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Verfahren unc'. Vorrichtungen zur Alarm.sicherung Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Alsrmsicherung von Gegenstanden, insbesondere Glasscheiben
gegen Beschädigung, und Vorrichtungen zum Durchführen des Verfahrens.
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Zur Alarmsicherung von Glasscheiben ist es bekannt, auf diese einen
oder mehrere dektrisch leitende Folieiistrelfen zu kleben, die beim Zerschlagen
der Scheibe zerreißen und einen daran angeschlossenen elektrisehen Stromkreis unterbrechen.
Das Öffnen des durch den oder die Folienstreifen gebildeten Stromkreises wird durch
einen Alarmgeber angezeigt. Diese Art der Alarmsicherung hat Jedoch den Nachteil,
daß der Stromkreis durch eine dem Folienstreifen parallelgeschaltete Leitung, die
beispielsazeise durch geeignetes Durchbohren der Scheibe augebracht werden kann,
aufrechterhalten werden kann. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Folienstreifen,
da sie auf der Scheibe sichtbar sind, nur einen Teil der Scheibe bedecken können
und der unbedeckte Teil der Scheibe entfernt werden kann, ohne daß ein Alarm ausgelöst
wird. Durch die in der Scheibe angebrachten oeffnungen können beispielsweise hinter
dieser befindliche Gegenstande greifbar werden.
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Eine im Prinzip gleiche Alarmsicherung wie der auf die Scheibe aufgeklebte
Folienstreifen stellt der in die Scheibe eingeschnolzene Draht dar, der wie der
Folienstreifen zum Schließen eines elektrischen Stromkreises dient. Derartige Scheiben
sind jedoch sehr teuer in der Ilerstellung und weisen im Prinzip die gleichen Nachteile
auf wie die mit Folienstreifen beleben Scheiben.
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Ein weiteres bekanntes Prinzip der Alarinsicherung besteht darin,
die bei der Beschädigung der Scheibe auftretenden Vibrationen festzustellen und
dadurch einen Alarmgeber auszulösen. Zum Realisieren dieses Prinzips sind auf Scheiben
anbringbare Vibrationskontakte und Mikrofone bekannt. Während die Vibrationskontakte
den
Nachteil aufweisen, daß sic Frequenzen nicht ausreichend differenzieren, also bereits
auf sehr starke Umweltsgeräusche ansprechen können, können die Mikrofoiie durch
ihre besondere Ausgestaltung oder durch nachgeschaltete elektrische Filter für spezifische,
beim Bruch der Scheibe auftretende Frequenzen empfindlich gemacht werden. Aber auch
das stellt keine ausreichende Alarmsicherung dar, da diese Frequenzen auch beim
Berühren der Scheibe mit einem harten Gegenstand auftreten, wodurch ein Fehlalarm
ausgelöst wird. Die nach diesem Prinzip arbeitenden Alarmsicherungen entsprechen
zudem nicht den Polizei-Richtlinien, die fordern4 daß ein Alarm nur ausgelöst werden
darf, wenn der zu schützende Gegenstand bleibend beschädigt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Alarmsicherung
von Gegenständen anzugeben, bei dem jede Beschädigung des ZU sichernden Gegenstandes
einen Alarn auslöst, aber wiederum nur dann Alarm ausgelöst wird, wenn der Gegenstand
einer bleibenden Beschädigung unterworfen wird.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Gegenstand
durch einen Schwingunsgeber in Schwingung mit einem bestimmten Sollwert der Frequenz
und/oder der Amplitude versetzt wird, die Schwingung durch einen Schwingungsempfänger
abgegriffen wird und Abweichungen vom Sollwert zum Auslösen eines Alarmgebers verwendet
werden.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein Großteil der
schwingungsfähigen Gegenstände, insbesondere solche aus Glas, wie Glasscheiben oder
Glasvitrinen, nur dann in ihren Übertragungs- und Resonanzeigenschaften geändert
werden können, wenn ihnen eine bleibende Beschädigung zugefügt wird. Dadurch ist
sichergestellt, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zuverlhssig immer dann ein
Alarm ausgelöst wird, wenn der betreffende Gegenstand unbefugt beschädigt wird,
eine unbeabsichtigte Alarmgabe dagegen nicht auftreten kann. Die erfindungsgemäße
Alarmgabe entspricht in übrigen den Polizei-Vorschriften, da nach auftreten eines
Alarnsan dem zu sichernden Gegenstand eine Beschädigung vorliegen ruft.
