DE3315831A1 - Method for monitoring a stored object and circuit arrangement therefor - Google Patents

Method for monitoring a stored object and circuit arrangement therefor

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Abstract

A method for monitoring an object stored in the open, such as an aircraft, motor vehicle and the like, using a capacitive contact- detecting circuit, in which a circuit, the frequency of which is determined by the object capacitance, is detuned to change its frequency on contact and from the degree of frequency deviation the alarm signal is derived, is to be improved in order to eliminate weather-related alarm triggering. For this purpose, it is provided that in order to distinguish between a frequency deviation based on contact and a frequency deviation due to weather influences, the change with time of the frequency of the circuit is monitored in such a manner that the alarm triggering only occurs when the steepness in the frequency change exceeds a predetermined threshold value and is within a predetermined range. <IMAGE>

Description

Verfahren zur Überwachung eines abgestellten Procedure for monitoring a parked

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. Object and circuit arrangement for this purpose. The invention relates to a Method for monitoring an object parked in the open, such as an airplane, motor vehicle and the like, using a capacitive touch detection circuit a circuit that is frequency-determined by the object capacitance when touched Frequency change out of tune and the alarm signal from the degree of frequency deviation is derived. In addition, an advantageous circuit arrangement is used for implementation of the procedure.

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.For monitoring parked objects, e.g. aircraft, are different monitoring systems such as radar detectors, microwaves and Infrared ranges have been applied. With known capacitive touch sensors frequency-changing interference influences are determined by comparator evaluation circuits made ineffective so that the alarm signal is not triggered in the event of these faults. However, these devices were found to be used in surveillance of those parked in the open air Objects as too susceptible to failure.

Der Freilandeinsatz von kapazitiven Berührungsmeldeschaltungen stößt deshalb auf Schwierigkeiten, weil atmosphärische Veränderungen sowohl die Objektkapazität, als auch den Ubergangswiderstand wesentlich verändern.The outdoor use of capacitive contact alarm circuits comes across therefore to difficulties, because atmospheric changes both the object capacity, as well as change the transition resistance significantly.

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.The object capacitance is the capacitance value of the metallic Surface of the object and the interposed dielectric (air) as well as the Earth's surface formed capacitor. The transition resistance lying parallel to this is made by direct earth connections of the object, for example via the aircraft wheels educated. If, for example, sudden onset of rain occurs, these will change Object capacitance and the contact resistance. With the previously known capacitive touch sensors was previously a safe distinction between one caused by touch Change in capacity and a change in capacity caused by the weather not possible. Since the use of capacitive touch detectors is sufficient Object protection appears essential, the task is to make this known and proven measuring and monitoring systems to train that between weather-related capacity changes (incident) and contact-related capacity changes (Alarm case) can be reliably differentiated even with a longer monitoring period.

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.To solve this problem it is provided that a distinction is made between a frequency deviation based on contact and one due to weather influences Due to the frequency deviation, the change in the frequency of the circuit over time is monitored in such a way that the alarm is only triggered if the slope the frequency change exceeds a predetermined threshold and in a predetermined Area lies.

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.Extensive research has shown that ?; the steepness of the Capacity and thus the frequency change when approaching the monitored object and at BerilFrung. one person is significantly taller than all weather-related Changes in capacity, such as those that suddenly occur when strong Rain occur.

Funkstörungen verursachen dagegen im allgemeinen extrem steile Änderungen. Nach der Steilheit läßt sich somit einwandfrei zwischen Störfall und Alarmfall unterscheiden.Radio interference, on the other hand, generally causes extremely steep changes. According to the slope, a distinction can be made between a fault and an alarm.

Der frequenzbestimmte Schaltkreis kann in verschiedener Weise, z,B. als Schwingkreis, aber auch in Form anderer, durch Kapazitätsänderung frequenzbestimmter Schaltungsanordnungen ausgebildet sein.The frequency-determined circuit can be used in various ways, e.g. as an oscillating circuit, but also in form other, through a change in capacity frequency-determined circuit arrangements be formed.

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.The oscillating circuit should be easily detunable due to the change in capacitance and still oscillate with relatively large contact resistances. Seems cheap the use of a feedback oscillator, since the detuning leads to the frequency deviation here primarily via the capacitor. This arrangement causes an additional Energy loss through frequency diffraction in the decoupling circuit. The application is essential of a relatively unstable oscillating circuit, even with larger ones applied in parallel Resistances detects the smallest changes in capacitance as a frequency change. Measurements have shown that the object capacity of a commercial aircraft is approximately 3,000 pF must be assumed, with the change in capacity being due to human Touch is about 10 pF. With a fundamental frequency of the oscillation circuit of 24 kHz and a parallel resistance of 10 kfl can be used with a favorable dimensioning of the resonant circuit achieve a frequency change of 10 Hz. This frequency change is sufficient to safely trigger the alarm signal.

