SE429382B - Sett och apparat for detektering av obehorig passage av foremal genom en fragezon - Google Patents

Description

7305292-5 vågor. Den parasitiska resonanskretsen är avstämd tillresonans vid primärvågornas frekvenss När frågeantennen matas blir den induktivt kopplad till parasitspolen, och orsakar resonans hos parasitkretsen. Detta orsakar i sin tur sekundära elektromagne- tiska vågor att utsändas vid samma frekvens från parasitantenn- spolen så att en mera enhetlig intensitet hos frågesignalen upp- rättas genom hela frågezonen. Den parasitiska kretsen matas en- dast via den elektromagnetiska kopplingen med frågeantennen så att den naturligt hâlles i perfekt fas och frekvensförhållande till primärvågorna från frågeantennen. Dessa sekundärvågor från parasitkretsen är dessutom i 900 fasförhållande med primär- vågorna från frågeantennen så att ingen motverkan resulterar ur närvaron av dessa olika vågor. 7 ' Sålunda har ganska brett skisserats de viktiga egenskaper- d na hos föreliggande uppfinning så att den detaljerade beskriv- ningen bättre kan förstås och att föreliggande bidrag till tek- niken bättre kan inses. Det finns naturligtvis ytterligare egenskaper hos uppfinningen vilka kommer att beskrivas mera fullständigt nedan.

Fackmannen inser att idén på vilken denna upptäckt är grundad med lätthet kan utnyttjas som grundval för konstruktion av andra arrangemang för att genomföra ändamålet med denna upp- finning. Det är därför viktigt att denna upptäckt kan betraktas som omfattande sådana ekvivalenta arrangemang som ej avviker från uppfinningens grundtanke och ram.

Två utföringsformer av uppfinningen har valts i beskriv- ande och förklarande syfte och visas i bifogade ritningar vilka utgör en del av beskrivningen i vilken fig 1 är en perspektivvy delvis i schematisk form av en installation av ett föremåls detekteringssystem vari föreligg- ande uppfinning ingår, fig 2 är en perspektivvy av en bok utrustad med ett mål eller markerare för att möjliggöra detektering av densamma genom systemet enligt fig 1, fig 3 är en perspektivvy liknande fig 1, men utvisande ett för närvarande föredraget arrangemang av antenner i föremåls- detekteringssystemet, och å fig 4 är en sprängperspektivvy i vilken framgår detaljer av antennarrangemanget enligt fig 3. 7805292-5 Föremålsdetekteringssysteminstallationen enligt fig 1 kan t ex vara belägen i ett bibliotek för att skydda mot obe- hörigt avlägsnande av böcker, skivor osv från bibliotekshuset.

I ett sådant fall är föremålet som skall skyddas försett med ett mål eller markerare vilken innefattar en tunn utdragen remsa av lätt mättningsbart magnetiskt material som permalloy.

Målet eller markeraren, vilka kan gömmas på föremålet som skall skyddas kan ha en längd av omkring 18 cm, en bredd av 0,32 cm och en tjocklek av omkring 0,025 mm.

Fig 2 visar placeringen av ett mål eller markerare 10 (visad med streckad kontur)längs ryggen av en bok 12 för att skydda den. Markeraren 10 är företrädesvis av permalloymaterial som visas i förut nämnda franska patentskrift 763 681.

För att återvända till fig 1 visas en utgång 14 vilken bildar en utgångspassageväg från ett skyddat område sådant som ett biblioteksläsrum 16. Ett par stora antenngrupper vilka inne- fattar en sändargrupp 18 och en mottagargrupp-20 är placerade i läsrummet 16 nära och på motsatta sidor om dörröppningen 14.

Antenngrupperna 18 och 20 är anordnade i parallella plan, och när en kund 22 träder ut från läsrummet 16 genom dörröppningen 14 måste han passera mellan antenngrupperna 18 och 20. Området mellan antenngrupperna 18 och 20 utgör en frågezon 24 och de elektromagnetiska effekter som alstras genom och på systemet som kommer att beskrivas nedan, äger rum primärt i frågezonen. När sålunda boken 12 vilken uppbär markeraren 10 (fig 2) bäres av kunden 22 genom frågezonen 24 kommer markeraren 10 att reagera elektromaqnetiskt med detekteringssystemet för att alstra ett alarm.Ebckkommer ingen ömsesidig inverkan och inget alarm att alstras när den målförsedda boken befinner sig vid andra positioner i läsrummet 16 bort från frågezonen 24 och inget alarm kommer att alstras när andra artiklar, vilka ej är skyddade med ett speciellt mål eller markerare, passerar genom frågezonen.

