DEV0000329MA - Raumschutz- und Signalgerät - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Raumschutz- und Signalgerät mit einem auf den zu überwachenden Vorgang ansprechenden Tastorgan, durch das in einem elektrischen Schwingungskreis Änderungen hervorgerufen werden, die zur Betätigung eines das Signal oder dergleichen auslösenden Arbeitsrelais ausgenutzt werden.

Bei den nach diesem Prinzip arbeitenden bekannten Anordnungen, die etwa dazu benutzt werden, bei Annäherung einer Person eine Schaufensterbeleuchtung einzuschalten, wird z.B. ein rückgekoppeltes Audion verwendet, dessen Rückkopplungskapazität so eingestellt ist, dass das Audion gerade noch nicht schwingt. Am Rückkopplungskreis liegt das Tastorgan oder der Fühler, dessen Kapazität gegenüber Masse bei Berührung oder Annäherung eines Gegenstandes eine Erhöhung erfährt. Die dadurch herbeigeführte Erhöhung der Rückkopplungskapazität bringt das Audion zum Schwingen. Die Anodenstromänderung des Audions im Schwingzustand gegenüber dem Ruhezustand wird zur Betätigung eines Relais benützt. Die Einstellung der Rückkopplungskapazität erfordert aber stets eine gewisse Toleranz, damit nicht bereits bei Erschütterungen, Temperaturveränderungen,

Spannungsschwankungen und dergl. das Audion zum Schwingen kommt. Zur Überwindung dieser Toleranz ist am Fühler eine Kapazitätsänderung von schon beachtlicher Grösse nötig. Die Ansprechempfindlichkeit und damit der Aktionsbereich für Annäherung eines Körpers ist infolgedessen verhältnismässig gering.

Eine andere bekannte Anordnung benutzt ein Glimmrelais und einen Differentialdrehkondensator zur Einstellung des Ansprechzustandes des Relais. Diese Anordnung ist jedoch nur berührungsempfindlich.

Entsprechendes gilt von einer anderen bekannten Anordnung, bei der eine Fotozelle verwendet wird. Durch Belichtung der Zelle oder Berührung eines Fühlers wird auch hier eine Änderung des durch die Zelle fliessenden Stromes hervorgerufen, wodurch das Relais betätigt wird. Diese Anordnung erfordert jedoch, wenn die Annäherung von Körpern festgestellt werden soll, ein "Gegenüber".

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, ein gegen Erschütterungen, Temperaturänderungen, Stromschwankungen usw. unabhängiges Raumüberwachungsgerät zu schaffen, das die Einstellung des bei Annäherung eines Körpers erfolgenden Ansprechzustandes in weiten, bisher mit einfachen Mitteln nicht erreichten Grenzen gestattet. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäss eine aus zwei unter Auftreten einer Mischfrequenz (Schwebungen) miteinander verbundenen Hochfrequenzschwingungskreisen bestehende Anordnung verwendet, wie sie zur Prüfung von Kleinkondensatoren bekannt ist. Anstelle der zu prüfenden Kapazität wird ein Tastorgan oder Fühler angeschlossen und vorzugsweise anstelle des Prüf-Mess-Anzeigers z.B. Telefons, ein Arbeitsrelais und sein Steuer- organ. Zur Einstellung der Empfindlichkeit (Ansprechentfernung) kann dem Arbeitsrelais ein die erzeugten Mischfrequenzen beeinflussender Regler in Form veränderlicher, frequenzabhängiger Widerstände vorgeschaltet sein. Die durch die normale Umgebung des Tastorgans bedingte Kapazitätserhöhung am Tastorgan kann für die Einstellung des Gerätes durch eine veränderliche Kapazität oder Selbstinduktion in einem der Schwingungskreise kompensiert werden.

Dadurch, dass also im Gegensatz zu den mit Rückkopplung arbeitenden Geräten die Mischfrequenz aus zwei Hochfrequenzschwingungskreisen zur Auslösung der Arbeitsimpulse benutzt wird, kann die Einstellung ohne Gefahr eines unzeitigen Ansprechens viel leichter vorgenommen werden. Gleichzeitig lässt sich durch entsprechende Einstellung der Frequenzen im Ruhezustand erreichen, dass eine ganz bestimmte Änderung der Frequenz des mit dem Fühler verbundenen Schwingungskreises, also eine ganz bestimmte Änderung der Kapazität des Fühlers, mit Sicherheit diejenige Mischfrequenz oder Schwebung hervorruft, die das Ansprechen des Arbeitsrelais herbeiführen soll. So lässt sich z.B. die Entfernung, auf der der Fühler bei Annäherung eines Körpers reagiert, bedeutend weiter spannen, als es mit den bisher bekannten

Raumsicherungsanlagen möglich war.

