EP3378044A1 - Alarmscheibenanordnung - Google Patents

Alarmscheibenanordnung

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Publication number
EP3378044A1
EP3378044A1 EP16809656.8A EP16809656A EP3378044A1 EP 3378044 A1 EP3378044 A1 EP 3378044A1 EP 16809656 A EP16809656 A EP 16809656A EP 3378044 A1 EP3378044 A1 EP 3378044A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
disc
alarm
transparent
electrically conductive
conductive coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16809656.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Droste
Guillaume Francois
Christian EFFERTZ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Glass France SAS
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Publication of EP3378044A1 publication Critical patent/EP3378044A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3618—Coatings of type glass/inorganic compound/other inorganic layers, at least one layer being metallic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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    • C03C17/3626—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer one layer at least containing a nitride, oxynitride, boronitride or carbonitride
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2611—Measuring inductance
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/02—Mechanical actuation
    • G08B13/04—Mechanical actuation by breaking of glass
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18—Status alarms
    • G08B21/182—Level alarms, e.g. alarms responsive to variables exceeding a threshold
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C23/00—Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems
    • G08C23/04—Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems using light waves, e.g. infrared
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/38—Energy storage means, e.g. batteries, structurally associated with PV modules
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N10/80—Constructional details
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Definitions

  • the invention relates to an alarm disk arrangement, in particular for a
  • Insulating glazing with transparent, electrically conductive coating and a capacitive sensor. Furthermore, the invention relates to a method for operating the alarm disk arrangement.
  • alarm discs In order to detect the breakage of a disc, for example in the event of burglary or other damage, so-called alarm discs are used. These alarm discs are usually part of an insulated or multiple glazing. In this case, there is usually at least one disc made of toughened tempered safety glass (ESG). If damaged, the tempered glass breaks over its entire surface into small fragments.
  • ESG toughened tempered safety glass
  • DE 197 54 295 A1 shows an arrangement in which two measuring electrodes spaced apart from one another are galvanically connected to an electrically conductive layer.
  • the object of the present invention is now to provide an improved alarm disk assembly which is simple and inexpensive to manufacture and which is less visually visible.
  • the alarm disc assembly according to the invention is suitable in a retrofit method already
  • the object of the present invention is achieved by a
  • the alarm disk arrangement comprises at least: at least one first pane, which consists of toughened glass, with an outside surface (I) and an inside surface (II), at least one transparent, electrically conductive coating, which is arranged on the inside surface (II) of the first pane and
  • a sensor unit with a capacitive sensor which is capacitively coupled to the transparent, electrically conductive coating
  • the sensor unit outputs an alarm signal in the case of deviations of a measurement signal of the capacitive sensor from a comparison value.
  • the invention is based on the recognition that many disks and in particular insulating glass panes have transparent coatings with a good electrical conductivity. These transparent, electrically conductive coatings have a variety of tasks: for example, to reflect infrared radiation or low-E properties.
  • the alarm disc assembly according to the invention comprises a sensor unit which monitors the integrity of the disc with a sensor without contact and outputs an alarm signal when the disc breaks.
  • the non-contact monitoring eliminates a complex contacting of the transparent, electrically conductive coating.
  • Such contacts are usually soldered and highly susceptible to aging, since the contact resistance at the soldering changes by aging processes. In the capacitive monitoring, this is not a problem, since the direct electrical contacting of the transparent, electrically conductive coating is eliminated. Since an existing transparent, electrically conductive coating is used, there is no need for a separate production step.
  • the transparent, electrically conductive coating is hardly visible visually and therefore very aesthetic. It may, for example, also have antireflective properties and improve the transparency through the glass. All this was unexpected and surprising to the inventors.
  • An alarm disk arrangement comprises at least one first disk with an outside surface (I) and an inside surface (II).
  • the first pane usually serves to separate an exterior space from an interior, for example a building, a showcase or a vehicle.
  • the alarm disc assembly to protect a
  • the inside surface (II) may also be exposed to potential attacks, such as destruction with an emergency hammer in case of danger. In this case, no deliberate manipulation of the sensor unit is assumed.
  • outside surface (I) of the first pane can also have a further coating, for example a further transparent, electrically conductive coating.
  • the sensitivity of the sensor can be chosen so that only the integrity of the transparent, electrically conductive coating on the inside surface (II) of the first pane is monitored, or additionally the integrity of the further transparent, electrically conductive coating on the outside surface ( I) of the first disc is monitored.
  • the transparent, electrically conductive coating is connected to the first pane in such a way that if the first pane breaks, the transparent, electrically conductive coating is damaged.
  • the transparent, electrically conductive coating is preferably directly on the inside
  • Thin film stack Particularly suitable methods for this purpose are cathode sputtering (sputtering, in particular magnetron sputtering), chemical vapor deposition (CVD) and / or thermal evaporation. This is particularly advantageous in order to enable reliable detection of a fracture of the first disk.
  • cathode sputtering sputtering, in particular magnetron sputtering
  • CVD chemical vapor deposition
  • thermal evaporation This is particularly advantageous in order to enable reliable detection of a fracture of the first disk.
  • the capacitive sensor contains at least one electrode, preferably i) exactly one measuring electrode or
  • a measuring electrode and a reference ground electrode in particular exactly one measuring electrode and exactly one reference ground electrode, or
  • a measuring electrode a reference ground electrode and at least one compensation electrode, which is arranged between the measuring electrode and the reference ground electrode, in particular exactly one measuring electrode, exactly one reference ground electrode and at least one compensation electrode, which is arranged between the measuring electrode and the reference ground electrode.
  • the measuring electrode is galvanically separated from the transparent, electrically conductive coating.
  • the distance d between the measuring electrode and the transparent, electrically conductive coating is from 0.1 mm to 20 mm, preferably from 0.2 mm to 10 mm and in particular from 0.5 mm to 5 mm.
  • the first disc is made of toughened glass.
  • Embodiment of the first disc is biased so that when breaking the first disc, the fragments are smaller than a detection range of the capacitive sensor.
  • the fragments are smaller, for example, because they have a smaller area than the detection area or a smaller maximum diameter than the
  • the sensor unit is arranged on the inside of the first disk, ie on the side which is defined by the inside surface (II) of the first disk. This is particularly advantageous in order to protect the sensor unit from damage and tampering attempts from the attack side, ie from the side of the first disc, which is defined by the outside surface (I).
  • the capacitive sensor works in principle like an open capacitor, between its measuring electrode and its reference ground electrode an electrical (Alterna-) field is built.
  • the electric field interacts with the
  • the sensor unit preferably contains sensor electronics with at least the following components: an oscillator which applies an alternating electrical voltage to the measuring electrode and optionally to the reference ground electrode; a demodulator, from the measured AC signal to a
  • Capacitance measuring signal with a comparison or threshold value compares and a power amplifier, which optionally outputs a signal voltage level adapted to the usual output signal.
  • the sensor unit has a transmitting unit, preferably a radio transmitting unit with a radio signal whose frequency is in the range from 100 kHz to 100 GHz.
  • the radio transmitter unit is particularly preferably a Bluetooth transmitter or a WLAN transmitter.
  • the transmitting unit may also be an infrared transmitter.
  • Transmitter unit is used for communication with a receiver and in particular for emitting an alarm signal when the sensor unit detects a breakage of the disc.
  • the integration of a transmitting unit has the particular advantage that the sensor unit requires no external leads for passing the alarm signal and thereby a very simple, inexpensive and location-independent installation is possible. Furthermore, eliminates a possibility of manipulation of the sensor unit, whereby the security is increased. This is particularly advantageous for the use or retrofitting of the sensor unit in an insulating glass unit, which is usually completed to the outside. It will be understood that other data may also be sent via the transmitting unit, such as a functional status of the sensor unit, a battery or battery charge state, or other characteristics provided by other sensors, such as temperature or pressure.
  • the receiver communicating with the transmission unit is arranged on the same side of the first disk as the transmission unit and the sensor, namely on the inside of the first disk.
  • the alarm Disk arrangement for the protection of an interior against theft or damage particularly advantageous since the sensor unit, transmitter unit and receiver are protected from damage and tampering and accessible only after breaking the first disc.
  • the receiver can be arranged on any side of the first disk, provided the first disk with the transparent, electrically conductive coating or its surroundings for the signal of the transmitter is sufficiently permeable.
  • the sensor unit contains a power supply, preferably a battery, an accumulator, a supercapacitor, a thermoelectric generator and / or a solar cell.
  • the sensor unit advantageously contains no supply lines to an external power supply, but is energy self-sufficient.
  • the power supply can be done or supplemented by continuous or discontinuous charging via, for example, an inductive charging device. This has the particular advantage that the sensor unit requires no external leads and thus a very simple, inexpensive and location-independent installation is possible. Furthermore, eliminates a possibility of manipulation of the sensor unit, whereby the security is increased. This is particularly advantageous for the use or retrofitting of the sensor unit in an insulating glass unit, which is usually completed to the outside.
  • the alarm disk assembly according to the invention can be used as a single pane or be part of a multi-pane glazing, for example, part of a double glazing, double glazing, triple glazing,
  • the first disk is connected to at least one other spacer via at least one spacer, preferably a spacer which completely surrounds the edge of the disk.
  • the spacer is located between the first disc and the other disc and is preferably fixed by a bond between spacers and discs.
  • the spacer preferably comprises at least one hollow basic body with at least two parallel disc lenses. contact walls, an outer wall with a gas-tight insulation layer and a glazing interior wall.
  • Polymer base bodies preferably contain polyethylene (PE), polycarbonates (PC), polypropylene (PP), polystyrene, polybutadiene, polynitriles, polyesters, polyurethanes, polymethylmethacrylates, polyacrylates, polyamides, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), particularly preferably acrylonitrile.
