SE508322C2 - Larmelement - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 508 322 2 kopplingen till yttre fält blir stor. Spolen placeras här- vid i en larmbricka, vilken med någon sorts låsanordning fästs vid den vara som skall skyddas. Detektionsanordning- arna kan som nämnts för denna typ av varularm göras rela- tivt okomplicerade och billiga, men problem med falsklarm är svårt att undvika, eftersom butiksmiljön ofta innehåller slingor av ledande material, vilka ger upphov till resonan- ser liknande dem som erhålls från larmelementen.

Ett sätt att undvika falsklarm är att utforma larmelementet som en frekvensdelare. I det amerikanska patentet US 4,670,740 beskrives ett larmelement i form av en frekvens- delare. En sådan frekvensdelare kan utformas på enkelt sätt med endast en spole och en kapacitansdiod.

Härvid krävs att det av en sändarspole utsända magnetfältet är relativt kraftigt eftersom energin absorberas i larmele- mentet vid en frekvens som är långt från dess resonansfrek- vens. Således ger ett dylikt billigt och enkelt larmelement en låg känslighet.

I det europeiska patentet EP 0 469 769 anvisas ett sätt att öka känsligheten, där två magnetiskt till varandra kopplade resonanskretsar finns. Den ena kretsen mottager ett första magnetfält med en första frekvens. Den mottagna energin överföres till den andra resonanskretsen som utsänder ett fält med halva frekvensen. Det är således också fråga om en frekvensdelare. Även om känsligheten ökar jämfört med då endast en resonanskrets används, blir ett dylikt larmele- ment dyrt och komplicerat.

Föreliggande uppfinning avser ett larmelement som löser nämnda problem. Larmelementet är mycket enkelt och billigt samtidigt som dess signal är lätt att detektera och där falsklarm är lätt att undvika.

Föreliggande uppfinning hänför sig således till ett larm- element ingående i ett larmsystem där larmelementet är an- ordnat att mottaga ett från en sändare i larmsystemet ut- 10 15 20 25 30 35 508 322 3 sänt magnetiskt växelfält med frekvensen F och anordnat att utan tillskott av energi återutsända ett magnetiskt växel- fält, vilket en mottagare i larmsystemet är anordnad att mottaga och detektera, där larmelementet har en krets som innefattar en spole och en diod och utmärkes av, att dioden är en kapacitansdiod, som är ansluten i serie med spolen och ett motstånd i en sluten krets och där en kondensator är ansluten parallellt över motståndet och av, att spolen och kapacitansen i kapacitansdioden bildar en resonanskrets med resonans vid frekvensen F när spänningen över dioden är noll volt.

Nedan beskrives uppfinningen närmare, delvis i samband med ett på bifogade ritning visat utföringsexempel av uppfin- ningen, där - figur 1 visar ett blockschema över en övervakningsanord- ning - figur 2 visar ett kretsschema över ett larmelement - figur 3 visar ett blockschema över en mottagare - figur 4 schematiskt visar en mottagen och detekterad sig- nal.

I figur 1 visas schematiskt ett varubevakningssystem inne- fattande ett larmelement 1 anordnat att mottaga ett från en sändare 2 utsänt magnetiskt växelfält med frekvensen F och anordnat att utan tillskott av energi återutsända ett mag- netiskt växelfält, vilket en mottagare 3 är anordnad att mottaga och detektera. Sädaren 2 är ansluten till sändar- spolar och mottagaren 3 är ansluten till mottagarspolar.

Sändar- och mottagarspolarna kan vara placerade i en eller flera skärmar 4, 5 placerade på avstånd från varandra, var- vid skärmarna begränsar en undersökningszon vilken personer måste passera på väg ut ur butiken. I figur 1 visas ett larmelement 1 i undersökningszonen. Mottagaren 3 är vid detektion av ett larmelement i undersökningszonen anordnad att avge en signal till en lämplig larmindikeringsanordning 6, såsom en ljussignal och/eller en ljudsignal.

Varubevakningssystem av detta slag är i dag vanligt före- kommande och finns i en mängd olika utföranden. 10 15 20 25 30 35 508 322 4 Enligt föreliggande uppfinning har larmelementet en krets som innefattar en spole L, en kapacitansdiod D och ett mot- stånd R i serie i en sluten krets samt en kondensator C an- sluten parallellt över motståndet R, se figur 2. Spolen L och kapacitansen i kapacitansdioden D bildar en resonans- krets med resonans vid frekvensen F, d.v.s. frekvensen hos det av sändaren 2 utsända fältet, när spänningen över dio- den D är noll volt.

