DE3940006C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung von zu sichernden Objekten, insbesondere von Türen und Fenstern, bei dem eine Bewegung des zu sichernden Objektes in eine Änderung der Dämpfung eines Wellenleiters umgesetzt wird und die Änderung der aus dem Wellenleiter austretenden Lichtleistung von einer Alarmeinrichtung ausgewertet wird. Die Erfindung betrifft auch eine optische Alarmanlage, insbesondere zur Überwachung von Fenstern und Türen, mit einer Alarmeinrichtung und mit mindestens einem mit der Alarmeinrichtung über einen optischen Wellenleiter verbundenen Sensor, der an dem zu sichernden Objekt angeordnet ist, wobei der Sensor zur Veränderung der Dämpfung des Wellenleiters ausgebildet ist.

In der Sicherheitstechnik, speziell bei der Installation von Einbruchmeldesystemen, insbesondere bei Ein- oder Zweifamilienhäusern, ist es erforderlich, daß die Richtlinien des Verbandes der Sachversicherer beachtet werden. Von Seiten des Verbandes der Sachversicherer wird gefordert, daß die einzelnen Melder, z. B. Öffnungskontakte an Fenstern und Türen oder Glasbruchsensoren an den Scheiben über Kupferkabel vorgegebener Stärke, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung vorgeschriebener Verteiler mit der Zentraleinheit verbunden werden. Diese Leitungen sind sabotageüberwacht, und Störungen der Melder selbst oder auch der Leitung werden in der Zentrale angezeigt.

Eine Beeinflussung oder Manipulation durch elektrische Ströme oder magnetische Felder ist bei derartigen Alarmanlagen relativ leicht möglich und beeinträchtigt daher die Sicherheit dieser Anlagen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei einer Nachrüstung von Gebäuden - dies betrifft immerhin 95 bis 98% aller Installationen von Einbruchmeldeanlagen - die Kupferleitungen entweder sichtbar an Zimmerwänden verlegt werden müssen, was im privaten Bereich häufig störend ist oder daß bei Unterputzverlegung zusätzliche kostenintensive Bauarbeiten erforderlich sind.

Aus diesem Grunde sind Bemühungen im Gange, sogenannte kabellose Anlagen zu entwickeln, die den Richtlinien des Verbandes der Sachversicherer entsprechen. Kabellose Anlagen, wie Funkanlagen, Anlagen mit Signalübertragung über vorhandene Leitungsnetze, Druckalarmanlagen, die sich den physikalischen Effekt der Druckänderung bei Öffnen von Türen und Fenstern zunutze machen und ähnliche Anlagen sind bekannt, diese erfüllen jedoch nicht die Anforderungen des Verbandes der Sachversicherer.

Aus der DE 35 32 554 A1 ist eine Sicherungs- und Alarmeinrichtung bekannt, die einen mittels eines Lichtleiters mit einem Lichtimpulsgeber verbundenen Lichtimpulsempfänger aufweist, an dem eine akustische oder optische Signaleinrichtung angeschlossen ist. Da der Lichtleiter im Bereich mindestens eines zu sichernden Objektes geführt ist, ist durch eine Änderung in deren Lichtleitung die Signaleinrichtung auslösbar.

Die Alarmeinrichtung sieht hierbei zwei Alternativen zum Auslösen eines Alarms vor, die darin bestehen, daß zum einen der Lichtleiter vollständig unterbrochen wird und zum anderen, daß die Dämpfung des Lichtwellenleiters geändert wird.

In beiden Fällen wird ein Alarm ausgelöst, ohne daß eine Differenzierung vorgenommen wird.

Aus Ulrich, Faseroptische Wegaufnehmer als Grundelemente für Sensoren, Automatisierungstechnische Praxis atp, 27. Jahrgang, Heft 3/1985, S. 117-123, sind faseroptische Wegaufnehmer bekannt, bei denen Mikroströmungsverluste bei Vorliegen der Faser ausgenutzt werden. Als zu erfassender Weg dient die Relativverschiebung gezahnter, die Verbiegung der Faser bewirkender Backen. An die Anbringung an zu sichernden Objekten bzw. an den Einsatz in Alarmanlagen wurde nicht gedacht.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, daß ein Verfahren und eine Alarmanlage bereitgestellt werden soll, mit der zwischen einer Alarmsituation und Sabotage unterschieden werden kann, wobei auch eine Überwachung des Sollzustandes der zu überwachenden Objekte möglich sein soll.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor der Auswertung der Änderung der Lichtleistung die materialspezifische Dämpfung und die geometrische Dämpfung des Wellenleiters ermittelt wird, und daß die damit verbundene Abnahme der Lichtleistung bei der Auswertung als Bezugsgröße verwendet wird und daß bei der Auswertung der Änderung der Lichtleistung zwischen einer Abnahme der Lichtleistung um mindestens einen vorbestimmten Wert und dem nahezu vollständigen Absinken der Lichtleistung unterschieden wird.