  • PE polyethylene
  • PC polycarbonates
  • PP polypropylene
  • polystyrene polybutadiene
  • polynitriles polyesters
  • polyurethanes polymethylmethacrylates
  • polyacrylates polyamides
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • ABS butadiene-styrene
  • ASA acrylic ester-styrene-acrylonitrile
  • ABS / PC acrylonitrile-butadiene-styrene - polycarbonate
  • SAN styrene-acrylonitrile
  • PET / PC PBT / PC and / or copolymers or blends thereof
  • Polymeric base bodies may optionally also contain other constituents, such as glass fibers.
  • the polymeric materials used are usually gas-permeable, so that if this permeability is not desired further measures must be taken.
  • Metallic bodies are preferably made of aluminum or stainless steel and preferably have no gas permeability.
  • the walls of the body are gas-permeable in an advantageous embodiment. Areas of the body in which such a permeability is not desired, for example, be sealed with a gas-tight insulating layer. Particularly polymeric base bodies are used in combination with such a gas-tight insulation layer.
  • the main body preferably has a hollow chamber which contains a desiccant, preferably silica gel, CaCl 2 , Na 2 SO 4 , activated carbon, silicates, bentonites, zeolites and / or mixtures thereof, particularly preferably molecular sieves.
  • a desiccant preferably silica gel, CaCl 2 , Na 2 SO 4 , activated carbon, silicates, bentonites, zeolites and / or mixtures thereof, particularly preferably molecular sieves.
  • the outer space between the first disc, further disc and spacer is preferably sealed by at least one sealant to the disc outer space.
  • the sealant preferably contains organic polysulfides, Silicones, RTV (room temperature curing) silicone rubber, HTV (high temperature curing) silicone rubber, peroxide-crosslinking silicone rubber and / or addition-crosslinked silicone rubber, polyurethanes, butyl rubber and / or polyacrylates.
  • additives for increasing the aging resistance for example UV stabilizers, may also be present.
  • the first disk is connected via a spacer to a second disk and forms an insulating glass pane with double glazing.
  • the first disc is connected via its inner surface (II) via the spacer with the second disc.
  • the sensor unit is arranged in a gap between the first disc and the second disc.
  • the measuring electrode is advantageously not arranged exactly in the middle between the disks, but closer to the first disk to be monitored, which has the transparent electrically conductive coating. It is understood that in this arrangement, both discs a transparent, electrically conductive
  • the first disk or the second disk can be connected via a further spacer to another third disk and thus form an insulating glass pane with triple glazing.
  • the first pane consists of flat glass, float glass, soda-lime glass, quartz glass, or borosilicate glass.
  • the first pane is prestressed, preferably in accordance with DIN 12150-1: Glass in construction - thermally toughened soda lime silicate safety glass - Part 1: Definition and description, particularly preferably with a surface compressive stress of more than 100 N / mm 2 and in particular of 100 N / mm 2 to 150 N / mm 2 . Due to the bias, the first disc shatters in case of damage preferably in
  • blunt-edged fragments with sizes of less than 1 cm 2 .
  • the second, third or further pane preferably contains glass, particularly preferably flat glass, float glass, quartz glass, borosilicate glass, soda-lime glass, or clear plastics, preferably rigid clear plastics, in particular polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyamide, polyester , Polyvinyl chloride and / or mixtures thereof.
  • Suitable glasses are known, for example, from EP 0 847 965 B1.
  • the second, third or further disc may consist of the aforementioned materials.
  • the thickness of the first, second, third or further disc can vary widely and so perfectly adapted to the requirements of the case. It is preferred to use disks with the standard thicknesses of 1.0 mm to 50 mm and preferably of 3 mm to 16 mm. The size of the disc can vary widely and depends on the size of the use according to the invention.
  • the first disk has dielectric properties and a relative permittivity of 6 to 8 and in particular of about 7.
  • the discs may have any three-dimensional shape.
  • the three-dimensional shape has no shadow zones, so that it can be coated, for example, by sputtering.
  • the disks are planar or slightly or strongly bent in one direction or in several directions of the space.
  • the discs can be colorless or colored.
  • the first pane is connected over its outside surface (I) and at least one intermediate layer, preferably a thermoplastic intermediate layer, to a composite pane with a second pane.
  • the second disc can turn over another intermediate layer surface with another third disc be connected.
  • the second and / or the third disc preferably contains one
  • the second and / or the third disc may consist of a plastic.
  • Such composite discs are particularly breakthrough stable against external intrusion, so that it is possible to achieve high security classes.
  • the discs of the composite disc are connected to each other by at least one intermediate layer.
  • the intermediate layer preferably contains a thermoplastic such as polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA),
  • Polyurethane PU
  • PET polyethylene terephthalate
  • PU Polyurethane
  • PET polyethylene terephthalate
  • the transparent, electrically conductive coating is arranged at least 70%, preferably 80% to 100% and particularly preferably 98% to 100% of the viewing surface of the first pane.
  • the see-through area is the area of the first pane, where the view is not prevented by the frame, spacers or other attachments.
  • the transparent, electrically conductive coating is arranged at least 50%, preferably at least 70%, particularly preferably 80% to 100% and in particular 95% to 100% of the area of the inside surface of the first pane.
  • the transparent, electrically conductive coating according to the invention is permeable to electromagnetic radiation, preferably electromagnetic radiation of a wavelength of 300 to 1,300 nm, in particular for visible light of 390 nm to 780 nm.
  • Period means that the total transmission of the disk is in particular for visible light is preferably> 70% and in particular> 75% permeable For certain applications, a lower transmission may be desired, for which "transmissive” may also mean 10% to 70% light transmission.
  • Such applications are, for example, glazing for the protection of objects that should not be exposed to large amounts of light, for example paintings or textiles.
  • the transparent, electrically conductive coating is preferably a functional coating, particularly preferably a functional coating with sunscreen Effect.
  • a coating with a sunscreen effect has reflective properties in the infrared range and thus in the range of solar radiation.
  • the transparent, electrically conductive coating may comprise a sequence of a plurality of individual layers, in particular at least one metallic layer and dielectric layers containing, for example, at least one metal oxide.
  • the metal oxide preferably contains zinc oxide, tin oxide, indium oxide, titanium oxide, silicon oxide, aluminum oxide or the like and combinations of one or more thereof.
  • the dielectric material may also include silicon nitride, silicon carbide or aluminum nitride.
  • This layer construction is generally obtained by a series of deposition processes performed by a vacuum process such as magnetic field assisted sputtering.
  • a vacuum process such as magnetic field assisted sputtering.
  • metal layers which in particular contain titanium or niobium.
  • the lower metal layer serves as an adhesion and crystallization layer.
  • the upper metal layer serves as a protective and getter layer to prevent a change of the silver during the further process steps.
  • Particularly suitable transparent, electrically conductive coatings comprise at least one metal, preferably silver, nickel, chromium, niobium, tin, titanium, copper, palladium, zinc, gold, cadmium, aluminum, silicon, tungsten or alloys thereof, and / or at least one metal oxide layer , preferably tin-doped
  • ITO Indium oxide
  • AZO aluminum-doped zinc oxide
  • FTO fluorine-doped tin oxide
  • ATO antimony-doped tin oxide
  • Sn0 2 Sb
  • electrically conductive polymers preferably poly (3,4-ethylenedioxythiophene), polystyrene sulfonate, poly (4,4-dioctylcylopentadithiophene), 2,3-dichloro-5,6-dicyano-1, 4-benzoquinone, mixtures and / or
  • the thickness of the transparent, electrically conductive coating can vary widely and be adapted to the requirements of the individual case. It is essential that the thickness of the transparent, electrically conductive coating may not be so high that it is suitable for electromagnetic radiation, preferably electromagnetic Radiation of a wavelength of 300 nm to 1 .300 nm and in particular visible light of 390 nm to 780 nm, impermeable.
  • the transparent, electrically conductive coating preferably has a layer thickness of 10 nm to 5 ⁇ m and more preferably of 30 nm to 1 ⁇ m.
  • the sheet resistance of the transparent, electrically conductive coating is preferably from 0.35 ohms / square to 200 ohms / square, preferably 0.5 ohms / square to 200 ohms / square, most preferably from 0.6 ohms / square to
  • the transparent, electrically conductive coating may in principle have even lower surface resistances than 0.35 ohms / square, especially if only a small amount of light transmission is required during their use. Such surface resistances are particularly suitable for detecting damage to the electrically conductive coating in the event of breakage of the first pane.
  • the transparent, electrically conductive coating preferably has good infrared-reflecting properties and / or particularly low emissivities (Low-E).
  • the capacitive sensor as a single component, i. formed in the form of a structural unit.
  • the capacitive sensor has exactly one measuring electrode, or (in particular exactly) a measuring electrode and (in particular exactly) a reference ground electrode, or (especially exactly) a measuring electrode, (in particular exactly) a reference ground electrode and at least one compensation electrode, all are Electrodes each a component of the single component.
  • the capacitive sensor may be surrounded by a same (e.g., opaque) housing, wherein the electrode (s) may be disposed within the housing.
  • the shape of a detection area of the capacitive sensor corresponds to the shape of the measuring electrode.
  • Another aspect of the invention includes a method of operating a
  • the measurement of the measuring signal is continuous or periodic, preferably with a period of 0.2 s to 100 s and output as an output signal from the sensor unit.
  • the edition The output signal can be continuous or periodic, preferably with a period of 0.2 s to 100 s.
  • a further aspect of the invention comprises the use of an alarm pane arrangement according to the invention as glazing of a showcase, a showcase, preferably for the protection of valuable goods such as paintings, textiles, jewelery, for example in a museum or at a jeweler, or as architectural glazing, insulating glazing, double glazing Insulating glazing, triple-glazing, fire-resistant glazing, safety glazing or as glazing in a vehicle on land, water or in the air, such as a motor vehicle, a bus, a train or an airplane.
