DE4010774C2

DE4010774C2 - Alarm- oder Meldevorrichtung

Info

Publication number: DE4010774C2
Application number: DE4010774A
Authority: DE
Inventors: Enzo Hruby; Raffaele Vizzotto
Original assignee: Hesa SpA
Current assignee: HESA S.P.A., MAILAND/MILANO, IT
Priority date: 1989-04-07
Filing date: 1990-04-04
Publication date: 1995-12-14
Anticipated expiration: 2010-04-05
Also published as: IT1229151B; GB9007462D0; DE4010774A1; US5068642A; FR2645671B1; GB2231431A; IT8920058A0; GB2231431B; FR2645671A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Alarm- oder Meldevorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 (US-PS 38 46 780).

Es sind Alarmvorrichtungen bekannt, die als Sensorelement mit Kondensatoren vergleichbare elektrische Schaltungen verwenden. Diese Vorrichtungen reagieren auf die Schwankungen der elektrischen Eigenschaften dieser Schaltungen (Spannung oder Stromstärke), wenn hieran eine Last angreift, die, selbst in nicht wahrnehmbarer Form, die physische Struktur und damit die elektrischen Eigenschaften ver ändert. Diese bekannten Sensorelemente bestehen normalerweise aus mehrschichtigen Matten, deren leitende Elemente mit einem elek tronischen Schaltkreis zur Auswertung verbunden sind. Derartige Matten können einfach auf den Boden gelegt oder in den Boden eingelassen werden, und sie reagieren, wie erwähnt, auf hierauf einwirkende Lasten.

Wenn auch einerseits diese Sensorelemente einen deutlichen Fort schritt 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 den noch verschiedene Nachteile auf, die ihr Anwendungsgebiet ein schränken. So weisen solche Matten zuallererst hohe Herstellungs kosten auf, die ihren Einsatz unwirtschaftlich machen, wenn weiträu mige Flächen überwacht werden müssen. Ferner ist der Unterboden einbau von Sensormatten sehr aufwendig und kostspielig und zudem können bei diesen Matten im Laufe der Zeit Dichtigkeitsprobleme bezüglich des Eindringens von Feuchtigkeit an den Rändern auftre ten, die ihre Funktionsweise irreparabel beeinträchtigen können, so daß der Anwender für kostspieligen Ersatz sorgen muß. Ein weiterer schwerwiegender Nachteil besteht darin, daß die Matten in strategisch sinnvollen Positionen verlegt werden müssen, von denen man an nimmt, daß der zu verhindernde Versuch eines Eindringens vermut lich dort stattfinden wird. Ihr Einsatz ist damit vollkommen sinnlos und kosten mäßig ineffektiv, wenn es zuviele dieser strategisch sinn vollen Positionen gibt (Gebäude mit vielen Stellen, an denen ein Eindringen möglich ist) oder wenn solche Positionen gar nicht vor handen sind (z. B. die Umzäunung einer Anlage, bei der sich jede beliebige Stelle für ein mögliches Eindringen eignet). Die Sensormat ten eignen sich schließlich schlecht für die Überwachung beweglicher Güter von nicht geringfügigem Ausmaß.

In der o.g. US-PS 38 46 780 ist ein Detektionssystem be schrieben, bei dem als Sensorelement ein einfaches, isoliertes, elek trisches Kabel zusammen mit einem Kupferrohr verwendet wird. Das Kupferrohr weist einen wesentlich größeren Durchmesser auf als das Kabel, und das Kabel liegt lose in diesem Rohr. Ein solches Sensor element arbeitet mit einem elektrischen Schaltkreis zusammen, der im gegebenen Fall in Verbindung mit einer Vorrichtung einen Alarm auslöst. Auch dieses Sensorelement ist relativ bau- und kostenaufwen dig und wird in seine Funktionsstellung gebracht, indem es in den Erdboden eingebracht bzw. eingegraben wird, wobei es insbesondere für einen solchen Erdboden gedacht ist, bei dem die Gefahr des Gefrierens besteht. Das Einlassen dieses Sensorelementes in den Erdboden ist insbesondere immer dann besonders zeit- und kosten aufwendig, wenn die Sicherung größerer Flächenbereiche vorgenom men werden soll, auf denen zum Beispiel Flugzeuge abgestellt sind. Weiterhin sind bei diesem Sensorelement im wesentlichen auch die Nachteile gegeben, wie sie weiter vorstehend aufgeführt sind. Somit ist der Anwendungsbereich auch dieses Eindringdetektionssystems relativ eingeschränkt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Alarm- oder Meldevorrich tung anzubieten, die die erwähnten Nachteile vermeidet und über ein kostengünstiges Sensorelement verfügt, die absolute Sicherheit gegen jeden möglichen Täuschungs- oder Manipulationsversuch bietet, die perfekten Schutz gegen atmosphärische Einflüsse und insbesondere gegen Feuchtigkeit aufweist und eine lange Lebensdauer hat.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in dem Kennzeichen des Patentan spruchs 1 angegeben.