Enligt en utföringsform är kondensatorns C kapacitans vä- sentligt större än kapacitansdiodens D kapacitans. Detta får till följd att kondensatorn C påverkar resonansfrekven- sen för kretsen spole och diod obetydligt, samtidigt som växelspänningen över motståndet R blir låg.

Föreliggande uppfinning baseras på insikten att med ett dy- likt larmelement erhålles en periodisk variation av det to- tala fältet i undersökningszonen, vilket mottages av motta- garspolen eller mottagarspolarna och mottagaren 3. Dessa periodiska variationer detekteras i mottagaren som ampli- tudförändringar på ett lämpligt sätt.

Härigenom uppnås ett system där mindre kraftiga magnetfält behöver utsändas på grund av att larmelementet har samma resonansfrekvens som den utsända frekvensen. Vidare ger larmelementet en mycket lätt detekterbar signal. Dessutom är larmelementet billigt, där fördyringen endast består av de två billiga komponenterna motståndet R och kondensator C jämfört med exempelvis en frekvensdelare av inledningsvis nämnt slag. Vidare ger larmelementet på grund av att det ger upphov till periodiska variationer en mycket hög säker- het mot falsklarm, eftersom det normalt inte finns anord- ningar i butiken som ger upphov till sådana periodiska va- riationer som skulle kunna mottagas av mottagaren och där- vid uppfattas som kommande från ett larmelement.

Spolen L bildar således tillsammans med kapacitansen i ka- pacitansdioden D en resonanskrets med resonans vid en frek- vens F, när spänningen över kapacitansdioden D är noll 10 15 20 25 30 35 508 322 5 volt. När spolen L utsätts för ett magnetiskt växelfält vid resonansfrekvensen F byggs en växelspänning upp över kapa- citansdioden D. Tidskonstanten är härvid bestämd av reso- nanskretsens LD bandbredd. När spänningen över kapacitans- dioden D når upp till diodens D framspänning börjar dioden leda, varvid kondensatorn C laddas upp. Härvid förskjuts resonansfrekvensen och huvuddelen av den i resonanskretsen LD lagrade eneregin omvandlas till likspänning, som lagras i kondensatorn C. Detta förlopp går mycket snabbt. Efter att kondensatorn C blivit laddad är svängningskretsen ej längre i resonans och växelverkar därför obetydligt med det yttre fältet. Efter en tid som beror av motståndet R och kondensatorn C är spänningen över kondensatorn C så låg att resonanskretsen LD åter börjar absorbera energi ur det ytt- re fältet och förloppet upprepas.

Larmelementet uppträder således som en amplitudmodulerad sändare, vars bärvåg är synkroniserad med den av detekt- ionsanordningen utsända signalen. Både bärvåg och sidband ryms inom resonanskretsens bandbredd, vilket innebär att larmelementet är effektivt både som sändare och mottagare.

Enligt ett föredraget utförande skall kapacitansdioden D ha ett högt värde på derivatan dC/dU vid spänningens nollge- nomgång. Desto högre värde derivatan har, ju mer ändras diodens kapacitans för en given spänningsändring. Detta medför att ett högre värde på derivatan medger användande av svagare fält och ger en större detekterbar amplitudänd- ring för ett utsänt fält med en given styrka. En för ända- målet lämplig kapacitansdiod har beteckningen BB105.

Enligt en föredragen utföringsform väljs motståndets R re- sistans och kondensatorns C kapacitans väljs så att tids- konstanten för urladdning av kondensatorn C är 0.1 till 5 millisekunder.

Om exempelvis R = 200 k0hm, C = 1000pF och F = 8MHz tar nämnda förlopp cirka 0.5 millisekunder. Förloppet upprepas således med en frekvens av 2 kHz. 10 15 20 25 30 35 508 322 6 Ett frekvensområde för frekvensen F kan vara mellan 5 kHz och 10 GHz.

Enligt en föredragen utföringsform där frekvensen F är mel- lan 1.5 MHz och 15 MHz är sändaren 2 anordnad att utsända ett frekvensmodulerat fält med frekvensen F, där modula- tionsfrekvensen är 20 till 200 Hz och med ett frekvenssving för att minska erforderlig tolerans hos de i larmelementet ' ingående komponenterna, samtidigt som risken minskar för att mottagarens detektionsanordnings känslighet sätts ned på grund av störningar från starka radiosändare.