Sändarantenngruppen 18 omfattar en flat utbredd i huvud- sak rektangulär frågespole 16 vilken är tillverkad av ett flertal varv isolerad elektriskt ledande tråd. Panel- eller stöd- organ (ej visade) kan vara anordnade för att hålla frågespolen på plats. Ändarna av frågespolen 26 är anslutna via ledningar 28 till en oscillator och förstärkare 30, och denna i sin tur är 7805292-5 ansluten för att styras via en styrenhet 32. Oscillatorn och förstärkaren tjänar till att mata elektrisk växelström av i hu- vudsak en enda frekvens till frågespolen 26. Föreliggande upp- finning gäller ej detaljer hos denna komponent och följaktligen kommer för tydlighets skull dessa detaljer att icke beskrivas här. Anordningar för att mata växelström till en spole är väl kända och en sådan anordning beskrives i förut nämnda franska patentskrift 763 681. På liknande sätt är detaljerna i styren- heten 32 ej väsentliga för föreliggande uppfinning och för tydlighets skull kommer dessa ej att beskrivas. I huvudsak tjänar styrenheten 32 till att slå till och från oscillatorn och förstärkaren; när t ex en kund närmar sig frâgezonen 24 aktive- ras ett omkopplingssystem av något slag, t ex ett fotoelektriskt system eller ett tryckkänsligt system på golvet (ej visat) vid passage av kunden in i frågezonen och styrenheten 32 ger gensvar på detta omkopplingsorgan för attslå till oscillatorn och för- stärkaren 30. 7 Sändarantenngruppen 18 omfattar också en plan i huvudsak rektangulär förspänningsspole 34 vilken också är tillverkad av ett flertal varv isolerad elektriskt ledande tråd. Förspännings- spolen är i huvudsak av samma storlek och form som frågespolen 26 och är monterad för att hysas inom eller ligga mot frågespolen 26. I förklarande syfte visas förspänningsspolen 34 att ligga inom sändarspolen, dock kan vilket som helst arrangemang som placerar förspänningsspolen så att den nära följer storleken, formen och positionen för sändaren vara tillfyllest. Ändarna av förspänningsspolen 34 är anslutna via ledningar 36 till en lik- förspänníngskälla sådan som ett batteri 38 och till en ström- styrningsanordning sådan som en reostat 40 i serie med spolen och batteriet. En linjär spärrspole 41 är anordnad i serie med batteriet 38 för att skydda mot cirkulation av växelströmmar vilka induceras från fràgespolen 26.

Mottagarantenngruppen 20 består av en mottagar- spole 42 vilken kan vara liknande i konstruktion som den för fråge- och förspänningsspolarna 46 och 34, men belägen på mot- satta sidan av frågezonen 24 från dessa spolar. Ändarna hos mottagarspolen 22 är anslutna via trådar 44 till en mottagare 46, och denna i sin tur är ansluten till ett alarm 47. Mottaga- ren 46 kan vara vilken som helst anordning som kan detektera 7805292-5 valda signaler på trådarna 44 vilka är alstrade genom elektro- magnetiska störningar i frágezonen 24 vilka verkar på mottagar- spolen 42. I all synnerhet avstämmes mottagaren 46 till att alstra en utgångssignal när de elektriska störningarna vilka verkar på mottagarspolen 42 omfattar frekvenser vilka ligger vid en eller flera valda övertoner av oscillatorfrekvensen och för- stärkaren 30. Alarmet 47 kan vara vilken som helst anordning som kan alstra ljud eller visuell utsignal, sådan som ringningen av en klocka eller tändningen av ett ljus som gensvar på utsignaler från mottagaren 46. Organ (ej visade) finns också anordnade för att låsa en dörr eller ett vändkors i frågezonsbanan när mottaga- ren 46 alstrar en alarmaktiverande utsignal.

