EP0026383A1

EP0026383A1 - Alarmsystem für den Schutz von Glasflächen, insbesondere Schaufensterscheiben

Info

Publication number: EP0026383A1
Application number: EP80105486A
Authority: EP
Inventors: Hartmut Engel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-09-26
Filing date: 1980-09-12
Publication date: 1981-04-08
Also published as: DE2938968A1; FI803019A; DK405480A; NO802797L

Abstract

Alarmsystem mit Ultraschall der sich in der Scheibe fortpflanzt, und bei dem fortlaufend empfangene Signale mit einem ungestörten Empfangssignal verglichen werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Alarmsystem, wie es im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben ist.
Zur Sicherung von insbesondere Schaufensterscheiben gegen Einbruch mit Zertrümmern oder Herausschneiden wenigstens eines Anteils der Glasscheibe sind eine Anzahl von Alarmsystemen bekannt, die auf verschiedenen Prinzipien arbeiten. So sind z.B. elektrische Stromschleifen an der Innenseite der Glasscheiben angebracht worden. Sollen solche Systeme umfassenden Schutz bieten, ist im Regelfall eine relative dichte Führung der Stromleiter auf der Scheibe erforderlich, was insbesondere das optische Aussehen und die Durchsichtigkeit der Scheibe beeinträchtigt.
Ein anderes weitverbreitetes System ist das der Verwendung von Körperschall-Mikrofonen, mit denen in der Scheibe auftretender Körperschall aufgenommen wird und in ein Alarmsignal umgesetzt wird. Solche Systeme sind prinzipiell relativ empfindlich auch gegen solchen Körperschall, der nichts mit einer Zerstörung der Scheibe zu tun hat. Solche Systeme sprechen z.B. darauf an, daß ein Fahrrad gegen die Scheibe gelehnt wird oder daß die Scheibe irgendwie mit der Hand berührt wird, ohne daß die geringste Absicht eines Einbruchs vorliegt. Störungen können auch durch vorbeifahrende schwere Fahrzeuge verursacht werden. Hinzukommt bei Systemen mit Aufnahme von Körperschall als Alarmsignal, daß diese Systeme wegen der vielfältigen Möglichkeiten ein sehr breites Frequenzband erfassen müssen. Gerade die Breitbandigkeit führt aber zu wie oben angegebenen Fällen einer Fehlalarmauslösung.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Alarmsystem für Glasscheiben anzugeben, das eine hohe Sicherheit gegen Fehlalarmauslösung hat und das das Aussehen und die Durchsichtigkeit der Scheibe nicht nachteilig beeinflußt.
Diese Aufgabe wird mit einem Alarmsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruches 1 gelöst.
Die Erfindung geht von dem prinzipiellen Gedanken aus, daß die Notwendigkeit breitbandiger Detektion vermieden sein sollte. Das Lösungsprinzip dazu ist, anstelle der Detektion jeglicher irgendwie im Zusammenhang mit einem Einbruch in der Scheibe auftretender Körperschallwellen nur ganz bestimmte vorgegebene Körperschallwellen eines vorzugsweise sogar nur sehr engen Frequenzbereiches zu überwachen. Dazu ist gemäß der Erfindung vorgesehen, primär künstlich in der zu überwachenden Scheibe bestimmte Körperschallwellen zu erzeugen und nur diese bestimmten Körperschallwellen ohne Verwechslung mit sonstigen möglichen Körperschallwellen zu überwachen. Hierzu ist vorgesehen, daß in die Scheibe mit Hilfe eines Ultraschallwandlers eine vorgegebene Körperschallwelle eines bestimmten Frequenzbereiches eingekoppelt wird und aus dem ebenfalls an der Scheibe angebrachten Detektorempfänger Signale dieser Körperschallwelle wieder entnommen werden.
Im Ruhezustand, d.h. im Zustand einer unbeeinträchtigten Scheibe, ergeben sich für alle Sendeimpulse gleichbleibende Empfangssignale aus in die Scheibe eingekoppelten Körperschallwellenimpulsen. Die Körperschallwellenimpulse werden in ausreichend kurzen Zeitabständen von z.B. 0.1 sec bis 0.01 sec eingekoppelt und detektiert. Das plötzliche Auftreten eines Risses, eines Bruches in der Scheibe oder auch nur das Herausschneiden eines Anteils der Scheibe führt zu einer Veränderung der Empfangssignale, die auf elektronischem Wege durch Vergleich festgestellt wird.
Für den Vergleich ist vorgesehen, ein ungestörtes Empfangssignal zu speichern und das gespeicherte Signal mit dem jeweils neu empfangenen Signal zu vergleichen.
Weitere Erläuterungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines AusfUhrungsbeispiels der Erfindung hervor.

Fig.1 zeigt ein erfindungsgemäßes Alarmsystem für eine Schaufensterscheibe.
Fig.2 zeigt ein Diagramm des Sendesignals und des ungestörten Empfangssignals.
Fig.3 ein Diagramm des Sendesignals und eines entsprechend einem Alarmzustand veränderten Empfangssignals.
Fig.4 zeigt 'ein Prinzipschaltbild der Elektronik eines erfindungsgemäßen Alarmsystems.

