DE4010774A1

DE4010774A1 - Alarm- oder meldevorrichtung

Info

Publication number: DE4010774A1
Application number: DE4010774A
Authority: DE
Inventors: Enzo Hruby; Raffaele Vizzotto
Original assignee: Hesa SpA
Current assignee: HESA SpA MAILAND/MILANO IT
Priority date: 1989-04-07
Filing date: 1990-04-04
Publication date: 1990-10-11
Anticipated expiration: 2010-04-05
Also published as: GB9007462D0; IT1229151B; FR2645671B1; FR2645671A1; GB2231431B; US5068642A; GB2231431A; DE4010774C2; IT8920058A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Alarm- oder Meldevorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Seit längerem sind bereits Alarmvorrichtungen bekannt, die als Sensorelement mit Kondensatoren vergleichbare elektri sche Schaltungen verwenden. Diese Vorrichtungen reagieren auf die Schwankungen der elektrischen Eigenschaften dieser Schaltungen (Spannung oder Stromstärke), wenn nämlich hieran eine Last angreift, die, selbst in nicht wahrnehmbarer Form, die physische Struktur und damit die elektrischen Eigen schaften verändert.

Diese bereits bekannten Sensorelemente bestehen normaler weise aus mehrschichtigen Matten, deren leitende Elemente mit einem elektronischen Schaltkreis zur Auswertung ver bunden sind. Derartige Matten können einfach auf den Boden gelegt oder in den Boden eingelassen werden, und sie rea gieren, wie oben bereits erwähnt, auf hierauf aufgelegte Lasten.

Wenn auch einerseits diese bekannten Sensorelemente einen deutlichen Fortschritt in bezug auf die in den älteren Alarmsystemen verwendeten Sensoren darstellen, weil sie dem Sichtfeld vollständig entzogen werden können und nur selten Fehlalarme auslösen, weisen sie dennoch verschiedene Nach teile auf, die ihr Anwendungsgebiet bislang einschränkten. So weisen solche Matten zuallererst hohe Herstellungskosten auf, die ihren Einsatz unwirtschaftlich machen, wenn eher weiträumige Flächen überwacht werden müssen. Ferner ist der Unterbodeneinbau von Sensormatten sehr aufwendig und kost spielig, und zudem können bei diesen Matten im Lauf der Zeit Dichtigkeitsprobleme bezüglich des Eindringens von Feuchtig keit an den Rändern auftreten, die ihre Funktionsweise irreparabel beeinträchtigen können, so daß der Anwender für kostspieligen Ersatz sorgen muß.

Der schwerwiegendste Nachteil besteht allerdings darin, daß die oben beschriebenen Matten in strategisch sinnvollen Positionen verlegt sein müssen, von denen man annimmt, daß der zu verhindernde Versuch eines Eindringens vermutlich dort stattfinden wird. Ihr Einsatz ist damit vollkommen sinnlos und kostenmäßig ineffektiv, wenn es zu viele dieser strategisch sinnvollen Positionen gibt (Gebäude mit vielen Stellen, an denen ein Eindringen möglich ist) oder wenn solche Positionen gar nicht vorhanden sind (z.B. die Um zäunung einer Anlage, bei der sich jede beliebige Stelle für ein mögliches Eindringen eignet). Diese Sensorelemente in Form von Matten eignen sich schließlich schlecht für die Überwachung beweglicher Güter von nicht geringfügigem Aus maß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine neue Alarmvorrichtung anzubieten, die die erwähnten Nachteile umgeht und die also über ein kostengünstiges Sensorelement verfügen soll, die absolute Sicherheit gegen jeden möglichen Täuschungs- oder Manipulationsversuch bietet, die perfekten Schutz gegen atmosphärische Einflüsse und insbesondere gegen Feuchtigkeit aufweist und die eine lange Lebensdauer hat.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Alarmvorrichtung anzubieten, deren Konstruktionsmerkmale Installationsar beiten mit geringen Kosten bedingen, wenn eine feste Installa tion für die Überwachung unbeweglicher Güter erfolgen soll, und bei denen Installationskosten praktisch nicht anfallen, wenn die Installation provisorisch zur vorübergehenden Über wachung beweglicher Güter erfolgt.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine neuartige Meldevor richtung zu schaffen, die auf medizinischem Gebiet für die Fernüberwachung der lebenswichtigen Funktionen eines Patienten eingesetzt werden kann, wobei kein physischer Kontakt zwischen der Meldeeinrichtung selbst oder Teilen davon und dem Pa tienten erforderlich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe wird mit der vorgestellten Er findung erreicht, die eine Alarm- oder Meldevorrichtung vor sieht, die ein elektrisch aufgeladenes Kondensator-Sensor element sowie einen elektronischen Schaltkreis umfaßt, der die Änderung der elektrischen Eigenschaften des Sensorele ments erfassen und dementsprechend Alarm- oder Meldevorrich tungen auslösen kann, wobei das Sensorelement aus mindestens einem abgeschirmten Koaxialkabel besteht und eines der Enden oder beide Enden des Kabels an den elektronischen Schaltkreis angeschlossen ist bzw. sind und wobei zwischen Abschirmung und Leiter im Innern des Kabels ein konstanter Gleichstrom-Polarisationspotentialunterschied aufrecht erhalten wird.

