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Lichtschrankenobj ektaußensicherungsvorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches
1 genannten Art.
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Derartige Einrichtungen dienen zur Sicherung von Objekten gegen unbefugtes
Eindringen. Im Falle eines zu sichernden Hauses werden um das Haus herum Lichtschranken
aufgestellt, die bei Passieren, also Unterbrechung des Strahlweges, Alarm auslösen.
Dieser wird zunächst festgestellt in dem Empfänger der jeweiligen Lichtschranke,
wenn dieser bei Abschattung kein Signal mehr erhält. Von dem außen, z. B. in einem
Garten aufgestellten Empfänger wird ein entsprechendes Alarmsignal über eine Signalübertragungsstrecke
einer üblicherweise im Hause aufgestellten Zentralstation zugeführt. Diese ist mit
Alarmgabeeinrichtungen ausgerüstet und kann weitere Funktionen übernehmen, wie beispielsweise
die laufende Betriebsüberwachung der Vorrichtung.
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Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art sind die Sender und Empfänger
der Lichtschranken, die beispielsweise im Garten vor dem Hause aufgestellt sind,
und die Zentralstation untereinander durch Kabel verbunden, in denen
die
Signalübertragung erfolgt und mit denen auch die Energieversorgung der Sender und
Empfänger von der Zentralstation her betrieben wird.
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Ein derartiger Aufbau ist jedoch mit Nachteilen verbunden. Die Verlegung
der Kabel stößt häufig auf Schwierigkeiten, z. B. bauliche Hindernisse. Ferner können
längere Kabelstrecken je nach vorgefundener Geländeform häufig nur schwer getarnt
werden, so daß durch die Kabelstrecken die unbefugt eindringenden Personen auf das
Vorhandensein einer Alarmanlage hingewiesen werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfacher verlegt und schwieriger zu
orten ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles
des Anspruches 1 gelöst.
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Sender und Empfänger sind erfindungsgemäß mit eigener Energieversorgung,
z. B. Batterien, versehen und mit der Zentralstation drahtlos, z. B. über eine Ultraschall-oder
Infrarotstrecke verbunden. Eine derartige Anlage kann schnell aufgebaut und im Gelände
gut getarnt werden, wobei die störenden Kabelverbindungen restlos entfallen.
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Vorteilhaft erfolgt dabei gemäß Anspruch 2 die Energieversorgung von
Sender und Empfänger durch Solarzellengeneratoren, die zur Aufrechterhaltung des
Nachtbetriebs mit Akkumulatoren als Energiespeicher versehen sind.
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Gegenüber der Dauerversorgung mit Batterien ergibt sich der Vorteil
nahezu unbegrenzter wartungsfreier Betriebsdauer.
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Weiterhin vorteilhaft ist gemäß Anspruch 3 die Signal-
übertragungsstrecke
zwischen den Empfängern und der Zentralstation jeweils als Funkstrecke ausgebildet.
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Gegenüber anderen drahtlosen Übermittlungsmöglichkeiten zeichnet sich
die Funkübertragung z. B. in einem postzugelassenen Frequenzbereich durch hohe Störunempfindlichkeit
insbesondere gegen Abschattung durch Hindernisse aus.
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Weiterhin vorteilhaft sind gemäß Anspruch 4 die Lichtschrankensender
derart ausgebildet, daß sie nur in größeren Abständen kurze Lichtimpulse aussenden.
Dadurch ergibt sich eine erhebliche Energieeinsparung gegenüber Dauerbetrieb der
Lichtstrecke. Bei Betrieb mit Versorgungsbatterien können die Wartungsintervalle
verlängert werden. Bei Versorgung mit Solarzellengeneratoren lassen diese sich mit
geringer Leistung, also klein aufbauen, wodurch das Gerät kleiner und damit besser
tarnbar ausgebildet werden kann.