In Fig.1 ist mit 1 eine zu schützende Scheibe bezeichnet. Mit 2 und 3 sind ein an sich bekannter Körperschall-Sender und -Empfänger bezeichnet, die beide zur Übertragung akustischer Körperschallwellen zwischen dem Sender 2 und der Scheibe 1 bzw. zwischen der Scheibe 1 und dem Empfänger 3 an der Scheibe in an sich bekann- . ter Weise angebracht sind. Für den Sender 2 wird vorzugsweise ein Ultraschallschwinger aus piezokeramischem Material verwendet. Man läßt den Schwinger auf einer Resonanzfrequenz schwingen. Für den Empfänger 3 empfiehlt es sich, einen gleichen Ultraschallschwinger. wie für den Sender 2 zu verwenden, womit in einfacher Weise die Forderung übereinstimmender Frequenzlage für Aussenden und Empfang erfüllbar ist.
Fig.2 zeigt in einem Diagramm die Amplitudenverteilung des Sendesignals S und des ungestörten, d.h.. nicht durch einen Alarmzustand veränderten Empfangssignals E,aufgetragen über der Zeit t. Die Impulslänge des Sendesignals S ist z.B. 10 Wellenlängen der Ultraschallstrahlung mit z.B. 100 kHz Schallfrequenz lang.
Fig.3 zeigt ein mit der Fig.2 vergleichbares Diagramm einer solchen Amplitudenverteilung, wie sie bei einer Schallwelle in einer Glasscheibe auftritt, die hier jedoch durch einen Riß oder Bruch eine wesentliche Veränderung gegenüber Fig.2 erfahren hat, und zwar mit dem entsprechend veränderten Empfangssignal E'.
Fig.4 zeigt ein Prinzipschaltbild der Elektronik eines erfindungsgemäßen Alarmsystems. Mit 1 ist wieder die zu schützende Glasscheibe, mit 2 ist der Sendewandler und mit 3 ist der Empfangswandler. bezeichnet. Es sei hier darauf hingewiesen, daß der Sendewandler 2 und der Empfangswandler 3 auch ein und derselbe Ultraschallwandler sein können und im Normalfall vom Empfangswandler 3 das an den Rändern der Scheibe 1 reflektierte Signal aufgenommen wird. Fig.3 bezieht sich auf eine solche Ausführung und zeigt Echosignale.
Mit 11 ist ein Generator für das Ultraschall-Sendesignal bezeichnet. Mit 12 ist ein Zeit-Taktgeber angegeben, dessen Ausgangs-Taktsignale über einen Teiler 13 an die Torschaltung 14 gelangen. Bei Eingang eines Taktimpulses an die Torschaltung 14 wird jeweils ein Sendeimpuls aus dem Generator 11 dem Sendewandler 2 zugeführt.
Die Zeit-Taktimpulse des Zeit-Taktgebers 12 gehen außerdem an einen Zähler 15, in dem die Taktimpulse des Zeit-Taktgebers 12 auf beispielsweise acht Leitungen 115 aufgeteilt werden.
Das Empfangssignal des Empfangswandlers 3 geht über einen Verstärker 21 und ein Filter-22 an einen Analog-DigitalWandler 23. Das Filter 22 ist insbesondere ein Bandfilter, das auf die Ultraschallfrequenz abgestimmt ist. Das Filter 22 hat außerdem vorzugsweise amplitudenbegrenzende Wirkung.
Mit 24 ist ein Speicher bezeichnet, dem das Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers 23 und die aufgeteilten Zeit-Taktimpulse,entsprechend den Leitungen 115 zugeführt werden. In der gestrichelt dargestellten Stellung des Schalters 25 gelangt das Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers 23, d.h. das umgeformte Empfangssignal, in den Speicher, und zwar entsprechend der Zeit-Taktimpulse in zeitlich aufeinanderfolgender Aufteilung in entsprechend acht Speicherzellen. Es wird somit die Signalkomponente des in Fig.2 angegebenen Zeitbereiches t₂-t₁ der ersten Speicherzelle zugeführt.. Die Signalkomponente des Zeitbereiches t3_-t₂wird dementsprechend der zweiten Speicherzelle zugeführt.. In entsprechender Folge werden dann die Signalkomponenten der weiteren Zeitbereiche in die folgenden Speicherzellen eingespeichert. Durch eine größere Anzahl von vorgesehenen Zeitbereichen läßt sich entsprechend der Aufteilung des Empfangssignals eine entsprechend höhere Detektorempfindlichkeit erreichen.
In der mit ausgezogener Linie dargestellten Stellung des Schalters 25, nämlich dem Betrieb "Lesen", werden in wie vorangehend beschriebener Weise zeitlich aufgeteilte Signalkonp*onenten den in der unteren Zeile des Speichers 24 dargestellten Einheiten in der gleichen Taktfolge des Zählers 15 zugeführt.
Die Arbeitsweise des Älarmsystems der Fig.4 ist nun die, daß zunächst einmal ein mit Sicherheit ungestörtes Empfangssignal (entsprechend der gestrichelten Darstellung des Schalters 25) in den Speicher 24 eingeschrieben wird. Dies erfolgt z.B. mit dem Inbetriebsetzen des Alarmsystems.
Im fortlaufenden Betrieb des Alarmsystems werden nun die eingehenden Empfangssignale in der Schalterstellung "Lesen"dem Speicher 24 zugeführt. Es wird laufend ein Vergleich zwischen den in den Speicherzellen der oberen Zeile des Speichers 24 eingespeicherten Signalkomponenten und den jeweils zeitlich zugehörigen,-in die in der unteren Zeile des Speichers 24 angedeuteten Einheiten eingehenden Signa Ikomp nenten vorgenommen, wozu ein wie dargestellter Komparator 28 vorgesehen ist. Sind in bzw. an der Scheibe 1 keine Veränderungen aufgetreten, werden die entsprechend der Funktion des Zählers 15 in die Einheiten der unteren Zeile des Speichers 24 eingehenden Signale jeweils mit den zugehörigen, zuvor eingespeicherten Signale der in der oberen Zeile des Speichers 24 angegebenen Speicherzellen weitestgehend übereinstimmen. Diese Übereinstimmung liegt aber dann nicht mehr vor und der Komparator gibt ein Alarmsignal ab, wenn die Scheibe 1 z.B. einen Riß bekommen hat, demzufolge ein nunmehr verändertes Empfangssignal E' vom Empfangswandler 3 aufgenommen wird.
Um langzeitig auftretende Veränderungen in der Scheibe 1 zu berücksichtigen, z.B. von Aufwärmungen der Scheibe in dem Sonnenlicht, kann es von Vorteil sein, in zeitlich großen Abständen, z.B. in Abständen von 10 min bis zu 1 Stunde, jeweils den Vorgang "Einschreiben" entsprechend der gestrichelten Stellung des Schalters 25 durchzuführen, d.h. das bisherige Signal in den Speicherzellen der oberen Zeile des Speichers 24 durch ein entsprechendes neues Signal zu ersetzen. Im Betriebszustand "Lesen" erfolgt dann der wie oben beschriebene. Vergleich.. Da das Einschreiben z.B.'mit nur einem einzigen Sendeimpuls mit einer Zeitdauer von etwa 0,1 ms durchgeführt wird, besteht keine Gefahr, daß gerade in diesem Augenblick und nur in diesem Augenblick des Neueinschreibens eine solche Beschädigung an der Scheibe 1 ausgeführt werden könnte, die nicht im weiteren Betrieb "Lesen" sofort als Alarmzustand erkannt werden könnte.
Als eingeschriebenes Signal für die obere Zeile des Speichers 24 kann auch ein Mittelwertsignal einer Mehrzahl aufeinanderfolgender ungestörter Empfangssignale (Fig.2) vorgesehen sein.
Die Erfindung ist für den Schutz von Glasflächen besonders geeignet. Es lassen sich aber mit dem erfindungsgemäßen System auch andere Flächen wie Türen, Täfelungen und dergl. schützen, in denen eine wie hier notwendige Ultraschallausbreitung mit räumlicher Begrenzung (Reflexion des Ultraschalls) am Rande möglich ist.