Bei der Auswertung kann entweder die absolute Änderung der Lichtleistung oder die relative Änderung zugrunde gelegt werden. Das letztere Verfahren ist insbesondere dann von Vorteil, wenn bereits eine beträchtliche Grunddämpfung vorliegt, die durch die materialspezifische Dämpfung und die sogenannte geometrische Dämpfung bestimmt wird. Die geometrische Dämpfung tritt durch die Krümmungen des Wellenleiters auf, die bei der Verlegung des Wellenleiters unumgänglich sind.

Die vor der Auswertung der Änderung der Lichtleistung, die durch die Bewegung der zu sichernden Objekte verursacht wird, vorgenommene Kalibrierung, bei der zunächst die am Ende des Wellenleiters austretende Lichtleistung ermittelt wird und dieser Wert als Bezugsgröße für die nachfolgende Auswertung der Änderung der austretenden Lichtleistung verwendet wird, hat den Vorteil, daß beliebig lange Wellenleiter eingesetzt werden können. Eine Abweichung von diesem Basiswert wird dann als Alarmsignal gewertet.

Hierbei wird der Grad der Änderung der Lichtleistung ausgewertet. Durch das Öffnen eines Fensters oder einer Tür wird die aus dem Wellenleiter austretende Lichtleistung lediglich abgesenkt, wobei aber immer noch eine bestimmte Lichtleistung am Ende des Wellenleiters detektiert wird. Wenn aber der Wellenleiter beispielsweise durchgeschnitten wird, geht die Lichtleistung auf 0 zurück. Dies wird von der Auswerteeinheit erkannt und als Sabotage detektiert.

Anhand der am Ende des Wellenleiters detektierten Lichtleistung kann somit zwischen einer Sabotage und einer Bewegung des zu sichernden Objektes unterschieden werden.

Wenn mehrere zu sichernde Objekte von einem gemeinsamen Wellenleiter überwacht werden, ist es auch möglich, festzustellen, wieviele der zu sichernden Objekte, d. h. wie viele Türen oder Fenster beispielsweise geschlossen sind, indem der Grad der Absenkung der Lichtleistung ermittelt wird. Es ist somit möglich, beispielsweise die Anzahl der noch nicht geschlossenen Türen und Fenster exakt anzugeben.

Die erfindungsgemäße optische Alarmanlage weist eine Auswerteeinheit auf, die zur Unterscheidung zwischen Abnahme der Lichtleistung um mindestens einen vorbestimmten Wert und dem nahezu vollständigen Absinken der Lichtleistung ausgebildet ist.

An einem Ende des Wellenleiters ist ein optischer Sender zum Einspeisen elektromagnetischer Wellen und am anderen Ende des Wellenleiters ein optischer Empfänger mit einer Auswerteeinheit angeordnet, die wiederum an einer Alarmeinrichtung zur Abgabe eines optischen oder akustischen Signals angeschlossen ist. Zwischen Sender und Empfänger sind die Sensoren angeordnet, die mit den zu sichernden Objekten in Verbindung stehen und eine Bewegung des zu überwachenden Objektes mechanisch auf den Wellenleiter übertragen.

Da der Durchmesser von optischen Wellenleitern weitaus geringer ist als der von elektrischen Leitungen, die für Alarmanlagen verwendet werden, fallen diese beim nachträglichen Verlegen deutlich weniger auf. Diese Wellenleiter sind nahezu völlig unsichtbar, wenn Glasfasern ohne Schutzmantel verwendet werden. Derartige Fasern weisen außer dem Wellenleiter lediglich das Primär- und Sekundärcoating auf.

Als Wellenleiter kommen vorzugsweise Stufenindex- oder Gradientenfasern zum Einsatz. Die Verwendung von Glasfasern bietet den Vorteil, daß diese aufgrund ihrer Transparenz auch im sichtbaren Bereich des zu sichernden Objektes verlegt werden können, ohne störend zu wirken. Hierzu trägt insbesondere der geringe Durchmesser der Wellenleiter bei, der im Bereich von 250 bis 500 µm liegt.

