DE3814063C2 - Isolatoranordnung an einem kapazitiven Intrusions-Schutzzaun - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Isolatoranordnung an einem kapazitiven Intrusions-Schutzzaun, der von einem Sender be­ aufschlagt eine Anzahl von Sende-Elektroden und eine Anzahl von Empfangs-Elektroden aufweist, die jeweils mittels Isolatoren am Schutzzaun bzw. Stützmasten befestigt sind und ein Elektroden­ system bilden, wobei in einer Auswerteeinrichtung die durch die Elektroden-Kapazitäten fließenden Ströme mit in jedem Sende- und Empfangs-Stromkreis angeordneten Meßeinrichtungen gemessen und daraus Alarmkriterien abgeleitet werden.

Bei kapazitiven Intrusions-Schutzzäunen werden Elektroden benötigt, die isoliert am Schutzzaun befestigt sind. Gemessen und ausgewertet werden die durch die Elektroden-Kapazitäten fließenden Ströme, wie dies beispielsweise aus der DE-OS 33 29 554 bekannt ist. Das dort beschriebene Verfahren zur Messung von kapazitiven Zustandsänderungen an einem Schutz­ zaun mit mehreren parallel angeordneten Elektroden weist einen Sender auf, dessen Wechselspannung mindestens an eine der Elektroden angelegt ist, während die übrigen Elektroden als Empfangs-Elektroden geerdet sind. In jedem Elektrodenstrom­ kreis ist eine Strommeßeinrichtung vorgesehen, mittels der der Elektrodenstrom gemessen und daraus ein der Betriebskapazität dieser Elektrode entsprechender Meßwert gewonnen wird. Aus diesen Meßwerten werden durch Vergleich mit früheren Meßwerten der gleichen oder der anderen Elektroden und durch Vergleich mit bestimmten Meßwertmustern Störungsfaktoren kompensiert und nur bei nicht kompensierbaren Meßwerten Alarm ausgelöst.

Diese zu messenden Ströme werden jedoch durch Ströme, die durch die Isolatoren fließen, verfälscht. Dieser Einfluß ist besonders störend, weil die Isolatorströme z. B. durch Witterungseinflüsse stark schwanken können. Hochwertige Iso­ latorsysteme, die dieser Aufgabe wenigstens teilweise genügen, sind relativ aufwendig und teuer. Es wurden daher immer bessere Isolatoren und Anordnungen entwickelt (z. B. DE-GM 83 33 086).

In der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrunde liegenden EP 0 259 627 A2 ist eine Isolatoranordnung beschrieben, bei der der besondes große Einfluß eines Senderisolators auf den eines Empfängerisolators reduziert wird. Diese Anordnung von Isolatoren weist einen Isolator zwischen Erde und einer Elektrode (SE1) auf, wobei die weiteren Isolatoren zwischen den Elektroden angeordnet sind (Fig. 4). Bei dieser Anordnung enthält jedoch der Sendekreis (SE1) keine Meßeinrichtung, ferner sind die weiteren Elektroden jeweils zwischen der Sendeelektrode und den anderen Sendeelektroden angeordnet.

Auch die bekannten Isolatoranordnungen erfordern einen hohen konstruktiven und kostenintensiven Aufwand. Dennoch läßt es sich nicht vermeiden, daß wegen der endlichen Isolatorwider­ stände Ströme durch die Isolatoren fließen und der Meßein­ richtung verloren gehen und dadurch das Meßergebnis falsch beeinflussen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Nachteile zu ver­ meiden und eine Isolatoranordnung anzugeben, die größtenteils die Verwendung einfacher Isolatoren zuläßt, ohne dabei Fehl­ messungen zu verursachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Isolatoranordnung an einem eingangs beschriebenen kapazitiven Schutzzaun dadurch gelöst, daß zumindest für die Empfangs-Elektroden nur ein Isolator zwischen der Erde und einer Elektrode und die weiteren Isolatoren zwischen den jeweils unmittelbar benachbarten Elektroden angeordnet sind.

Mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung wird der Einfluß der Isolationsstrecken bei den Empfangselektroden erheblich ver­ ringert, so daß damit eine verbesserte Auswertesicherheit und bzw. oder eine besonders einfache und preiswerte Isolatoraus­ führung erzielt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß die Spannungen und damit die Isolatorströme an der Mehrzahl der Isolatoren verringert wird. Lediglich an einem Isolator können noch höhere Isolatorströme auftreten, die jedoch auf das Gesamtmeßergebnis einen sehr geringen Einfluß haben. Dabei ist es vorteilhaft, diesen Isolator als hochwertigen Isolator auszuführen.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist für die Sende- Elektroden nur ein Isolator zwischen Erde bzw. einem Stützpunkt, an dem die Senderspannung anliegt, und einer Sende-Elektrode vorgesehen, während die übrigen Isolatoren zwischen den jeweils unmittelbar benachbarten Sendeelektroden angeordnet sind. Damit wird auch bei den Sende-Elektroden in vorteilhafter Weise eine Verringerung der Spannungen an den Isolatoren und damit eine Verringerung der störenden Isolatorströme bzw. eine einfachere und billigere Ausführung der Isolatoren erreicht. Lediglich der Isolator zwischen der einen Sendeelektrode und der Erde bzw. dem Stützpunkt kann höhere Isolatorströme aufweisen. Um diesen störenden Einfluß zu begegnen, kann zwischen dem Stützpunkt und der Erde ein Hilfsisolator vorgesehen sein, wobei an dem Stützpunkt die Senderspannung angelegt wird, so daß auch hier störende Isolatorströme keinen verfälschenden Einfluß auf die Messung haben.