Föreliggande uppfinning avser icke de specifika detaljer- na hos mottagaren 46 och alarmet 47 och för klarhets och enkel- hets skull har dessa detaljer utelämnats, det är tillfyllest att säga att lämpliga motagar- och alarmorgan redan finns beskrivna och visade i detalj i den förut nämnda franska patentskriften 763 681.

En parasitspole 50 av plan utbredd utformning visas place- rad över frågezonen 24 från frågeantennspolen 26. Parasitspolen 50 är också tillverkad av flera varv av elektriskt ledande tråd och är i huvudsak av samma storlek och form som frågeantennspo- len 26. I belysande syfte visas parasitspolen 50 att ligga i närheten av eller hopbyggd med mottagarspolen 42, dock är vilket som helst arrangemang som placerar parasitspolen över från frågeantennspolen 26 till fyllest. Företrädesvis bör parasit- spolen vara parallell med och inriktad mot sändarantennspolen. Ändarna av parasitspolen 50 är anslutna via ledningar 52 över en kondensator 54 för att bilda en elektrisk resonanskrets. I fig 1 visas schematiskt en enda kondensator 54, men det är under- förstått att flera kondensatorer kan anslutas i serie eller parallellt med varandra för att ge rätt mängd kapacitans för kretsen.

Kapacitansen hos kondensatorn 54 är vald i överens- stämmelse med induktansen hos parasitspolen 50 för att bilda en elektrisk resonanskrets vars resonansfrekvens är lika med frekvensen vid vilken frågeoscillatorn och förstärkaren 30 driver frågeantennspolen 26. Det bör märkas att den elektriska resonanskretsen vilken bildas av parasitspolen 50 och kondensa- vsoszazés torn 54 ej är anslutna vare sig till sändarsystemet eller till mottagarsystemet.

Vid funktion hos detekteringssystemet, orsakar styren- heten 32 oscillatorn och förstärkaren 30 att mata elektrisk växelström till frågespolen 26 och denna i sin tur alstrar växlande elektromagnetiska frågevågor i frågezonen 24. Dessa vågor hänföres här till som "primärfrågevågor". I det för när- varande föredragna systemet är frekvensen hos primärfrågevågorna, dvs grundfrekvensen 2,5 kHz. Mottagaren är ej avstämd till grundfrekvensen på 2,5 kHz utan istället är den avstämd till någon vald överton av denna frekvens, företrädesvis en jämn överton sådan som den sjätte (dvs 15 kHz). När nu en kund 22 bringar en skyddad artikel sådan som boken 12 in i frågezonen 24, omvandlar permalloymålet 10 (fig 2)på boken en del av energin hos de växlande elektromagnetiska frågevâgorna vilka infaller på detta, till andra växlande elektromagnetiska vågor vid frekvenser vilka är övertoner av grundfrekvensen (2,5 kHz).

Man har funnit att en tunn remsa av permalloy kommer att alstra en mycket större amplitud av den sjätte övertonen under dessa förhållanden än andra material och genom att följaktligen övervaka signaler vid sjätte övertonen av grundfrekvensen är det möjligt att detektera endast de föremål vilka speciellt har markerats eller målsatts med permalloyremsor. Denna sjätte över- tonsdetektering âstadkommes genom att anordna lämpliga frekvens- filtrerande organ i förening med mottagarspolen 42 och mottaga- ren 46. Sådana filtreringsorgan är väl kända och lämpliga organ visas och beskrives i ovan nämnda franska patentskrift 763 681.

När mottagaren 46 detekterar närvaron av elektromagentiska vågor vid den sjätte övertonen (15 kHz) sänder den en signal till alarmet 47 för att aktivera detta och signalerar närvaron av en bok 12 eller ett annat föremål som uppbär en aktiv markerare 10.

Förspänningssystemet innefattande förspänningsspolen 34 och organ för matning av likström av ett förutbestämt värde genom spolen tjänar att förbättra gensvaret för målet 10. Sättet på vilket detta äger rum beskrives i detalj i vårtamerikanska patent 4 326 198.

