NO780346L - Bevegelsesdetektor. - Google Patents

Description

Bevege!sesdetektor.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en bevegelsesdetektor for sporing av en tilstedeværende inntrenger på et avsperret område.

Det kjennetegnende ved oppfinnelsen fremgår av de etter-følgende krav.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et perspektivriss av en detektor ifølge oppfinnelsen, for sporing av inntrengere.

Fig. 2 viser et blokkdiagram for belysning av funksjonene

i tilknytning til detektoren ifølge oppfinnelsen.

Fig. 3 viser et strømkretsdiagram som omfatter mottaker-og senderseksjonene i detektoren ifølge oppfinnelsen. Fig. 4 viser et Bode-diagram som gir et eksempel på de beskrevne driftsfunksjoner.

Selv om den etterfølgende beskrivelse omhandler en detektor som gjennom en radioforbindelse er tilkoplet et alarmutstyr, tjener såvel den beskrevne virkemåte som arrangementet utelukkende som belysende eksempler. Det fremheves at det beskrevne kretssystem kan benyttes for andre formål enn oppsporing av inntrengere, og at det ikke er hensikten å begrense oppfinnelsens ramme ved valget av eksempel.

Som det fremgår av fig. 1, omfatter detektoren 10 en apparatkasse 11 som er utstyrt med et håndtak 12 og som er forbundet med en nedfellbar detektorantenne 15 og en senderantenne 16. Videre er det på forsiden av apparatkassen 11 anordnet en av-på-hovedbryter 20 for innkopling av apparatet. Foruten bryteren 20 er apparatkassen 11 utstyrt med en lokal lyd- eller bippgenerator 21 i tilknytning til en utkoplingsbryter 22.

Selve detektorens forsterkningseffekt eller følsomhet reguleres ved hjelp av et avstandspotensiometer 25, og dette potensiometer tjener for innstilling av detektorens gjengivelsessensitivitet.

Som vist i fig. 2, omfatter detektoren 10 et avfølertrinn 50 og et sendertrinn 51 som i sin tur, gjennom radioforbindelse, sender til et mottakertrinn 6 0 som kan avgi både tone- og lys-alarmsignal.

Normalversjonen er basert på anvendelse av handelsfarte sendere og mottakere for sendertrinnet 51 og mottakertrinnet 60, og overføringssystemet vil fungere innenfor det egnete "Citizens Band"-frekvensområde.

Selve avfølertrinnet omfatter et oscillatortrinn 71 som

er forbundet med en tankkrets som består, av en induktor 7 2 som er seriekoplet til en kondensator 73, hvor den annen ende av kondensatoren 7 3 er forbundet med en annen, enkelttørnsinduktor 74. Sistnevnte induktor 74 er sentertappet på samme måte som en autotransformator og kan derfor overføre både de innverter-ende og de ositive inngangssignaler. Oscillatoren 71 er videre forbundet med jord gjennom ytterligere en kondensator 75 som fungerer som RF-filter. Tilslutningen mellom kondensatoren 73

og induktoren 7 2 er i sin tur forbundet med den førnevnte antenne 15 for sporing av kapasitive og induktive forandringer, vist ved hjelp av en streket kondensator C og en streket induktor L, som oppstår når en inntrenger befinner seg i det omgivende område. Den annen ende av kondensatoren 73, dvs. tilknytningen mellom kondensatoren 73 og enkelttørnsinduktoren 74, er forbundet med en konstant strømkilde 8 0 som gjennom av-påbryteren 20 mottar en inngangseffekt som er vist som et signal +V. Videre er utgangsenden av bryteren 20 tilkoplet et aktivt filtertrinn 85, for overføring av effekt til filtertrinnet,

hvis inngangsende dessuten mottar utgangseffekten fra oscillatoren 71. Filtertrinnets 8 5 forsterkningsgrad kan reguleres ved hjelp av det førnevnte potensiometer 25, og filtertrinnet vil følgelig bevirke at signalene fra oscillatoren forsterkes til et valgt nivå.