  • valuable goods such as paintings, textiles, jewelery, for example in a museum or at a jeweler, or as architectural glazing, insulating glazing, double glazing Insulating glazing, triple-glazing, fire-resistant glazing, safety glazing or as glazing in a vehicle on land, water or in the air, such as a motor vehicle, a bus, a train or an airplane.
  • a further aspect of the invention comprises a use of a sensor unit according to the invention with a capacitive sensor for retrofitting a glazing with a first pane of toughened glass and transparent, electrically conductive coating on the inside surface (II) to an alarm disk arrangement.
  • Figure 1 A is a schematic representation of an inventive
  • Figure 1 B is a cross-sectional view along section line A-A 'of Figure 1A
  • Figure 2A is a schematic representation of a sensor unit according to the invention
  • Figure 2B is a schematic representation of an alternative invention
  • FIG. 3A shows an enlarged view of the section Z of the transparent, electrically conductive coating according to the invention in the case of an undamaged first pane
  • 3B is an enlarged view of the detail Z of the inventive transparent, electrically conductive coating in a broken first disc
  • Figure 4A is a schematic representation of an alternative invention
  • FIG. 4B shows a cross-sectional view along the section line AA 'of FIG. 4A
  • Figure 1 A shows a schematic representation of an inventive
  • Alarm disk assembly 10 in a plan view of the outside surface I.
  • Figure 1 B shows a cross-sectional view along the section line A-A 'of Figure 1 A.
  • the alarm disk assembly 10 separates an interior space from an exterior one
  • the alarm disk assembly 10 is suitable for example to protect valuables in the interior, for example in a showcase, in a museum or at a jeweler from external access.
  • the alarm disk arrangement 10 comprises a first pane 1 on whose inside surface II a transparent electrically conductive coating 3 is arranged.
  • the transparent, electrically conductive coating 3 is arranged in this example on the entire inside surface II of the first disc 1, minus a marginal stripping with a width of, for example, 10 mm from the disc edge of the first disc 1.
  • the edge deletion serves to protect against corrosion by penetrating moisture over the edge of the pane.
  • the transparent, electrically conductive coating 3 serves, for example, as an infrared-reflecting layer. This means that the amount of heat radiation from incoming sunlight is reflected to a large extent. When using the first pane 1 in an architectural glazing, this provides for a reduced
  • the transparent, electrically conductive coating 3 is known, for example, from EP 0 847 965 B1 and contains two silver layers, each of which is embedded between a plurality of metal and metal oxide layers.
  • the transparent electrically conductive coating 3 has a sheet resistance of about 4 ohms / square.
  • the first pane 1 is, for example, a prestressed soda-lime glass pane with a width of 1 m, a length of 1.5 m and a thickness of 4 mm.
  • the first pane 1 is prestressed according to DIN 12150-1 with a surface compressive stress of, for example, 120 N / mm 2 . Due to the bias, the first disc shatters when damaged in blunt-edged fragments with sizes of less than 1 cm 2 .
  • a sensor unit 20 is arranged on the inside of the first pane 1. Inside here means the area of the inside surface II facing, on which the transparent, electrically conductive coating 3 is arranged.
  • the sensor unit 20 has a capacitive sensor 21, which is capacitively coupled to the electrically conductive coating 3. It is understood that the capacitive sensor 21 does not necessarily have to be installed in the same housing as the remaining sensor unit 20.
  • the distance d of the capacitive sensor 21 from the transparent, electrically conductive coating 3 is for example 0.5 mm.
  • the capacitive sensor 21 and the transparent, electrically conductive coating 3 are in particular galvanically separated from one another.
  • the sensor unit measures the capacitance of this arrangement via the capacitive sensor 21 and compares the measured value with a comparison value.
  • the comparison value is determined in the undamaged first disc 1 with undamaged transparent, electrically conductive coating 3.
  • the sensor unit 20 determines the deviation, ie the difference, of the measurement signal of the capacitive sensor 21 with the comparison value and outputs an alarm signal for deviations which are greater than a defined tolerance.
  • the alarm signal is, for example, a voltage or voltage pulse having a certain level and / or pulse duration different from another neutral output signal, whereby an alarm condition can be identified.
  • a deviation typically results in the fracture of the first disk 1 and a concomitant damage to the transparent, electrically conductive coating 3.
  • the alarm signal is forwarded, for example via a transmitting unit to a receiver to be converted there into an acoustic signal or to make an emergency call.
  • FIG. 2A shows a schematic representation of a sensor unit 20 according to the invention.
  • the sensor unit 20 has a capacitive sensor 21.
  • the capacitive sensor 21 includes a measuring electrode 21 .1, which is connected via a supply line to an electronic system. Furthermore, the capacitive sensor 21 includes, for example, a shielding electrode 21 .3 for concentrating the capacitive field.
  • the capacitive sensor 21 is embodied here, for example, without an explicit reference ground electrode, that is to say the reference ground electrode is not integrated into the capacitive sensor 21 21, but instead is represented by the object to be detected, that is to say by the transparent, electrically conductive coating 3.
  • the sensor unit 20 has, for example, several stages of construction: the measuring electrode 21 .1 of the capacitive sensor 21 is connected to an oscillator 20.1.
  • the oscillator 20.1 is connected via a demodulator 20.2 to a comparator 20.3.
  • the comparator 20.3 compares the measurement signal with a comparison value and, if appropriate, outputs an alarm signal via the output stage 20.4 at the output 22.
  • the measuring electrode 21 .1 has, for example, the shape of a circular disk, so that a circular disk-shaped detection area 25 results.
  • FIG. 2B shows a schematic representation of an alternative sensor unit 20 according to the invention, as used, for example, in the abovementioned exemplary embodiment according to FIGS. 1A and 1B.
  • the sensor unit 20 has a capacitive sensor 21.
  • the capacitive sensor 21 includes a measuring electrode 21 .1, which is connected via a supply line to an electronic system. Furthermore, the capacitive sensor 21 contains a reference ground electrode 21 .2, which is arranged annularly around the measuring electrode 21. Between measuring electrode 21 .1 and reference ground electrode 21 .2, for example, a compensation electrode 21 .4 is arranged.
  • the compensation electrode 21 .4 reduces measurement errors caused, for example, by moisture deposits on the
  • Measuring surface of the measuring electrode 21 .1 and reference ground electrode 21 .2 can result.
  • Such capacitive sensors 21 are particularly suitable for measurement in transparent, electrically conductive coatings 3 with high sheet resistance.
  • the sensor unit 20 has, for example, several stages of construction: the measuring electrode 21 .1 and the reference ground electrode 21 .2 of the capacitive sensor 21 are connected to an oscillator 20.1.
  • the oscillator 20.1 is connected via a demodulator 20.2 to a comparator 20.3.
  • the comparator 20.3 compares the measurement signal with a comparison value and, if appropriate, outputs an alarm signal via the output stage 20.4 at the output 22.
  • the measuring electrode 21 .1 has, for example, the shape of a circular disk, so that a circular disk-shaped detection area 25 results.
  • FIG. 3A shows an enlarged illustration of the detail Z of the transparent, electrically conductive coating 3 according to the invention in the case of an undamaged first pane 1.
  • the transparent, electrically conductive coating 3 is undamaged, in particular in the detection region 25 of the capacitive sensor 21.
  • FIG. 3B shows an enlarged illustration of the detail Z of the transparent, electrically conductive coating 3 according to the invention in the case of a broken first pane 1.
  • Penetrating the first disc 1 this is cracked because of their bias in small fragments. This leads to an interruption of the transparent, electrically conductive coating 3 by breaking lines 30.
  • the fragments are each smaller than the detection region 25, so that at least one breaking line 30 is arranged in the detection region 25.
  • breaking lines 30 By interrupting the transparent, electrically conductive coating 3 by breaking lines 30, the measuring signal of the capacitive sensor 21 changes and an alarm signal can be output.
  • FIG. 4A shows a schematic representation of an alternative alarm disk arrangement 10 'according to the invention in a plan view and FIG. 4B shows a cross-sectional view along the section line AA' from FIG. 4A.
  • the alarm disk assembly 10 ' is, for example, an insulating glass panel containing the alarm disk assembly 10 of Figures 1 A and 1 B.
  • the first disc 1 is connected to a second disc 6 via a circumferential spacer 2.
  • the sensor unit 20 with capacitive sensor 21 is here in the intermediate space, which is formed by the first disc 1, the second disc 6 and the spacer 2, respectively.
  • the sensor unit 20 is glued to the lower portion of the spacer 2 on this example, and thus securely fixed against slipping.
  • the sensor unit 20 includes, for example, an accumulator and a solar cell that charges the accumulator. Furthermore, the sensor unit 20 contains, for example, a transmitting unit which sends an alarm signal via a Bluetooth connection to a receiver arranged outside the alarm disk arrangement 10 '(not shown here).
  • the sensor unit 20 is energy self-sufficient and requires no leads to the outside - neither for Power supply, nor to forward an alarm signal.
  • the sensor unit 20 can be easily retrofitted, for example, in an existing insulating glass unit.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Alarmscheibenanordnung (10,10'), umfassend: - mindestens eine erste Scheibe (1), die aus vorgespanntem Glas besteht, mit einer außenseitigen Oberfläche (I) und einer innenseitigen Oberfläche (II), - mindestens eine transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung (3), die auf der innenseitigen Oberfläche (II) der ersten Scheibe (1) angeordnet ist, - eine Sensoreinheit (20) mit einem kapazitiven Sensor (21), der mit der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung (3) kapazitiv gekoppelt ist, wobei die Sensoreinheit (20) bei Abweichungen eines Messsignals des kapazitiven Sensors (21) von einem Vergleichswert ein Alarmsignal ausgibt, wobei der kapazitive Sensor (21) i) genau eine Messelektrode (21.1) oder ii) eine Messelektrode (21.1) und eine Bezugsmassenelektrode (21.2) oder iii) eine Messelektrode (21.1), eine Bezugsmassenelektrode (21.2) und mindestens eine Kompensationselektrode (21.3) enthält, und wobei die Messelektrode (21.1) von der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung (3) galvanisch getrennt ist.

