ES2534702A1 - Sensor de campos electrostáticos y sistema de seguridad en espacios interiores - Google Patents

Sensor de campos electrostáticos y sistema de seguridad en espacios interiores Download PDF

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Abstract

Sensor de campos electrostáticos y sistema de seguridad en espacios interiores que es capaz de medir campos electroestáticos y sus variaciones a lo largo de un conductor metálico que actúa como antena (1) o sonda de captación. Esta sonda está conectada a un circuito electrónico (2, 3, 4, 5) capaz de decodificar dichos cambios en el campo electroestático alrededor del conductor, y mediante un procesador (7) es capaz de detectar variaciones minúsculas en el campos electrostático, consiguiendo determinar con claridad la presencia humana en un área próxima circundante a dicha antena (1) y diferenciarla de cualquier otro tipo de animal u objeto.

Description

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SENSOR DE CAMPOS ELECTROSTÁTICOS Y SISTEMA DE SEGURIDAD EN ESPACIOS INTERIORES
DESCRIPCIÓN
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El objeto de la invención es un sensor capaz de medir campos electrostáticos y un sistema de seguridad en espacios interiores. La invención tiene su aplicación práctica en el sector de la seguridad, y más concretamente en la seguridad privada o doméstica en propiedades, siendo su finalidad principal la detección de una intrusión a través de una puerta o ventana, aunque
10 puede utilizarse en otras ubicaciones como muros o paredes.
Estado de la técnica
Actualmente, en el campo de la seguridad privada de espacios interiores se utilizan distintos
15 tipos de dispositivos capaces de detectar una intrusión en una vivienda o similar. Entre los diferentes tipos de dispositivos de detección se encuentran los siguientes:
a) Los sensores volumétricos, que detectan cambios en el volumen del área de medición y que se traducen en detección de movimiento. 20 b) Los sensores de apertura de puertas que detectan cuando una puerta o ventana se abre o se cierra. c) Los sensores de barrera infrarroja que detectan el paso de un objeto entre sus emisores y receptores. d) Los sensores de vibración o rotura de cristales que detectan la vibración en los 25 cristales cuando éstos son golpeados o sufren una rotura.
Todos estos dispositivos tienen en común que, cuando se encuentran instalados en el interior de la vivienda. Por tanto, no ofrecen una seguridad preventiva, ya que sólo son capaces de detectar una intrusión cuando ésta ya ha ocurrido. Por tanto, no se trata de un sistema de
30 seguridad preventiva, sino un sistema de aviso o alarma del evento. Por otro lado, los detectores volumétricos son incapaces, además, de discriminar los tipos de objetos en movimiento o los distintos movimientos que ocurren dentro de su alcance.
Para evitar estos problemas la mejor solución son los sensores detectores de campos 35 electrostáticos. No obstante, la mayoría de los documentos están basados en señales no 2
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controladas y en la medida indirecta de la capacidad en función de la variación de la frecuencia de resonancia de la señal y/o de su impedancia.
Por ejemplo, el documento ES 2152335 T3 describe un dispositivo detector conectado a una antena para detectar pequeños cambios capacitivos en un campo eléctrico o electromagnético que rodee a la antena, comprendiendo el dispositivo: medios generadores para generar un campo eléctrico o electromagnético alrededor de la antena; medios equilibradores para mantener el campo eléctrico o electromagnético que rodea a la antena en una condición de equilibrio; medios de filtro para impedir que el dispositivo detector se vea afectado por cambios de temperatura y humedad; medios de detección para detectar pequeños cambios en el campo eléctrico o electromagnético generado alrededor de la antena; y medios indicadores para indicar la existencia de un cambio en el campo eléctrico o electromagnético; y estando caracterizado porque los medios generadores consisten en un generador de onda cuadrada que genera preferentemente una onda cuadrada en el rango de 50 Hz a 5.000 Hz, y porque la onda cuadrada original, procedente del referido generador y la onda cuadrada afectada capacitivamente por el campo que rodea a la antena se entregan a medios amplificadores que amplifican la diferencia entre las mismas.
Gracias a este dispositivo detector se consigue un sistema de seguridad en una primera zona de presencia que indica que el intruso se ha acercado al objeto protegido a una distancia comprendida entre 100 y 150 cm; una segunda zona de presencia que indica que el intruso se ha acercado al objeto protegido a una distancia de 30 cm; y una tercera zona de presencia que indica que el intruso casi hace contacto con el objeto protegido.