Utgangssignalene fra filtertrinnet 85 blir i sin tur over-ført til et størrelsesdetektortrinn 90 for sporing av mulige amplitydeforandringsstørrelser over et forutvalgt nivå. Under innvirkning av de frekvensforandringer som oppstår ved forandringer i impedansen C og L, vil oscillatoren 71 tilstrebe endring av sitt periodetall og vil derved, på grunn av den konstante strømkilde 80, forandre amplityde. Denne amplityde- forandring vil, dersom den foregår i filtrets 85 båndpassområde, utløse størrelsesdetektoren 90. Ved utløsningen av størrelses-detektoren 90 blir sendertrinnet 51 som omfatter en kode- og tonegenerator 101 og en sender 102, igangsatt. Det er dette radiosignal fra senderen 51 som bevirker at mottakeren 60 igangsettes, og denne mottaker 60 omfatter et konvensjonelt mottakertrinn 103 og en kode- og tonedetektor 104. Av praktiske hensyn er senderen montert innvendig i apparatkassen 11, og senderantennen 16 benyttes for utsending av radiosignalet. Mottakertrinnet 60 er på tilsvarende måte utstyrt med den nødven-dige antenne 61 for drift av mottakertrinnet 103.

Signalbanen gjennom de ulike trinn er generelt beskrevet

i det ovenstående. Selv om denne signalbane er det mest frem-tredende trekk i forbindelse med detektorens virkemåte, bør det bemerkes at flere andre funksjoner også er innbefattet. Nærmere bestemt er det anordnet en lysavgivende diode 91 som

er seriekoplet til en motstand 92 som er forbundet med jord.

En seriekombinasjon av den førnevnte bryter 22 og den lokale lydalarm eller bipper 21 er parallellkoplet til jord gjennom dioden 91. Bryteren 22 bevirker i sin tur, i sin annen stilling, en omkopling på signal til sendertrinnet 51, dersom og når en særlig overskridelse spores av størrelsesdetektoren 90.

Som det fremgår av fig. 3, omfatter oscillatoren 71 en NPN-transistor 111 hvis kollektor er forbundet med den annen ende av enkelttørnsinduktoren 74. Induktoren 74 kan i dette tilfelle være anordnet i form av et segment på en trykt krets-plate 112 og kan derved bevare en stabil form som i meget liten grad vil reagere overfor plutselige støt eller andre innvirk-ninger fra omgivelsene. En kondensator 113 som er innkoplet mellom midtpartiet av enkelttørnsinduktoren 7 4 og den andre del av transistoren 111, frembringer de nødvendige, fasete inngangspulser for opprettholdelse av svingningene. Den nedre del av transistoren 111 er videre forbundet med den viste, konstante strømkildes utgangsside ved hjelp av en enkelt diode 115 for konstant strøm, hvor dioden 115 atter, gjennom en motstand 116, er forbundet med den nedre del av transistoren 111. Det er, gjennom den nedre emittertilknytning, innkoplet ytterligere en motstand 117 for opprettelse av den nødvendige for-spenning for transistoren. I tillegg til de ovennevnte elementer omfatter den konstante strømkilde et batteri B for. avgivelse av det førnevnte +V-signal både til diodens 115 anode og til de andre kretskomponenter som er beskrevet i det etterfølgende. Dioden 115 er videre koplet i shunt med en filterkondensator

118 til jord. Kondensatoren 118 er anordnet med henblikk på

de forskjellige bølgekomponenters nødvendige "roll-off" og for dempning av eventuelle støytopper i kretsen. Diodens katode som reflekterer spenningen i transistorens 111 kollektor, er forbundet med den positive inngangsside av en operativ forsterker 121 som utgjør de sentrale elementer i filtertrinnet 85. Den negative inngangsside av den operative forsterker 121 er, gjennom en seriekopling som omfatter en kondensator 122, en motstand 123 og potensiometret 25, forbundet med jord. I tillegg er det en tilbakekopling rundt forsterkeren 121 for frembringelse av det nødvendige båndpass. Nærmere bestemt er det, som vist, innkoplet en parallellkretskombinasjon, bestående av en tilbakekoplingsmotstand 126 som er parallellforbundet med en kondensator 127 og en diode 128, mellom utgangssiden og den negative inngangsside av forsterkeren 121. Diodens 128 polaritet utgår til den negative inngangside, for oppnåelse av den nød-vendige nivåfiksering (clamping) eller forsterkningsdempning for reduksjoner i signalnivået ved den positive inngangsside. Kretssystemet rundt forsterkeren 121 er således det samme som

i et båndpassfilter, hvor lavpassfunksjonen bestemmes av mot-standen (resistance) i kapasitetsverdier i tilkoplingen, mens høypassfunksjonen i sin tur bestemmes av kondensatoren 122.

