DE3315831A1

DE3315831A1 - Verfahren zur ueberwachung eines abgestellten objektes und schaltungsanordnung hierzu

Info

Publication number: DE3315831A1
Application number: DE19833315831
Authority: DE
Inventors: Karl Jürgen 7505 Ettlingen Schwarz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-04-30
Filing date: 1983-04-30
Publication date: 1984-10-31

Description

Verfahren zur Überwachung eines abgestellten
Objektes und Schaltungsanordnung hierzu Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines im Freien abgestellten Objektes wie Flugzeug, Kraftfahrzeug und dergleichen, unter Verwendung einer kapazitiven Berührungsmeldeschaltung, bei der ein von der Objektkapazität frequenzbestimmter Schaltkreis bei Berührung durch Frequenzänderung verstimmt und aus dem Grad der Frequenzabweichung das Alarmsignal abgeleitet wird. Außerdem wird eine vorteilhafte Schxltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens angegeben.
Zur Überwachung von abgestellten Objekten, beispielsweise von Flugzeugen, sind verschiedene tiberwachungs- systeme,wie Radarmelder, Mikrowellenund Infrarotstrecken angewendet worden. Bei bekannten kapazitiven Berührungsmeldern werden durch Komparator-Auswerteschaltungen bestimmte frequenzändernde Störeinflüsse unwirksam gemacht, so daß das Alarmsignal bei diesen Störungen nicht ausgelöst wird. Diese Geräte erwiesen sich jedoch bei der Überwachung von im Freien abgestellten Objekten als zu störanfällig.
Der Freilandeinsatz von kapazitiven Berührungsmeldeschaltungen stößt deshalb auf Schwierigkeiten, weil atmosphärische Veränderungen sowohl die Objektkapazität, als auch den Ubergangswiderstand wesentlich verändern.
Die Objektkapazität ist der Kapazitätswert des aus der metallischen Oberfläche des Objektes und dem dazwischen liegenden Dielektrikum (Luft) sowie der Erdoberfläche gebildeten Kondensators. Der hierzu parallel liegende Übergangswiderstand wird durch direkte Erdverbindungen des Objektes, beispielsweise über die Flugzeugräder gebildet. Tritt zum Beispiel plötzlich einsetzender Regen auf, so ändern sich die Objektkapazität und der Übergangswiderstand. Bei den vorbekannten kapazitiven Berührungsmeldern war bisher eine sichere Unterscheidung zwischen einer durch Berührung verursachten Kapazitätsänderung und einer durch Witterungseinflüsse eingetretenen Kapazitätsänderung nicht möglich. Da der Einsatz kapazitiver Berührungsmelder für den ausreichenden Objektschutz wesentlich erscheint, besteht die Aufgabenstellung, diese bekannten und bewährten Meß-und Überwachungssyteme so auszubilden, daß zwischen witterungsbedingten Kapazitätsänderungen (Störfall) und berührungsbedingten Kapazitätsänderungen (Alarmfall) auch bei längerer Uberwachungsdauer sicher unterschieden werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabenstellung ist vorgesehen, daß zur Unterscheidung zwischen einer auf Berührung beruhenden Frequenzabweichung und einer durch Witterungseinflüsse bedingten Frequenzabweichung die zeitliche Änderung der Frequenz des Schaltkreises derart überwacht wird, daß die Alarmauslösung nur dann erfolgt, wenn die Steilheit der Frequenzänderung einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt und in einem vorgegebenem Bereich liegt.
Umfangreiche Untersuchungan haben ergeben, da?; die Steilheit der Kapazitäts- und damit der Frequenzänderung bei Annäherung an das überwachte Objekt und bei BerilFrung durch. eine Person wesentlich höher ist als alle witterungsbedingten Kapazitätsänderungen, wie sie beispielsweise bei plötzlich einsetzendem starken Regen auftreten.
Funkstörungen verursachen dagegen im allgemeinen extrem steile Änderungen. Nach der Steilheit läßt sich somit einwandfrei zwischen Störfall und Alarmfall unterscheiden.
Der frequenzbestimmte Schaltkreis kann in verschiedener Weise, z,B. als Schwingkreis, aber auch in Form anderer, durch Kapazitätsänderung frequenzbestimmter Schaltungsanordnungen ausgebildet sein.
Der Schwingkreis soll durch die Kapazitätsänderung leicht verstimmbar sein und bei relativ großen Übergangswiderständen noch schwingen. Günstig erscheint die Verwendung eines rückgekoppelten Oszillators, da die Verstimmung zur Frequenzabweichung hier primär über den Kondensator erfolgt. Diese Anordnung bewirkt einen zusätzlichen Energieverlust über die Frequenzbeugung im Auskoppelkreis. Wesentlich ist die Anwendung eines relativ labilen Schwingkreises, der selbst bei parallel angelegten größeren Widerständen kleinste Veränderungen der Kapazität noch als Frequenzänderung nachweist. Messungen haben ergeben, daß bei einem Verkehrsflugzeug als Objektkapazität etwa 3.000 pF angenommen werden müssen, wobei die Änderung der Kapazität durch menschliche Berührung etwa 10 pF beträgt. Bei einer Grundfrequenz des Schwingungskreises von 24 kHz und einem Parallelwiderstand von 10 kfl läßt sich bei günstiger Bemessung des Schwingkreises eine Frequenzänderung von 10 Hz erzielen. Diese Frequenzänderung reicht zur sicheren Auslösung des Alarmsignals aus.