Parasitspolen 50 och kondensatorn 54 enligt föreliggande uppfinning tjänar till att ge en mera enhetlig fördelning av 7805292-5 de elektromagnetiska frågevågorna genom hela frågeområdet än som är möjligt med endast en frågeantennspole 26. Detta åstad- kommes medelst induktiv koppling över fràgezonen 24 mellan fråge- och parasitspolarna 26 och 50 vilket inducerar strömflöde i resonanskretsen innefattande parasitspolen 50 och dess konden- sator 54. Eftersom spolen 50 och kondensatorn 54 är valda att resonera vid frekvensen vid vilken frågantennspolen 26 matas, åstadkommes maximal koppling och ett stort strömflöde induceras i parasitkretsen. Detta stora strömflöde genererar själv elektro- magnetiska vågor i frågeområdet. Dessa elektromagnetiska vågor vilka utsänds från parasitspolen 50 hänföres här till som "sekun- därfrâgevägor". Eftersom dessa sekundärvågor över frågezonen 24 härrör från frågeantennspolen 26 samarbetar de med primärfråge- vågorna vilka utsändes direkt från frâgeantennspolen för att göra fördelningen av den elektriska fältstyrkan mera enhetlig genom hela frågezonen. När sålunda ett mål 10 är på mottagar- sidan av frågezonen 24 mottar det ett minimum av elektromagne- tisk fältstyrka direkt från frågeantennspolen 26 men den mottar maximal elektromagnetisk fältstyrka från den parasitiska antenn- spolen 50. På grund av dess stora storlek och väsentlig koppling med frågeantennspolen 26, kan parasitspolen 50 ge ett större elektromagnetiskt fält trots att det ej är separat matat. Denna koppling är maximum när parasitspolen 50 är omkring samma stor- lek och konfiguration som frågeantennspolen 26 och när den är parallell med och inriktad mot frågeantennspolen.

Man har också funnit att de sekundära frågevågorna från parasitantennspolen 50 ej interfererar med primärfràqevâgorna som genereras av frågeantennspolen. Orsaken till detta. är att sekundär- vågorna vilka genereras via parasitantennspolen 50 är precis 900 ur fas med primärvàgorna vilka genereras genom frågeantenn- spolen 26. Sålunda inträffar ingen vâgupphävning någonstans i frågezonen 24.

Det inses vidare att eftersom sekundärfrågevågorna vilka framställs genom parasitantennspolen 50 härrör ur kopplingen mellan frägeantennspolen 26 och parasitantennspolen 50, vågorna som utgår från de två spolarna är exakt fastrelaterade och därför inträffar inga problem med drift eller synkronisering.

Fig 3 och 4 visar ett antennarrangemang vilket för när- varande är föredraget för att utföra föreliggande uppfinning. '7805292-5 Som visas i fig 3 finns vid motsatta sidor om dörrutgången 14 anordnade en särkuantauçanel 60 och en mottagarantennpanel 62 vilka respektive svarar mot sändare och mottagarantenngrupperna 18 och 20 enligt fig 1. Denna sändarantennpanel 60 infattar en rektangulär lådliknande bas 64 vilken sträcker sig längs golvet och ett par rektangulära öppna ramar 66 och 68 vilka är diagonalt frånskjutna varandra men partiellt skär varandra. Ramarna själva är ihåliga och de ger inneslutning och stöd för sändarna och för- spänningsspolar. Mottagarpanelen,ärav liknande konstruktion och innefattar en bas 70 på vilken är monterade diagonalt från var- andra och delvis genomskärande öppna rektangulära ramar 72 och 74. Ramarna 72 och 74 ger inneslutning och stöd för mottagar- och parasitantennspolar. Fundamenten 64 och 70 på vilka ramarna 66, 68, 72 och 74 är uppburna kan användas för att innesluta skilda elektriska komponenter omfattande sändare, förspänning, styrning, parasítkrets, mottagare och alarmdelar hos systemet.

Med hänvisning till sprängskissen (fig 4) framgår att det finns anordnat första och andra mottagarspolar 76 och 78 vilka mot- svarar och passar inom de rektangulära öppna ramarna 72 och 74.

Spolarna 76 och 78 är lindade i motsatta riktningar och de är anslutna i serie som visas genom den överkorsande linjen 80.