Description

Alarmscheibenanordnung
Die Erfindung betrifft eine Alarmscheibenanordnung, insbesondere für eine
Isolierverglasung, mit transparenter, elektrisch leitfähiger Beschichtung und einem kapazitiven Sensor. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb der Alarmscheibenanordnung.
Um den Bruch einer Scheibe, beispielsweise bei einem Einbruch oder einer sonstigen Beschädigung zu erkennen, werden sogenannte Alarmscheiben verwendet. Diese Alarmscheiben sind üblicherweise Bestandteil einer Isolier- oder Mehrfachverglasung. Dabei besteht in der Regel mindestens eine Scheibe aus vorgespanntem Einscheiben- Sicherheitsglas (ESG). Bei Beschädigung bricht die vorgespannte Scheibe über Ihre volle Fläche in kleine Bruchstücke.
Auf Alarmscheiben ist üblicherweise eine Leiterschleife angeordnet, deren Widerstand durch eine Auswerteelektronik gemessen wird, wie beispielsweise aus
EP 0 058 348 A2 bekannt. Bricht die Alarmscheibe wird auch die Leiterschleife zerstört und eine Widerstandänderung gemessen. Die Auswerteelektronik gibt in diesem Falle ein Alarmsignal aus. Derartige Leiterschleifen sind optisch wenig attraktiv, aufwendig herzustellen und schwierig zu kontaktieren.
DE 197 54 295 A1 zeigt eine Anordnung, bei der zwei voneinander beabstandete Messelektroden mit einer elektrisch leitfähigen Schicht galvanisch verbunden sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nunmehr darin, eine verbesserte Alarmscheibenanordnung bereitzustellen, die einfach und kostengünstig herzustellen ist und die optisch weniger sichtbar ist. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Alarmscheibenanordnung geeignet, in einem Nachrüstverfahren bei bereits
bestehenden Scheiben hergestellt zu werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine
Alarmscheibenanordnung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die erfindungsgemäße Alarmscheibenanordnung umfasst zumindest: mindestens eine erste Scheibe, die aus vorgespanntem Glas besteht, mit einer außenseitigen Oberfläche (I) und einer innenseitigen Oberfläche (II), mindestens eine transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung, die auf der innenseitigen Oberfläche (II) der ersten Scheibe angeordnet ist und
eine Sensoreinheit mit einem kapazitiven Sensor, der mit der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung kapazitiv gekoppelt ist,
wobei die Sensoreinheit bei Abweichungen eines Messsignals des kapazitiven Sensors von einem Vergleichswert ein Alarmsignal ausgibt.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bereits viele Scheiben und insbesondere Isolierglasscheiben transparente Beschichtungen mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit aufweisen. Diese transparenten, elektrischen leitfähige Beschichtungen haben vielfältige Aufgaben: beispielsweise Infrarotstrahlung zu reflektieren oder Low-E- Eigenschaften. Die erfindungsgemäße Alarmscheibenanordnung umfasst eine Sensoreinheit, die die Unversehrtheit der Scheibe mit einem Sensor berührungslos überwacht und bei Bruch der Scheibe ein Alarmsignal ausgibt. Durch die berührungslose Überwachung entfällt eine aufwendige Kontaktierung der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung. Derartige Kontaktierungen sind üblicherweise gelötet und stark alterungsanfällig, da sich der Übergangswiderstand an der Lötstelle durch Alterungsprozesse verändert. Bei der kapazitiven Überwachung stellt dies kein Problem dar, da die direkte elektrische Kontaktierung der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung entfällt. Da eine bereits vorhandene transparente, elektrische leitfähige Beschichtung verwendet wird, entfällt ein gesonderter Produktionsschritt,
beispielsweise zum Aufdrucken einer elektrischen Leiterschleife. Die transparente, elektrische leitfähige Beschichtung ist optisch kaum sichtbar und deshalb sehr ästhetisch. Sie kann beispielsweise auch Antireflex-Eigenschaften aufweisen und die Durchsicht durch die Scheibe noch verbessern. All dies war für die Erfinder unerwartet und überraschend.
Eine erfindungsgemäße Alarmscheibenanordnung umfasst mindestens eine erste Scheibe mit einer außenseitigen Oberfläche (I) und einer innenseitigen Oberfläche (II). Die erste Scheibe dient üblicherweise der Abtrennung eines Außenraums von einem Innenraum, beispielsweise eines Gebäudes, einer Vitrine oder eines Fahrzeugs. In diesem Fall kann die außenseitige Oberfläche (I) zur Außenseite, also nach außen, weisen und die innenseitige Oberfläche (II) zur Innenseite, also nach innen. Im Falle einer Verwendung der Alarmscheibenanordnung zum Schutze eines
Innenraums vor Diebstahl oder Beschädigung wäre die außenseitige Oberfläche (I) die sogenannte Angriffsseite von der üblicherweise ein Eindringen stattfindet. In diesem Falle wäre die innenseitige Oberfläche (II) mit dem kapazitiven Sensor und der Sensoreinheit vor Manipulation geschützt, da sie erst nach Bruch und Entfernen der ersten Scheibe zugänglich wären.
Im Falle der Alarmscheibenanordnung zu Bruchüberwachung, beispielsweise in einem Fahrzeug wie einem Zug oder einem Flugzeug, kann die innenseitige Oberfläche (II) auch potentiellen Angriffen ausgesetzt sein, beispielsweise einer Zerstörung mit einem Nothammer im Gefahrenfall. In diesem Fall ist nicht von einer mutwilligen Manipulation der Sensoreinheit auszugehen.
Es versteht sich, dass die außenseitige Oberfläche (I) der ersten Scheibe auch eine weitere Beschichtung, beispielsweise eine weitere transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung aufweisen kann. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung kann die Empfindlichkeit des Sensor so gewählt werden, dass nur die Unversehrtheit der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung auf der innenseitigen Oberfläche (II) der ersten Scheibe überwacht wird, oder zusätzlich die Unversehrtheit der weiteren transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung auf der außenseitigen Oberfläche (I) der ersten Scheibe mit überwacht wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung ist die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung derart mit der ersten Scheibe verbunden ist, dass bei einem Bruch der ersten Scheibe die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung beschädigt wird. Dazu wird die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung bevorzugt unmittelbar auf der innenseitige
Oberfläche (II) der ersten Scheibe abgeschieden, besonders bevorzugt als
Dünnschichtstapel. Besonders geeignete Verfahren dazu sind Kathodenzerstäubung (Sputtern, insbesondere Magnetron-Sputtern), chemische Gasphasenabscheidung (CVD) und/oder thermisches Verdampfen. Dies ist besonders vorteilhaft um eine sichere Detektion eines Bruchs der ersten Scheibe zu ermöglichen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung enthält der kapazitive Sensor mindestens eine Elektrode, bevorzugt i) genau eine Messelektrode oder
ii) eine Messelektrode und eine Bezugsmassenelektrode, insbesondere genau eine Messelektrode und genau eine Bezugsmassenelektrode, oder
iii) eine Messelektrode, eine Bezugsmassenelektrode und mindestens eine Kompensationselektrode, die zwischen Messelektrode und Bezugsmassenelektrode angeordnet ist, insbesondere genau eine Messelektrode, genau eine Bezugsmassenelektrode und mindestens eine Kompensationselektrode, die zwischen Messelektrode und Bezugsmassenelektrode angeordnet ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung ist die Messelektrode von der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung galvanisch getrennt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung beträgt der Abstand d zwischen der Messelektrode und der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung von 0,1 mm bis 20 mm, bevorzugt von 0,2 mm bis 10 mm und insbesondere von 0,5 mm bis 5 mm.
Die erste Scheibe besteht aus vorgespanntem Glas. In einer vorteilhaften
Ausgestaltung der ersten Scheibe ist diese derart vorgespannt, dass bei Bruch der ersten Scheibe, die Bruchstücke kleiner sind als ein Detektionsbereich des kapazitiven Sensors. Sind die Bruchstücke kleiner, beispielsweise weil sie eine kleinere Fläche als der Detektionsbereich oder einen kleineren maximalen Durchmesser als der
Detektionsbereich aufweisen, ist sichergestellt, dass mindestens eine Bruchlinie im Detektionsbereich des Sensors liegt, was eine sichere Detektion eines Bruchs der ersten Scheibe ermöglicht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung ist die Sensoreinheit auf der Innenseite der ersten Scheibe angeordnet, also auf der Seite, die durch die innenseitige Oberfläche (II) der ersten Scheibe definiert ist. Dies ist besonders vorteilhaft, um die Sensoreinheit vor Beschädigung und Manipulationsversuchen von der Angriffsseite, also von der Seite der ersten Scheibe, die durch die außenseitige Oberfläche (I) definiert wird, zu schützen.
