DEV0000329MA

DEV0000329MA - Room protection and signaling device

Info

Publication number: DEV0000329MA
Authority: DE
Inventors: Hans Vogl
Original assignee: Vogl, Hans, Oppenau, Baden
Publication date: 1950-11-16

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.The subject of the invention is a room protection and signaling device with a sensing element which responds to the process to be monitored and which causes changes in an electrical oscillating circuit which are used to actuate a working relay that triggers the signal or the like.

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,In the known arrangements working according to this principle, which are used, for example, to switch on shop window lighting when a person approaches, a feedback audion is used, for example, the feedback capacity of which is set so that the audion just does not oscillate. On the feedback circuit lies the tactile organ or the sensor, the capacitance of which is increased compared to ground when an object is touched or approached. The resulting increase in the feedback capacity makes the audion vibrate. The change in the anode current of the audio in the oscillation state compared to the idle state is used to operate a relay. The setting of the feedback capacitance always requires a certain tolerance, so that not already in the event of vibrations, temperature changes,

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.Voltage fluctuations and the like. The audion starts to vibrate. To overcome this tolerance, a change in capacitance of a considerable size is necessary on the sensor. The response sensitivity and thus the range of action for approaching a body is relatively low as a result.

Eine andere bekannte Anordnung benutzt ein Glimmrelais und einen Differentialdrehkondensator zur Einstellung des Ansprechzustandes des Relais. Diese Anordnung ist jedoch nur berührungsempfindlich.Another known arrangement uses a glow relay and a differential variable capacitor to set the response state of the relay. However, this arrangement is only sensitive to touch.

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".The same applies to another known arrangement in which a photocell is used. By exposing the cell to light or touching a sensor, a change in the current flowing through the cell is caused here too, which actuates the relay. However, this arrangement requires an "opposite" if the approach of bodies is to be determined.

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.The invention has set itself the goal of creating a room monitoring device that is independent of vibrations, temperature changes, current fluctuations, etc., which allows the setting of the response state that occurs when a body approaches within wide limits previously not achieved by simple means. For this purpose, according to the invention, an arrangement consisting of two high-frequency oscillation circuits connected to one another with the occurrence of a mixed frequency (beats) is used, as is known for testing small capacitors. Instead of the capacity to be tested, a tactile element or sensor is connected and, preferably, instead of the test / indicator, e.g. a telephone, a working relay and its control organ. In order to set the sensitivity (response distance), a controller can be connected upstream of the working relay, which influences the mixed frequencies generated in the form of variable, frequency-dependent resistors. The increase in capacity on the tactile organ caused by the normal environment of the tactile organ can be compensated for the setting of the device by a variable capacitance or self-induction in one of the oscillation circuits.

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 bekanntenBecause, in contrast to devices that work with feedback, the mixed frequency from two high-frequency oscillating circuits is used to trigger the work pulses, the setting can be made much more easily without the risk of an untimely response. At the same time, by appropriately setting the frequencies in the idle state, a very specific change in the frequency of the oscillating circuit connected to the sensor, i.e. a very specific change in the capacitance of the sensor, definitely causes the mixing frequency or beat that causes the operating relay to respond target. For example, the distance at which the feeler reacts when a body approaches can be significantly wider than with the previously known

Raumsicherungsanlagen möglich war.Room security systems was possible.

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.Depending on the type of working relay, a control voltage generator can also be placed between the sensitivity regulator and the relay. In order to facilitate the fine adjustment in the idle state, the feed line of the feeler element is appropriately shielded. A set of optionally switchable graduated capacitances can be used as a sensitivity regulator. To further increase the sensitivity, the amplitude of the mixing frequency, which is produced by changes in capacitance in the sensor and is to be fed to the working relay or its control element, can be increased by amplification.

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.An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing. In a triode system of a tube V (sub) 1, high-frequency oscillations of the frequency f (sub) 1 are generated by means of a feedback circuit L (sub) 1, L (sub) 2, and C (sub) 1. A normal mixing tube with separate grids, e.g. of the UCH 21 type, can be used as the tube. In the triode system of a second tube V (sub) 2, corresponding organs L (sub) 3, L (sub) 4 and C (sub) 2 generate vibrations at a frequency f (sub) 2 that corresponds to the frequency f (sub) 1 is equal to. The "hot" end of the self-induction L (sub) 4 is connected to a sensor F. This consists of a wire or other insulated conductor isolated from earth. The lead to the sensor is protected against external influences by shielding A.

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.Through the shield A and the normal environment of the sensor F an additional capacitance is created which causes the frequency f (sub) 2 to be lowered. By increasing the capacitance of the oscillating circuit of V (sub) 1 by means of the variable capacitance C (sub) o, both oscillating circuits are brought back to the same frequency after the sensor has been disengaged. In this way, the device can be adapted to the various local conditions by means of the variable capacitor C (sub) o.