Die erfindungsgemäße Alarm- oder Meldevorrichtung ver wendet als Sensorelement ein abgeschirmtes, polarisiertes Niederspannungs-Gleichstrom-Koaxialkabel. Dieses Sensor element ist mit einem elektronischen Schaltkreis verbunden, der die Spannungsänderungen an den Kabelanschlußstellen auswertet und der beim Eintreten bestimmter Bedingungen Alarm- oder Warnvorrichtungen auslöst.

Die in der vorgestellten Erfindung behandelte Alarm- oder Meldevorrichtung wird besonders vorteilhaft bei der Kon trolle weitläufiger Gebiete eingesetzt, und zwar allgemein in Einbruchsicherungs- und Diebstahlsicherungs-Alarmsystemen sowohl für unbewegliche als auch für bewegliche Güter, sowie auf medizinischem Gebiet für die Fernüberwachung und -über mittlung der lebenswichtigen Funktionen eines Patienten. Die interessanten und innovativen Merkmale der Einrichtung bestehen sowohl in der Wirtschaftlichkeit und Einfachheit der Installation und in der Betriebssicherheit und damit der Unmöglichkeit, die Einrichtung zu umgehen bzw. zu manipu lieren, als auch hinsichtlich ihrer Lebensdauer.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung, die sich insbe sondere für feste Installationen zur Überwachung unbeweg licher Güter eignet, ist das Koaxialkabel auf der Boden fläche angebracht, und parallel dazu und außerhalb des von der Alarmvorrichtung kontrollierten Bereichs ist ein praktisch senkrecht verlaufender durchgehender Schutzmantel angebracht, dessen Material eine höhere Dichte aufweist als der umgebende Boden.

Bei einer anderen Ausführungsform, die sich besonders für die vorübergehende Überwachung beweglicher Güter eignet, ist das Koaxialkabel auf der Bodenfläche oder einer anderen geeigneten Trägerfläche ausgelegt, und zwar in unmittel barer Nähe oder in direktem Kontakt zu den zu überwachenden Gegenständen.

Bei einer weiteren Ausführungsform, die sich besonders für den Einsatz auf medizinischem Gebiet eignet für die Über wachung der lebenswichtigen Funktionen eines Patienten ge eignet, ist das Koaxialkabel am Bettgestell des Patienten befestigt.

Die Erfindung ist nachstehend im einzelnen beschrieben, und zwar in Verbindung mit den auf den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Grundriß einer ersten Aus führungsform der Erfindung bei einer Vorrich tung zur Überwachung unbeweglicher Güter,

Fig. 2 einen Grundriß einer weiteren Installations form der die Erfindung enthaltenden Vorrichtung, die der in Fig. 1 dargestellten entspricht,

Fig. 3 einen schmatischen Grundriß einer weiteren Installationsform der die Erfindung enthaltenden Vorrichtung, die der in Fig. 1 dargestellten entspricht,

Fig. 4 eine schematische räumliche Darstellung eines richtungssensiblen Sensorelements, das in den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Vorrich tungen verwendet werden kann,

Fig. 5 eine Schnittzeichnung des Koaxialkabels, das als Sensorelement der gezeigten Vorrichtungen Verwendung findet,

Fig. 6 einen schematischen Grundriß einer zweiten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung bei einer Vorrichtung zur Überwachung eines Luftfahrzeugs,

Fig. 7 eine schematische räumliche Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung bei einer Vorrichtung zur Fernüberwachung der lebenswich tigen Funktionen eines Patienten,

Fig. 8 ein Grundschema des elektronischen Schalt kreises zur Ermittlung der Änderungen der elek trischen Eigenschaften der erwähnten Sensorele mente.