Med henblikk på oppfinnelsens formål er det tenkt benyttet en verdi av ca. 150 mikrofarad for kondensatoren 122 i serie med to K-ohms motstand i motstandselementet 123. Tilbakekoplings-motstanden 126 er beregnet for en verdi av én meg-ohm og kondensatoren 127 er innstilt på 0,2 mikrofarad.

Denne gruppe av strømkretskomponenter gir en båndpass-funksjon av 1 til 10 perioder pr. sek., hvor filterkondensa-toren 118 tar ut samtlige høyfrekvensbøler. Dette Båndpassfilter er videre, gjennom en koplingskondensator 131, forbundet med summererdelen (summing node) i en spenningsdeler som omfatter en seriekombinasjon av en motstand 132, en diode 133, en annen motstand 134 og en variabel motstand 135. Denne spenningsdeler-krets er tenkt innkoplet mellom utgangssiden av bryteren 20 og jord, og delepunktet er anordnet ved diodens 133 katode. Det samme delepunkt tjener som inngangssignal til en annen for sterker 141, f.eks. en CA3098-forsterker, som leveres av RCA Corporation. Forsterkeren 141 som er en konvensjonell lineær-forsterker, hvis tilbakekopling omfatter en diode 14 2, tjener igjen for nivåfiksering. De to andre inngangssignaler til forsterkeren 141 frembringes gjennom en motstand 143 som er innkoplet mellom diodens 142 katode og en annen motstand 144 som er forbundet med jord. Diodens 14 2 katode er igjen forbundet med jord gjennom en kondensator 145, og diodens 133 katode er på tilsvarende måte forbundet med jord gjennom en annen kondensator 136. Disse strømkoplinger gir forsterkeren 141 den nød-vendige størrelsesfølsomhet og polaritet,<6>slik at forsterkerens funksjon utkoples fra driften gjennom kondensatoren 131. Utgangssiden av forsterkeren 141 er, gjennom en seriekopling av motstander. 14 6 og 14 7, forbundet med det +V-signal som fremkommer ved utgangssiden av bryteren 20, og tilknytningen mellom disse to forsterkere avgir basissignalene til inngangs-siden av en PNP-transistor 148 hvis sender igjen er tilknyttet signalet +V. Transistorens 148 kollektorende er, gjennom en lysutsendende diode 151 som er koplet i serie med en motstand 152, forbundet med jord og, gjennom den førnevnte bryter 22, forbundet med en tonekodet sender som omfatter de to viste sendertrinn 101 og 102. I den alternative stilling av bryteren 22, opplades en bipp eller en lokal bippgenerator 21, mens sen-derens 51 fjernoverføringskapasitet utsjåltes.

Ved hjelp av de beskrevne koplingsforbindelser er det opprettet en avstemt krets rundt oscillatoren 71, som er ut-koplet fra de eventuelle, elektromagnetiske signaler i luften, som oppfanges av detektorantennen 15. Videre kan resonans-frekvensen for denne oscillatorkrets innstilles for hvilket som helst, ønskelig nivå, og kan i realiteten variere fra detektor til detektor uten innvirkning på kretsens funksjon.

De ovennevnte fortrinn fremgår tydeligst av fig. 4. Fig.

4 viser nærmere bestemt et Bode-diagram over de forskjellige reaksjonskarakteristika ifølge oppfinnelsen, hvor f.eks. det båndpass som er angitt ved kurven Al og som motsvarer båndpasset rundt forsterkeren 121, er flyttet noen få dekader fra det viste båndpass A2 som motsvarer tankkretsresonansen. Amplityden er imidlertid stort sett uavhengig av båndpasset, og er bare skåret av ved den øvre grense for A2. Det er av denne grunn vist en tredje kurve A3 med samme høyfrekvensform som kurven A2 og med konstant amplityde i alle de lavere frekvenser. Det er dette signal A3 som har en amplityde som varierer med de umiddelbare forandringer som forårsakes ved tilstedeværelsen av en inntrenger. Videre er det disse amplitydeforandringer som utskilles, ved 1-10 perioder pr. sek., av det båndpass som er avsatt i Al. Et eventuelt støyspektrum, vist som et vilkårlig spektrum N, som normalt har meget lave komponenter rundt 1-10 perioder pr.sek., vil i hovedsak avsvekkes av denne krets.