Claims

1. Alarmsystem für die Überwachung von Glasscheiben, insbesondere von Schaufensterscheiben, mit Hilfe von Ultraschall-Körperschallwellen, die von einem an der Scheibe angebrachten Empfänger aufgenommen und in einer elektronischen Schaltung ausgewertet werden, gekennzeichnet dadurch, daß zur Sicherung gegen Fehlalarmauslösung an der Scheibe (1) ein Ultraschall-Sendewandler (2) angebracht ist, mit dessen Hilfe vorgegebene Ultraschall-Körperschallwellen in die Scheibe eingekoppelt werden, die von dem Ultraschallempfänger (3) aufgenommen werden, und daß eine solche elektronische Auswerteschaltung mit einem Speicher (28) in dem zunächst das Empfangssignal (E) eines ungestörten Zustandes der Scheibe (1) in Signalkomponenten zeitlich aufgelöst eingeschrieben wird und dann im Uberwachungsbetrieb die laufend eingehenden weiteren Empfangssignale (E, E') im selben Schema wie beim Einschreiben in Signalkomponenten zeitlich aufgelöst und mit den eingespeicherten Signalkomponenten des ungestörten Signals (E) in einem Komparator (28) auf Veränderungen hin verglichen werden, die einen Alarmzustand anzeigen.

2. Alarmsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in größeren zeitlichen Abständen erneutes Einschreiben in den Speicher (28) vorgesehen ist.

3. Alarmsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet . daß ein Mittelwertsignal aus einer Mehrzahl aufeinanderfolgender ungestörter Empfangssignale (E) eingeschrieben wird.