Der kapazitive Sensor funktioniert im Prinzip wie ein offener Kondensator, zwischen dessen Messelektrode und dessen Bezugsmassenelektrode ein elektrisches (Wechsel-) Feld aufgebaut wird. Das elektrische Feld wechselwirkt mit der
transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung und eine Gesamtkapazität der Anordnung kann gemessen werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung, enthält die Sensoreinheit eine Sensorelektronik bevorzugt mit mindestens den folgenden Komponenten: einem Oszillator, der eine elektrische Wechselspannung an der Messelektrode und gegebenenfalls an der Bezugsmassenelektrode anlegt; einem Demodulator, der aus dem gemessenen Wechselspannungssignal ein dazu
proportionales Kapazitätsmesssignal ausgibt; einem Komparator, der das
Kapazitätsmesssignal mit einem Vergleichs- oder Schwellwert vergleicht und einer Endstufe, die gegebenenfalls ein an übliche Signalspannungspegel angepasstes Ausgangssignal ausgibt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung weist die Sensoreinheit eine Sendeeinheit auf, bevorzugt eine Funksendeeinheit mit einem Funksignal dessen Frequenz im Bereich von 100 kHz bis 100 GHz liegt. Die Funksendeeinheit ist besonders bevorzugt ein Bluetooth-Sender oder ein WLAN- Sender. Alternativ kann die Sendeeinheit auch ein Infrarotsender sein. Die
Sendeeinheit dient der Kommunikation mit einem Empfänger und insbesondere zur Aussendung eines Alarmsignals, wenn die Sensoreinheit einen Bruch der Scheibe detektiert. Die Integration einer Sendeeinheit hat den besonderen Vorteil, dass die Sensoreinheit keine externen Zuleitungen zur Weitergabe des Alarmsignals benötigt und dadurch eine sehr einfache, kostengünstige und ortsunabhängige Installation ermöglicht wird. Des Weiteren entfällt eine Manipulationsmöglichkeit der Sensoreinheit, wodurch die Sicherheit erhöht wird. Besonders vorteilhaft ist dies für den Einsatz oder die Nachrüstung der Sensoreinheit in einer Isolierglaseinheit, die üblicherweise nach außen abgeschlossen ist. Es versteht sich, dass über die Sendeeinheit auch weitere Daten gesendet werden können, wie ein Funktionsstatus der Sensoreinheit, ein Batterie- oder Akkuladezustand, oder andere Kenngrößen, die von anderen Sensoren bereitgestellt werden, wie Temperatur oder Druck.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung ist der mit der Sendeeinheit kommunizierende Empfänger auf derselben Seite der ersten Scheibe angeordnet wie die Sendeeinheit und der Sensor, nämlich auf der Innenseite der ersten Scheibe. Dies ist im Falle einer Verwendung der Alarm- Scheibenanordnung zum Schutze eines Innenraums vor Diebstahl oder Beschädigung besonders vorteilhaft, da Sensoreinheit, Sendeeinheit und Empfänger vor Beschädigung und Manipulation geschützt und erst nach Bruch der ersten Scheibe zugänglich sind. Im Falle der Alarmscheibenanordnung zur Bruchüberwachung, beispielsweise in einem Fahrzeug wie einem Zug oder einem Flugzeug, kann der Empfänger auf jeder beliebigen Seite der ersten Scheibe angeordnet sein, sofern die erste Scheibe mit der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung oder deren Umgebung für das Signal des Senders ausreichend durchlässig ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung enthält die Sensoreinheit eine Energieversorgung, bevorzugt eine Batterie, einen Akkumulator, einen Superkondensator, einen thermoelektrischen Generator und/oder eine Solarzelle. Die Sensoreinheit enthält vorteilhafterweise keine Zuleitungen zu einer externen Stromversorgung, sondern ist energieautark. Alternativ kann die Energieversorgung auch durch kontinuierliches oder diskontinuierliches Laden über beispielsweise eine induktive Ladevorrichtung erfolgen oder ergänzt werden. Dies hat den besonderen Vorteil, dass die Sensoreinheit keine externen Zuleitungen benötigt und dadurch eine sehr einfache, kostengünstige und ortsunabhängige Installation ermöglicht wird. Des Weiteren entfällt eine Manipulationsmöglichkeit der Sensoreinheit, wodurch die Sicherheit erhöht wird. Besonders vorteilhaft ist dies für den Einsatz oder die Nachrüstung der Sensoreinheit in einer Isolierglaseinheit, die üblicherweise nach außen abgeschlossen ist.
Die erfindungsgemäße Alarmscheibenanordnung kann als Einzelscheibe verwendet werden oder Teil einer mehrscheibigen Verglasung sein, beispielsweise Teil einer Isolierverglasung, Zweifach-Isolierverglasung, Dreifach-Isolierverglasung,
Brandschutzverglasung oder Sicherheitsverglasung mit Verbundscheiben.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung ist die erste Scheibe über mindestens einen Abstandshalter, bevorzugt einen vollständig den Rand der Scheibe umlaufenden Abstandshalter, mit mindestens einer weiteren Scheibe verbunden ist. Der Abstandshalter befindet sich zwischen der ersten Scheibe und der weiteren Scheibe und wird bevorzugt durch eine Klebung zwischen Abstandshalter und Scheiben fixiert. Der Abstandshalter umfasst bevorzugt mindestens einen hohlen Grundkörper mit mindestens zwei parallel verlaufenden Scheiben- kontaktwänden, einer Außenwand mit einer gasdichten Isolationsschicht und eine Verglasungsinnenraumwand.
Als Grundkörper sind alle nach dem Stand der Technik bekannten Hohlkörperprofile unabhängig von ihrer Materialzusammensetzung verwendbar. Beispielhaft sind hier polymere oder metallische Grundkörper erwähnt.
Polymere Grundkörper enthalten dabei bevorzugt Polyethylen (PE), Polycarbonate (PC), Polypropylen (PP), Polystyrol, Polybutadien, Polynitrile, Polyester, Polyurethane, Polymethylmetacrylate, Polyacrylate, Polyamide, Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), besonders bevorzugt Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Acrylester-Styrol-Acrylnitril (ASA), Acrylnitril-Butadien-Styrol - Polycarbonat (ABS/PC), Styrol-Acrylnitril (SAN), PET/PC, PBT/PC und/oder Copolymere oder Gemische davon. Polymere Grundkörper können optional auch weitere Bestandteile, wie beispielsweise Glasfasern, enthalten. Die verwendeten polymeren Materialien sind in der Regel gasdurchlässig, so dass sofern diese Permeabilität nicht erwünscht ist weitere Maßnahmen getroffen werden müssen.
Metallische Grundkörper werden bevorzugt aus Aluminium oder Edelstahl gefertigt und besitzen bevorzugt keine Gasdurchlässigkeit.
Die Wandungen des Grundkörpers sind in einer vorteilhaften Ausführungsform gasdurchlässig. Bereiche des Grundkörpers, in denen eine solche Permeabilität nicht gewünscht ist, können beispielsweise mit einer gasdichten Isolationsschicht abgedichtet sein. Besonders polymere Grundkörper werden in Kombination mit einer solchen gasdichten Isolationsschicht verwendet.
Der Grundkörper verfügt bevorzugt über eine Hohlkammer, die ein Trockenmittel enthält, bevorzugt Kieselgel, CaCI2, Na2S04, Aktivkohle, Silikate, Bentonite, Zeolithe und/oder Gemische davon, besonders bevorzugt Molekularsiebe. Dadurch wird eine Aufnahme von Luftfeuchtigkeit durch das Trockenmittel erlaubt und somit ein
Beschlagen der Scheiben und insbesondere des kapazitiven Sensors verhindert.
Der außenliegende Zwischenraum zwischen erster Scheibe, weiterer Scheibe und Abstandshalter ist bevorzugt durch mindestens eine Dichtmasse zum Scheiben- außenraum abgedichtet. Die Dichtmasse enthält bevorzugt organische Polysulfide, Silikone, RTV (raumtemperturvernetzenden)-Silikonkautschuk, HTV-(hochtempertur- vernetzenden) Silikonkautschuk, peroxidischvernetzten-Silikonkautschuk und/oder additions-vernetzten-Silikonkautschuk, Polyurethane, Butylkautschuk und/oder Polyacrylate. In einer optionalen Ausgestaltung können auch Zusätze zur Erhöhung der Alterungsbeständigkeit, beispielsweise UV Stabilisatoren, enthalten sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung ist die erste Scheibe über einen Abstandshalter mit einer zweiten Scheibe verbunden und bildet eine Isolierglasscheibe mit Zweifach-Verglasung.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Scheibe über ihre innenseitige Oberfläche (II) über den Abstandshalter mit der zweiten Scheibe verbunden.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sensoreinheit in einem Zwischenraum zwischen der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe angeordnet. Dies hat den besonderen Vorteil, dass der Sensor und die Sensoreinheit vor äußeren Einflüssen wie Feuchtigkeit und Staub, aber auch vor Manipulation und Beschädigung besonders gut geschützt ist.
In einer Anordnung, die eine erste Scheibe und eine zweite Scheibe umfasst, ist die Messelektrode vorteilhafterweise nicht genau in der Mitte zwischen den Scheiben angeordnet, sondern näher an der zu überwachenden ersten Scheibe, die die transparente elektrisch leitfähige Beschichtung aufweist. Es versteht sich, dass in dieser Anordnung auch beide Scheiben eine transparente, elektrisch leitfähige
Beschichtung aufweisen können, die durch zwei Messelektroden überwacht werden können.
Die erste Scheibe oder die zweite Scheibe können über einen weiteren Abstandshalter mit einer weiteren dritten Scheibe verbunden sein und so eine Isolierglasscheibe mit Dreifach-Verglasung bilden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung besteht die erste Scheibe aus Flachglas, Floatglas, Kalk-Natron-Glas, Quarzglas, oder Borosilikatglas. Die erste Scheibe ist vorgespannt, bevorzugt gemäß DIN 12150-1 : Glas im Bauwesen - Thermisch vorgespanntes Kalknatron-Einscheibensicherheitsglas - Teil 1 : Definition und Beschreibung, besonders bevorzugt mit einer Oberflächendruckspannung von mehr als 100 N/mm2 und insbesondere von 100 N/mm2 bis 150 N/mm2. Durch die Vorspannung zerspringt die erste Scheibe bei Beschädigung bevorzugt in
stumpfkantige Bruchstücke mit Größen von weniger als 1 cm2.
Die zweite, dritte oder weitere Scheibe enthält bevorzugt Glas, besonders bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas, oder klare Kunststoffe, vorzugsweise starre klare Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und/oder Gemische davon. Geeignete Gläser sind beispielsweise aus EP 0 847 965 B1 bekannt. Die zweite, dritte oder weitere Scheibe kann aus vorstehend genannten Materialien bestehen.
