DE2403052C3 - Ortsunabhängiges IR-Puls-Überwachungsgerät mit Alarmsignalgabe - Google Patents
Ortsunabhängiges IR-Puls-Überwachungsgerät mit AlarmsignalgabeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Überwachungsgerät, bei dem mittels Veränderungen der Strahlungsverhältnisse
zwischen einem gepulsten IR-Sender mit gerichteter Strahlung und einem mit einer vom Sender
abgeleiteten Referenzspannung arbeitenden Empfänger, die eine bauliche Einheit bilden, Alarmsignale
ausgelöst werden.
Durch die niederländische Offenlegungsschrift 71 02 674 (DT-OS 21 09 859) ist ein Überwachungsgerät
der eingangs genannten Art bekanntgeworden, das mit einem Phasenvergleich der nach Reflexion empfangenen
Strahlung mit der Referenzspannung arbeitet. Hierzu brauchen die Amplitudenverhältnisse nur
ausreichend zu sein, um die Frequenzen der Spannungen zu ermitteln. Auf der anderen Seite ruft jede
Frequenzstrahlung, die stärker als die reflektierte Strahlung ist, einen Alarm hervor. Um die Wirkungen
der gerätebedingten Phasendifferenzen auszuschalten, die ebenfalls Alarm verursachen wurden, sind beim
Bekannten außerdem Logikstufen vorgesehen. Diese können jedoch nicht verhindern, daß im überwachten
Raum auch Phasenbedingungen auftreten können, die keinen Alarm auslösen, obgleich sich die Reflexionsverhältnisse,
für die das Gerät eingestellt ist, ändern bzw. geändert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein installations- und ortsunabhängiges Überwachungsgerät zu schaffen, das
in einfacher Weise den verschiedenen Überwachungsvorgängen, wie z. B. bei Diebstahl- und Einbruchssicherungen,
oder Alarmierungen weitestgehend störungssicher angepaßt werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der Empfänger in seiner Ausgangsamplitude einstellbar ist
und die Empfängerausgangssignalimpulsspannung mit der vom Sender abgeleiteten einstellbaren Referenzsignalspannung
in einem mit der Pulsfrequenz des Senders getakteten Amplitudenkomparator derart verglichen
wird, daß erst bei Änderung der bei der Empfängereinstellung gegebenen Reflexionsverhältnisse aus der
Komparatordifferenz ein Alarmsignal abgeleitet wird.
Abgesehen von den kleinen geometrischen Abmessungen und dem niedrigen Gewicht besteht der Vorteil
des Überwachungsgerätes darin, daß die Empfindlichkeit sehr genau eingestellt und angepaßt werden kann
und die hohe Betriebssicherheit und Störungssicherheii verbunden mit sehr kleinen Falschalarmraten erhalten
bleiben. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß mehrere Überwachungsgeräte unabhängig voneinander z. B. ir
großen Räumen oder bei extremem Sicherheitsbedürfnis ohne gegenseitige Beeinflussung betrieben werdet
können, da die Wahrscheinlichkeit sehr gering ist, daO die Geräte mit oxakt gleicher Pulsfolgefrequenz unc
zudem noch gleicher Phase arbeiten.
Infolge der hohen Selektivität und der hoher Leistungsfähigkeit ist das Gerät unabhängig vor
speziellen Eigenschaften von Reflexionsflächen. Zurr Beispiel können auch einzelne Schranktüren od. dgl
gesondert überwacht werden.
Die Zeichnung stellt ein Ausfüh ungsbeispiel dar. Es
zeigt
F i g. 1 ein Blockschallbild,
F i g. 2a, 2b schematische Geräteansichten,
F i g. 3 eine Schaltungsanordnung des Senders, F i g. 4 eine Schaltungsanordnung des Empfängers,
F: g. 5 eine Schaltungsanordnung des Komparator,
Fig. 6 eine Schaltungsanordnung der Batteriekontrolle.
Nach Fig. 1 besteht der Sendeteil aus einer Multivibratorstufe 1, einer Pulsformerstufe 2 und einer
IR-Lichtquelle 3, z.B. eine Lumineszenz-Diode oder Laser-Diode. Mittels einer Optik 4 wird ein Strahl mit
definiertem öffnungswinkel auf die reflektierende Szene 5 gerichtet. ,5
Von der IR-Lichtquelle 3 wird gleichzeitig Licht auf eine Photo-Diode 6 gegeben, so daß von dieser Diode in
einer Stufe 6' eine Referenzsignalspannung abgeleitet werden kann, die einem getakteten Komparator 7
zugeführt wird, dessen anderer Eingang an einen Vorverstärker 8 im Empfängerteil für die von einer
Empfangsdiode 9 mit davorliegender Optik 10 abgegebenen Spannungen angeschlossen ist. Der aas zwei vom
Multivibrator 1 taktmäßig angesteuerten Differenzverstärkern bestehende Komparator 7 liefert über einen
Pulsformer 11, in dem gleichzeitig Rauschanteile unterdrückt werden, eine entsprechende imoulsspannung,
die einer Integratorstufe mit Auswertevorrichtung zugeführt wird, deren Wirkungsweise später
beschrieben wird.