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Weiterhin vorteilhaft ist gemäß Anspruch 5 zur Signalübertragung zwischen
Lichtschrankenempfängern und Zentralstation ein Betrieb mittels kodierter Impulsgruppen
vorgesehen, die in größeren Abständen gesendet werden. In den Impulspausen kann
der am Lichtschrankenempfänger vorgesehene Signalsender abgeschaltet sein, wodurch
wiederum in erheblichem Maße Energie gespart wird. Außerdem läßt sich eine solche,
nur kurzzeitig sendende Anlage nur schwer orten, was die Auffindung der Alarmanlage
durch unbefugte Personen erschwert.
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Weiterhin vorteilhaft ist gemäß Anspruch 6 ein Betrieb der Signalübertragungsstrecke
vorgesehen, bei dem in Zeitabständen die ordnungsgemäße Funktion anzeigende Signale
einer bestimmten Art und bei Unterbrechung der Lichtschranke ein Alarmsignal einer
anderen Art verwendet werden. Der Funkverkehr zwischen dem Lichtschranken-
empfänger
und der Zentralstation wird dadurch in besonders sinnvoller Weise auf das Notwendigste
beschränkt, wodurch Energie gespart und die Ortung der Anlage erschwert wird.
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Schließlich sind vorteilhaft gemäß Anspruch 7 sowohl Sender als auch
Empfänger einer Lichtschranke mit Lumineszenzdioden des gleichen Typs ausgebildet.
Es werden also nicht spezielle Sende- und Empfangsdioden verwendet, sondern beispielsweise
auf beiden Seiten Sendedioden desselben Typs. In diesem Falle wird wegen der übereinstimmenden
Spektralempfindlichkeit bei der Empfangsdiode eine hohe Empfindlichkeit erreicht.
Das Sendesignal kann daher verringert werden, wodurch wiederum Energie eingespart
wird.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch
dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 ein Haus mit darum herum aufgestellten Lichtschranken,
Fig. 2 das Blockschaltbild eines Lichtschrankensenders, Fig. 3 das Blockschaltbild
eines Lichtschrankenempfängers, Fig. 4 das Ausgangssignal des Lichtschrankensenders
gemäß Fig. 2 und Fig. 5 das Sendesignal auf der Signalstrecke zwischen Lichtschrankenempfänger
und Zentralstation.
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In Fig. 1 ist schematisch in Draufsicht ein Haus 1 mit umgebendem
Gelände dargestellt. Um das Haus herum sind im Ausführungsbeispiel drei Lichtschranken
aufgebaut,
die jeweils aus Sender 2 und Empfänger 3 bestehen.
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Die Sender und Empfänger sind jeweils so aufgestellt, daß sich drei
überlappende Lichtschranken ergeben, wobei die jeweiligen Strahlwege zwischen Sender
und Empfänger mit gestrichelten Linien dargestellt sind.
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Je nach Geländegegebenheiten können auch vier oder mehr Lichtschranken
aufgestellt werden.
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Bei jeder Lichtschranke wird vom Sender ein Lichtsignal, das vorzugsweise
im Infrarotbereich liegt, zum Empfänger geschickt. Ein Alarmsignal wird dann gegeben,
wenn durch eine die Lichtschranke passierende Person der Lichtweg unterbrochen wird.
Wie bei Anlagen dieser Art üblich, ist der Empfänger 3 einer jeden Lichtschranke
an einen Eingangskanal einer im Haus 1 aufgestellten Zentralstation 4 über eine
Signalübertragungsstrecke angeschlossen. Die Zentralstation 1 überwacht alle angeschlossenen
Lichtschranken und ist mit geeigneten üblichen Anzeige-und Alarmgabeeinrichtungen
versehen.
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Erfindungsgemäß werden zwischen den einzelnen Geräten der Vorrichtung,
also Sendern, Empfängern und Zentralstation, Kabel vermieden. Die Sender und Empfänger,
die außerhalb des Hauses 1 aufgestellt sind, besitzen daher jeweils eine eigene
Energieversorgung, die beispielsweise in Form einer Batterie vorgesehen sein kann.
