DE3523872C1

DE3523872C1 - Zaun mit ueber Sensoren an Pfosten befestigten Sicherungsdraehten

Info

Publication number: DE3523872C1
Application number: DE3523872A
Authority: DE
Inventors: Manfred 8755 Alzenau Sticksel
Original assignee: KTV SYSTEMTECHNIK GmbH
Current assignee: Shorrock Ltd
Priority date: 1985-07-04
Filing date: 1985-07-04
Publication date: 1986-09-25
Also published as: US4736194A; ES555962A0; EP0208093A2; CA1266711A; EP0208093A3; ES8705664A1; ATE80747T1; DE3686746D1; EP0208093B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Zaun mit über Sensoren an Pfosten befestigten Sicherungsdrähten und einer mit den Sensoren verbundenen elektronischen Auswerte-

Summenspeichers (14) wie das Eingangsregister (si) 55 schaltung, die ein Alarmsignal auslöst, wenn einer der anliegt. Sensoren eine Berührung des mit ihm verbundenen Si-

6. Zaun nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Inverter Teil des Zwischenspeichers (13)

7. Zaun nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsspeicher (s\) des Schieberegisters (12) mit der Vergleicherschaltung (15) verbunden ist.

8. Zaun nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der alte Inhalt des Ausgangsregisters (s_n) des Schieberegisters (12) in der Vergleicherschaltung (15) gespeichert und dort mit dem neuen Inhalt des Eingangsregisters (s\) verglichen cherungsdrahts signalisiert, wobei jeder Sensor ein mit einem Pfosten verbundenes Gehäuse, ein mit einem Sicherungsdraht verbundenes Halteteil und einen zwischen Gehäuse und Halteteil angeordneten Wandler aufweist, der ein zur Stellung des Halteteils etwa proportionales Signal erzeugt.

Ein derartiger Zaun ist in der DE-OS 25 42 544 beschrieben. Bei diesem Zaun ist an den Enden jedes Sicherungsdrahtes jeweils ein als Sender und ein als Empfänger wirkender Piezo-Wandler angeschlossen. Zwischen dem Sender eines Sicherungsdrahtes und dem Empfänger eines benachbarten Sicherungsdrahtes ist

jeweils ein Leistungsverstärker zwischengeschaltet. Zwischen einem Verstärker und einem Empfänger ist eine elektronische Auswerteschaltung angeschlossen. Jeder Sender bringt seinen zugehörigen Sicherungsdraht zum Schwingen. Hierdurch ergibt sich eine resul- s tierende Schwingung aus allen Sicherungsdrähten, deren Störung von der elektronischen Auswerteschaltung erfaßt wird. Eine solche Störung tritt beispielsweise auf, wenn einer der Sicherungsdrähte berührt wird und somit seine Eigenschwingung gestört wird. ι ο

Dieser bekannte Zaun weist eine Reihe von Nachteilen auf. Da zwischen den Sendern und Empfängern jeweils ein Leistungsverstärker angeordnet ist, ist ein erheblicher Verdrahtungsaufwand zur Speisung der Leistungsverstärker erforderlich. Der Hauptnachteil ist jedoch darin zu sehen, daß die Fehlalarmquote relativ hoch ist. Bei böigem Wind beispielsweise kann sich die Frequenz der resultierenden Schwingung stark ändern, was zu einer Alarmmeldung führt. Gleiches gilt, wenn beispielsweise herabgefallene Zweige und Äste von Bäumen im Zaun hängen bleiben und die Sicherungsdrähte berühren. Weitere Verstimmungen der Schwingungsschleife entstehen durch extrem hohe und tiefe Temperaturen, da die Sicherungsdrähte hierdurch ihre Länge und damit ihre Eigenfrequenz stark ändern.

Daneben sind Zaunsysteme bekannt, deren Sensoren aus Schaltern bestehen. Diese Schalter sind so aufgebaut, daß bei langsamen Bewegungen der Sicherungsdrähte keine Kontaktgabe erfolgt, diese jedoch auftritt, wenn der Sicherungdraht rasch bewegt wird, was der Fall ist, wenn eine Person den Zaun zu übersteigen versucht und in Berührung mit einem Sicherungsdraht kommt. Hierbei ist nachteilig, daß die Größe der Bewegung des Sicherungsdrahtes, ab welchem eine Kontaktgabe eintritt, nur schwer einstellbar ist. Hier besteht dann die Gefahr, daß bei einem böigen Wind bei einigen der Sensoren eine Kontaktgabe auftritt und ein Fehlalarm ausgelöst wird. Auch ist es möglich, einen derartigen Zaun zu überwinden, wenn darauf geachtet wird, daß nur sehr langsame Bewegungen auf die Sicherungsdrähte ausgeübt werden.