Hinter der Integratorstufe 12 liegt eine Haltschaltungsstufe 13, an die eine Ansteuerstufe für einen z. B.
akustischen Alarmgeber 14 angeschlossen ist. Ferner ist eine Batteriekontrollstufe 16 vorgesehen, durch die z. B.
ein Flackersignal oder ein Alarmsignal ausgelöst werden kann, wenn die Batterien der Stromversorgung
17 nachlassen. Die Stromversorgung kann gegebenenfalls auch über ein Netzanschlußgerät erfolgen.
Zur Justage des Gerätes dient das Potentiometer 8'. Das an seinem Einsatzort aufgestellte Gerät wird so
justiert, daß gerade kein Alarmsignal ausgelöst wird. Zur Kontrolle kann ein beliebiger Gegenstand in den
Strahlengang gebracht werden. Dann muß das Alarmsignal ausgelöst werden.
Ferner kann noch ein Schalter 52 vorgesehen sein, der durch Betätigung ein sogenanntes »Scharfmachen«
des Gerätes gestattet; d. h. nach der [ustage vergehen einige Sekunden, bis das Gerät ansprechbereit ist, so
daß ein das Gerät Einstellender sich ohne Alarmgabe durch den Strahlengang bewegen kann.
Zweckmäßig werden die Bedienungselemente so eingerichtet, daß sie von Unbefugten ohne Alarmauslösung
nicht betätigt werden können. Ein einmal ausgelöster Alarm kann z. B. von Unbefugten nicht
beeinflußt werden.
Wie aus Fig. 2a, 2b ersichtlich, sind sämtliche Bausteine des Gerätes in einem flachen Gehäuse G
etwa von der Größe eines normalen Buches untergebracht. Die einzelnen Stufen sind auf einer innerhalb des
Gehäuses befestigten Printplatte Pl geschaltet, während
die Kammern für die Sendediode SD und die Empfängerdiode ED gut voneinander abgeschirmt und
durch eine Wand W isoliert sind, auf der die Empfängerdiode 6 für die Referenzsignale angebracht
ist.
Die z. B. aus geeigneten Kunststoffiinsen bestehenden
Optiken 4 und 10 sind in der längeren Gehäuseflachseite Fl montiert, die auch das Kontrollämpc^cn KL
enthalten kann. A»f der kürzeren Gehäuseflachseite F2
sind die Drucktastenschalter 51, S2 und das Einstellpotentiometer
8' angeordnet, so daß die Aufstellung des Gerätes hochkam (F2, F2') oder flach (FIl, FIi')
erfolgen kann.
Die Kammer BK dient zur Aufnahme von Trockenbatterien, aus denen die Betriebsspannungen V des
gesamten Gerätes entnommen werden. Der interne akustische Alarmgeber 14 soll einen ausreichenden
Lautstärkepegel als durchdringendes Alarmsignal erzeugen.
Bei de; aus Fig.7 ersichtlichen Schaltungsanordnung
für den Sendeteil liefert ein Transistormultivibrator
TMVüber Transistorstufen Ti und 72, mit denen die
IR-Sendediode SU angesteuert wird, sehr kurze
Impulse, so daß ein Strahl von sehr kurzen energiereichen Impulsen von unsichtbarem IR-Licht rhythmisch
im Takte von z. B. 100 Hz entsteht. Von der Transistorstufe Tl werden gleichzeitig über Leitung TTaktimpuise
für den Differenzverstärker des Komparaiors 7 (F i g. 5) abgenommen.
Das Tastverhältnis der IR-Lichtquelle ist so klein
gewählt, daß bei hoher Strahlungsleistung im Puls ein niedriger Stromverbrauch der Sendeschaltung resultiert.
Die Pulsfolgefrequenz ist so gewählt, daß bewegte Gegenstände noch gut und sicher entdeckt werden
können, und daß fremde pulsierende Lichtquellen, z. B. Leuchtstofflampen, außerhalb der Pulsfolgefrequenz
liegen.
Die Verstärkerschaltungsanordnung nach F i g. 4 besteht aus der IR-Empfangsdiode ED mit kapazitiv
angekoppeltem Transistorverstärker TV, dessen Ausgangsspannung durch das bereits erwähnte Einstellpotentiometer
8' einstellbar ist. Die als Detektor dienende Empfangsdiode ist kapazitiv an den Eingangsverstärker
angekoppelt. Dadurch kann das Gerät von Gleichlicht — selbst relativ hoher Intensität — nicht gestört
werden. Durch den Einsatz von Silizium-Empfangsdioden und deren Betrieb in Sperrichtung ist es möglich,
einen linearen Arbeitsbereich in Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke von etwa 6 Zehnerpotenzen zu
gewährleisten. Damit ist die Funktion der Schaltung praktisch unabhängig von der Umgebungsbeleuchtung.