Es können auch jeweils ein Sender und ein Empfänger zu einem Eckgerät mit gemeinsamer
Versorgung kombiniert werden, das dann in der Ecke zwischen zwei Lichtschranken
aufgestellt werden kann. Die Signalübertragung zwischen Lichtschrankenempfänger
und Zentralstation erfolgt drahtlos.
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Zur Energieversorgung von Sender und Empfänger verwendete Batterien
müssen jedoch von Zeit zu Zeit aufgeladen werden. Vorzugsweise werden daher zur
Versorgung von Sendern und Empfängern Solargeneratoren verwendet, mit denen
Akkumulatoren
laufend aufgeladen werden. Ausführungsbeispiele derartiger Sender und Empfänger
sind in den Fig. 2 und 3 im Blockschaltbild dargestellt.
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Der Sender gemäß Fig. 2 bestrahlt die gestrichelt dargestellte Lichtschrankenstrecke
in Pfeilrichtung über eine Optik 5, die auf einen Licht, vorzugsweise im UV-Bereich,
aussenden elektrooptischen Wandler ausgerichtet ist. Vorzugsweise findet dazu eine
Lumineszenzdiode 6 Anwendung. Diese wird von einem Verstärker 7 über eine Leitung
8 beaufschlagt, der wiederum über eine Leitung 9 durchein Steuergerät 10 gesteuert
wird, mit dem die Form des Ausgangssignales gebildet wird. Verstärker 7 und Steuergerät
10 sind an ein Netzgerät 11 über eine Leitung 12 angeschlossen. Das Netzgerät 11
besitzt im wesentlichen eine Batterie zur Energiespeicherung, die über eine Leitung
13 von einem Spannungswandler- und Ladegerät 14 aufgeladen wird, das seine elektrische
Energie aus einer Solarzelle 15 bezieht, welche beispielsweise in der Geräteoberfläche
angeordnet ist.
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Auf diese Weise ist der ständige Betrieb des Senders gewährleistet.
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Der in Fig. 3 dargestellte Empfänger besitzt dieselbe Stromversorgungseinrichtung
11 bis 15 wie der Sender gemäß Fig. 2. Am optischen Eingang, der auf die gestrichelt
dargestellte Lichtschrankenstrecke ausgerichtet ist, sitzt eine Empfangsoptik 16,
die das empfangene Licht auf einen optoelektrischen Wandler fokussiert, der im bevorzugten
Ausführungsbeispiel als optisch empfindliche Emfpangsdiode 17 ausgebildet ist. Diese
ist über eine Leitung 19 an einen Verstärker 18 angeschlossen, der über eine Leitung
20 eine Auswertungs- und Kodiereinheit 21 ansteuert, die über eine Leitung 22 an
einen Funksender 23 mit Antenne 24 angeschlossen ist. Die Auswertungs- und Kodiereinheit
21 schaltet den Funk-
sender 23 je nachdem, ob die Lichtschranke
in Betrieb oder unterbrochen ist, in gewünschter Weise, um über die Antenne 24 Funksignale
an eine Antenne 25 der Zentralstation 4 zu senden.
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Bei im Gelände zu versteckenden Alarmanlagen, wie im vorliegenden
Falle den Sendern 2 und Empfängern 3, ist es wünschenswert, diese Geräte möglichst
klein auszubilden, um sie besser verstecken zu können. Bei den dargestellten Geräten
mit Solarenergieversorgung ist außerdem auch bei ungünstigen Witterungsbedingungen
eine ständige Aufrechterhaltung des Betriebs zu gewährleisten. Es muß daher mit
relativ kleinen Akkumulatoren und kleinen Solarzellenflächen gearbeitet werden.
Der Stromverbrauch im Sender 2 und Empfanger 3 muß daher soweit wie möglich verringert
werden.
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Erfindungsgemäß werden dazu die folgenden Wege eingeschlagen: Zunächst
sind die optische Sendediode 6 und Empfangsdiode 17 als Limineszenzdioden desselben
Typs ausgewählt.