In Fig. 1 ist der zu überwachende Bereich durch die strich punktierte Linie und die Zahl 1 dargestellt, und mit der Zahl 2 ist ein unbewegliches Gut im Innern dieses Bereichs gekennzeichnet, in dem der elektronische Schaltkreis 3 un tergebracht sein kann, der erfindungsgemäße Alarm- oder Melde vorrichtung umfaßt. Die Vorrichtung enthält ein Sensorelement, das aus einem Koaxialkabel 4 besteht, das vorzugsweise entlang der Umfangslinie des Bereichs 1 auszulegen ist. Die Enden des Kabels 4 oder wenigstens eines dieser Enden sind mit der elektronischen Schaltung 3 verbunden.

Falls der zu überwachende Bereich 1 derart gelegen ist, daß von der Alarmvorrichtung eventuelle Bewegungen von Personen oder Sachen, die sich außerhalb davon befinden, nicht gemeldet werden sollen (beispielsweise Fahrzeugbewegungen auf einer neben dem Bereich 1 gelegenen Straße), wird beim Verlegen des Koaxialkabels 4 entlang der Umfangslinie des Bereichs 1 vor zugsweise daneben ein durchgehender Schutzmantel 5 ausgelegt, dessen Materialdichte größer ist als die des Bondens, z.B. ein Betonprofil entsprechend Darstellung in Fig. 4. Wegen des unterschiedlichen Verhältnisses zwischen den Massen des Schutzmantels 5 und des Kabels 4 werden die von den auf dem Boden in Richtung F in Bewegung befindlichen Massen zum Boden übertragenen Stoßwellen vorzugsweise vom Schutzmantel aufgefangen, wobei das Kabel 4, wenn überhaupt, nur in äußerst geringem Umfang hiervon beeinfluß wird. Das Gegen teil gilt für die aus Richtung G und damit aus dem Innern des Bereichs 1 kommenden Wellen. Um den Abschirmeffekt zu verbessern, weist der Schutzmantel 5 vorzugsweise einen C-förmigen Querschnitt auf, und das Kabel 4 ist dazu in einem Abstand von höchstens 50 cm und vorzugsweise von 10 cm bis 30 cm verlegt.

Falls lediglich die näherkommenden, nicht aber die sich ent fernenden Bewegungen verzeichnet werden sollen, oder umgekehrt, können zwei parallele, miteinander gekoppelte Sensorelemente A und B verlegt werden, so daß der Signalunterschied zwischen ihnen festgestellt wird. In den Abb. 2 und 3 sind zwei Installationsbeispiele dargestellt, bei denen dieses Prinzip zur Anwendung kommt, und zwar bei der Überwachung eines ge schlossenen Bereichs und eines engen Durchgangs. In beiden Fällen können die elektronischen Schaltungen 3 der Sensor elemente A und B so eingestellt sein, daß nur Bewegungen in der Richtung AB und nicht in der Richtung BA verzeichnet werden.

Aus Abb. 3 geht deutlich hervor, daß das Koaxialkabel 4, das die Sensorelemente A und B bildet, sowohl ringförmig als auch einfach ausgelegt sein kann. Im ersten Fall gehen beide Enden des Kabels 4 zum elektronischen Schaltkreis 3; im zweiten Fall ist eines der beiden Kabelenden dagegen frei. Die erste Variante wird vorgezogen, weil hierbei die per fekte Dichtigkeit des Kabels 4 besser gewährleistet werden kann.