Die erfindungsgemäße Alarm- oder Meldevorrichtung verwendet als Sensorelement ein übliches abgeschirmtes, polarisiertes Niederspan nungs-Gleichstrom-Koaxialkabel. Dieses Sensorelement ist mit einem elektronischen Schaltkreis verbunden, der die Spannungsänderungen an den Kabelanschlußstellen auswertet und der beim Eintreten be stimmter Bedingungen Alarm- oder Warnvorrichtungen auslöst.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Alarmvorrichtung für ihre Installationsarbeiten nur geringe Kosten bedingt, wenn eine feste Installation für die Überwachung unbeweglicher Güter erfolgen soll, und daß Installationskosten praktisch nicht anfallen, wenn die Instal lation provisorisch zur vorübergehenden Überwachung beweglicher Güter erfolgt. Ferner ist vorteilhaft, daß die Alarmvorrichtung auch als Meldeeinrichtung auf medizinischem Gebiet für die Überwachung von lebenswichtigen Funktionen eines Patienten eingesetzt werden kann. Dafür ist kein physischer Kontakt zwischen der Meldeeinrich tung selbst oder Teilen davon und dem Patienten erforderlich.

Die erfindungsgemäße Alarm- oder Meldevorrichtung wird besonders vorteilhaft bei der Kontrolle weitläufiger Gebiete eingesetzt, und zwar allgemein in Einbruchsicherungs- und Diebstahlsicherungs- Alarmsystemen sowohl für unbewegliche als auch für bewegliche Güter. Wichtige weitere Vorteile der Vorrichtung bestehen sowohl in der Wirtschaftlichkeit und Einfachheit der Installation und in der Betriebssicherheit und damit der Unmöglichkeit, die Vorrichtung zu umgehen bzw. zu manipulieren als auch hinsichtlich ihrer Lebens dauer.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung, die sich insbesondere für feste Installationen zur Überwachung unbeweglicher Güter eignet, ist das Koaxialkabel als Sensorelement auf der Bodenfläche angebracht, und parallel dazu und außerhalb des von der Alarmvorrichtung kon trollierten Bereiches ist ein praktisch senkrecht verlaufender, durch gehender Schutzmantel vorgesehen, dessen Material eine höhere Dichte aufweist als der umgebende Boden.

Bei einer weiteren 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 unmittelbarer Nähe oder in direktem Kontakt zu den zu überwachenden Gegenständen.

Bei einer anderen Ausführungsform, die sich besonders für den Ein satz auf medizinischem Gebiet für die Überwachung von lebenswich tigen Funktionen eines Patienten eignet, ist das Koaxialkabel am Bett gestell des Patienten befestigt.

Die Erfindung ist nachstehend anhand mehrerer, in den beigefügten Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Grundriß einer ersten Ausführungs form für eine Vorrichtung zur Überwachung unbewegli cher Güter

Fig. 2 einen Grundriß einer zweiten Ausführungsform zur Überwachung in Verbindung mit einer Vorrichtung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist,

Fig. 3 einen schematischen Grundriß einer dritten Ausführungs form in Verbindung mit einer Vorrichtung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist,

Fig. 4 eine schematische räumliche Darstellung eines richtungs sensiblen Sensorelementes, das bei den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Vorrichtungen verwendet werden kann,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines Koaxialkabels, das als Sensorelement für die gezeigten Vorrichtungen verwen det wird,

Fig. 6 einen schematischen Grundriß einer vierten Ausfüh rungsform in Verbindung mit einer Vorrichtung zur Überwachung eines Luftfahrzeuges,

Fig. 7 eine schematische räumliche Darstellung einer fünften Ausführungsform in Verbindung mit einer Vorrichtung zur Fernüberwachung eines Patienten,

Fig. 8 ein Grundschema eines elektrischen Schaltkreises zur Ermittlung von Änderungen der elektrischen Eigenschaf ten der erwähnten Sensorelemente.