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Es hat sich dabei herausgestellt, daß bereits mit einer sehr geringen
Sendeleistung zuverlässiger Betrieb gewährleistet werden kann, da die Empfangsempfindlichkeit
der Empfangsdiode 17 durch Ubereinstimmung der Spektralemfindlichkeit besonders
hoch ist.
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Weiterhin wird mit dem Steuergerät 10 des Senders 2 ein optisches
Signal gemäß Fig. 4 erzeugt, das mit niedriger Folgefrequenz kurze Impulse 26 erzeugt.
Diese können im Empfänger 3 ohne weiteres nachgewiesen werden und reichen zur Aufrechterhaltung
der Lichtschranke aus. Naturgegeben muß die Folgefrequenz allerdings so hoch sein,
daß auch die Lichtschranke schnell passierende Objekte noch nachgewiesen werden.
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Im Empfänger 3 der Lichtschranke wird die größte Leistung bei Betrieb
des Funksenders 23 benötigt. Dieser wird daher von der Auswertungs- und Kodiereinheit
21 impulsweise angesteuert, so daß die Sendeleistung nur während kurzer Impulse
in größeren Abständen benötigt wird. In Fig. 5 ist die Funksendeleistung über der
Zeit (als Abszisse) aufgetragen. Erfindungsgemäß finden von der Kodiereinheit 21
erzeugte Impulsgruppen Verwendung. Eine erste Impuls gruppe 27 wird in regelmäßigen
längeren Abständen von z. B. mehreren Minuten ausgesendet, solange die Lichtschranke
in störungsfreiem Betrieb ist, solange also laufend optische Impulse 26 empfangen
werden. Eine zweite unterschiedliche Impulsgruppe 28 wird dann ausgesendet, wenn
die Lichtschranke unterbrochen ist, wenn also ein Alarmfall vorliegt. Der Impuls
28 wird sofort dann gesendet, wenn nach Ablauf des Zeitintervalles zwischen zwei
optischen Impulsen 26 kein erneuter Impuls kommt. Die Auswertungs- und Kodiereinheit
21 besitzt dazu entsprechend ausgebildete logische Auswerteinrichtungen.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 5 besteht die Impulsgruppe
27 aus drei in gleichen Abständen gesendeten Impulsen. Die Impulsgruppe 28 besteht
aus vier Impulsen, bei denen zwischen den beideren mittleren Impulsen eine Lücke
auftritt. Zur Erhöhung der bertragungssicherheit gegen Störimpulse können auch längere
Impulsgruppen mit anderer Modulationsart, z. B. Impulsbreiten- oder Impulshöhenmodulation,
verwendet werden.
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Die Zentralstation 4 besitzt entsprechende logische Auswerteinrichtungen,
die die von den verschiedenen Lichtschranken empfangenen Impulsgruppen, die je nach
Lichtschranke unterschiedlich kodiert sein können, auswerten, den ordnungsgemäßen
Betrieb einer jeden Lichtschranke z. B. für jede Lichtschranke gesondert anzeigen
und bei Unterbrechung einer Lichtschranke Alarm geben.
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Die erfindungsgemäße Energieeinsparungsmaßnahmen setzen voraus, daß-
die Lichtschranken gut ausgerichtet werden, der Empfänger also genau auf den Sender
ausgerichtet ist.
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Erfindungsgemäß ist dazu der Empfänger gemäß Fig. 3 mit einer Anzeigeeinheit
30 versehen, die über eine Leitung 29 an die Auswertungs- und Kodiereinheit 21 angeschlossen
ist, die neben ihren sonstigen Aufgaben auch die Signalstärke des vom Sender 2 empfangenen
optischen Signales auswertet. Die Anzeigeeinheit 30 kann z. B., wie in der Figur
dargestellt, mittels Digitalanzeige die Feldstärke anzeigen und ist vorzugsweise
unmittelbar in der Oberfläche des Gehäuses vorgesehen. Beim Aufbau der Lichtschranke
im Gelände kann auf diese Weise die optimale Empfangssignalstärke gesucht und somit
optimal ausgerichtet werden.
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