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Ausgehend von einer Vorrichtung zur Alarmsicherung mit einer mit
dem zu überwachenden Gegenstand in Verbindung stehenden Überwachungseinrichtung
wird das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafterweisc dadurch realisiert, daß ein
Schwingungsgeber mit dem Gegenstand so in Verbindung steht, daß auf diesen Schwingungen
mit bestimmtem Sollwert der Frequenz und/oder der Amplitude übertragbar sind, daß
an einer Stelle des Gegenstandes, an der diese Schwingung abgreifbar ist, ein Schwingungsempfänger
angeordnet ist, und daß an den Schwingungsempfänger ein Alarmgeber angeschlossen
ist, der auf eiue vorgegebene Abweichung von Sollwert der Frequenz und/oder der
Amplitude der Schwingung anspricht.
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Der Schwingungsgeber karm beispielsweise von einen auf einer bestimmten
Frequenz schwingenden Oszillator angeregt werden. Die Amplitude des Oszillators
wird dabei so eingestellt, daß am Ausgang des Schwingungsempfängers eine bestirznte
Amplitude erltsteht. Der an den Schwingungsenpfänger
angesch'ossene
Alarmgeber ist so ausgelegt, daß er bei einem bestimmten Abfall der Amplitude von
ihrem Sollwert anspricht und Alarm auslöst. Für einen Großteil der schwingungsfähigen
Gegenstände, insbesondere Glasgegenstände, kann die Amplitude der Schwingung bei
gleichbleibender Anregung ebensowenig durch äußere Umstände beeinflußt werden, wie
deren Frequenz.
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Das Auslöse eines Behlalarms ist also nahezu ausgeschlossen.
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Sinne vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
besteht darin, daß der Schwingungsempfänger an den Eingang eines Verstärkers angeschlossen
ist, dessen Ausgang z.it dem Schwingungsgeber verbunden ist. Der Verstärkungsfaktor
des Verstärkers wird so eingestellt, daß die Schwingung des aus dem Gegenstand und
dem Verstärker gebildeten Systems selbst-erregt ist.
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In diesem Fall ist also kein mit dem Schwingungsgeber verbundener
Oszillator erforderlich. Die sich hierbei einstellende Schwingung ist annähernd
gleich der Eigenfrequenz des schwingenden Gegenstandes.
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Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung ist dadurch gegeben, daß
der Schwingungsgeber und der Schwingungsempfänger aus piezoelektrischen Elementen
gebildet sind, die mit dem Gegenstand verbunden sind.
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Die piezoelektrischen Elemente sind für den vorliegenden Fall der
Schwingungserzeugung und des Schwingungsempfangs von schwingfähigen Gegenständen,
insbcsondere von Glasgegenständen, sehr geeignet. Praktische Untersuchungen haben
gezeigt, daß eine Spannung von wenigen Volt an den Eingangsklemmen des piezoelektrischen
Schwingungsgebers genügt, um eine ausreichend stabile Schwingung
des
Gegenstandes zu erzeugen. Der Energiebedarf einer derartigen mit piezoelektrischen
Elementen aufgebauten Überwachungsschaltung kann also äußerst gering gehalten werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Sichern von gleiçhzeitig mehreren gleichartigen Gegenständen, beispielsweise
einer Reihe von Schaufensterscheiben, besteht darin, daß der Gegenstand mehrere
glcichartige Teilgegenstände umfaßt, die jeweils einen Schwingungsgeber und einen
SchTingungsempfänger aufweisen und bei denen jeweils ein Schwingungsempfänger eines
Teilgegenstandes mit einem Schwingungsgeber eines anderen Tcilgeg£nstandes verbunden
ist. Durch die "Kettenschaltung" der Teilgegenstänger untereinander ist für sämtliche
Teilgegenstände nur ein Alarmgeber und ein Oszillator bzw. ein riickgekoppelter
Verstärker notwendig.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Alarinsicherung eines Gegenstandes unter
Zuhilfenahme eines Oszillators, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Alarmsicherung
eines Gegenstandes mit selbsterregter Schwingung,
Fig. 3 eine schenatische
Darstellung einer Alarmsicherung von gleichzeitig drei auf gleicher Frequenz schwingenden
Gegenständen, Fig.-4 eine einfache elektrische Schaltung für den Verstärker nach
den Fig. 2 und 3, und den zugehörigen Alarmgeber, und Fig. 5 einen Querschnitt durch
einen auf einer Glasscheibe angebrachten Schwingungsgeber.
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Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Alarmsicherung enthält
den zu sichernden Gegenstand GE, auf dem auf einauder gegenüberliegenden Seiten
ein Schwingungsgeber G und ein Schwingungsempfänger E angeordnet sind, einen Oszillator
0 und einen Alarmgeber A. Der zu sichernde Gegenstand ist beispielsweise eine in
einen Rahmeii eingefaßte Glasscheibe. Sowohl der Schwingungsgeber G als auch der
Schwingungsempfänger E sind, wie in Fig. 5 näher dargestellt ist, auf die Glasscheibe
aufgeklebte piezoelektrische Elemente. Der Schwingungsgeber ist elektrisch an den
Oszillator 0 angeschlossen. Der Schwingungsempfänger E ist mit dem Alarmgeber A
verbunden.
