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Anordnung zur Objektberührungs-überwachung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur überwachung der
Berührung zwischen zwei Objekten.
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Bei überwachungsanlagen muß häufig die Berührung zwischen zwei Objekten
überwacht werden, wie beispielsweise zwischen einer Tür und dem zugehörigen Rahmen,
einem Bild und der Wand, einer Statue und dem Sockel hierfür oder dergleichen, Herkömmlicherweise
werden an den beiden Objekten elektrische Kontakte ausgebildet, deren Schaltzustand
überwach. wird, oder es wird an einem Objekt ein elektrischer Schalter angebracht,
der von dem anderen Objekt betätigt -wird und dessen Schaltzustand überwacht wird.
Diese ube-
wachungsanordn-ungen können jedoch verhältnismäßig leicht
dadurch außer Funktion gesetzt werden, daß der jeweils betreffende Schaltzustand
von außen her künstlich so herbeigeführt wird, daß dann der tatsächliche Schaltzustand
für die Uberwachungsanordnung nicht mehr erkennbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung.
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gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, bei der ein
unzulässiges Aufheben der überwachung mit hoher Sicherheit verhindert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil
des Patentanspruchs 1 genannten Mitteln gelöst.
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Demgemäß wird an einem der Objekte ein aus einem Lichtsender gespeister
Lichtwellenleiter so angebracht, daß sei freies Ende zu dem anderen Objekt hin gerichtet
ist. An dem anderen Objekt wird ein Reflektor derart angebracht, daß er bei der
Berührung der Objekte das Ende des Lichtwellenleiters reflektierend abschließt.
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Das bei diesem reflektierenden Abschluß an dem Ende des Lichtwellenleiters
reflektierte Licht wird einem Lichtempfänger zugeführt, der. das Licht in ein elektrisches
Signal umsetzt. Dieses elektrische Signal wird mit einer Alarmschal.tung überwacht,
die auf das Fehlen des Signals anspricht. Bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung
wird somit der Umstand genutzt, daß bei einer solchen Reflexion in einem LichtweLlenleiter
schon die geringste Anderung am Lichtwellentei.er oder am reflektierenden Abschluß
desselben zu einem Signalausfall fühnt, der als Alarm erfaßt werden kann. Dabei
ist es völlig unmöglich, das als Kriterium für die Berührung dienende Reflexionslicht
durch
anderes Licht zu ersetzen und damit den Berührungszustand vorzutäuschen. Auch die
mit dem Lichtwellenleiter in Verbindung stehenden Komponenten können nicht ohne
eine Unterbrechung des Lichtstroms ausgetauscht oder verändert werden, so daß die
überwachung auch in dieser Hinsicht gewährleistet ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angeführt.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutern Fig. 1 ist eine Blockdarstellung der
erfindungsgemäßen überwachungsanordnung.
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Fig. 2 ist ein Blockschaltbild des elektronischen Teils der ijberwachungsanordnung.
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Die Figur 1 zeigt in Blockdarstellung ein Ausführungsbeispiel der
Anordnung zur überwachung der Berührung zwischen zwei Objekten 1 und 2. An dem Objekt
1 ist ein Ende 3 eines Lichtwellenleiters 4 so angebracht, daß es dem Objekt 2 zugewandt
ist. Dem Ende 3 ist ein an dem Objekt 2 angebrachte Reflekto.r 5 so gegenübergesetzt,
daß bei der Berührung der Objekte 1 und 2 das Ende 3 des Lichtwellenleiters 4 reflektierend
abgeschlossen ist.
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Der Lichtwellenleiter 4 wird aus einem Lichtsender 6 über einen als
Richtungskoppler wirkenden Strahlenteiler 7 (Y-Splitter) beispielsweise mit Infrarotlicht
gespeist, welches an dem Reflektor 5 zu dem Strahienteiler 7 zurXickgeworfen wird
und von di.esem zu einem Lichtempfänger 8 geleitet wird. Der Lichtempfänger 8 setzt
das empfangene
Licht in ein elektrisches Signal um, das einer Alarmschaltung
9 zugeführt wird, die auf eine Unterbrechung des elektrischen Signals anspricht.