Es besteht die Aufgabe, den Zaun so auszubilden, daß ein Alarmsignal bereits bei langsamen Bewegungen der Sicherungsdrähte erfolgt, soweit diese langsamen Bewegungen nur bei einem oder wenigen Sicherungsdrähten auftritt, solche langsamen Bewegungen jedoch ignoriert werden, soweit sie durch Umwelteinflüsse bedingt sind.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Unter Umwelteinflüssen sind hierbei Temperaturänderungen und Windbeanspruchungen zu verstehen. Hierbei ist zu beachten, daß solche Sicherungszäune teilweise über freies Feld und teilweise in Waldgebieten verlaufen können.

Solche Umwelt- bzw. Witterungseinflüsse wirken sich auf die Signalamplituden der Sensoren aus. Da die Signalamplituden der Sensoren zu einer Mittelwertbildung herangezogen werden, wirken sich die Umwelteinflüsse auf die Größe des Mittelwertes aus. Vom Mittelwert stark abweichende Signalamplituden von Sensoren zeigen dagegen an, daß zusätzliche nicht durch Umwelteinflüsse bedingte Bewegungen ausgeführt werden, die dann zu einer Signalgabe und somit zum Auslösen eines Alarmsignals führen.

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Blockschaltbild der Auswertschaltung mit den daran angeschlossenen Sensoren und

F i g. 2 einen Schnitt durch einen Sensor, bei dem der Wandler aus einem Dehnmeßstreifen besteht.

Die Wandler li, I2... I_n aller oder einer Gruppe von Sensoren des Zaunes sind elektrisch einerseits mit einer gemeinsamen Leitung 2 verbunden. Diese gemeinsame Leitung 2 wird gebildet durch die Sicherungsdrähte, die elektrisch miteinander verbunden sind. Die jeweils anderen Enden der Wandler 1 sind über getrennte Leitungen 3i, 32 ... 3„ mit der Auswerteschaltung verbunden. In der Auswerteschaltung ist jeder Leitung 3 ein Schalter 4i, 42... 4„ zugeordnet. Hierbei handelt es sich um elektronische Schalter, welche aufeinanderfolgend geschlossen und geöffnet werden, was durch einen Taktgenerator 5 gesteuert wird. Die einen Seiten der Schalter 4 liegen an einer gemeinsamen Leitung 6. Handelt es sich bei den Wandlern 1 um Dehnmeßstreifen, dann sind zwischen den Leitungen 2 und 6 eine Stromquelle 7 und in Serie dazu eine Meßschaltung 8 geschaltet. Handelt es sich bei den Wandlern 1 um Piezoxide-Wandler, dann ist zwischen den Leitungen 2 und 6 ein hoher Widerstand 9 und parallel dazu eine Meßschaltung 10 geschaltet. Der Ausgang der Meßschaltung 8 bzw. 10 ist mit dem Eingang eines Analog-Digitalwandlers 11 verbunden. Dessen Ausgang ist an den Eingang eines Schieberegisters 12 angeschlossen. Dieses Schieberegister 12 weist so viel Einzelspeicher si... s_n auf, wie Wandler 1 an die Auswertschaltung angeschlossen sind. Der Ausgang des Speichers s_n des Schieberegisters 12 ist verbunden mit einem Zwischenspeicher 13. Dieser Zwischenspeicher 13 ist seinerseits verbunden mit einem Summierer 14, der die Mittelwertbildung ausführt. Der Eingangsspeicher Si des Schieberegisters und der den Mittelwert führende Ausgang des Summierers 14 sind an eine Vergleicherschaltung 15 angeschlossen. An diese Vergleicherschaltung 15 kann weiterhin der Zwischenspeicher 13 angeschlossen sein. Der Ausgang des Komparators 15 ist mit einer Indentifikationsschaltung 16 verbunden, an welche weiterhin der Taktgenerator 5 angeschlossen ist. Ein weiterer Ausgang der Vergleicherschaltung 15 kann mit einer Entscheidungsschaltung 17 verbunden sein, der ebenfalls Impulse vom Taktgenerator 5 zugeführt werden. Deren Ausgang ist dann ebenfalls mit der Identifikationsschaltung 16 verbunden.