Der Sensor kann drei zylindrische Stifte aufweisen, zwischen denen der Wellenleiter hindurchgeführt ist, wobei der Abstand der Stifte an dem Durchmesser und die numerische Apertur des Wellenleiters angepaßt ist. Zwei der Stifte sind ortsfest und ein dritter Stift ist beweglich angeordnet und mit dem zu überwachenden Objekt verbunden. Wird das zu sichernde Objekt bewegt, wird mittels einer Feder der dritte Stift auf den Wellenleiter zu bewegt, wodurch die Krümmung des Wellenleiters und damit die Dämpfung des Wellenleiters verstärkt wird. Die eingekoppelte Lichtleistung wird auf diese Weise verringert, was von der Auswerteeinheit dann als Alarmsignal gewertet wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Sensor eine ortsfeste, zur Aufnahme des Wellenleiters ausgebildete Grundplatte und einen daran befestigten, federnden Bügel auf, der sowohl an dem zu sichernden Objekt als auch an dem Wellenleiter angreift. Vorzugsweise ist der Wellenleiter in einer Nut der Grundplatte angeordnet und über einen am Ende des Bügels angeordneten hakenförmigen Ansatz geführt, der bei Entlastung des Bügels aufgrund der hierbei wirksam werdenden Federkraft den Wellenleiter krümmt. Diese Sensoren bieten den Vorteil, daß sie nur eine geringe Baugröße aufweisen und somit auch im sichtbaren Bereich des zu sichernden Objektes angeordnet werden können. Da die Grundplatte und der Bügel des Sensors auch als einteiliges Kunststoffteil hergestellt werden können, sind auch die Herstellungskosten der Sensoren deutlich geringer als bei den bekannten elektrischen oder magnetischen Kontaktsensoren.

Der optische Sender, der bei der erfindungsgemäßen Alarmanlage zum Einsatz kommt, kann eine Lumineszenzdiode oder Laserdiode aufweisen. Der optische Empfänger kann beispielsweise eine PIN-Diode aufweisen.

Der optische Sender kann an einem Pulsgenerator angeschlossen sein, so daß eine modulierte Lichtintensität in den Wellenleiter eingekoppelt wird. In diesem Fall ist dem optischen Empfänger eine Sample- und Holdschaltung nachgeschaltet, die vom sendeseitigen Pulsgenerator synchronisiert ist. Zusätzlich kann nach dem optischen Sender der Lichtwellenleiter noch über ein Modenfilter geführt werden. Das Herausfiltern höherwertiger Moden mit einem Modenfilter ist dann von Vorteil, wenn die Verlegung des Wellenleiters starke Krümmungen des Wellenleiters erforderlich macht.

Die erfindungsgemäße Anordnung bietet den Vorteil einer absoluten Unempfindlichkeit gegen elektrische und magnetische Störeinflüsse und gewährleistet daher ein hohes Maß an Sicherheit bei Einbruchmeldeanlagen. Ferner kann durch Verwendung des äußerst dünnen und durchsichtigen, aber dennoch mechanisch sehr stabilen Lichtwellenleiters eine nahezu unsichtbare Installation erfolgen, die vor allem im privat-häuslichen Bereich von Vorteil ist.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Alarmanlage,