Die Dicke der ersten, zweiten, dritten oder weiteren Scheibe kann breit variieren und so hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise werden Scheiben mit den Standardstärken von 1 ,0 mm bis 50 mm und bevorzugt von 3 mm bis 16 mm verwendet. Die Größe der Scheibe kann breit variieren und richtet sich nach der Größe der erfindungsgemäßen Verwendung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hat die erste Scheibe dielektrische Eigenschaften und eine relative Permittivitätszahl von 6 bis 8 und insbesondere von etwa 7.
Die Scheiben können eine beliebige dreidimensionale Form aufweisen. Vorzugsweise hat die dreidimensionale Form keine Schattenzonen, so dass sie beispielsweise durch Kathodenzerstäubung beschichtet werden kann. Bevorzugt sind die Scheiben planar oder leicht oder stark in eine Richtung oder in mehrere Richtungen des Raumes gebogen. Die Scheiben können farblos oder gefärbt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung ist die erste Scheibe über ihre außenseitige Oberfläche (I) und mindestens einer Zwischenschicht, bevorzugt einer thermoplastischen Zwischenschicht, flächig mit einer zweiten Scheibe zu einer Verbundscheibe verbunden. Die zweite Scheibe kann wiederum über eine weitere Zwischenschicht flächig mit einer weiteren dritten Scheibe verbunden sein. Die zweite und/oder die dritte Scheibe enthält bevorzugt einen
Kunststoff. Die zweite und/oder die dritte Scheibe kann aus einem Kunststoff bestehen. Derartige Verbundscheiben sind besonders durchbruchsstabil gegenüber einem Eindringen von außen, so dass sich hohe Sicherheitsklassen erreichen lassen. Die Scheiben der Verbundscheibe werden durch mindestens eine Zwischenschicht miteinander verbunden. Die Zwischenschicht enthält vorzugsweise einen thermoplastischen Kunststoff, wie Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA),
Polyurethan (PU), Polyethylenterephthalat (PET) oder mehrere Schichten davon, bevorzugt mit Dicken von 0,3 mm bis 0,9 mm.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung ist die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung auf mindestens 70%, bevorzugt 80% bis 100% und besonders bevorzugt 98% bis 100% der Durchsichtfläche der ersten Scheibe angeordnet. Die Durchsichtfläche ist dabei die Fläche der ersten Scheibe, bei der die Durchsicht nicht durch den Rahmen, Abstandshalter oder andere Anbaubauteile verhindert ist.
In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung ist die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung auf mindestens 50%, bevorzugt mindestens 70%, besonders bevorzugt 80% bis 100% und insbesondere 95% bis 100% der Fläche der innenseitigen Oberfläche der ersten Scheibe angeordnet.
Die erfindungsgemäße transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung ist für elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge von 300 bis 1 .300 nm, insbesondere für sichtbares Licht von 390 nm bis 780 nm, durchlässig.„Durchlässig" bedeutet, dass die Gesamttransmission der Scheibe insbesondere für sichtbares Licht bevorzugt >70% und insbesondere >75% durchlässig ist. Für bestimmte Anwendungen kann auch eine niedrigere Transmission gewünscht sein, wofür„Durchlässig" auch 10% bis 70% Lichttransmission bedeuten kann.
Derartige Anwendungen sind beispielsweise Verglasungen zum Schutz von Objekten die nicht großer Lichteinstrahlung ausgesetzt sein sollen, beispielsweise Gemälde oder Textilien.
Die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung ist bevorzugt eine funktionelle Beschichtung, besonders bevorzugt eine funktionelle Beschichtung mit Sonnenschutz- Wirkung. Eine Beschichtung mit Sonnenschutzwirkung weist reflektierende Eigenschaften im Infrarot- Bereich und damit im Bereich der Sonneneinstrahlung auf.
Dadurch wird ein Aufheizen des Innenraums eines Fahrzeugs oder Gebäudes infolge von Sonnenstrahlung vorteilhaft vermindert. Solche Beschichtungen sind dem
Fachmann bekannt und enthalten typischerweise zumindest ein Metall, insbesondere Silber oder eine silberhaltige Legierung. Die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung kann eine Abfolge mehrerer Einzelschichten umfassen, insbesondere zumindest eine metallische Schicht und dielektrische Schichten, die beispielsweise zumindest ein Metalloxid enthalten. Das Metalloxid enthält bevorzugt Zinkoxid, Zinnoxid, Indiumoxid, Titanoxid, Siliziumoxid, Aluminiumoxid oder dergleichen sowie Kombinationen von einem oder mehreren daraus. Das dielektrische Material kann auch Siliziumnitrid, Siliziumcarbid oder Aluminiumnitrid enthalten.
Dieser Schichtaufbau wird im Allgemeinen durch eine Folge von Abscheidevorgängen erhalten, die durch ein Vakuumverfahren wie die magnetfeldgestützte Kathodenzerstäubung durchgeführt wird. Auf beiden Seiten der Silberschicht können auch sehr feine Metallschichten vorgesehen werden, die insbesondere Titan oder Niob enthalten. Die untere Metallschicht dient als Haft- und Kristallisationsschicht. Die obere Metallschicht dient als Schutz- und Getterschicht, um eine Veränderung des Silbers während der weiteren Prozessschritte zu verhindern.
Besonders geeignete transparente, elektrisch leitfähige Beschichtungen enthalten mindestens ein Metall, bevorzugt Silber, Nickel, Chrom, Niob, Zinn, Titan, Kupfer, Palladium, Zink, Gold, Cadmium, Aluminium, Silizium, Wolfram oder Legierungen daraus, und/oder mindestens eine Metalloxidschicht, bevorzugt Zinn-dotiertes
Indiumoxid (ITO), Aluminium-dotiertes Zinkoxid (AZO), Fluor-dotiertes Zinnoxid (FTO, Sn02:F), Antimon-dotiertes Zinnoxid (ATO, Sn02:Sb), und/oder Kohlenstoffnano- röhrchen und/oder optisch transparente, elektrisch leitfähige Polymere, bevorzugt Poly(3,4-ethylenedioxythiophene), Polystyrensulfonat, Poly(4,4-dioctylcylopenta- dithiophen), 2,3-Dichloro-5,6-dicyano-1 ,4-benzoquinon, Gemische und/oder
Copolymere davon.
Die Dicke der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung kann breit variieren und den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Wesentlich ist dabei, dass die Dicke der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung nicht so hoch werden darf, dass sie für elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge von 300 nm bis 1 .300 nm und insbesondere sichtbares Licht von 390 nm bis 780 nm, undurchlässig wird. Die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung weist bevorzugt eine Schichtdicke von 10 nm bis 5 μηη und besonders bevorzugt von 30 nm bis 1 μηη auf.
Der Flächenwiderstand der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung beträgt bevorzugt von 0,35 Ohm/Quadrat bis 200 Ohm/Quadrat, bevorzugt 0,5 Ohm/Quadrat bis 200 Ohm/Quadrat, ganz besonders bevorzugt von 0,6 Ohm/Quadrat bis
30 Ohm/Quadrat, und insbesondere von 2 Ohm/Quadrat bis 20 Ohm/Quadrat. Die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung kann prinzipiell noch niedrigere Flächenwiderstände als 0,35 Ohm/Quadrat aufweisen, insbesondere wenn bei deren Verwendung nur eine geringe Lichttransmission benötigt wird. Derartige Flächenwiderstände sind besonders dafür geeignet eine Beschädigung der elektrisch leitfähigen Beschichtung bei einem Bruch der ersten Scheibe zu detektieren. Die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung weist bevorzugt gute infrarotreflektierende Eigenschaften und/oder besonders niedrige Emissivitäten (Low-E) auf.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung ist der kapazitive Sensor als Einzelbauteil, d.h. in Form einer baulichen (strukturellen) Einheit ausgebildet. Insbesondere für den Fall, dass der kapazitive Sensor genau eine Messelektrode, oder (insbesondere genau) eine Messelektrode und (insbesondere genau) eine Bezugsmassenelektrode, oder (insbesondere genau) eine Messelektrode, (insbesondere genau) eine Bezugsmassenelektrode und mindestens eine Kompensationselektrode aufweist, sind alle Elektroden jeweils eine Komponente des Einzelbauteils. Der kapazitive Sensor kann insbesondere von einem selben (z.B. opaken) Gehäuse umgeben sein, wobei die Elektrode(n) innerhalb des Gehäuses angeordnet sein können.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung entspricht die Form eines Detektionsbereiches des kapazitiven Sensors der Form der Messelektrode.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Betrieb einer
erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung, wobei die Messung des Messsignals kontinuierlich oder periodisch, bevorzugt mit einer Periodendauer von 0,2 s bis 100 s erfolgt und als Ausgangssignal von der Sensoreinheit ausgegeben wird. Die Ausgabe des Ausgangssignals kann dabei kontinuierlich oder periodisch, bevorzugt mit einer Periodendauer von 0,2 s bis 100 s erfolgen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst die Verwendung einer erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung als Verglasung einer Vitrine, einem Schaukasten, bevorzugt zum Schutz wertvoller Güter wie Gemälden, Textilien, Schmuck, beispielsweise in einem Museum oder bei einem Juwelier, oder als Architekturverglasung, Isolierver- glasung, Zweifach-Isolierverglasung, Dreifach-Isolierverglasung, Brandschutzver- glasung, Sicherheitsverglasung oder als Verglasung in einem Fahrzeug zu Lande, zu Wasser oder in der Luft, wie einem Kraftfahrzeug, einem Autobus, einem Zug oder einem Flugzeug.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit mit kapazitivem Sensor zur Nachrüstung einer Verglasung mit einer ersten Scheiben aus vorgespanntem Glas und transparenter, elektrisch leitfähiger Beschichtung auf der innenseitigen Oberfläche (II) zu einer Alarmscheibenanordnung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung und eines Beispiels näher erläutert. Die Zeichnung ist nicht vollständig maßstabsgetreu. Die Erfindung wird durch die Zeichnung in keiner Weise eingeschränkt. Es zeigen:
Figur 1 A eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Alarmscheibenanordnung in einer Draufsicht,
Figur 1 B eine Querschnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A' aus Figur 1 A, Figur 2A eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit, Figur 2B eine schematische Darstellung einer alternativen erfindungsgemäßen
Sensoreinheit,
Figur 3A eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts Z der erfindungsgemäßen transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung bei einer unbeschädigten ersten Scheibe,
Figur 3B eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts Z der erfindungsgemäßen transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung bei einer zerbrochenen ersten Scheibe,
Figur 4A eine schematische Darstellung einer alternativen erfindungsgemäßen
Alarmscheibenanordnung in einer Draufsicht und
Figur 4B eine Querschnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A' aus Figur 4A, Figur 1 A zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Alarmscheibenanordnung 10 in einer Draufsicht auf die außenseitige Oberfläche I. Figur 1 B zeigt eine Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie A-A' aus Figur 1 A.