Durch das aufeinanderfolgende Schließen und Öffnen der Schalter 4 werden deren Signale in der Meßschaltung 8 bzw. 10 gemessen. Handelt es sich bei den Wandlern 1 um Dehnmeßstreifen, dann wird deren jeweiliger Widerstandswert durch eine Strommessung in der Meßschaltung 8 ermittelt. Handelt es sich um Piezoxide-Wandler, dann wird durch die Meßschaltung 10 deren jeweilige Spannung ermittelt. Jede ermittelte Signalamplitude wird digitalisiert und in das Eingangsregister si des Schieberegisters 12 eingegeben. Mit der Eingabe in das Register si wird der Wert im Ausgangsregister S_n in den Zwischenspeicher 13 ausgegeben. Der in das Eingangsregister si eingegebene Wert der Signalamplitude stammt vom gleichen Wandler 1 wie der vom Ausgangsregister s„ ausgegebene Wert der Signalamplitude, der im vorhergehenden Zyklus der Betätigung der Schalter 4 ermittelt wurde. Wird also der Schalter 42 geschlossen und damit die Signalamplitude des Wandlers I2 in das Register si eingespeist, dann wird vom Ausgangsregister s„ der Wert der Signalamplitude ausgegeben und in den Zwischenspeicher 13 eingespeist, welche beim vorhergehenden Abtastzyklus beim Betätigen des Schalters

42 vom Wandler I2 erfaßt wurde.

In Summierer 14 wird der im Zwischenspeicher 13 gespeicherte und vom Ausgangsregister S_n ausgegebene Signalamplitudenwert von der im Summierer 14 gespeicherten Summe subtrahiert, während der in das Eingangsregister S₁ neu eingegebene Signalamplitudenwert zu der im Summierer 14 gespeicherten Summe hinzuaddiert wird. Die Anfangssumme, die im Summenspeicher 14 gespeichert wird, wird nach Einschalten der Auswerteschaltung während des ersten Zyklusses der Betätigung der Schalter 4 erhalten, in dem die Siganlamplitudenwerte aller Wandler 1 aufeinanderfolgend in den Summierer 14 eingegeben werden, während die Verbindung zwischen dem Ausgangsregister s„ und dem Summenspeicher 14 unterbrochen ist. Durch die vorher beschriebene Arbeisweise wird erreicht, daß die im Summenspeicher 14 gespeicherte Summe aller Signalamplitudenwerte der Wandler 1 sich auf dem neuesten Stand befindet. Weist der Summenspeicher 14 nur einen Eingang auf, dann ist der Zwischenspeicher 13 mit einem Inverter kombiniert, der den vom Ausgangsregister S_n ausgegebenen Wert zu einem Minuswert umwandelt. Weist der Summierer 14 einen Aufwärts- und einen Abwärtseingang auf, dann ist der Zwischenspeicher 13 mit dem Abwärtseingang und das Eingangsregister Si mit dem Aufwärtseingang verbunden.

Der Summierer 14 ist mit einem Dividierer kombiniert, der die Summe aller Signalamplituden durch die Anzahl η aller Wandler Ii ... I_n dividiert. Am Ausgang des Summenspeichers 14 entsteht dadurch ein stets aktualisierter Mittelwert aller Signalamplituden, der der Vergleicherschaltung 15 zugeführt wird. Diesem Komparator 15 wird weiterhin der jeweils erfaßte und in das Eingangsregister s\ eingegebene Signalamplitudenwert zugeführt. Dieser Signalamplitudenwert wird mit dem Mittelwert verglichen. Wird dieser Mittelwert um einen ersten Schwellwert über- oder unterschritten, wird ein Alarmsignal erzeugt, das der Identifikationsschaltung zugeführt wird. Da diese Indentifikationsschaltung mit dem Taktgeber 5 verbunden ist, kann sie ermitteln, bei welchem Wandler 1 und der Betätigung des zugehörigen Schalters 4 eine zu hohe oder zu niedrige Signalamplitude ermittelt wurde. Die Identifikationsschaltung 16 kann somit anzeigen, von welchem Sicherungsdraht die Alarmgabe ausgelöst wurde.