Je nach Art des Arbeitsrelais kann zwischen den Empfindlichkeitsregler und das Relais auch noch ein Steuerspannungserzeuger gesetzt werden. Um die Feineinstellung im Ruhezustand zu erleichtern, wird die Zuleitung des Tastorgans zweckmässig abgeschirmt. Als Empfindlichkeitsregler kann z.B. ein Satz wahlweise einschaltbarer abgestufter Kapazitäten verwendet werden. Zur weiteren Erhöhung der Empfindlichkeit kann die Amplitude der durch Kapazitätsänderungen m Fühler entstandenen, dem Arbeitsrelais oder seinem Steuerorgan zuzuführenden Mischfrequenz durch Verstärkung erhöht werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Zeichnung schematisch dargestellt. In einem Triodensystem einer Röhre V(sub)1 werden mittels einer Rückkopplungsschaltung L(sub)1, L(sub)2, und C(sub)1 Hochfrequenzschwingungen von der Frequenz f(sub)1 erzeugt. Als Röhre kann eine normale Mischröhre mit getrennten Gittern z.B. vom Typ UCH 21 verwendet werden. In dem Triodensystem einer zweiten Röhre V(sub)2 werden mittel entsprechenden Organen L(sub)3, L(sub)4 und C(sub)2 Schwingungen einer Frequenz f(sub)2 erzeugt, die der Frequenz f(sub)1 gleich ist. Das "heisse" Ende der Selbstinduktion L(sub)4 ist mit einem Fühler F verbunden. Dieser besteht aus einem gegen Erde isolierten Draht oder sonstigen isolierten Leiter. Die Zuleitung zum Fühler ist durch die Abschirmung A gegen äussere Beeinflussung geschützt.

Durch die Abschirmung A und die normale Umgebung des Fühlers F entsteht eine zusätzliche Kapazität, die eine Erniedrigung der Frequenz f(sub)2 bewirkt. Durch Erhöhung der Kapazität des Schwingungskreises von V(sub)1 mittels der veränderlichen Kapazität C(sub)o werden beide Schwingungskreise nach Auslegen des Fühlers wieder auf die gleiche Frequenz gebracht. Auf diese Weise kann mittels des Drehkondensators C(sub)o das Gerät den verschiedenen örtlichen Bedingungen angepasst werden.

Die Anoden der Oszillatoren von V(sub)1 und V(sub)2 sind an Gitter 1 und 3 des Hexodensystems von V(sub)1 angekoppelt. An der Anode des Hexodensystems von V(sub)1 entsteht somit die Mischfrequenz:

f(sub)1 - f(sub)2 = f(sub)3. Im beschriebenen Ruhezustand ist f(sub(3 = 0.

Nähert sich nun dem Fühler F eine Person oder ein Gegenstand, oder wird der Fühler berührt, so bewirkt diese zusätzliche Erhöhung der Kapazität des Schwingungskreises von V(sub)2 eine mehr oder weniger hohe Erniedrigung von f(sub)2. An der Anode des Hexodensystems V(sub)1 entsteht dann eine mehr oder weniger hohe Mischfrequenz f(sub)3, die also eine Funktion der Kapazitätsänderung am Fühler F ist. Die Amplitude von f(sub)3 kann durch Verstärkung im Hexodenteil von V(sub)2 erhöht werden.

Die Mischfrequenz f(sub)3 wird nun dem Empfindlichkeitsregler ER zugeführt. Dieser besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Reihe wahlweise einschaltbarer frequenzabhängiger Widerstände, in diesem Falle Kapazitäten. Da Kapazitätsänderungen von Bruchteilen eines pF am Fühler F eine niedrige Mischfrequenz und hohe Kapazitätsänderung von einem und mehr pF eine hohe Mischfrequenz auftreten lassen, so kann mittels des Reglers ER die Ansprechempfindlichkeit des Gerätes genau eingestellt werden. Ist z.B. an ER eine kleine Kapazität eingeschaltet, so bildet der Teil ER für niedere Frequenzen einen hohen Widerstand, und das Gerät kommt nicht zum Ansprechen. An den Empfindlichkeitsregler ER schliesst sich beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Steuerspannungserzeuger SE an. Dieser besteht aus einem Gleichrichter und einer Siebeinheit. Er erzeugt eine Gleichspannung, mittels der das Relais in Tätigkeit gesetzt werden kann. Ob ein solcher Steuerspannungserzeuger erforderlich ist, hängt von der Art des verwandten Arbeitsrelais ab.