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:The anodes of the oscillators of V (sub) 1 and V (sub) 2 are coupled to grids 1 and 3 of the hexode system of V (sub) 1. The mixed frequency thus arises at the anode of the hexode system of V (sub) 1:

f(sub)1 - f(sub)2 = f(sub)3. Im beschriebenen Ruhezustand ist f(sub(3 = 0.f (sub) 1 - f (sub) 2 = f (sub) 3. In the state of rest described, 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.If a person or an object approaches feeler F, or if the feeler is touched, this additional increase in the capacity of the oscillation circuit of V (sub) 2 causes a more or less high decrease in f (sub) 2. A more or less high mixing frequency f (sub) 3 then arises at the anode of the hexode system V (sub) 1, which is therefore a function of the change in capacitance at the sensor F. The amplitude of f (sub) 3 can be increased by amplifying the hexode part of V (sub) 2.

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.The mixing frequency f (sub) 3 is now fed to the sensitivity regulator ER. In the exemplary embodiment shown, this consists of a number of optionally switchable frequency-dependent resistors, in this case capacitors. Since changes in capacitance of fractions of a pF at the sensor F result in a low mixing frequency and a high change in capacitance of one or more pF allow a high mixing frequency to occur, the response sensitivity of the device can be precisely adjusted by means of the controller ER. If, for example, a small capacitance is switched on at ER, the part ER forms a high resistance for low frequencies, and the device does not respond. In the illustrated embodiment, the control voltage generator SE connects to the sensitivity regulator ER. This consists of a rectifier and a filter unit. It generates a DC voltage by means of which the relay can be activated. Whether such a control voltage generator is required depends on the type of working relay used.

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.In summary, it follows that every slight change in capacitance at and around F causes a control voltage, with the help of which a relay can be activated or a display instrument can be triggered. This process is reproducible.

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.The advantages of the described space protection device compared to the arrangements previously used for this purpose are as follows: In contrast to the known feedback devices, the device according to the invention is very sensitive in response to approaching people or objects. The sensitivity can be regulated within wide limits.

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.Also in contrast to feedback devices, the device is largely insensitive to current fluctuations, vibrations, temperature changes, etc., as these act on both oscillators in the same way, so that any frequency changes cancel each other out when forming the difference.

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.The device can be adapted to the respective requirements by selecting suitable oscillator frequencies. In contrast to photocell devices, the independence from a "counterpart" in counting processes, monitoring of passages, etc. is achieved.

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.The device can be used to switch on shop window lights when people approach (advertising effect, power saving, avoiding shop window break-ins), and also to monitor rooms and passageways, whereby a room depth of six meters can be achieved with certainty due to the improved setting of the sensitivity range.

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.As a result of its insensitivity to the various influences described, the device can also be used to secure means of transport against people jumping open and against collisions. Further areas of application are counting processes of the most varied types, as well as the monitoring of liquid levels with the help of suitably attached sensors and thus the automatic control of the inflow and outflow of liquids.

Claims

1.) Room protection and signaling device with a tactile device responsive to the process to be monitored, by means of which changes are caused in an electrical oscillation circuit, which are used to actuate the signal or the like Touch element, e.g. as a result of a person approaching, changes the frequency of a vibration generator and this frequency is superimposed with a second vibration generator, the frequency of which is the same as that of the first vibration generator with undisturbed spatial capacity of the sensor element, and that the resulting beat frequency causes the operating relay to respond.

2.) Room protection and signaling device according to claim 1, characterized in that for setting the response value of the sensing element the working relay is preceded by a controller (sensitivity controller ER) influencing the mixed frequencies generated in the form of variable, frequency-dependent resistors.

3.) Room protection and signaling device according to claim 1 and 2, characterized in that a control voltage generator (SE), consisting of the series connection of a rectifier and a resistor-capacitance element, is set between the sensitivity regulator and the relay.

4.) space protection and signaling device according to claim 1 to 3, characterized in that the feed line of the feeler element is shielded.

5.) Space protection and signaling device according to claim 1 to 4, characterized in that the amplitude of the beat frequency to be supplied to the working relay, caused by changes in capacitance on the feeler element, is increased by amplification, preferably in the hexode system of the tube not used for mixing.

6.) Room protection and signaling device according to claim 2, characterized in that a set of optionally switchable capacitances is used as the sensitivity regulator.

7.) Space protection and signaling device according to claim 1, characterized in that the capacity increase served by the space capacity of the sensing element is compensated for by a variable capacity (C (sub) o) or self-induction in one of the oscillation circuits.