Es ist möglich, daß der Wandler eines Sensors eine zu hohe oder zu niedrige, den ersten Schwellwertbereich über- oder unterschreitende Signalamplitude aufweist, wenn beispielsweise der zugehörige Sicherungsdraht der vollen Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist, während sich die übrigen Sicherungsdrähte im Schatten befinden. Hierbei wird vom Komparator 15 ein Alarmsignal erzeugt, das jedoch nicht an die Identitätsschaltung 16 weitergeleitet wird. Vielmehr wird durch dieses Alarmsignal bewirkt, daß der im Zwischenspeicher 13 gespeicherte Wert auch im Komparator 15 gespeichert wird. Dieser Speicherwert wird fortlaufend mit den neu ermittelten Signalamplituden des gleichen Wandlers 1 bei den folgenden Abtastperioden verglichen und das Ergebnis der Entscheidungsschaltung 17 zugeführt. Erst wenn diese Entscheidungsschaltung eine sprunghafte Veränderung der Differenz zwischen dem gespeicherten Wert und der jeweils neu ermittelten Signalamplitude feststellt, wird das Alarmsignal der Identitätsschaltung 16 zugeführt.

In entsprechender Weise wird vorgegangen, wenn vom Zaun herabfallende Schneeansammlungen auf einen Sicherungsdraht auftreffen, wodurch der Wandler des zugeordneten Sensors eine zu hohe oder zu niedrige Signalamplitude aufweist. Auch hier wird das Alarmsignal nicht der Identitätsschaltung 16 zugeführt sondern dient zu Speicherung des im Zwischenspeicher 13 gespeicherten Werts der über die folgenden zwei oder drei Abtastperioden hinweg mit den jeweils neu ermittelten Signalamplituden des gleichen Wandlers verglichen wird. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird ebenfalls der Entscheidungsschaltung 17 zugeführt, die das Alarmsignal an die Identitätsschaltung 16 weiterleitet, wenn über diese zwei oder drei Abtastperioden hinweg die Signalamplitude dieses Wandlers nicht auf den ursprünglichen und vom Zwischenspeicher 13 abgerufenen Wert zurückkehrt.

Der in F i g. 2 dargestellte Sensor weist ein topfförmiges zylindrisches Gehäuse 20 auf, das aus Kunststoff besteht und welches an einem Pfosten des Zaunes fest montiert ist. Das offene Ende des Gehäuses wird überstülpt durch eine ebenfalls zylindrische, topfförmige Manschette 21, die aus einem weichelastischen Material, wie beispielsweise Gummi besteht. Durch diese Manschette 21 ist hindurchgeführt ein bolzenförmiges Halteteil 22, das einen flanschartigen Kopf und eine Innenbohrung aufweist. In diese Innenbohrung ist einschraubbar eine Schraube 23, die mit dem Sicherungsdraht 2 fest verbunden ist. Dieser Sicherungsdraht ist unter Zwischenschaltung einer Feder zwischen zwei weiteren Pfosten gespannt. Auf den inneren Ansatz 24 des Halteteils ist eine Mutter aufschraubbar. Innenseitig weist das Halteteil einen Bolzen 25 auf, der mit einem Einschnitt versehen ist. In diesen Einschnitt eingesetzt und mit dem Bolzen 25 verlötet ist eine flache Bronzefeder 26, die einen Dehnmeßstreifen 27 trägt. Das untere Ende des Dehnmeßstreifens ist in den Schlitz einer Metallscheibe 28 eingesetzt und mit dieser Metallscheibe verlötet, deren Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser des Gehäuses 20 entspricht. Die Enden des Dehnmeßstreifens verlaufen zu einer Anschlußplatte 29, von der die Anschlußleitungen zwischen Manschette und Gehäuse nach außen geführt sind. Eine der Leitungen ist mit dem Sicherungsdraht 2 verbunden, während die andere Leitung 3 zu einem Schalter 4 der elektronischen Auswerteschaltung führt.