Die obengenannten Vorteile erhöhen sich, wenn beide Isolator­ anordnungen, d. h. sowohl für Empfangs- wie auch Sende­ elektroden, vorgesehen werden; diese Vorteile steigern sich mit zunehmender Zahl von Sende- und Empfangs-Elektroden, weil die störenden Einflüsse der Isolatorströme immer geringer werden, diese Messungen genauer und zuverlässiger sind und der geringe Einfluß eines noch verbleibenden Isolators zwischen Erde und einer Empfangselektrode nicht mehr zum Tragen kommt.

Die erfindungsgemäße Isolatoranordnung wird an zwei Aus­ führungsbeispielen anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine bekannte Anordnung von Isolatoren bezüglich der Empfangs-Elektroden,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Isolatoranordnung bezüglich der Empfangselektroden,

Fig. 3 eine Isolatoranordnung mit Empfangs- und Sende- Elektroden und

Fig. 4 eine entsprechend der Erfindung modifizierte Anordnung.

In Fig. 1 ist schematisch der für die Erfindung hier interessierende Teil eines kapazitiven Intrusions-Schutzzaunes in bekannter Art dargestellt, bei dem nur die Empfangs- Elektroden gezeigt sind. Das Elektrodensystem ESY besteht aus den Empfangs-Elektroden EE1 bis EEk und den Isolatoren ISO1 bis ISOk, von denen nur einer pro Elektrode gezeichnet ist und die an dem geerdeten Stützmast montiert sind. Die Auswerteein­ richtung AWE weist Meßeinrichtungen M1 bis Mk, die die Elektrodenströme I1 bis Ik gegen Erde ER bestimmen und an denen die Spannungen U1 bis Uk gegen Erde ER abfallen, auf. Die Elektrodenströme werden durch kapazitive Kopplung, hier durch die gestrichelt gezeichneten Kapazitäten Cn, m mit den hier nicht dargestellten Sende-Elektroden erzeugt. An den Isolatoren ISO1 bis ISOk stehen die gleichen Spannungen U wie an den Meßeinrichtungen an und erzeugen wegen der endlichen Isolator­ widerstände Ströme I′1 . . . I′k durch die Isolatoren, die den Meßeinrichtungen m1 . . . Mk verloren gehen und somit das Meßergebnis verfälschen. Dies ist an den Isolatoren ISO1 bis k dargestellt.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist in Fig. 2 gezeigt. Die Aus­ werteeinrichtung AWE entspricht der Auswerteeinrichtung gemäß der Fig. 1 und hat demzufolge auch die gleichen Elemente und Strom- und Spannungsverhältnisse wie in Fig. 1. In dem er­ findungsgemäßen Elektrodensystem ESY sind die Isolatoren ISO1 bis ISO (k-1) zwischen den Empfangs-Elektroden EE1 bis EEk angeordnet. Nur der Isolator ISOk ist zwischen einer Elektrode, der Empfangs-Elektrode EEk, und der Erde ER angeordnet. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß nur an diesem Isolator ISOk ein störender Isolatorstrom wie Fig. 1 fließt, während die Ströme I′1 bis I′ (k-1) durch die übrigen Isolatoren ISO1 bis ISO (k-1) sehr viel kleiner sind. Denn an diesen Isolatoren liegt nicht mehr die Elektrodenspannung, beispielsweise U1 der Elektrode EE1 gegen Erde, sondern die wesentlich kleinere Differenzspannung UD gegen die Nachbarelektrode EE2, denn UD = U1 - U2. Damit ist I′1 bis I′ (k-1) wesentlich kleiner als I′k. Die Anforderungen an diese Isolatoren ISO1 bis ISO (k-1) sind also wesentlich geringer und können deswegen z. B. mit handelsüblichen Stützisolatoren erfüllt werden.

Die gleichen Vorteile bietet die Erfindung auch, wenn neben den Empfangsströmen auch die Sendeströme gemessen und bewertet werden, wodurch besonders hochwertige Intrusionsschutzein­ richtungen ermöglicht werden.