Daher gibt die Alarmschaltung 9 einen Alarm ab, sobald der Lichtempfänger 8 kein
Licht mehr empfängt, was immer dann der Fall ist, wenn der Reflektor 5 von dem Ende
3 des Lichtwellenleiters 4 soweit gelöst wird, daß keine Reflexion mehr hervorgerufen
wird. Dieses Reflexionslicht wird jedoch auch dann unterbrochen, wenn irgendein
unzulässiger Eingriff in den Signalweg-Lichtsender 6 - Strahlenteiler 7 - Lichtwellenleiter
4 - Strahlenteiler 7 - Lichtempfänger 8 erfolgt. Da ein solcher Eingriff insbesondere
durch die Eigenschaften des Lichtwellenleiters 4 ohne eine Unterbrechung nicht vorgenommen
werden kann und auch an dem Lichtwellenleiter 4, der mit dem Objekt 1 fest verbunden
ist, kein das Refle.xionslicht vortäuschendes Lichtsignal eingeleitet werden kann,
kann die überwachung nicht umgangen werden.
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Die Figur 1 zeigt auch ein Beispiel für das Anbringen des Lichtwellenleiters
4 an dem Objekt 1 bzw. des Reflektors 5 an dem Objekt 2. Gemäß diesem Beispiel ist
das Ende 3 des Lichtwellenleiters 4 mit einer zur Achse senkrechten planen Endfläche
verstehen, während auf das Ende 3 ein mit der Endfläche bündiger planer Fl.ansch
10 fest aufgesetzt ist. Das Ende 3 mit dem Flansch 10 ist derart an dem Objekt 1
angebracht, daß der Flansch 10 etwas bier eine Berübsrungsfläche zwiscitlen den
Objekt er; 1 und 2 hinsusstehend in eine Vertiefung im Objekt Z hineinragt. In dieser
Vertiefung ist der als Planspiegel ausgebildete ivteflekto. 5 eingesetzt, der von
einer Feder 11 gegen den Flansch 10 und damit gegen die Endfläche des Lichtwellenleiters
4 gedrückt wird, sobald die Objekte 1 und 2 einander berühren D.esdurch wird der
Lichtwellenleiter
4 reflektierend abgeschlossen, so daß der Lichtempfänger 8 Reflexionslicht empfängt
und die Alarmschaltung 9 das daraus gebildete elektrische Signal erhält. Das Anordnen
des Endes 3 in einem Vorsprung an dem Objekt 1 bzw. einer Vertiefung in dem Objekt
2 hat den Vorteil, daß es auch bei einem weniger guten Paßsitz zwischen den Objekten
1 und 2 nicht möglich ist, eine eventuell als Reflektor wirkende Folie zwischen
das Ende 3 und den Reflektor 5 einzuschieben. Die Feder 11 dient dazu, Toleranzen
hinsichtlich eines als Berührung geltenden Abstands zwischen den Objekten auszugleichen.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird als Reflektor 5 ein Planspiegel
für Infrarotlicht benutzt. Je nach den Beschaffenheiten der Objekte und der Berührungsstellen
kann jedoch auch ein andersartiger Reflektor eingesetzt werden, wie beispielsweise
ein Lichtwellenleiter, der mit einem Ende reflexionsfrei an das Ende 3 angeschicssen
wird und an dem anderen Ende reflektierend abgeschlossen ist, oder eine reflektierend
abschließende Flüssigkeit, in die das Ende 3 eintaucht.
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Die Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die eletronische Schaltung
der überwachungsanordnung. Bei diesem Ausfütirungsbeispiel weist der Lichtsender
6 eine von einem Verstärker 12 gespeiste Leuchtdiode 13. auf, die in diesem Fall
eine Infrarot-Leuchtdiode ist. Der Verstärker 12 wird aus einem 1 kHz-Oszillator
1L gespeist, so daß die Leuchtdiode 13 Lichtstrahlen abgibt, die mit 1 kHz intensitätsmoduliert
sind. Die Licntstrah-1 en werden über einen kurzen Lichtwellenleiter 15 de Strahlenteilei
7 zugeführt, in diesem in den Lichtwel-Lenleiter 4 eingeleitet, an dem Ende 3 des
Lichtwelienleiters 4 retlektiert und darein im S.ranLentei'er 7 zu
einem
zweiten kurzen Lichtwellenleiter 16 geleitet, welcher zu dem Lichtempfänger 8 führt.