Zusammenfassend ergibt sich also, dass jede geringste Kapazitätsänderung an und um F eine Steuerspannung hervorruft, mit deren Hilfe ein Relais in Tätigkeit gesetzt, oder ein Anzeigeinstrument zum Ausschlag gebracht werden kann. Dieser Vorgang ist reproduzierbar.

Die Vorteile des geschilderten Raumschutzgerätes gegenüber dem bisher für diese Zwecke verwendeten Anordnungen sind folgende: Im Gegensatz zu den bekannten Rückkopplungsgeräten ist das Gerät nach der Erfindung sehr empfindlich im Ansprechen bei Annäherung von Personen oder Gegenstände. Die Empfindlichkeit kann in weiten Grenzen geregelt werden.

Das Gerät ist, ebenfalls im Gegensatz zu Rückkopplungsgeräten, weitgehend unempfindlich gegenüber Stromschwankungen, Erschütterungen, Temperaturänderungen u.dgl., da diese auf beide Oszillatoren im gleichen Sinne einwirken, sodass sich etwaige Frequenzänderungen bei der Differenzbildung aufheben.

Das Gerät kann durch Wahl geeigneter Oszillatorfrequenzen den jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Im Gegensatz zu Fotozellengeräten ist die Unabhängigkeit von einem "Gegenüber" bei Zählvorgängen, Ueberwachung von Durchgängen usw. erreicht.

Das Gerät kann angewendet werden zum Einschalten von Schaufensterbeleuchtungen bei Annäherung von Personen (Reklamewirkung, Stromersparnis, Abwenden von Schaufenstereinbrüchen), ferner zur Ueberwachung von Räumen und Durchgängen, wobei infolge der verbesserten Einstellung des Empfindlichkeitsbereiches eine Raumtiefe von sechs Metern mit Sicherheit erreicht werden kann.

Infolge der Unempfindlichkeit gegenüber den verschiedenen geschilderten Einflüssen, kann das Gerät auch zur Sicherung von Transportmitteln gegen Aufspringen von Personen und gegen Zusammenstösse verwendet werden. Weitere Anwendungsgebiete sind Zählvorgänge verschiedenster Art, sowie die Ueberwachung von Flüssigkeitsspiegeln mit Hilfe geeignet angebrachter Fühler und damit die automatische Regelung des Zu- und Ablaufes von Flüssigkeiten.

Claims (7)

1.) Raumschutz- und Signalgerät mit einem auf den zu überwachenden Vorgang ansprechenden Tastorgan, durch das in einem elektrischen Schwingungskreis Aenderungen hervorgerufen werden, die zur Betätigung eines das Signal oder dergl. auslösenden Arbeitsrelais ausgenutzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Störung der Raumkapazität des Tastorgans, z.B. infolge Annäherung einer Person, die Frequenz eines Schwingungserzeugers ändert und diese Frequenz mit einem zweiten Schwingungserzeuger zur Ueberlagerung gebracht wird, dessen Frequenz gleich derjenigen des ersten Schwingungserzeugers bei ungestörter Raumkapazität des Tastorgans ist, und dass die entstehende Schwebungsfrequenz das Arbeitsrelais zum Ansprechen bringt.

2.) Raumschutz- und Signalgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des Ansprechwertes des Tastorgans dem Arbeitsrelais ein die erzeugten Mischfrequenzen beeinflussender Regler (Empfindlichkeitsregler ER) in Form veränderlicher, frequenzabhängiger Widerstände vorgeschaltet ist.

3.) Raumschutz- und Signalgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Empfindlichkeitsregler und das Relais ein Steuerspannungserzeuger (SE), bestehend aus der Reihenschaltung eines Gleichrichters und eines Widerstands-Kapazitätsgliedes, gesetzt ist.

4.) Raumschutz- und Signalgerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung des Tastorgans abgeschirmt ist.

5.) Raumschutz- und Signalgerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der durch Kapazitätsänderungen am Tastorgan entstandenen, dem Arbeitsrelais zuzuführenden Schwebungsfrequenz durch Verstärkung vorzugsweise in dem Hexodensystem der zur Mischung nicht benutzten Röhre erhöht wird.

6.) Raumschutz- und Signalgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Empfindlichkeitsregler ein Satz wahlweise einschaltbarer Kapazitäten dient.

7.) Raumschutz- und Signalgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Raumkapazität des Tastorgans bediente Kapazitätserhöhung durch eine veränderliche Kapazität (C(sub)o) oder Selbstinduktion in einem der Schwingungskreise kompensiert wird.