Der innere Aufbau eines vorzugsweise zu verwendenden abge schirmten Koaxialkabels 4, das als Sensorelement der Alarm- oder Meldevorrichtung gemäß der hier vorgestellten Er findung Verwendung findet, ist in Fig. 5 dargestellt. Man erkennt hierbei den inneren Leiter 6, eine Isolier beschichtung aus Polytetrafluoräthylen 7, eine erste Ab schirmung 8 aus versilbertem Kupfermantel, eine zweite Isolierschicht aus Polytetrafluoräthylen 9, eine zweite Abschirmung 10 aus versilbertem Kupfermantel und schließ lich eine äußere Hülle 11 aus Polyäthylen mit erhöhter mechanischer Widerstandsfähigkeit und Wasserdichte. Die verwendeten Isoliermaterialien weisen vorzugsweise die fol genden Widerstandswerte auf:
Polytetrafluoräthylen (Teflon): ρ=1 · 10¹⁵ Ωm
Polyäthylen: ρ=1 · 10¹² Ωm,
und die gesamte Kabelkapazität beträgt ca. 80 pF/m.

In Fig. 6 wird eine zweite Ausführungsform der Alarm- oder Meldevorrichtung laut der hier vorgestellten Erfindung dargetellt, die für vorübergehende Installationen zur Überwachung beweglicher Güter gedacht ist, wie z.B. des dargestellten Luftfahrzeugs. Bei diesen Installationen - wobei es sich um äußerst vielgestaltige Anwendungen von Diebstahlsicherungs- oder Antisabotage-Systemen handeln kann, wird das Kabel 4 schnell und einfach im Boden oder auf anderen geeigneten Trägermaterialien in der Nähe oder in direktem Kontakt mit dem zu überwachenden Gegenstand ausgelegt, so daß jede Bewegung in der Nähe des erwähnten Gegenstandes, wie auch die Verschiebung oder Entfernung des Gegenstandes, entdeckt werden. Der Schaltkreis 3 kann je nach Einzelfall lokale Alarm- oder Meldevorrichtungen auslösen oder auch Informationen zu einer zentralen Kontrollstation weiter leiten.

In Fig. 7 ist eine dritte Ausführungsform der Alarm- oder Meldevorrichtung nach der Erfindung dargestellt, die sich auf einen Einsatz der Einrichtung auf medizinischem Gebiet zur Überwachung der lebenswichtigen Funktionen eines Patienten bezieht. In diesem Fall ist das Koaxialkabel 4 an einem Bettgestell befestigt (oder an einem Stuhl, einem Operationstisch oder ähnlichem), auf dem der Patient liegt, beispielsweise unterhalb der Matratze. Auf diese Weise be merkt der Patient nicht im geringsten die erfindungsgemäße Einrichtung, noch wird er dadurch gestört; und der elek tronische Schaltkreis 3 kann für eine Fernübertragung von lebenswichtigen Funktionen des Patienten, die eine Bewegung von Massen im Innern des Patienten mit sich bringen, wie z.B. Atmung oder Herzfrequenz, zu geeigneten Meldeeinrich tungen (hier nicht dargestellt) sorgen. So können von einer zentralen Stelle aus gleichzeitig mehrere Patienten überwacht werden, so daß rechtzeitig bei einer Änderung ihrer lebens wichtigen Funktionen eingegriffen werden kann, auch wenn der Patient nicht selbst dazu in der Lage ist, nach einem Ein greifen zu verlangen.

Der elektronische Schaltkreis 3 zur Aufzeichnung der Ände rung der elektrischen Kapazität des Sensorelements der Alarm- oder Meldevorrichtung nach der Erfindung kann vorteil haft entsprechend dem als Beispiel in Fig. 8 wiedergegebenen Typ gestaltet sein. Bei dieser Schaltung stellt der Konden sator C 1 das Sensorelement der Alarmeinrichtung dar, während der Kondensator C 2 eine Kapazität von 470 pF aufweist. Die Widerstände R 1 und R 2 haben einen Widerstandswert von 3300 MΩ der Widerstand R 3 hat einen Widerstandswert von 100 kΩ und das Halbleiterelement T ist das handelsübliche Bauteil mit der Bezeichnung 2N 3819. Das gesamte System ist bei Gleich strom mit einer Spannung von 12 V oder 24 V polarisiert, wie deutlich in der Figur dargestellt. Hat der Schaltkreis einmal die Übergangsphase durchlaufen, so daß er pola risiert ist, beschränkt sich der Stromverbrauch auf den entstehenden Verlust und ist damit äußerst gering, wenn man die hohen Widerstandswerte der Widerstände R berück sichtigt.