Det är föredraget att vid nyssnämnda frekvensintervall för frekvensen F frekvenssvinget är sådant att det överstiger +/- 2 % men understiger 10% av frekvensen F, och att frek- venssvinget företrädesvis är +/- 5 % av frekvensen F.

Det är lämpligt att i praktiken låta sändaren vara frek- vensmodulerad med exempelvis 25Hz modulationsfrekvens och med ett frekvenssving av +/- 5% av sändarfrekvensen.

Enligt en föredragen utföringsform är sändaren anordnad så att den endast sänder när frekvensen F medelst modulations- frekvensen är stigande och således icke sänder när frekven- sen är fallande.

Detta medför den fördelen att den upplagrade energin i larmelementet förbrukas helt före det att ett frekvenssvep ånyo startar, vilket i sin tur medför att de av larmelemen- tet utsända pulserna kommer på bestämda tider relativt mo- dulationen. Detta underlättar detektionen av pulserna.

Enligt en annan utföringsform där frekvensen F ligger i in- tervallet 5 kHz till 500 kHz är modulationsfrekvensen sto- kastisk och har en frekvens upp till omkring 10 kHz. Dock skall frekvenssving och modulationsfrekvens väljas så att den av sändaren utsända signalen F inklusive sidband huvud- sakligen faller inom resonanskretsens bandbredd. Härvid åstadkommes en mycket god störundertryckning särskilt vid 10 15 20 25 30 35 508 322 7 användning av flera larmanläggningar samtidigt. I detta fall skall frekvenssvinget vara av samma storleksordning som resonansbandbredden hos larmelementet.

I figur 1 visas en sändare 2 och en mottagare 3 schema- tiskt. Sändaren innefattar en oscillator 7 som matar en sändarantenn 8, se figur 3. Enligt den ovan nämnda utfö- ringsformen kan den av oscillatorn alstrade signalen modu- leras innan den utsändes. Detta sker medelst en därför an- ordnad modulator 9. Mottagaren 3 erhåller en signal från en mottagarantenn 10. Mottagarantennen utgörs lämpligen av en eller flera balanserade spolar. Mottagaren 3 innefattar en första blandare 11 i vilken den mottagna signalen nedblan- das med den utsända signalen.

I mottagaren utnyttjas således frekvensblandning med bär- vågsfrekvensen, vilket är ett normalt sätt att detektera amplitudmodulerade signaler.

Efter blandaren 11 tas likspänning och högfrekventa signa- ler bort med ett första bandpassfilter 12. Härvid återstår en detekterad signal med det i figur 4 visade utseendet.

För att erhålla en signal som är fasoberoende finns paral- lellt med den första blandaren 11 och det första bandpass- filtret 12 en fasvridningskrets 15 som fasvrider den utsän- da signalen 90°. Denna signal påtryckes en andra blandare 16 där den mottagna signalen nedblandas. Den nedblandade signalen bandpassfiltreras i ett andra bandpassfilter 17.

Den filtrerade signalen leds till en detektorkrets 13. Till detektorkretsen leds även signalen från det första band- passfiltret. Detektorkretsen 13 är anordnad att välja den signal utav de två från bandpassfiltren kommande signalerna som har den högsta amplituden för detektion.

Pulserna 14 bildar ett pulståg med en för larmbrickan ka- rakteristisk frekvens, nämnligen den frekvens med vilken det ovan nämnda förloppet upprepas. Enligt exemplet ovan upprepas förloppet med frekvensen 2kHz. I figur 4 betecknar 10 15 20 25 30 35 508 322 8 V spänning, d.v.s. amplitud, och t betecknar tid. Denna signal uppträder således efter bandpassfiltret.

I ett enkelt utförande kan detektorkretsen 13 förefinnas efter bandpassfiltret, som härvid utföres smalbandigt. De- tektorkretsen detekterar därvid endast förekomsten av en signal som härrör från pulståget, där vid förekomst av ett pulståg, förekomsten innebär att ett larmelement 1 anses förefinnas i undersökningszonen. Härvid är detektorkretsen anordnad att avge en signal till larmindikeringsanordningen 6.