Fig. 2 eine Ausführungsform des Sensors,

Fig. 3a bis 3c eine weitere Ausführungsform des Sensors,

Fig. 4a, 4b eine Spleißeinrichtung zur Verbindung zweier Wellenleiter.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild der Alarmanlage dargestellt. Ein Impulsgenerator 1 erzeugt Rechteckimpulse, die über eine Ansteuerstufe 2 eine Lumineszensdiode 3 in der Intensität modulieren. Das so erzeugte optische Signal wird in einen Lichtwellenleiter 5 eingekoppelt, der nur von den Schichten des Primär- und Sekundärcoating umgeben ist. Ein nachfolgendes Modenfilter 4 sorgt dafür, daß Moden höherer Ordnungszahl eliminiert werden und dadurch die Empfindlichkeit des Lichtwellenleiter bezüglich der Verformungen weitgehend unabhängig von den jeweiligen örtlichen Installationsverhältnissen bleibt. Der äußerst dünne, nahezu unsichtbare Lichtwellenleiters wird jeweils durch einen mechanischen Sensor 6 hindurchgeführt, der an dem zu sichernden Objekt 7 angebracht und bei Bewegung durch Öffnen den Lichtwellenleiters so deformiert, daß die Dämpfung erhöht und damit die Lichttransmission an dieser Stelle reduziert wird. Gleiches gilt für alle anderen Objekte, an denen der Lichtwellenleiter 5 nacheinander vorbeigeführt wird. Am Ende des Lichtwellenleiters 5 ist ein optischer Empfänger 8 angeordnet, der eine Photodiode aufweist, die das optische Signal detektiert. Über einen nachgeschalteten Verstärker 9 wird das Signal einer Sample-and-Hold-Schaltung 10 zugeführt, die synchron mit dem Sender getaktet wird und am Ausgang eine Gleichspannung liefert, die ein Maß für die Lichttransmission und damit für die Objektzustände entlang der Strecke ist. Mit einer daran angeschlossenen Alarmelektronik 11 kann ein Alarm dann akustisch und/oder optisch signalisiert werden. Die Bauteile 9, 10 und 11 bilden die Alarm- und Auswerteeinrichtung.

In der Fig. 2 ist eine Ausführungsform des Sensors 6 dargestellt. Am Boden eines feststehenden Oberteils 12 sind zwei Stifte 13a, 13b angebracht, über die der Lichtwellenleiter 5 geführt wird, wobei der Durchmesser und der Abstand der Stifte 13a, 13b voneinander an den Durchmesser und die numerische Apertur des Lichtwellenleiters im Hinblick auf eine maximale Ansprechempfindlichkeit angepaßt sind. Ein dritter Stift 14, der ebenfalls zylindrisch ausgeführt ist, ist mit einem beweglichen Kolben 15 fest verbunden und drückt über eine Feder 16 so auf den Lichtwellenleiter 5, daß dieser eine leichte Krümmung im elastischen Bereich erfährt, wodurch die Transmission des Lichtes infolge Änderung der Modenverteilung verringert wird. Der Kolben 15 wird dabei über eine Nocke 17 bewegt, die bei geschlossenem Objekt 7 den Lichtwellenleiter 5 vollständig entlastet und erst bei Öffnung über die Feder 16 und den Kolben 15 verformt. Durch diese Anordnung ist auch sichergestellt, daß der jeweilige Objektzustand (geöffnet oder geschlossen) signalisiert werden kann. Ein ähnlicher Sensor wird auch für die Bodenabsicherung verwendet.

In der Fig. 3a ist eine weitere Ausführungsform des Sensors 6 dargestellt. Dieser weist eine Grundplatte 18 auf, die beispielsweise an der Wand 22 befestigt ist. An der Grundplatte 18 ist ein Bügel 19 angeformt, der federnd derart ausgebildet ist, daß der Bügel sich von der Grundplatte 18 weg bewegt. Der Wellenleiter 5 wird durch eine Nut 12 an der Unterseite der Grundplatte 18 geführt und an der Grundplatte 18 gegebenenfalls fixiert. Wie in der Fig. 3c zu sehen ist, in der der Sensor 6 in Draufsicht dargestellt ist, ist der Wellenleiter 5 über einen hakenförmigen Ansatz 20 am Ende des Bügels 19 geführt. Wie in Fig. 3a dargestellt ist, taucht der Bügel 19 mit seinem Vorsprung 20 in eine Ausnehmung 23 der Grundplatte 18, so daß der über den Vorsprung 20 geführte Wellenleiter 5 im Bereich der Ausnehmung 23 entlastet ist. Dieser Zustand liegt dann vor, wenn das zu sichernde Objekt 7 in Pfeilrichtung auf den Bügel 19 drückt. Dieser Zustand entspricht beispielsweise dem geschlossenen Zustand eines Fensters.

Wenn das zu sichernde Objekt 7 sich vom Bügel 19 weg bewegt, wie dies in Fig. 3b gezeigt ist (z. B. Öffnen des Fensters oder einer Tür), bewegt sich der Bügel 19 aufgrund der wirkenden Federkraft von der Grundplatte 18 weg und der hakenförmige Vorsprung 20 am Ende des Bügels 19 tritt aus der Ausnehmung 23 heraus. Auf diese Weise wird der Wellenleiter 5 im Bereich der Ausnehmung 23 gekrümmt, wodurch die Dämpfung des Wellenleiters 5 vergrößert wird und die eingekoppelte Lichtintensität abnimmt, was von der Auswerteeinheit als Alarmsignal gewertet wird.