Det vil åpenbart kunne gjennomføres tallrike modifikasjoner og forandringer i forhold til ovenstående beskrivelse, uten derved å avvike fra oppfinnelsens prinsipper. Rammen for oppfinnelsen er derfor utelukkende bestemt av de etterfølgende patentkrav.

Claims (7)

1. Sikkerhetsutstyr for anvendelse i et sikret område, for oppsporing av en tilstedeværende inntrenger, karakterisert ved at det omfatter en oscillator som er tilkoplet for å påvirkes av kapasitive og induktive feltforandringer som skyldes inntrengeren, hvor oscillatoren videre innbefatter en konstant strømkilde som er forbundet med tankkretsen, for opprettholdelse av en stort sett konstant frekvens i kretsen og for frembringelse av amplitydeforandringer i oscillatorens utgangssignal under påvirkning av nevnte, kapasitive og induktive feltforandringer som har tilknytning til vedkommende inntrenger, et båndpassfilter som er tilkoplet for mottakelse av utgangssignalet fra oscillatoren, hvor båndpassfilteret er tillempet for frembringelse av et filtrert signal i overensstemmelse med frekvenskomponentene i utgangssignalet, som befinner seg i frekvensområdet for de feltforandringer som skyldes inntrengeren, et differensieringssystem som er tilkoplet for frembringelse av et omkoplingssignal, når forandringsstørrelsen av det filtrerte signal overstiger et forutvalgt nivå, et sendersystem som er tilkoplet for å bringes i funksjon av omkoplingssystemet og derved frembringe et radiosignal ved mottakelsen av omkoplingssignalet, samt et mottaker-system som er tillempet for å reagere på radiosignalet og indikere dette ved avgivelse av et lydsignal.

2. Apparat i samsvar med krav 1, karakterisert ved at båndpassfilteret omfatter et middel for justering av forsterkningsgraden, for manuell innstilling av amplitydefor-holdet mellom utgangssignalet og det filtrerte signal.

3. Apparat i samsvar med krav 2, karakterisert ved at båndpassfilteret er anordnet som et aktivt filter som er slik innstilt, at frekvenser mellom 1 og 10 perioder pr. sek. vil passere filteret.

4. Apparat i samsvar med krav 3, karakterisert ved at differensieringssystemet omfatter en koplingskondensator hvis ene ende er tilkoplet for mottakelse av det filtrerte signal, mens den annen ende er forbundet med en spenningsdeler, og en komparator som er tilkoplet for mottakelse av kombinasjonen av signaler fra koplingskondensatoren og spenningsdeleren.

5. Detektor som er innrettet til å reagere på kapasitive og induktive feltforandringer i detektorens nærhet, karakterisert ved at den omfatter en tankkrets som består av en første induktor som er seriekoplet til den ene ende av en første kondensator, en andre induktor som er forbundet med den annen ende av den første kondensator, en andre kondensator som er forbundet med et mellomliggende punkt på den andre induktor, og en avfølerinnretning som er forbundet med den første induktor og kondensator og anordnet for å påvirkes av de kapasitive og induktive felt, en transistor som er forbundet med den andre induktor, ved induktorens kollektor, og med den nedre del av den andre kondensator, samt en konstant strømkilde som er forbundet med tankkretsen, for opprettholdelse av en stort sett konstant tankkretsfrekvens og for frembringelse av amplitydeforandringer ved transistorens emitter under påvirkning av forandringer i de kapasitive og induktive felt.

6. Apparat i samsvar med krav 5, karakterisert ved at den andre induktor omfatter et bueformet ledersegment som er anordnet på en tryktkretsplate.

7. Detektor for sporing av forandringer i impedansfelt i detektorens nærhet, karakterisert ved at den omfatter en oscillator, innbefattende en tankkrets som kan bringes i elektromagnetisk forbindelse med de førnevnte felt, samt en konstant strømkilde som er tilkoplet for opp-lading av tankkretsen, slik at forandringer i feltet vil med-føre amplitydeforandringer i oscillatoren.