Anstelle einer Feder 26 mit Dehnmeßstreifen 27 kann auch ein Piezoxide-Wandler oder ein Hallgenerator vorgesehen sein, wobei im letzteren Fall zusätzlich im Gehäuse 20 ein Permanentmagnet angeordnet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zaun mit über Sensoren an Pfosten befestigten Sicherungsdrähten und einer mit den Sensoren verbundenen elektronischen Auswerteschaltung, die ein Alarmsignal auslöst, wenn einer der Sensoren eine Berührung des mit ihm verbundenen Sicherungsdrahts signalisiert, wobei jeder Sensor ein mit einem Pfosten verbundenes Gehäuse, ein mit einem Sieherungsdraht verbundenes Halteteil und einen zwischen Gehäuse und Halteteil angeordneten Wandler aufweist, der ein zur Stellung des Halteteils etwa proportionales Signal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung umfaßt eine Schalteranordnung (4,5), welche die einzelnen Sensoren aufeinanderfolgend mit einer Meßschaltung (8,10) verbindet, die Meßschaltung (8,10) die Signalamplitude jedes Sensors mißt, die Signalamplituden aller Sensoren einer hieraus einen Mittelwert bildenden Schaltung (14) zugeführt werden und eine Vergleicherschaltung (15) vorgesehen ist, die die Signalamplitude jedes Sensors mit dem Mittelwert vergleicht und ein Alarmsignal auslöst, wenn die Differenz zwischen Signalamplitude und Mittelwert einen ersten Schwellwert überschreitet.

2. Zaun nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Mittelwert bildende Schaltung einen Summenspeicher (14) aufweist, der die über einen Abtastzyklus der Schalteranordnung (4,5) ermittelten Signalamplituden akkumuliert und die akkumulierte Signalamplitude zur Bildung des Mittelwerts durch die Anzahl (n) der während eines Abtastzyklus betätigten Schalter (4) dividiert

3. Zaun nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Summenspeicher (14) ein Schieberegister (12) vorgeschaltet ist, dessen mit der Meßschaltung (8,10) verbundenes Eingangs- und dessen Ausgangsregister (s\, S_n) mit dem Summenspeicher (14) verbunden sind und dessen Anzahl (n) von Registern (s) der Anzahl (n) der während eines Abtastzyklus betätigten Schalter (4) entspricht, wobei der vom Ausgangsregister (s_n) ausgegebene Wert im Summenspeicher (14) die akkumulierte Signalamplitude mindert und der in das Eingangsregister (s\) eingegebene Wert die akkumulierte Signalamplitude erhöht.

4. Zaun nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgangsregister (s„) und dem Summenspeicher (14) ein Zwischenspeicher (13) gespeichert ist.

5. Zaun nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgangsregister (s„) und dem Summenspeicher (14) ein Inverter geschaltet ist, dessen Ausgang am gleichen Eingang des

9. Zaun nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Alarmsignal ausgelöst wird, wenn die Differenz zwischen altem und neuem Inhalt einen weiteren Schwellwert übersteigt.

10. Zaun nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmsignale der Vergleicherschaltung (15) einer Identifikationsschaltung (16) zugeführt werden, die mit dem die Schalterbetätigung steuernden Taktgenerator (5) verbunden ist.

11. Zaun nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auftreten des einen Alarmsignals, das durch einen der Sensoren bewirkt wird, die Signalamplituden dieses Sensors in den folgenden Abtastzyklen mit dem in der Vergleicherschaltung (15) gespeicherten alten Inhalt verglichen werden und erst bei einer sprunghaften Veränderung der sich jeweils ergebenden Differenz das Alarmsignal weitergeleitet wird.

12. Zaun nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterleitung des Alarmsignals unterbunden wird, wenn die sprunghafte Veränderung der sich ergebenden Differenz nur über eine geringe Anzahl von Abtastzyklen anhält.

13. Zaun nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Vergleicherschaltung (15) und der Identifikationsschaltung (16) eine Entscheidungsschaltung (17) geschaltet ist, die den Vergleich zwischen dem gespeicherten alten Inhalt und den Signalamplituden in den folgenden Abtastzyklen bewertet und die Unterbindung und Weiterleitung des Alarmsignals steuert.

14. Zaun nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelwertbildung bei Gruppen von Sensoren des Zaunes erfolgt, wobei die Sensoren einer Gruppe Sicherungsdrähten zugeordnet sind, die jeweils gleichen Umwelt- bzw. Witterungseinflüssen unterworfen sind.

15. Zaun nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler Dehnmeßstreifen sind.

16. Zaun nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler Piezoxide-Wandler sind.

17. Zaun nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler Hallgeneratoren sind.