In Fig. 3 ist schematisch der hier interessierende Teil eines kapazitiven Schutzzaunes ähnlich der Anordnung nach OS 36 47 473 dargestellt, jedoch ist der bekannte Teilisolator für die Sende-Elektroden von einem Isolator ISOi zwischen der Sende-Elektrode SEi und einem Stützpunkt SP und einen Hilfsisolator HI gebildet, der zwischen dem Stützpunkt SP und der Erde ER angeordnet ist. Neben den Empfangs-Elektroden EE1 bis EEk sind auch die Sende-Elektroden SE2 bis SEi dargestellt. Auch bei diesem Elektrodensystem ESY sind die zu messenden Schutzkapazitäten Cn, m durch gestrichelt gezeichnete Konden­ satoren zwischen den Elektroden angedeutet. Die Auswerte­ einrichtung AWE besteht aus den Meßeinrichtungen M1 bis Mi bzw. Mk, mit denen die Elektrodenströme I1 bis Ik bzw. Ii bestimmt werden. Die an den Meßeinrichtungen abfallenden Spannungen sind mit U1 bzw. Uk bzw. Ui bezeichnet. Ferner sind auch an den Isolatoren ISO1 bis ISOk bzw. ISOi fließenden Isolatorströme I′1 bis I′k bzw. I′i gezeigt. Die Sende-Elektroden SE werden über die entsprechenden Meßeinrichtungen vom Sender SEN mit einer Senderspannung US von beispielsweise 100 Volt und 10 kHz gespeist. Liegen die Isolatoren der Sende-Elektroden gegen Erde ER, so müssen sie dieser vollen Senderspannung US widerstehen, was entweder aufwendige Isolatoren erfordert und zu hohen, die Messung verfälschenden Isolatorströmen führt. Liegen dagegen die Fußpunkte der Isolatoren der Sende-Elektroden an einem Stützpunkt SP, der unmittelbar mit der Senderspannung US beaufschlagt ist (gestrichelt dargestellt), und dieser über einen eigenen Hilfsisolator HI an Erde ER, so liegen an den Sende-Elektroden-Isolatoren nur noch die an den Meßein­ richtungen abfallenden Spannungen U2 bis Ue, so daß die gleichen Verhältnisse wie bei den Empfangs-Elektroden erzielt werden.

In Weiterbildung der Erfindung ist nun hierfür eine Elektroden­ anordnung getroffen worden, wie sie schematisch in der Fig. 4 dargestellt ist. Auch hier sind die einzelnen Isolatoren zwischen den Empfangselektroden angeordnet, lediglich ein einziger Isolator ISOK ist zwischen der Empfang-Elektrode EEk und der Erde ER angeordnet, wie dies in der Fig. 2 bereits gezeigt ist. Zusätzlich sind die Isolatoren ISO2 bis ISO (i-1) zwischen den Sende-Elektroden SE2 bis SEi angeordnet. Nur der eine Isolator ISOi für die Sende-Elektrode SEi ist zwischen dieser und der Erde ER bzw. hier am Stützpunkt SP angeordnet. Zwischen dem Stützpunkt SP ist der Hilfsisolator HI angeordnet, wie oben bereits erläutert.

Damit ist in vorteilhafter Weise für die Sende-Elektroden ebenfalls eine Verringerung der Spannungen an der Mehrzahl der Isolatoren und damit eine Verringerung der störenden Isolatorströme erreicht. Das ergibt in vorteilhafter Weise exaktere und störungssichere Messungen bzw. die Möglichkeit, einfachere und billigere Isolatoren zu verwenden.

Claims (4)

1. Isolatoranordnung an einem kapazitiven Intrusions- Schutzzaun, der von einem Sender (SEN) beaufschlagt eine Anzahl (i) von Sende-Elektroden (SE) und eine Anzahl (k) von Empfangs- Elektroden (EE) aufweist, die jeweils mittels Isolatoren (ISO i, k) am Schutzzaun bzw. Stützmasten (MA) befestigt sind und ein Elektrodensystem (ESY) bilden, wobei in einer Auswerte­ einrichtung (AWE) die durch die Elektroden-Kapazitäten (Cn, m) fließenden Ströme (Ii, k) mit in jedem Sende- und Empfangs-Stromkreis angeordneten Meßeinrichtungen (Mi; k) gemessen und daraus Alarmkriterien abgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest für die Empfangs-Elektroden (EE1 bis k) nur ein Isolator (ISOk) zwischen der Erde (ER) und einer Elektrode (EEk) und die weiteren Isolatoren (ISO1 bis (k-1) zwischen den jeweils unmittelbar benachbarten Elektroden (EE1 bis k) angeordnet sind (Fig. 2).

2. Isolatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Sende- Elektroden (SE1 bis SEi) nur ein Isolator (ISOi) zwischen Erde (ER) bzw. einem Stützpunkt (SP), an dem die Senderspannung (US) anliegt, und einer Sende-Elektrode (SEi) und die weiteren Isolatoren (ISO1 bis ISOs (i-1)) zwischen den jeweils unmittelbar benachbarten Sende-Elektroden (SE1 bis i) angeordnet sind (Fig. 4).

3. Isolatoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stützpunkt (SP) und der Erde (ER) ein Hilfsisolator (HI) ange­ ordnet ist.

4. Isolatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich der Isolator zwischen Erde und Empfangs- bzw. Sende-Elektrode als hochwertiger Isolator ausgeführt ist, während die übrigen Isolatoren von einfachen Isolatoren gebildet sein können.