Mit Hilfe der oben dargestellten elektronischen Schaltung werden auch geringste Kapazitätsänderungen des Sensors C 1 nach Stoßwellen aufgrund von Massenbewegungen in der Nähe des Sensors in Spannungsemissionen in der Größenordnung von mehr als zehn Millivolt übertragen, die damit einwand frei von einer geeigneten Einrichtung für Alarme oder Mel dungen wahrgenommen werden können.

Claims

1. Alarm- oder Meldevorrichtung, die ein elektrisch aufgeladenes Kondensator-Sensorelement umfaßt sowie einen elektrischen Schaltkreis, der die Änderung der elektrischen Eigenschaften des Sensorelements erfassen und dementsprechend Alarm- oder Meldevorrichtungen auslösen kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement aus mindestens einem abgeschirmten Koaxialkabel (4) besteht, wobei eines der Enden oder beide Enden des Kabels an den erwähnten elektronischen Schaltkreis (3) angeschlossen sind und wobei zwischen Abschirmung und Leiter im Innern des Kabels (4) ein konstanter Gleichstrom- Polarisationspotentialunterschied aufrechterhalten wird.

2. Alarm- oder Meldevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Koaxialkabel von innen nach außen folgendermaßen zusammengesetzt ist: Elektrischer Leiter (6), erste Isolierbeschichtung (7), erste metallische Abschirmung (8), zweite Isolierbeschichtung (9), zweite metallische Abschirmung (10), dritte äußere Isolierbeschichtung (11).

3. Alarm- oder Meldevorrichtung in festen Installationen zur Überwachung unbeweglicher Güter nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Koaxialkabel auf einer Bodenoberfläche verlegt ist, und zwar entlang der äußeren Umfangslinie der zu überwachenden unbeweglichen Güter.

4. Alarm- oder Meldevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum erwähnten Kabel und außen vom überwachten Bereich ein im Prinzip senkrechter durchgehender Schutzmantel vorgesehen ist, dessen Material eine höhere Dichte aufweist als der ihn umgebende Boden.

5. Alarm- oder Meldevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Koaxialkabel und dem Schutzmantel zwischen 10 cm und 30 cm beträgt und das Kabel in Höhe des mittleren Bereichs des Schutzmantels verlegt ist.

6. Alarm- oder Meldevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Schutzmantel aus einer Reihe auf einanderfolgender Betonelemente mit im Prinzip C-förmigem Querschnitt besteht.

7. Alarm- oder Meldevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Koaxialkabel in vorübergehenden Installationen zur Überwachung beweglicher Güter auf der Bodenoberfläche oder auf einem anderen geeigneten Träger material verlegt ist, und zwar in der Nähe oder in di rektem Kontakt zu den zu überwachenden beweglichen Gütern.

8. Alarm- oder Meldevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Koaxialkabel in Installationen auf medizinischem Gebiet zur Überwachung der lebenswichtigen Funktionen eines Patienten am Bett oder an anderen Auf lagen befestigt ist, die den Körper eines Patienten auf nehmen und tragen.

9. Alarm- oder Meldevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die erste und zweite Innenbeschichtung aus Polytetrafluroräthylen bestehen und einen Widerstands wert von 1 · 10¹⁵ Ωm aufweisen, daß die erwähnte Außenbe schichtung aus Polyäthylen besteht und einen Widerstands wert von 1 · 10¹² Ωm aufweist und daß die erste und zweite Metallabschirmung aus versilbertem Kupfermaterial bestehen.

10. Alarm- oder Meldevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die elektrische Kapazität des Koaxial kabels ca. 80 pF/m beträgt.

11. Alarm- oder Meldevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der erwähnte konstante Polarisations potentialunterschied des Koaxialkabels 12 V beträgt.

12. Alarm- oder Meldevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung des Koaxialkabels mit Masse verbunden ist und daß der elektrische Leiter des Koaxialkabels über einen Kondensator mit dem Gehäuse eines Halbleiterelements und über einen ersten Widerstand mit dem positiven Pol der Gleichstromversorgung verbunden ist, wobei das Gehäuse des Halbleiterelements ferner über einen zweiten Widerstand mit Masse verbunden ist.

13. Alarm- oder Meldevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß der erwähnte erste und zweite Widerstand einen Widerstandswert von jeweils 3300 MΩ aufweist.