Por tanto, en esta invención se crea una onda cuadrada, en donde dependiendo de la variación de la frecuencia de la misma se puede calcular la capacidad asociada. Esta señal crea un campo magnético en el conductor que está descontrolado, es decir, sus líneas de campo se extienden hacia todas las direcciones y, además, sufre variaciones con la temperatura, la humedad y otros condicionantes, por lo que necesita corregir estos problemas.
Descripción de la invención
El objeto de la invención es un sensor capaz de medir campos electrostáticos y sus variaciones para determinar la presencia humana en un área próxima circundante a dicha sonda y diferenciarla de cualquier otro animal u objeto. A su vez, este sensor forma parte
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integral de un sistema de seguridad concebido para la detección preventiva de una intrusión en un espacio delimitado, mediante la integración de sensores, dispositivos de comunicación inalámbrica y central de gestión de alarmas.
Más concretamente, en un primer aspecto de la invención, el sensor de campos electrostáticos que se caracteriza porque comprende dos circuitos medidores de campos electrostáticos cuyas señales están desacopladas entre sí mediante un circuito de desacoplo; y donde dichos circuitos medidores de campos electrostáticos están conectados con una antena consistente en un cable coaxial a través de un circuito medidor de fase.
En un segundo aspecto de la invención, el sistema de seguridad en espacios interiores que comprende al menos un sensor de campos electrostáticos como el descrito conectado a un circuito acondicionador de señal y un procesador que comprende una memoria que incorpora al menos un programa con instrucciones configuradas para detectar las variaciones en el campo electrostático recibidas del sensor; determinar el volumen y densidad del objeto que ha generado la variación en el campo electrostático; y establecer si dicho volumen y densidad del objeto se corresponde con una intrusión no autorizada y emitir una señal encriptada a una centralita.
Finalmente se reivindica en un tercer aspecto de la invención el método de detección de intrusos en espacios interiores que comprende las etapas de: (a) detectar la variación en un campo electrostático con al menos un sensor de campos electrostáticos como el descrito; (b) determinar el volumen y densidad del objeto que ha provocado una variación en el campo electrostático; (c) establecer si dicho volumen y densidad del objeto se corresponde con una intrusión no autorizada; y (d) emitir una señal encriptada de alarma.
La invención se basa en la capacidad que tiene el sensor objeto de la invención de medir las variaciones del campo electrostático existente alrededor de un conductor, en el caso de la invención un cable coaxial, que actúa como sonda o antena, cuando dicho campo es afectado por la influencia de un cuerpo cargado, como es el cuerpo humano.
El cuerpo humano, al igual que cualquier otro objeto existente, presenta unas características eléctricas propias, dependientes de los materiales, densidad, volumen, temperatura y conductividad. Las diferencias de potencial entre los diferentes objetos hacen que existan descargas electrostáticas de un objeto a otro cuando entran en contacto o están
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infinitésimamente próximos. Este efecto es aprovechado por el sensor objeto de la invención, consiguiendo medir en continuo las fluctuaciones que dicho campo provocan en un circuito electrónico conectado a él. Este circuito, a través de los cambios en la magnitud del campo es capaz de distinguir diferentes tipos de cuerpos u objetos y discriminar la presencia humana
5 de otra presencia material o animal.
Efectivamente, el sensor objeto de la invención, al efectuar la medida de la capacidad en continuo, moldea el campo electromagnético generado en la antena y a través de infinitas líneas de campo, un procesador conectado al mismo permite determinar el volumen y la
10 densidad de materia generadora de la fluctuación del campo en la antena.
La invención está aplicada a sistemas de seguridad en viviendas privadas, otorgando la capacidad de detección de intrusos de manera preventiva en puertas y ventanas, es decir, la capacidad de detección antes de que se produzca la intrusión.
15 A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los
20 siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que restrinjan la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas.
Breve descripción de las figuras
25 A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.
30 La FIG.1 muestra un esquema del sensor de campos electrostáticos objeto de la invención. La FIG.2 muestra un esquema del sistema de seguridad objeto de la invención.
Exposición de un modo detallado de realización de la invención
35 Tal y como se puede apreciar en las figura 1 el sensor de campo electrostático comprende 5