In Fig. 1 ist der zu überwachende Bereich durch die strichpunktierte Linie und die Zahl 1 dargestellt, und mit der Zahl 2 ist ein unbe wegliches Gut im Inneren dieses Bereiches gekennzeichnet, in dem ein elektronischer Schaltkreis 3 untergebracht sein kann, der eine erfindungsgemäße Alarm- oder Meldevorrichtung umfaßt. Diese Vorrichtung enthält ein Sensorelement, das aus einem Koaxialkabel 4 besteht, das vorzugsweise entlang der Umfangslinie des Bereiches 1 auszulegen ist. Die Enden des Kabels 4 oder wenigstens eines dieser Enden sind bzw. ist mit dem elektronischen Schaltkreis 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 Bereiches 1 vorzugsweise daneben ein durch gehender Schutzmantel 5 ausgelegt, dessen Materialdichte größer ist als die des Bodens, z. B. ein Betonprofil entsprechend der Darstel lung 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 beeinflußt 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 vierte Ausführungsform der Alarm- oder Meldevorrichtung gemäß der hier vorgestellten Erfindung dargestellt, 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 fünfte 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 C1 das Sensorelement der Alarmeinrichtung dar, während der Kondensator C2 eine Kapazität von 470 pF aufweist. Die Widerstände R1 und R2 haben einen Widerstandswert von 3.300 MΩ, der Widerstand R3 hat einen Widerstandswert von 100 kΩ und das Halbleiterelement T ist das handelsübliche Bauteil mit der Bezeichnung 2N3819. Das gesamte System wird mit einer Gleichspannung von 12 V oder 24 V versorgt, wie in der Fig. 8 dargestellt ist. Hat der Schaltkreis 3 einmal die Einschaltphase durchlaufen, 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 C1 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 mindestens ein elektrisch aufladbares, abgeschirmtes Kondensator-Sensorelement sowie einen elektrischen Schaltkreis umfaßt, der die Änderung der elektrischen Eigenschaften des Sensorelements erfassen und dementsprechend Alarm- oder Meldeeinrichtungen betätigen kann, wobei das Sensor element ein elektrisches Kabel aufweist, dessen wenigstens eines Ende an den erwähnten elektrischen Schaltkreis angeschlossen ist, und wobei zwischen der Abschirmung, die mit Masse verbunden ist, und dem Kabelinnenleiter ein konstanter Gleichstrom-Polarisations potentialunterschied aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement ein von innen nach außen folgendermaßen aufgebautes Koaxialkabel (4) ist: elektrischer Leiter (6), erste innere Isolierbeschichtung (7), erste metallische Abschirmung (8), zweite innere Isolierbeschichtung (9), zweite metallische Abschirmung (10) und eine äußere Isolierbeschichtung (11), daß der elektrische Leiter (6) des Koaxialkabels (4) über einen Kondensator (C2) mit der Basis eines Halbleiterelements (T) und über einen ersten Widerstand (R1) mit dem positiven Pol der Gleichstromversorgung verbunden ist und daß die Basis des Halbleiterelements (T) über einen zweiten Wider stand (R2) mit Masse verbunden ist.

2. Alarm- oder Meldevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Widerstand (R1, R2) je einen Widerstandswert von jeweils 3.300 MΩ aufweisen.

3. Alarm- oder Meldevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß die erste und zweite innere Isolierbe schichtung (7, 9) aus Polytetrafluoräthylen bestehen und einen Wider standswert von 1·10¹⁵ Ωm aufweisen, daß die äußere Isolierbeschich tung (11) aus Polyäthylen besteht und einen Widerstandswert von 1·10¹² Ωm aufweist und daß die erste und zweite Metallabschirmung (8, 10) aus versilbertem Kupfermaterial bestehen.

4. Alarm- oder Meldevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Koaxialkabel (4) und außerhalb des überwachten Bereiches ein im Prinzip senkrechter durchgehender Schutzmantel (5) vorgesehen ist, dessen Material eine höhere Dichte aufweist als der ihn umgebende Boden.

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

6. Alarm- oder Meldevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzmantel (5) aus einer Reihe aufeinanderfolgender Betonelemente mit im Prinzip C-förmigem Querschnitt besteht.

7. Alarm- oder Meldevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Kapazität des Koaxialkabels (4) ca. 80 pF/m beträgt.

8. Alarm- oder Meldevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konstante Polarisationspotentialunterschied des Koaxialkabels (4) 12 V beträgt.

9. Alarm- oder Meldevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koaxialkabel (4) zur festen Installation für die Überwachung unbeweglicher Güter auf einer Bodenoberfläche entlang der äußeren Umfangslinie der zu überwachenden unbewegli chen Güter verlegt ist.

10. Alarm- oder Meldevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koaxialkabel (4) zur vorübergehenden Instal lation für die Überwachung beweglicher Güter auf der Bodenober fläche oder auf einem anderen geeigneten Trägermaterial in der Nähe oder in direktem Kontakt zu den zu überwachenden beweglichen Gütern verlegt ist.

11. Alarm- oder Meldevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koaxialkabel (4) in Installationen auf medi zinischem Gebiet zur Überwachung der lebenswichtigen Funktionen eines Patienten am Bett oder an anderen Auflagen befestigt ist, die den Körper eines Patienten aufnehmen und tragen.