Die Alarmscheibenanordnung 10 trennt einen Innenraum von einer äußeren
Umgebung ab. Die Alarmscheibenanordnung 10 ist beispielsweise dazu geeignet Wertgegenstände im Innenraum, beispielweise in einer Vitrine, in einem Museum oder bei einem Juwelier vor äußerem Zugriff zu schützen.
Die Alarmscheibenanordnung 10 umfasst eine erste Scheibe 1 auf deren innenseitigen Oberfläche II eine transparente elektrisch leitfähige Beschichtung 3 angeordnet ist. Die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung 3 ist in diesem Beispiel auf der gesamten innenseitigen Oberfläche II der ersten Scheibe 1 , abzüglich einer Randentschichtung mit einer Breite von beispielsweise 10 mm vom Scheibenrand der ersten Scheibe 1 angeordnet. Die Randentschichtung dient dem Korrosionsschutz vor eindringender Feuchtigkeit über den Scheibenrand.
Die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung 3 dient beispielsweise als infrarotreflektierende Schicht. Das bedeutet, dass der Anteil an Wärmestrahlung von eintretendem Sonnenlicht zu einem großen Teil reflektiert wird. Bei Verwendung der ersten Scheibe 1 in einer Architekturverglasung sorgt dies für eine verringerte
Erwärmung des Innenraums bei Sonneneinstrahlung. Die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung 3 ist beispielsweise aus EP 0 847 965 B1 bekannt und enthält zwei Silberschichten, die jeweils zwischen mehreren Metall- und Metalloxidschichten eingebettet sind. Die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung 3 hat einen Flächenwiderstand von etwa 4 Ohm/Quadrat.
Die erste Scheibe 1 ist beispielsweise eine vorgespannte Kalk-Natron-Glasscheibe mit einer Breite von 1 m, einer Länge von 1 ,5 m und einer Dicke von 4 mm. Die erste Scheibe 1 ist vorgespannt, gemäß DIN 12150-1 mit einer Oberflächendruckspannung von beispielsweise 120 N/mm2. Durch die Vorspannung zerspringt die erste Scheibe bei Beschädigung in stumpfkantige Bruchstücke mit Größen von weniger als 1 cm2.
Im dargestellten Beispiel ist auf der Innenseite der ersten Scheibe 1 eine Sensoreinheit 20 angeordnet. Innenseite bedeutet hier der Bereich, der der innenseitigen Oberfläche II zugewandt ist, auf der die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung 3 angeordnet ist. Die Sensoreinheit 20 weist einen kapazitiven Sensor 21 auf, der mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung 3 kapazitiv gekoppelt ist. Es versteht sich, dass der kapazitive Sensor 21 nicht notwendigerweise in demselben Gehäuse wie die restliche Sensoreinheit 20 eingebaut sein muss.
Der Abstand d des kapazitiven Sensors 21 von der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung 3 beträgt beispielsweise 0,5 mm. Der kapazitive Sensor 21 und die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung 3 sind insbesondere voneinander galvanisch getrennt. Die Sensoreinheit misst über den kapazitiven Sensor 21 die Kapazität dieser Anordnung und vergleicht den gemessenen Wert mit einem Vergleichswert. Der Vergleichswert wird bei der unbeschädigten ersten Scheibe 1 mit unbeschädigter transparenter, elektrisch leitfähiger Beschichtung 3 festgelegt. Die Sensoreinheit 20 bestimmt die Abweichung, also die Differenz, des Messsignals des kapazitiven Sensors 21 mit dem Vergleichswert und gibt bei Abweichungen, die größer als eine definierte Toleranz sind ein Alarmsignal aus. Das Alarmsignal ist beispielsweise eine Spannung oder ein Spannungspuls mit einem bestimmten Pegel und/oder Pulsdauer, der sich von einem anderen neutralen Ausgangssignal unterscheidet, wodurch ein Alarmzustand identifiziert werden kann. Eine derartige Abweichung ergibt sich typischerweise beim Bruch der ersten Scheibe 1 und einer damit einhergehenden Beschädigung der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung 3.
Das Alarmsignal wird beispielsweise über eine Sendeeinheit an einen Empfänger weitergeleitet, um dort in ein akustisches Signal umgesetzt zu werden oder um einen Notruf abzusetzen.
Figur 2A zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit 20. Die Sensoreinheit 20 weist einen kapazitiven Sensor 21 auf. Der kapazitive Sensor 21 enthält eine Messelektrode 21 .1 , die über eine Zuleitung mit einer Elektronik verbunden ist. Des Weiteren enthält der kapazitive Sensor 21 beispielsweise eine Schirmelektrode 21 .3 zur Bündelung des kapazitiven Felds. Der kapazitive Sensor 21 ist hier beispielsweise ohne explizite Bezugsmassenelektrode ausgebildet, das heißt die Bezugsmassenelektrode ist nicht in den kapazitiven Sensor 21 21 integriert, sondern vom zu detektierenden Objekt, also von der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung 3 dargestellt. Die Sensoreinheit 20 weist beispielsweise mehrere Baustufen auf: die Messelektrode 21 .1 des kapazitiven Sensors 21 ist mit einem Oszillator 20.1 verbunden. Der Oszillator 20.1 ist über einen Demodulator 20.2 mit einem Komparator 20.3 verbunden. Der Komparator 20.3 vergleicht das Messsignal mit einem Vergleichswert und gibt gegebenenfalls ein Alarmsignal über die Endstufe 20.4 am Ausgang 22 aus.
Durch die Bauform des kapazitiven Sensors 21 und dem Abstand zwischen dem kapazitiven Sensor 21 und der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung 3 wird der Detektionsbereich 25 festgelegt, in dem Veränderungen der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung 3 besonders genau gemessen werden können. Die Messelektrode 21 .1 hat beispielsweise die Form einer Kreisscheibe, so dass sich ein kreisscheibenförmiger Detektionsbereich 25 ergibt.
Figur 2B zeigt eine schematische Darstellung einer alternativen erfindungsgemäßen Sensoreinheit 20, wie sie beispielsweise im oben genannten Ausgestaltungsbeispiel nach den Figureb 1 A und 1 B verwendet wird. Die Sensoreinheit 20 weist einen kapazitiven Sensor 21 auf. Der kapazitive Sensor 21 enthält eine Messelektrode 21 .1 , die über eine Zuleitung mit einer Elektronik verbunden ist. Des Weiteren enthält der kapazitive Sensor 21 eine Bezugsmassenelektrode 21 .2, die ringförmig um die hier beispielsweise kreisscheibenförmige Messelektrode 21 .1 angeordnet ist. Zwischen Messelektrode 21 .1 und Bezugsmassenelektrode 21 .2 ist beispielsweise eine Kompensationselektrode 21 .4 angeordnet. Die Kompensationselektrode 21 .4 verringert Messfehler, die sich beispielsweise durch Feuchtigkeitsablagerungen auf der
Messfläche aus Messelektrode 21 .1 und Bezugsmassenelektrode 21 .2 ergeben können. Derartige kapazitive Sensoren 21 eignen sich besonders zur Messung bei transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtungen 3 mit hohem Flächenwiderstand.
Die Sensoreinheit 20 weist beispielsweise mehrere Baustufen auf: die Messelektrode 21 .1 und Bezugsmassenelektrode 21 .2 des kapazitiven Sensors 21 sind mit einem Oszillator 20.1 verbunden. Der Oszillator 20.1 ist über einen Demodulator 20.2 mit einem Komparator 20.3 verbunden. Der Komparator 20.3 vergleicht das Messsignal mit einem Vergleichswert und gibt gegebenenfalls ein Alarmsignal über die Endstufe 20.4 am Ausgang 22 aus.
Durch die Bauform des kapazitiven Sensors 21 und dem Abstand zwischen dem kapazitiven Sensor 21 und der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung 3 wird der Detektionsbereich 25 festgelegt, in dem Veränderungen der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung 3 besonders genau gemessen werden können. Die Messelektrode 21 .1 hat beispielsweise die Form einer Kreisscheibe, so dass sich ein kreisscheibenförmiger Detektionsbereich 25 ergibt.
Figur 3A zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts Z der erfindungsgemäßen transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung 3 bei einer unbeschädigten ersten Scheibe 1 . Die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung 3 ist insbesondere im Detektionsbereich 25 des kapazitiven Sensors 21 unbeschädigt.
Figur 3B zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts Z der erfindungsgemäßen transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung 3 bei einer zerbrochenen ersten Scheibe 1 . Durch eine Beschädigung, beispielsweise durch den Versuch des
Durchdringens der ersten Scheibe 1 , ist diese wegen ihrer Vorspannung in kleine Bruchstücke zersprungen. Dies führt zu einer Unterbrechung der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung 3 durch Bruchlinien 30. Die Bruchstücke sind jeweils kleiner als der Detektionsbereich 25, so dass mindestens eine Bruchlinie 30 im Detektionsbereich 25 angeordnet ist. Durch die Unterbrechung der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung 3 durch Bruchlinien 30 ändert sich das Messsignal des kapazitiven Sensors 21 und ein Alarmsignal kann ausgegeben werden.