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Die von Oszillator 0 als elektrisches Signal an den Schwingungsgeber
gefiihrte Wechselspannung wird als mechanische Schwingung auf den Gegenstand GE
übertragen.
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Diese pflanzt sich durch den Gegenstand GE fort und wird vom Schwingungsempfänger
E wieder in eine elektrische Schwingung derselben Frequenz umgeformt. Das dabei
erzeugte Empfangs signal wird den Alarngeber A zugeleitet Der Alarmgeber A enthält
eine Schwellwertschaltung, die an ein Relais angeschlossen ist, welches einen Stronkreis
schließt, wenn die Empfangsamplitude unter den durch die Schwellwertschaltung fixierten
Schwellwert fällt.
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Dies ist dann der Fall, wenn der Gegenstand GE beschädigt, beispielsweise
zerbrochen, wird.
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Eine wesentlich empfindlichere Vorrichtung ist die in Fig. 2 dargestellte.
Ein Gegenstand GE' ist wiederum, wie bereits in Fig. 1 ausgeführt, mit einem Schwingungsgeber
G' und einem Schwingungsempfänger E' versehen. Der Schwingungsempfänger E' ist an
den Eingang eines Verstärkers V angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers V ist
sowohl mit dem Schwingungsgeber G' als auch mit einem Alarmgeber A' verbunden. Bei
genügender Verstärkung des Verstärkers V ist das aus Gegenstand GE' und Verstärker
V Gebildete System selbsterregt. Das heißt, es stellt sich eine bestimnte Resonanzfrequenz
ein.
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Diese Resonanzfrequenz wird hauptsächlich durch die physikalischen
Parameter des Gegenstandes GE' selbst bestimmt. Praktische Untersuchungen haben
gezeigt, daß diese Iiesonanzfrecuenz bei einer in einem Rahmen eingespannten Glasscheibe
von etwa 1 x 2 m bei etwa 150 kHz liegt.
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Sie läßt sich durch Andern der Temperatur der Glasscheibe oder durch
Belasten der Glasscheibe, beispielsweise durch Auflegen der flachen Hand, nur um
wenige Hertz wandern.
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Eine Beschädigung der Glasscheibe, beispielsweise durch Ritzen oder
Durchlöchern, führt jedoch zu einer crheblichen iLnderurzg der Resonanzfrequenz.
Bei einem Versuch ist die ursprünglich bei 150 kliz gelegene Resonanzfrequenz nach
Durchlöchern der Scheibe auf 230 kHz gestiegen. Der Alarmgeber A ann demnach äußerst
einfach ausgelegt werden. In Fig. 4 stellt der mit A bezeichnete Schaltungsteil,
wie noch näher ausgeführt wi2d, ein einfaches Beispiel dieser Art dar.
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Vielfach besteht das Problem, eine Reihe von gleichartiüen Gegenständen
gleichzeitig zu sichern. Eine einfache Möglichkeit dazu ist in Fig. 3
dargestellt.
Die Gegenstände GE1, GE2 und GE3 sind wie die Cegenstände der Fig. 1 und 2 mit Schwingungsgebern
G1 bie C3 und Schwingsempfängern E1 bis E3 versehen.
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Der Schwingungsempfänger E1 ist mit dem Schwingungsgeber G2 und der
Schwingungsempfänger E2 mit dem Schwingungsgeber G3 verbunden. Diese Kettenschaltung
von drei Gegenständen GE1 bis GE3 kann nun als ein Gegenstand betracht rt werden,
dessen Signaleingang der Schwingungsgeber Gl und dessen Signal ausgang der Schwingungsempfänger
E3 ist. Zwischen diesem Ein- und Ausgang ist, wie in Fig. 2, ein Verstärker V angeschlossen,
mit dessen Ausgang ein Alarmgeber A" verbunden ist. Der Alarmgeber A" kann gleich
wie der Alarmgeber A' in Fig. 2 aufgebaut sein. Bei genügender Verstärkung des Verstärkers
V stellt sich auch hier ein dem aus der Kettenschaltung der drei Gegenstände CE1
bis GE3 und dem Verstärker V gebildeten Systems eigene Resonanzfrequenz ein. Durch
Beschädigen eines der drei Gegenstände wird diese Resonanzfrequenz bzw. die am Ausgang
des Verstärkers V liegende Amplitude so stark verändert, daß die in dem Alarmgeber
befindliche Schwellwertschaltung auf "Alarm" umschaltet.