Um mit einer erfindungsgemäßen Alarmanlage möglichst viele zu sichernde Objekte 7 zu überwachen, ist es unter Umständen erforderlich, mehrere Wellenleiter 5 miteinander zu verbinden. Zu diesem Zweck ist eine entsprechende Spleißeinrichtung 24 vorgesehen, die in den Fig. 4a und 4b dargestellt ist. Die Spleißeinrichtung 24 weist eine Grundplatte 26 und einen Deckel 25 auf. In der Grundplatte 26 ist eine V-förmige Nut 28 eingebracht, in die zwei zu verbindende Wellenleiter 5a, 5b eingelegt sind. Diese Wellenleiter 5a, 5b sind vom Schutzmantel befreit, so daß lediglich das Kernmaterial in der V-förmigen Nut aufliegt.

In der Fig. 4b ist ein Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 4a zu sehen. Die beiden Wellenleiter 5a und 5b treffen mit ihren beiden Enden in der Mitte der Spleißeinrichtung 24 zusammen, wo als Verbindungsmittel ein Immersionsöl 27 vorgesehen ist.

Bezugszeichenliste

 1 Impulsgenerator
 2 Ansteuerstufe
 3 Limineszensdiode
 4 Modenfilter
 5 Lichtwellenleiter
 6 Sensor
 7 zu sicherndes Objekt
 8 Fotodiode
 9 Verstärker
10 Sample-and-Hold-Schaltung
11 Alarmeinrichtung
12 feststehendes Oberteil
13 zylindrischer Stift
14 Stift
15 beweglicher Kolben
16 Feder
17 Nocke
18 Grundplatte
19 federnder Bügel
20 hakenförmiger Ansatz
21 Nut
22 Wand
23 Ausnehmung
24 Spleißeinrichtung
25 Deckel
26 Grundplatte
27 Immersionsöl
28 V-Nut

Claims (7)

1. Verfahren zur Überwachung von zu sichernden Objekten, insbesondere von Türen und Fenstern, bei dem eine Bewegung des zu sichernden Objektes in eine Änderung der Dämpfung eines Wellenleiters umgesetzt wird, und die Änderung der aus dem Wellenleiter austretenden Lichtleistung von einer Alarmeinrichtung ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Auswertung der Änderung der Lichtleistung die materialspezifische Dämpfung und die geometrische Dämpfung des Wellenleiters ermittelt wird, und daß die damit verbundene Abnahme der Lichtleistung bei der Auswertung als Bezugsgröße verwendet wird, und daß bei der Auswertung der Änderung der Lichtleistung zwischen einer Abnahnme der Lichtleistung um mindestens einen vorbestimmten Wert und dem nahezu vollständigen Absinken der Lichtleistung unterschieden wird.

2. Optische Alarmanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, insbesondere zur Überwachung von Fenstern und Türen, mit einer Alarmeinrichtung und mit mindestens einem mit der Alarmeinrichtung über einen optischen Wellenleiter verbundenen Sensor, der an dem zu sichernden Objekt angeordnet ist, wobei der Sensor zur Veränderung der Dämpfung des Wellenleiters ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmeinrichtung (11) eine Auswerteeinheit aufweist, die zur Unterscheidung zwischen Abnahme der Lichtleistung um mindestens einen vorbestimmten Wert und dem nahezu vollständigen Absinken der Lichtleistung ausgebildet ist.

3. Alarmanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (6) eine ortsfeste, zur Aufnahme des Wellenleiters (5) ausgebildete Grundplatte (18) und einen daran befestigten, federnden Bügel (19) aufweist, der sowohl an dem zu sichernden Objekt (7) als auch an dem Wellenleiter (5) angreift.

4. Alarmanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter (5) in einer Nut (21) der Grundplatte (18) angeordnet ist und über einen am Ende des Bügels (19) angeordneten hakenförmigen Ansatz (20) geführt ist, der bei Entlastung des Bügels (19) aufgrund der hierbei auftretenden Federkraft den Wellenleiter (5) deformiert.

5. Alarmanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Grundplatte (18) und Bügel (19) des Sensors (6) ein einteiliges Kunststoffteil bilden.

6. Alarmanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter (5) eine Stufenindex- oder eine Gradientenfaser ist.

7. Alarmanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter (5) einen Durchmesser von 250 µm bis 500 µm aufweist.