Figur 4A zeigt eine schematische Darstellung einer alternativen erfindungsgemäßen Alarmscheibenanordnung 10' in einer Draufsicht und Figur 4B eine Querschnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A' aus Figur 4A. Die Alarmscheibenanordnung 10' ist beispielsweise eine Isolierglasscheibe, die die Alarmscheibenanordnung 10 aus den Figuren 1 A und 1 B enthält. Zusätzlich ist die erste Scheibe 1 über einen umlaufenden Abstandshalter 2 mit einer zweiten Scheibe 6 verbunden. Die Sensoreinheit 20 mit kapazitivem Sensor 21 ist hier in dem Zwischenraum, der durch die erste Scheibe 1 , die zweite Scheibe 6 und den Abstandshalter 2 gebildet wird, angeordnet. Die Sensoreinheit 20 ist beispielsweise am unteren Abschnitt des Abstandshalters 2 auf diesem aufgeklebt und damit sicher vor Verrutschen fixiert. Die Sensoreinheit 20 enthält beispielsweise einen Akkumulator und eine Solarzelle, die den Akkumulator lädt. Des Weiteren enthält die Sensoreinheit 20 beispielsweise eine Sendeeinheit, die ein Alarmsignal über eine Bluetooth-Verbindung zu einem außerhalb der Alarmscheibenanordnung 10' angeordneten Empfänger (hier nicht dargestellt) sendet. Die Sensoreinheit 20 ist energieautark und benötigt keine Zuleitungen nach außen - weder für die Energieversorgung, noch zur Weiterleitung eines Alarmsignals. Die Sensoreinheit 20 kann beispielsweise einfach in einer bereits vorhandenen Isolierglaseinheit nachgerüstet werden.
Dieses Ergebnis war für den Fachmann unerwartet und überraschend.
Bezugszeichenliste
1 erste Scheibe
2 Abstandshalter
3 transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung 6 zweite Scheibe
10,10' Alarmscheibenanordnung
20 Sensoreinheit
20.1 Oszillator
20.2 Demodulator
20.3 Komparator
20.4 Endstufe
21 kapazitiver Sensor
21 .1 Messelektrode
21 .2 Bezugsmassenelektrode
21 .3 Schirmelektrode
21 .4 Kompensationselektrode
22 Ausgang
25 Detektionsbereich
30 Bruchlinie
A-A' Schnittlinie
C Kapazität
Z Ausschnitt
I außenseitige Oberfläche der ersten Scheibe 1
II innenseitige Oberfläche der ersten Scheibe 1
III außenseitige Oberfläche der zweiten Scheibe 6
IV innenseitige Oberfläche der zweiten Scheibe 6

Claims

Patentansprüche
1 . Alarmscheibenanordnung (10,10'), umfassend:
mindestens eine erste Scheibe (1 ), die aus vorgespanntem Glas besteht, mit einer außenseitigen Oberfläche (I) und einer innenseitigen Oberfläche (II),
mindestens eine transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung (3), die auf der innenseitigen Oberfläche (II) der ersten Scheibe (1 ) angeordnet ist,
eine Sensoreinheit (20) mit einem kapazitiven Sensor (21 ), der mit der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung (3) kapazitiv gekoppelt ist, wobei die Sensoreinheit (20) bei Abweichungen eines Messsignals des kapazitiven Sensors (21 ) von einem Vergleichswert ein Alarmsignal ausgibt,
wobei der kapazitive Sensor (21 )
i) genau eine Messelektrode (21 .1 ) oder
ii) eine Messelektrode (21 .1 ) und eine Bezugsmassenelektrode (21 .2) oder iii) eine Messelektrode (21 .1 ), eine Bezugsmassenelektrode (21 .2) und
mindestens eine Kompensationselektrode (21 .3)
enthält, und
wobei die Messelektrode (21 .1 ) von der transparenten, elektrisch leitfähigen
Beschichtung (3) galvanisch getrennt ist.
2. Alarmscheibenanordnung (10,10') nach Anspruch 1 , wobei die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung (3) derart mit der ersten Scheibe (1 ) verbunden ist, dass bei einem Bruch der ersten Scheibe (1 ) die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung (3) beschädigt ist, und bevorzugt die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung (3) unmittelbar auf der innenseitige Oberfläche (II) der ersten Scheibe (1 ) abgeschieden ist, besonders bevorzugt als Dünnschichtstapel, insbesondere durch Kathodenzerstäubung (Sputtern), chemische Gasphasenabscheidung (CVD) und/oder thermisches Verdampfen.
3. Alarmscheibenanordnung (10,10') nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Abstand d zwischen der Messelektrode (21 .1 ) und der transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtung (3) von 0,1 mm bis 20 mm, bevorzugt von 0,2 mm bis 10 mm und insbesondere von 0,5 mm bis 5 mm beträgt.
4. Alarmscheibenanordnung (10,10') nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Scheibe (1 ) derart vorgespannt, dass bei einem Bruch der ersten Scheibe (1 ), die Bruchstücke kleiner sind als ein Detektionsbereich (25) des kapazitiven Sensors (21 ).
5. Alarmscheibenanordnung (10,10') nach einem der Anspruch 1 bis 4, wobei die Sensoreinheit (20) eine Sendeeinheit aufweist, bevorzugt eine Funksendeeinheit, besonders bevorzugt für Bluetooth und/oder WLAN, oder einen Infrarotsender.
6. Alarmscheibenanordnung (10,10') nach einem der Anspruch 1 bis 5, wobei die Sensoreinheit (20) eine Energieversorgung enthält, bevorzugt eine Batterie einen Akkumulator, einen Superkondensator, einen thermoelektrischen Generator und/oder eine Solarzelle und bevorzugt keine Zuleitungen zu einer externen Stromversorgung.
7. Alarmscheibenanordnung (10') nach einem der Anspruch 1 bis 6, wobei die erste Scheibe (1 ) über mindestens einen Abstandshalter (2), bevorzugt einen vollständig den Rand der Scheibe (1 ) umlaufenden Abstandshalter (2), mit mindestens einer zweiten Scheibe (6) verbunden ist.
8. Alarmscheibenanordnung (10') nach Anspruch 7, wobei die Sensoreinheit (20) in einem Zwischenraum zwischen der ersten Scheibe (1 ) und der zweiten Scheibe (6) angeordnet ist.
9. Alarmscheibenanordnung (10,10') nach einem der Anspruch 1 bis 8, wobei die erste Scheibe (1 ) Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, oder Kalk-Natron- Glas und/oder eine effektive relative Permittivitätszahl eeff von 6 bis 8 aufweist.
10. Alarmscheibenanordnung (10,10') nach einem der Anspruch 1 bis 9, wobei die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung (3) mindestens ein Metall enthält, bevorzugt Silber, Nickel, Chrom, Niob, Zinn, Titan, Kupfer, Palladium, Zink, Gold, Cadmium, Aluminium, Silizium, Wolfram oder Legierungen daraus, und/oder mindestens eine Metalloxidschicht, bevorzugt Zinn-dotiertes Indiumoxid (ITC1), Aluminium-dotiertes Zinkoxid (AZO), Fluor-dotiertes Zinnoxid (FTO, Sn02:F), Antimondotiertes Zinnoxid (ATO, Sn02:Sb), und/oder Kohlenstoffnanoröhrchen und/oder optisch transparente, elektrisch leitfähige Polymere, bevorzugt Poly(3,4-ethylene- dioxythiophene), Polystyrensulfonat, Poly(4,4-dioctylcylopentadithiophen), 2,3- Dichloro-5,6-dicyano-1 ,4-benzoquinon, Gemische und/oder Copolymere davon und/oder die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung (3) einen Flächenwiderstand von 0,35 Ohm/Quadrat bis 200 Ohm/Quadrat, bevorzugt 0,6 Ohm/Quadrat bis 30 Ohm/Quadrat aufweist.
1 1 . Alarmscheibenanordnung (10,10') nach einem der Anspruch 1 bis 10, wobei die transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung (3) auf mindestens 50%, bevorzugt mindestens 70%, besonders bevorzugt 80% bis 100% und insbesondere 95% bis 100% der Fläche der innenseitigen Oberfläche (II) der ersten Scheibe angeordnet.
12. Alarmscheibenanordnung (10,10') nach einem der Anspruch 1 bis 1 1 , wobei der kapazitive Sensor (21 ) als Einzelbauteil ausgebildet ist.
13. Alarmscheibenanordnung (10,10') nach einem der Anspruch 1 bis 12, wobei die Form eines Detektionsbereiches (25) des kapazitiven Sensors (21 ) und die Form der Messelektrode (21 .1 ) einander entsprechen.
14. Verfahren zum Betrieb einer Alarmscheibenanordnung (10,10') nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Messung des Messsignals kontinuierlich oder periodisch, bevorzugt mit einer Periodendauer von 0,2 s bis 100 s erfolgt und als Ausgangssignal von der Sensoreinheit (20) ausgegeben wird.
15. Verwendung einer Alarmscheibenanordnung (10,10') nach einem der
Ansprüche 1 bis 13 als Verglasung einer Vitrine, einem Schaukasten, bevorzugt zum Schutz wertvoller Güter, beispielsweise in einem Museum oder bei einem Juwelier, oder als Architekturverglasung, Isolierverglasung, Zweifach-Isolierverglasung,
Dreifach-Isolierverglasung, Brandschutzverglasung, Sicherheitsverglasung oder als Verglasung in einem Fahrzeug zu Lande, zu Wasser oder in der Luft, wie einem Kraftfahrzeug, einem Autobus, einem Zug oder einem Flugzeug.
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