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.Instead of a feedback oscillator, it may also be possible to use a push-pull oscillator circuit with symmetrical coil and one-sided detuning can be used over the object capacity. Another possibly appropriate Training can help with the change in frequency when the object capacitance changes a reactance stage or with two oscillators in interference circuit or with provide a high-resistance flip-flop circuit that can be detuned by the object capacitance.

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.All specified switching processes are below the higher-level Point of view of achieving a relatively high frequency change, on the one hand with parallel high resistances of about 500 k # and on the other hand also in the event of a reduction in the ohmic value caused by weather conditions Resistance to about 1 k should still occur.

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.An expedient implementation of the method can provide that the The steepness of the frequency change that leads to the alarm being triggered, taking into account the frequency change that occurred in a monitoring interval before the alarm was triggered This allows a frequency range that is superimposed by the effects of the weather In addition, differentiation from the frequency interference that triggers the alarm. Interfering impulses, e.g. originating from radio-atmospheric disturbances etc., result a steepness of the frequency change that is distinctly greater than that of a human Touching the object to be protected.

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.It can also be useful that the frequency change in one Where the monitoring interval is stored, and that the alarm signal is then generated, if a frequency change occurs, its steepness the steepness the stored frequency change in the previous monitoring interval by one exceeds the defined amount.

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.In general, the process is carried out with the aid of a microprocessor carried out, to which the frequency changes to be measured are entered in a program so that a separation of the environmental influence to disturbances and to recognition human touch is possible.

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.An expedient circuit arrangement for carrying out the method can provide that the frequency-determined by the object capacitance circuit with a memory unit and is connected to a monitoring circuit, and that Switching elements are provided which have a time window with the width of ms (e.g.

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.10 msec) and the height in frequency values (e.g. 5 Hz), and that the monitoring circuit is connected to an alarm device whose triggering only occurs when the frequency change is greater than the size of the time window and all its breadth lasts longer. In such a device are short-term Interferences suppressed, and thus the security of the alarm triggering is increased.

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.Due to the features of the invention, capacitive touch alarms also used under weather conditions and their favorable monitoring properties societies can be fully utilized individually or in combination with other monitoring systems.

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.In the drawing is a schematic circuit diagram of an arrangement to carry out the procedure. The drawing shows a parked on the ground Airplane with a capacitive touch alarm circuit. The object capacity C and which is essentially determined by the tire material and the weather conditions Parallel resistance R together form a complex resistance variable. In connection with the inductance of the coupling coil L, a resonant circuit is created, the frequency of which is changed accordingly when the complex resistance variable changes.

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.A feedback is used to generate a sufficient frequency deviation Used oscillator, the output of a monitoring circuit and a Storage unit is supplied. The memory unit stores during the measurement interval the course of the oscillator output variable, and the monitoring circuit determines with the help of the time window whether an output signal is given to the alarm device must (alarm case) or whether it is a disturbance that is ineffective for triggering the alarm acts.

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Claims (4)

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. Experience claims for the monitoring of an object parked in the open, such as airplane, automobile and the like, using a capacitive Contact detection circuit in which a frequency-determined by the object capacitance Circuit detuned when touched to change frequency and from the degree of frequency deviation the alarm signal is derived, that is, that to distinguish between a frequency deviation based on touch and a frequency deviation caused by weather influences the change over time the frequency of the circuit is monitored in such a way that the alarm is only triggered occurs when the steepness of the frequency change exceeds a predetermined threshold value exceeds and lies in a predetermined range. .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..2. Method according to Claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the steepness of the frequency change that leads to the triggering of the alarm, un- ter Consideration of those that occurred in a monitoring interval before the alarm was triggered Frequency change is determined, 3. The method according to claim 1 or 2, d a d u r c h e k e k e n n n n e i c h n e t that the frequency change in a monitoring interval is stored, and that the alarm signal is generated when a frequency change occurs whose slope is the slope of the stored frequency change in exceeds the previous monitoring interval by a defined amount. 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.4. Circuit arrangement for performing the method according to claim 1, that is, that the frequency-determined by the object capacitance Circuit connected to a memory unit and to a monitoring circuit is, and that switching elements are provided which have a time window with the width of milliseconds and the height in frequency values, and that the monitoring circuit is connected to an alarm device which is only triggered if the Frequency change is greater than the height of the time window and lasts longer than its width.
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