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una antena 1 que consiste en un cable coaxial, bien de dos o bien tres hilos. La antena 1 está directamente conectada con un circuito medidor de fase 2, el cual es un circuito que mide y analiza las señales de dos medidores de campo electrostático (3,4) conectados con el circuito medidor de fase 2. Los medidores de campo electrostático (3,4) están desacoplados entre sí
5 mediante un circuito de desacoplo 5, de tal manera que la diferencia de potencial entre ambos medidores (3,4) es cero, aunque las corrientes respectivas I1 e I2 sean distintas.
Dado que la antena 1 está cerrada al activo del coaxial, el campo magnético generado en el conductor queda confinado y, por tanto, es posible crear el campo allí donde interese, como
10 en una puerta, una ventana o un muro.
En la figura 2 se muestra una vista esquematizada del sistema de seguridad objeto de la invención, que comprende un sensor de campo electrostático como el descrito en la figura 1, conectado con un circuito acondicionador de señal 6, esencialmente un convertidor analógico
15 digital, que a su vez está conectado con un procesador 7 configurado para detectar las variaciones del campo electrostático, estableciendo una especie de mapa tridimensional con dichas variaciones, pudiendo determinar el volumen y densidad del objeto que ha generado dicha variación.
20 Este procesador 7, a su vez, está conectado con un circuito de radio frecuencia 8, que emite una señal encriptada hacia una centralita 9, la cual controla toda la instalación.
Además, el procesador 7 está conectado con una cámara 10 de seguridad que graba el objeto que ha detectado y definido el procesador 7 como una intrusión no autorizada.
25 Finalmente, el procesador 7 está conectado con unos medios de identificación de usuarios 11, preferentemente a través de Bluetooth®, para permitir que los usuarios autorizados por el sistema accedan al recinto y no generen una señal de alarma.
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Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1 – Sensor de campos electrostáticos que se caracteriza porque comprende dos circuitos medidores de campos electrostáticos (3,4) cuyas señales están desacopladas entre
    5 sí mediante un circuito de desacoplo (5); y donde dichos circuitos medidores de campos electrostáticos (3,4) están conectados con una antena (1) consistente en un cable coaxial a través de un circuito medidor de fase (2).
    2 – Sensor de acuerdo con la reivindicación 1 donde el cable coaxial es de dos o tres 10 hilos.
    3 – Sensor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-2 donde la antena (1) se cierra sobre el hilo activo del cable coaxial.
    15 4 – Sistema de seguridad en espacios interiores que comprende al menos: un sensor de campos electrostáticos de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3 conectado a un circuito acondicionador de señal (6); y un procesador (7) que comprende una memoria que incorpora al menos un programa con instrucciones configuradas para: 20 detectar las variaciones en el campo electrostático recibidas del sensor; determinar el volumen y densidad del objeto que ha generado la variación en el campo electrostático; y establecer si dicho volumen y densidad del objeto se corresponde con una intrusión no autorizada y emitir una señal encriptada a una centralita (9).
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    5 – Sistema de acuerdo con la reivindicación 4 donde el procesador (7) emite la señal encriptada a la centralita (9) a través de un emisor de radio frecuencia (8).
    6 – Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4-5 que comprende una 30 cámara (10) conectada con el procesador (7).
    7 – Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4-6 que comprende medios para identificar a usuarios autorizados (11).
    35 8 – Método de detección de intrusos en espacios interiores que se implementa en un 7
    sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4-7 y que comprende las etapas de
    (a) detectar la variación en un campo electrostático con al menos un sensor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3;
    5 (b) determinar el volumen y densidad del objeto que ha provocado una variación en el campo electrostático;
    (c)
    establecer si dicho volumen y densidad del objeto se corresponde con una intrusión no autorizada; y
    (d)
    emitir una señal encriptada de alarma.
    10 9 – El método de acuerdo con la reivindicación 8 que comprende la etapa de identificar a un usuario.
    10 – El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8-9 que comprende 15 la etapa de grabar la zona de intrusión no autorizada.
    11 – Programa informático que comprende las instrucciones necesarias para que el sistema de cualquiera de las reivindicaciones 4-7 ejecute el método de cualquiera de las reivindicaciones 8-10.
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