Spolarna 76 och 78 är som visas anslutna via ledningar 44 till mottagaren 46 och alarmet 47 (ej visat i fig 4). När spolarna 76 och 78 matas vid närvaron av växlande elektromagnetiska fält alstrar de växlande elektriska signaler i trådarna 44 och matar dessa signaler till mottagaren 46. Om dessa signaler om- fattar komponenter vid den speciella harmoniska frekvensen till vilken mottagaren är avstämd (dvs den sjätte övertonen av fråge- frekvensen), alstrar mottagaren en signal för att aktivera alarmet 47.

Som visas i fig 4 finns också anordnade första och andra parasitspolar 82 och 84 vilka också överensstämmer med och passar inom ramarna 72 och 74. Parasitspolarna 82 och 84 är an- slutna i serie i en överkorsningsledning 86 och de är lindade i samma riktning. Ãndarna av spolarna 82 och 84 är anslutna via ledningarna 36 till parasitkondensatorn 54. I detta arrangemang kan parasitkondensatorn 54 vara ett antal parallellt anslutna kondensatorer monterade i basen 70.

Sändar- och förspänningsspolarna vilka uppbäres inom ramar- 7805292-s na 66 och 68 visas icke i föreliggande ritningar. Dock är dessa företrädesvis samma som visas i vår amerikanska patentskrift 4 326 198. spolar vardera innehållen i de olika ramarna 66 och 68. Dessa Som beskrivs i denna, innefattar antennspolen två spolar är lindade i samma riktning och är anslutna i serie. För- spänningsspolen innefattar också två spolar vardera uppburen i en av de olika ramarna 66 och 68. Förspänningsspolarna är också anslutna i serie men de är lindade i motsatta riktningar.

I det för närvarande föredragna arrangemanget utsträcker sig vardera ramarna 66 och 68 av sändarantennpanelen 60 och ramarna 72 och 74 av mottagarpanelen 62 ungefär 75 cm längs var- dera sidan och de överlappar varandra med omkring 25 cm i den horisontella riktningen (dimension "a“) och omkring 38 cm i den vertikala riktningen (dimension "b").

Ramarna 72 och 74 för mottagarantennpanelen 62 är omkring samma storlek och arrangemang som ramarna 66 och 68 för sändar- antennpanelen 60. Också mottagarspolarna 76 och 78 och parasit- spolarna 82 och 84 är av i huvudsak samma konstruktion, storlek och arrangemang som frågespolarna. Det bör också märkas att parasitspolarna ligger i linje med frågespolarna uppburna i ramarna 66 och 68. Det inses således att den maximala induktiva kopplingen åstadkommes mellan sändarspolarna och parasitspolarna 82 och 84 över frågezonen.

Systemet enligt fig 3 och 4 fungerar på samma sätt som systemet enligt fig 1, dock föredras den speciella antennkonstruk- tionen som användes i arrangemanget enligt fig 3 och 4 eftersom de ger en förbättrad fördelning av magnetiska fältkomponenter av olika orientering och därför ett bättre gensvar för alla möjliga utgångsbanor och alla möjliga màlkonstruktioner.

Man har funnit att parasitspolarrangemangen vilka besk- rivits här gör det möjligt att reducera mängden elektrisk ström som flyter i sändarspolen med hälften av den som erfordras utan parasitspole, och ändå förbättras systemprestanda i hög grad på grund av den enhetliga fältfördelningen som parasitspolen ger.

Uppfinningen har sålunda beskrivits med hänvisning till föredragna utföringsformer av densamma, och det är uppenbart för fackmannen inom detta område uppfinningen berör, att olika änd- ringar ooh modifieringar kan göras på denna utan avsteg från uppfinningens grundtanke och ram som den definieras genom bifogade krav.