Anstelle eines rückgekoppelten Oszillators kann gegebenenfalls auch ein Gegentakt-Oszillatorkreis mit symmetrischer Spule und einseitiger Verstimmung über die Objektkapazität verwendet werden. Eine andere u.U. zweckmäßige Ausbildung kann die Frequenzänderung bei Anderung der Objektkapazität mit Hilfe einer Reaktanzstufe oder mit zwei Oszillatoren in Interferenzschaltung bzw. mit einer hochohmig durch die Objektkapazität verstimmbaren Flip-Flop-Schaltung vorsehen.
Alle angegebenen Schaltungsvorgänge stehen unter dem übergeordneten Gesichtspunkt der Erreichung einer relativ hohen Frequenzänderung, die einerseits bei parallel liegenden hohen Widerständen von etwa 500 k# und andererseits auch bei einer durch Witterungsbedingungen hervorgerufenen Verminderung des ohmschen Widerstandes bis auf etwa 1 k noch eintreten soll.
Eine zweckmäßige Durchführung des Verfahrens kann vorsehen, daß die Steilheit der Frequenzanderung die zur Alarmauslösung führt, unter Berücksichtigung der in einem Überwachungsintervall vor der Alarmauslösung eingetretenen Frequenzänderung festgelegt wird, Dadurch läßt sich eine durch Witterungseinflüsse überlagerte Frequenzclnde rung von der den Alarmfall auslösenden Frequenzainderllntcr zusätzlich unterscheiden. Störimpulse, die z.B. vori funkatmosphärischen Störungen usw. herrühren, ergeben eine Steilheit der Frequenzänderung, die unterscheidbar größer ist als bei menschlicher Berührung des zu scilützenden Objekts.
Es kann ferner zweckmäßig sein, daß die Frequenzänderung in einem Woerwachungsintervall abgespeichert wird,und daß das Alarmsignal dann gebildet wird, wenn eine Frequenzänderung eintritt, deren Steilheit die Steilheit der abgespeicherten Frequenzänderung im vorangehenden Uberwachungsintervall um einen definierten Betrag übersteigt.
Im allgemeinen wird das Verfahren mit Hilfe eines Mikroprozessors durchgeführt, dem die zu messenden Frequenzänderungen in einem Programm eingegeben werden, so daß eine Trennung der Umweltbeeinflussung zu Störungen hin und zur Erkennung einer menschlichen Berührung hin möglich ist.
Eine zweckmäßige Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens kann vorsehen, daß der durch die Objektkapazität frequenzbestimmte Schaltkreis mit einer Speichereinheit und mit einer Überwachungsschaltung verbunden ist, und daß Schaltelemente vorgesehen sind, welche ein Zeitfenster mit der Breite von ms (z.B.
10 msec) und der Höhe in Frequenzwerten (z.B. 5 Hz) bilden, und daß die Uberwachungsschaltung mit einem Alarmgerät verbunden ist, dessen Auslösung nur dann erfolgt, wenn die Frequenzänderung größer ist als die Höhe des Zeitfensters und länger dauert alls dessen Breite. In einer solchen Vorrichtung werden kurzzeitige Störungen unterdrückt, und damit wird die Sicherheit der Alarmauslösung erhöht.
Durch die Merkmale der Erfindung können kapazitive Berührungsmelder auch unter Witterungsbedingungen angewendet und ihre günstigen Uberwachungseigen- schaften einzeln oder in Kombination mit anderen Uberwachungssystemen voll ausgenutzt werden.
In der Zeichnung ist ein schematisches Schaltbild einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt. Die Zeichnung zeigt ein am Boden abgestelltes Flugzeug mit einer kapazitiven Berührungsmeldeschaltung. Die Objektkapazität C und der im wesentlichen durch das Reifenmaterial und den Witterungszustand bestimmte Parallelwiderstand R bilden zusammen eine komplexe Widerstandsgröße. In Verbindung mit der Induktivität der Ankoppelspule L entsteht ein Schwingkreis, dessen Frequenz bei einer Änderung der komplexen Widerstandsgröße entsprechend verändert wird.
Zur Erzeugung einer hinreichenden Frequenzabweichung wird ein rückgekoppelter Oszillator verwendet, dessen Ausgangsgröße einer Überwachungsschaltung und einer Speichereinheit zugeführt wird. Die Speichereinheit speichert während des Meßintervalls den Verlauf der Oszillatorausgangsgröße, und die [Jberwachungsschaltung bestimmt mit Hilfe des Zeitfensters, ob ein Ausgangssignal an das Alarmgerät abgegeben werden muß (Alarmfall) oder ob es sich um einen für die Alarmauslösung unwirksamen Störeinfluß handelt.
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Claims

