordnet sind und einen Doppelleiter bilden. Im jeweiligen Zwickel
zwischen einem derartigen Doppelleiter sammelt sich bei Regen das Wasser, so daß
an der Unterseite der Elektrode eine Tropfenbildung verhindert wird, ähnlich wie
beim Bandleiter.
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Auch bei dieser Elektrodenform wird das Aufsetzen von Vögeln sehr
erschwert.
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In vorteilhafter Weise können auch beispielsweise zwei Leiter verdrallt
angeordnet sein, die zudem in bestimmten Abständen Drahtstückchen eingeflochten
haben können, so daß die Elektrode die Form eines Stacheldrahtes aufweist. Das hat
den Vorteil, daß definierte Abtropfstellen angeordnet sind, die bei Regen ein rasches
Abtropfen des sich bildenden Wasserfilms bewirken.
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Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Elektroden nicht senkrecht
übereinander, sondern versetzt zueinander anzuordnen. Das hat den Vorteil, daß das
heruntertropfende Wasser auf die darunter befindlichen Elektroden keinen störenden
Einfluß hat und somit zu keinem Täuschungsalarm führt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung und sich daraus ergebende Vorteile
werden anhand der Zeichnung im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 eine
Elektrodenanordnung mit einer hochkant angeordneten, bandförmigen Elektrode mit
rechteckigem Querschnitt, Fig. 2 eine Elektrodenanordnung gemäß Fig. 1 in perspektivischer
Darstellung, Fig. 3 eine Elektrodenanordnung mit zwei zueinander verdrallten Leitern
mit jeweils kreisförmigen Querschnitten,
Fig. 4 eine Elektrodenanordnung
gemäß Fig. 3.
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In Fig. 1 ist im Querschnitt eine bandförmige Elektrode El dargestellt.
Der Querschnitt Q der Elektrode El hat die Form eines Rechtecks, dessen Schmalseite
SS gegenüber der Breitseite BS sehr klein ist, z.B. 0,1 mm zu 3 mm. Die Elektrode
ist am Schutzzaun so angeordnet, daß eine Schmalseite SS nach unten weist.
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Bei Regen bildet sich ein Wasserfilm W auf der Breitseite BS, d.h.
an der feldschwachen Seitenfläche des hochkant gestellten Bandleiters. Der Wasserfilm
hat nur einen geringen Einfluß auf die Kapazitätsänderung, weil das elektrische
Feld zwischen den Elektroden seine größte Feldstärke aufweist. Ein an der Schmalseite
SS des Bandes befindlicher Wasserfilm W wird von der Seitenfläche BS wegen des geringen
Strömungswiderstandes aufgesaugt, so daß sich an der unteren Schmalseite SS des
Bandleiters keine die Kapazität des Schutzzaunes ändernden Wassertropfen bilden
können. Ein derartiges Band kann an den Breitseiten BS eine große Wassermenge halten,
weil der Wasserquerschnitt W groß werden kann. Bei einer geringen Neigung (weniger
als 5°) wird ein verhältnismäßig rasches Abtropfen des Wassers, wenn die Wassermenge
an der Seitenfläche zu groß geworden ist, ermöglicht. Bei den üblicherweise verwendeten
runden Drähten wäre dazu eine Neigung von mehr als 10° erforderlich.
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In Fig. 3 ist eine weitere Elektrodenform dargestellt.
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Die Elektrode E2 hat im Schnitt dargestellt zwei dicht aneinander
gepackte Leiter L1 und L2 mit den Querschnitten Q1 und Q2, wobei die Leiter L1 und
L2 zueinander verdrallt sind. In dem jeweiligen Zwickel zwischen den Leitern L1
und L2 bzw. Qi und Q2 kann sich bei Regen das Wasser W speichern. Es bildet im Schnitt
gesehen einen Wasserkeil W. Das Wasser W zeigt hier ein ähnliches Ver-
halten
wie beim ersten Ausführungsbeispiel, Elektrode Ei gemäß Fig. 1. Der relativ große
Wasserquerschnitt W im Zwickel der LeiterLi und L2 hat einen relativ geringen Strömungswiderstand
längs des Leiters zur Folge, so daß dadurch ein leichtes Aufsaugen des sich insbesondere
an der Unterseite der Elektrode (E2) bildenden Wasserfilms gewährleistet ist. Bei
einem zu starken Anwachsen des Wassers im Leiterzwickel tropft es ab. Wenn die Elektrode
gegenüber der Waagrechten eine geringe Neigung von weniger als 50 aufweist, wird
der Abtropfvorgang beschleunigt.
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Die beiden Leiter L1 und L2 können auch parallel zueinander angeordnet
sein und wie der Bandleiter (Elektrode E1) hochkant am kapazitiven Schutzzaun angeordnet
sein. Dabei sind ähnliche Verhältnisse wie bei der Elektrode El gegeben.
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In Fig. 4 ist eine Elektrode E2 gemäß der Fig. 2 aus verdrallten Leitern
L7 und L2 perspektivisch dargestellt.
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Dort sind in gleichmäßigen Abständen d kleine Drahtstücke ST eingeflochten,
so daß sich eine stacheldrahtförmige Elektrode ergibt. Dadurch sind definierte Abtropfstellen
für das Wasser geschalten. Eine Neigung der Elektrode gegenüber der Waagrechten
ist hierbei nicht mehr notwendig.
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Es können bei anderen Elektrodenformen und -anordnungen ebenso definierte
Abtropfstellen bewirkt werden, wenn in bestimmten Abständen Ringe oder ähnliche
Abtropfvorrichtungen auf den Elektrodendrähten angeordnet werden.
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10 Patentansprüche 4 Figuren