Claims (11)

7805292-5 10 PATENTKRAV

1. l. Sätt att detektera obehörig passage av föremål genom en frågezon, k ä n n e t e c k n a t av stegen att på de artiklar som skall skyddas, anordnas speciella mål vilka kan alstra förutbestämda elektromagnetiska störningar som gensvar på infallet på detta av ett elektromagnetiskt frågefält av förutbestämd frekvens, generering från första och andra åtskilda källor i närheten av nämnda frågezon, första och andra elektromagnetiska frågefält vid nämnda förutbestämda frekvens, förflyttning av ett målsatt föremål genom nämnda frågezon, övervakning av nämnda frågezon för närvaro av nämnda förutbestämda elektromagnetiska störningar, detektering av sådana störningar och alstrande av en alarmsignal vid en sådan detektering, det elektromagnetiska fältet från nämnda första källa genereras genom matning av en frågeantennspole från en oscillator vilken är kopplad till densamma och det elektromag- netiska fältet från nämnda andra källa genereras genom att induktivt koppla en elektrisk resonanskrets, vilken är avstämd till nämnda förutbestämda frekvens, till nämnda frågeantenn- spole.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda andra elektromagnetiska fält genereras vid ett fasför- hållande till nämnda första elektromagnetiska fält av i huvud- sak 9o°.

3. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda elektriska resonanskrets är elektriskt matad enbart genom induktiv koppling till nämnda frågeantennspole.

4. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av stegen att elektriskt mata en frågeantennspole i närheten av nämnda frågezon vid nämnda förutbestämda frekvens för att alstra elektromagnetiska primärvågor i nämnda zon, induktivt koppla nämnda frågeantennspole till en elektrisk resonanskrets '7805292-5 ll avstämd till nämnda förutbestämda frekvens och placerad i när- heten av nämnda frågezon och vilken utsänder sekundära elektromagnetiska vågor från nämnda elektriska resonanskrets.

5. Sätt enligt krav l eller 4, k ä n n e t e c k n a t av att en kontinuerlig förmagnetisering är anordnad vilken har en intensitet och konfiguration som svarar mot intensiteten och konfigurationen hos det magnetiska fält som alstras genom nämnda frågeantenn.

6. Apparat för detektering av obehörig passage av föremål genom en frågezon av ett stölddetekteringssystem, k ä n n e - t e c k n a d av en frågeantenn (18) anordnad nära nämnda zon (24), ett elektriskt generatororgan (30, 32) anslutet till frågeantennen (18) för matning av nämnda frågeantenn vid en förutbestämd frekvens, en elektrisk parasitresonanskrets (50, 54) avstämd att komma i resonans vid nämnda förutbestämda frekvens, varvid nämnda elektriska parasitresonanskrets innefattar en parasitspole (50) anordnad i närheten av nämnda frågezon (24) åtskild från nämnda frågeantenn (18) men induktivt kopplad till densamma över utrymmet mellan nämnda frågeantenn (18) och nämnda parasitspole (50), åtminstone ett mål (10) anordnat att monteras på en vara (12) som skall skyddas, varvid målet uppvisar elektriska karakteristika som är sådana att när målet placeras i zonen (24) stör det det elektromagnetiska fältet i denna på ett förutbestämt sätt, samt en mottagande anordning (42, 46) anordnad att avkänna den störning som förorsakas av målet och aktivera ett alarm (47) såsom gensvar på denna störning.

7. Apparat enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda elektriska parasitresonanskrets (50, 54) innefattar en parasitspole (50) ansluten över en kondensator (54).

8. Apparat enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda parasitresonanskrets (50, 54) matas enbart genom induk- tiv koppling med nämnda frågeantenn.

9. Apparat enligt krav 6 och 8, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda frågeantenn (18) är av flat utbredd konstruktion och utsträcker sig längs ena sidan av nämnda frågezon (24) och 7305292-5 12 nämnda parasítspole (50) är också av plan utbredd konfigura- tion och är placerad längs motsatta sidan av nämnda frågezon (24) parallellt med och i linje med nämnda frågeantenn (l8L

10. Apparat enligt krav 6, 8 eller 9, k ä n n e t e c k n a d av att den vidare innefattar ett magnetiskt förspänningsorgan (34) anordnat att alstra i nämnda frågezon (24) en kontinuerlig magnetisk förspänning vilken har en konfiguration och intensitet med likartat mönster som det magnetiska fält som alstras av nämnda frågeantenn (18L

11. ll. Apparat enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda förspänningsspole (34) är anordnad i närheten av nämnda frågeantenn (18) och är ansluten till en elektrisk för- spänningskälla (38) för att ge en kontinuerlig magnetisk för- spänning på det magnetiska fältmönstret vilket alstras genom nämnda frågeantenn.