Ansprüche erfahren zur Uberwachung eines im Freien abgestellen Objektes, wie Flugzeug, Kraftfahrzeug und dergleichen, unter Verwendung einer kapazitiven Berührungsmeldeschaltung, bei der ein von der Objektkapazität frequenzbestimmter Schaltkreis bei Berührung zur Frequenzänderung verstimmt und aus dem Grad der Frequenzabweichung das Alarmsignal abgeleitet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Unterscheidung zwischen einer auf Berührung beruhenden Frequenzabweichung und einer durch Witterungseinflüsse bedingten Frequenzabweichung die zeitliche Änderung der Frequenz des Schaltkreises derart überwacht wird, daß die Alarmauslösung nur dann erfolgt, wenn die Steilheit der Frequenzänderung einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt und in einem vorgegebenen Bereich liegt.
.2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Steilheit der Frequenzänderung die zur Alarmauslösung führt, un- ter Berücksichtigung der in einem Uberwachungsintervall vor der Alarmauslösung eingetretenen Frequenzänderung festgelegt wird, 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Frequenzänderung in einem Überwachungsintervall abgespeichert wird, und daß das Alarmsignal dann gebildet wird, wenn eine Frequenzänderung eintritt, deren Steilheit die Steilheit der abgespeicherten Frequenzänderung in vorangehenden Uberwachungsintervall um einen definierten Betrag übersteigt.
4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c n e t, daß der durch die Objektkapazität frequenzbestimmte Schaltkreis mit einer Speichereinheit und mit einer Überwachungsschaltung verbunden ist, und daß Schaltelemente vorgesehen sind, welche ein Zeitfenster mit der Breite von Millisekunden und der Höhe in Frequenzwerten bilden, und daß die Uberwachungsschaltung mit einem Alarmgerät verbunden ist, dessen Auslösung nur dann erfolgt, wenn die Frequenzänderung größer ist als die Höhe des Zeitfensters und länger dauert als dessen Breite.