Enligt ett mer avancerat utförande är detekteringskretsen 13 anordnad att detektera pulsrepetitionsfrekvensen och/el- ler pulsformen hos pulståget och anordnad att härur avgöra om larm skall indikeras eller ej. Härvid kan en mikropro- cessor förefinnas utgörande detekteringskretsen, vilken mikroprocessor är programmerad att'bestämma pulsrepeti- tionsfrekvensen och/eller analysera pulsernas form, och jämföra pulsrepetitionsfrekvensen med en förutbestämd frek- vens och/eller pulsernas form med en förutbestämd form.

Genom detta utförande erhålles en mycket hög säkerhet mot falsklarm, eftersom inte endast förekomsten av en amplitud- variation i form av ett pulståg detekteras utan alla puls- tåg med felaktig pulsrepetitionsfrekvens och/eller puls- form, vilka kan härröra från störningar, bortsorteras.

Ovan har ett antal utföringsformer beskrivits. Givetvis kan uppfinningen modifieras. Exempelvis kan mottagaren utföras annorlunda liksom sändaren. Vidare kan andra komponentstor- heter väljas för i larmelementet ingående komponenter.

Föreliggande uppfinning skall därför inte anses begränsad till de ovan angivna utföringsformerna utan kan varieras inom dess av bifogade patentkrav angivna ram.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 508 322 Patentkrav

1. Larmelement (4) ingående i ett larmsystem där larmele- mentet är anordnat att mottaga ett från en sändare (2) i larmsystemet utsänt magnetiskt växelfält med frekvensen F och anordnat att utan tillskott av energi återutsända ett magnetiskt växelfält, vilket en mottagare (3) i larmsyste- met är anordnad att mottaga ooh detektera, där larmelemen- tet (4) har en krets som innefattar en spole (L) och en diod (D), k ä n n e t e c k n a t a v, att dioden är en kapacitansdiod (D), som är ansluten i serie med spolen (L) och ett motstånd (R) i en sluten krets och där en kondensa- tor (C) är ansluten parallellt över motståndet (R) och av, att spolen (L) och kapacitansen i kapacitansdioden (D) bil- dar en resonanskrets med resonans vid frekvensen F när spänningen över dioden (D) är noll volt.

2. Larmelement ingående i ett larmsystem enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v, att kondensatorns (C) kapaci- tans är väsentligt större än kapacitansdiodens (D) kapaci- tans.

3. Larmelement ingående i ett larmsystem enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t a v, att motståndets (R) resistans och kondensatorns (C) kapacitans väljs så att tidskonstan- ten för urladdning av kondensatorn (C) är 0.1 till 5 milli- sekunder.

4. Larmelement ingående i ett larmsystem enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v, att sändaren (2) är anordnad att utsända ett frekvensmodulerat fält med frekvensen F mellan 1.5 MHz och 15 MHz, där modulations- frekvensen är 20 till 200 Hz och med ett frekvenssving för att minska erforderlig tolerans hos de i larmelementet (4) ingående komponenterna (L,R,C,D) samtidigt som störunder- tryckning erhålles.

5. Larmelement ingående i ett larmsystem enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t a v, att frekvenssvinget översti- 10 15 20 25 508 322 10 ger +/- 2 % men understiger 10% av frekvensen F, och att frekvenssvinget företrädesvis är +/- 5 % av frekvensen F.

6. Larmelement ingående i ett larmsystem enligt kraven 1, 2 eller 3, där frekvensen F ligger i ett intervall 5 kHz till 500 kHz, k ä n n e t e c k n a t (2) är anordnad att utsända ett frekvensmodulerat fält där a v, att sändaren modulationsfrekvensen är stokastisk.

7. Larmelement ingående i ett larmsystem enligt krav 4, 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a t a v, att sändaren (2) är anordnad att endast sända när frekvensen F medelst modulä- tionsfrekvensen är stigande och att inte sända när frekven- sen är fallande.

8. Larmelement ingående i ett larmsystem enligt något av föregående krav, där det av larmelementet (4) återutsända magnetiska växelfältet på grund av larmelementets nämnda krets innehåller ett pulståg med en viss pulsrepetitions- frekvens, k ä n n e t e c k n a t a v, att mottagaren (3) innefattar en detekteringskrets (12,13), vilken är anordnad att detektera pulsrepetitionsfrekvensen och/eller pulsernas form och anordnad att jämföra pulsrepetitionsfrekvensen med en förutbestämd frekvens och/eller analysera pulsernas form samt anordnad att vid överensstämmelse mellan pulsrepeti- tionsfrekvensen och/eller pulsformen avge en signal till en larmindikeringsanordning (6).