Der Lichtempfänger 8 enthält eine Photodiode 17, die bei diesem Ausführungsbeispiel
für Infrarotlicht ausgelegt ist. Die Photodiode 17 setzt das Licht in ein elektrisches
Signal um, das in einem Verstärker 18 verstärkt wird. Da das Licht in dem Lichtsender
6 moduliert ist, zeigt das Ausgangssignal des Verstärkers 18 die gleiche Modulation.
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Dieses Ausgangssignal wird daher einem Demodulator 19 zugeführt, der
bei dem Ausführungsbeispiel als Synchrondemodulator ausgebildet ist und an einem
zweiten Eingang das Modulationssignal aus dem Osziliator 14 des Lichtsenders 6 empfängt.
Durch die Gestaltung des Demodulators 19 als Synchrondemodulator werden einerseits
irgendwelche überlagerten Störungen unterdrückt, wie sie beispielsweise durch Rauschen
oder minimale Vibrationen an dem reflektierenden Abschluß des Lichtleiters 4 auftreten
können, während andererseits dadurch eine weitere Sicherung des überwachungssignalwegs
erreicht wird, da es praktisch unn'-öglich ist, beispielsweise durch eine Bestrahlung
der Photodiode 17 aus einer anderen Richtung mit hoher Ir;tensität ein Signal hervorzurufen,
das genau die Modulation hatt auf die der Synchrondemodulator anspricht. Dem Demodulator
19 ist ein Tiefpaß 20 nachgeschaltet, der die durch den Demodulator 19 hindurch
gelangenden Reste des Modulationssignais unterdrückt. Am Ausgang des Tiefpaßfilters
20 entsteht bei dem Empfang des Reflexionslich.s.
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ein elektrisches Signal, das einem Vergleicher 21 der Alarrnschaltung
9 zugeführt wird. Sobald dieses Eingangssignal d Vergleichers 21 eine bestim.nten
Wert unterschreitet. gibt der VergLeicher seinerseits ein Signal an einen Alarrngeber
22 a b, welcher beispielsweise über eine Meldeleitung ein Aiarmsi gna 1 an eine
übe-wachncszentrale weitergibt oder direkt einen hörbaren oder
sichtbaren
Alarm auslöst.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwar für die Ein-oder Auskoppelung
der Lichtwellen an dem Strahlenteiler 7 die beiden kurzen Lichtwellenleiter 15 und
16 vorgesehen, jedoch können diese entfallen, wenn die Leicht diode 13 bzw. die
Photodiode 17 direkt an den Strahlenteiler 7 angesetzt werden. Weitere Sicherungsmaßnahmen
sind zwar in der Figur 2 nicht dargestellt, können jedoch beispielsweise darin bestehen,
daß eine Eigensicherung vorgesehen ist, bei der der Betriebsstrom der gesamten elektronischen
Schaltung und der Verschlußzustand eines Gehäuses hierfür überwacht wird. Ferner
kann eine Funktionsüberwachung durch einen weiteren Lichtempfänger erfolgen, der
direkt das Licht aus der Leuchtdiode 13 empfängt. Derartige Maßnahmen sind jedoch
auf derr. Gebiet der Uberwachungstechnik bekannt, so daß sie hier nicht näher erläutert
erden.
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Zur überwacnung der Berührung zwischen zwei Objekterwird ein aus einem
Lichtsender über einen RichtungskoppLer gespeister Lichtwellenleiter an einem der
Objekte so angebracht, daß sein Ende dem. anderen Objekt zugewandt ist Mit einem
an dem anderen Objekt* angebrachten Reflektor wird das Ende des Lichtwellenleiters
bei der Berührung der Objekte reflektierend abgschlossen, wodurch über den Richtungskoppler
Reflexionslicht einem Lichtempfänger zugeleitet W1 rcz der das Reflexionslicht in
ein elektrisches Signal.
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umsetzt, dessen Fehlen mittels einer Alarmschaltung erfaßt wird.
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