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Die in Fig. 4 dargestellte elektrische Schaltung zeigt den Zusammenschluß
und die Ausbildung des Verstärkers V und des Alarmgebers h und den Anschluß des
darin e@thaltenen Schwingungsgebers G und Schwingungsempfängers E. Der Verstärker
V ist durch zwei Transisoren Tl wird T2 zweistufig ausgebildet. Die Eingangsklemmen
des Verstärkers sind über einen Potentiometerabgriff eines Potentiometers P urtd
einen Kondensator C1 an die Basis des Transistors T1 geführt. Als ausgang des Verstärkers
dienen die Anschlüsse eines im Emitterkreis
des Transistors T2
liegenden Widerstandes R1. An den Eingang des Verstärkers V ist der Schwingungsempfänger
E und an dessen Ausgang der Schwingungsgeber G angeschlossen. Der Alarmgeber A enthält
einen Schalttransistor T3, in dessen Kollektorstromkreis die Spule eines Relais
Re liegt. Den Eingang des Alarmgebers bildet die Reihenschaltung des aus einen Kondensator
C2 und einem Widerstand R2 gebildeten RC-Glicdes. Dieses RC-Glied liegt dem als
Ausgang des Verstärkers V dienenden Widerstand R1 parallel.Der dem Kondensator C2
und dem Widerstand R2 gemeinsame Anschlußpunkt ist a die Basis des Transistors T3
angeschlossen. Bei genügend hoher Amplitude der am Widerstand R1 abfallenden Spannung
ist die Basisemitterspannung des Transistors T3 genügend hoch, um diesen durchzuschalten
uid das Relais Re anzuziehen. Erst bei Unterschreiten eines bestimmten Schwellwertes
der Amplitude des Ausgangssignals des Verstärkers V geht der Transistor T3 in dem
gesperrten Zustand iiber und das Relais Re fällt ab. Durch dieses Abfallen des Relais
wird ein Schalter geschlossen und Alarm ausgelöst.
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Dem Eingang des Alarmgebers kann, um einen Frequenzwechsel feststellen
zu können, auch ein aus eineln einfachen Parallelschwingkreis bestehendes Filter
parallel geschaltet sein. Die Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises ist dabei
auf die Resonanzfrequenz des aus dem unbeschädigten Gegenstand und den Verstärker
gebildeten Systems $abgestimmt.
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Fig. 5 zeigt die Anordnung des piezoelektrischeii Elements PE eines
Schwingungsgebers oder Schwingungsempfängers auf einer Glasscheibe GE. Das piezoelektrische
Element weist zwei Lötanschlüsse auf, an denen Leiter L
angelötet
sind. Wenn das piezoelektrische Element PE unmittelbar auf der Scheibe GE angebracht
werden sollte, müßte diese mit einer Vertiefung versehen werden, un sowohl den Lötansdiluß
als den einen Leiter L, der der Scheibe zugekehrt ist, auf zunehmen. Da dies bei
einem nachträglichen Einbau der Anlagensicherung Schwierigkeiten macht, ist das
piezoelektrische Element PE auf einen wie schenträger ZT aufgebracht, der die eben
erwähnte Vertiefung trägt. Der Zwischenträger ist seinerseits mit der Glasplatte
GE verklebt. Somit ist der mechanische Kontakt zwischen den piezoelektrischen Element
TE und der Glasplatte GE hergestellt. Um die aus dem piezoelektrischen Element PE
und dem Zwischenträger gebildete Einheit vor mechanischer Beschädigung zu schützen,
ist diese von eiiiem Gchäuse GH umgeben, das mit einer dauerelastlschen Vergußmasse
ausgegossen ist.
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Die Erfindung ist nicht auf das aufgcfiihrte Ausfithrungsbeispiel
beschränkt. Insbesondere läßt sich die Alarmsicherung statt auf Glasscheiben auf
beliebigen schwingungsfähigen Gegenständen anbringen. Beispielsweise lassen sich
auch Türen von aus Metall bestehenden Panzerschränken sichern. Eine weitere vorteilhafte
Verwendung ist darin zu sehen, mechanisch beanspruchte Teile, etwa Teile vor Flugzeugen,
auf das eventuelle Auftreten von Brüchen oder Haarrissen zu berwachen. Die in Fig.
n dargestellte Sicherung von gleichzeitig mehreren Gegenständen läßt sich auch mit
einem Oszillator, wie er in Fig. n dargestellt ist, betreiben. Der Oszillator wird
dabei an den Schwingungsgeber G1 angeschlossen und der Schwingungsempfänger E3 bildet
den Anschluß für den Alarmgeber.