Der Komparator 7 besteht nach der in Fig. 5 angegebenen Schaltungsanordnung aus zwei Differenzverstärkern
mit den Stufen D 1, D 2, denen über Leitung A die Ausgangsspannung des Transistorverstärkers T\
des Empfängerteils und über Leitung B die von der Diode 6 abgeleitete mittels eines Potentiometers PC
einstellbare Referenzsignalspannung zugeleitet wird Die zum Amplitudenvergleich benutzten Differenzverstärker
D 1, D 2 werden über die Leitung Tim Takte dei Sendeimpulse geschaltet. Damit wird sichergestellt, daC
nur die vom eigenen Gerät ausgesendeten Lichtimpulsc zur Verarbeitung kommen können, und die Anordnung
gewinnt eine hohe Selektivität und damit Störsicherheit
Nach Pulsformerstufen 11,11', mit denen Störspitzet
innerhalb der aktiven Komparatorzeit unterdrück werden, folgt die Integratorstufe 12, welche dafür sorgt
daß der Alarm erst dann ausgelöst wird, wenn di< Vergleichsschaltung mehrere aufeinanderfolgende Im
pulse liefert. Durch diese Anordnung steigt di< Sicherheit
en falschen A%!ärrrj erheblich.
Am Ausgang des Transistors T3 iiegt einerseits eint Transistorstufe Tr für die Betätigungeines Relais /?un<
andererseits eine Buchse DB, über die ein äußere Alarmgeber angesteuert werden kann, gegebenenfall:
parallel oder gesondert zum internen Alarmgeber.
Wenn das Relais erregt wird, was immer dann erfolgt, wenn die bei der Justage des Gerätes auf Null
abgeglichenen Differenzverstärker DX, D2 durch veränderte Empfangsverhältnisse eine Ausgangsspannung
abgeben, wird der Relaiskontakt r 1 betätigt, der den akustischen Alarmgeber 14 auslöst.
Die einfache Bedienbarkeit des Gerätes wird durch den Einsatz von nur 3 Bedienelementen erreicht.
Für die Anpassung des Gerätes an eine beliebiges
Szene ist die Betätigung des Einschalters Sl und die Einstellung mit dem Potentiometer 8' erforderlich, so
daß die in dieser Stellung wirksame Kontrollampe KL erlischt.
Eine spezielle Schaltung läßt in dieser Schalterstellung die Kontrollampe KL flackern, wenn die zulässige
Batteriespannung unterschritten wird. Die Schaltung besteht z. B. nach F i g. 6 aus dem Transistormultivibrator
MV1 und dem Referenzspannungsgeber R VG.
Über einen weiteren Schalter 52(F i g. 5) läßt sich das
Gerät »scharf« machen. Dazu wird statt der Kontrolllampe KL der Alarmgeber eingeschaltet und außerdem
die Rückkopplung der Selbsthaltescnaltung von 73 geschlossen.
Darüber hinaus lassen sich Einschaltverzögerung und Einschaltdauer des Alarmsignals mit 52 in Funktion
setzen.
Das Alarmgerät als Basisgerät für weitere Anwendungsfälle kann vielseitig erweitert werden, z. B. durch
Anschluß von externen Alarmgebern, drahtlosen Signalübertragern, optischen Anzeigern, Zählern usw.
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Überwachungsgerät, bei dem mittels Veränderungen der Strahlungsverhältnisse zwischen einem
gepulsten Infrarot-Sender mit gerichteter Strahlung und einem mit einer vom Sender abgeleiteten
Referenzspannung arbeitenden Empfänger, die eine bauliche Einheit bilden, Alarmsignale ausgelöst
werden, dadurch gekennz;ichnet, daß der Empfänger (9, 8) in seiner Ausgangsamplitude
einstellbar (8') ist und die Empfängerausgangssignalimpulsspannung
(A) mit der vom Sender (3) abgeleiteten einstellbaren Referenzsignalspannung
(B) in einem mit der Pulsfrequenz des Senders getakteten (T) Amplitudenkomparator (7) derart
verglichen wird, daß erst bei Änderung der bei der Empfängereinstellung gegebenen Reflexionsverhältnisse
aus der Komparatordifferenz ein Alarmsignal abgeleitet wird.
2. Überwachungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (7) des
Empfängers aus zwei Differenzverstärkerstufen (Dl, D2) besteht, deren einen Eingängen parallel
die Empfängerausgangssignalspannung (A) und deren anderen Eingängen parallel die einsteilbare
Referenzsignalspannung (B) zugeführt wird, während an die Ausgänge parallel die Taktspannung (T)
des Senders angelegt ist.
3. Überwachungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den zusammengeschalteten
Ausgängen der Differenzverstärkerstufen (D 1, D2) ein Integrationsglied(12) liegt.
4. Überwachungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Transistorausgang des
Integrationsgliedes (12) eine Ansteuerstufe Tr für ein
Relais (R) od. dgl. und eine Anschlußbuchse (DB) angeschlossen ist.
5. Überwachungsgerät nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Alarmgeberstufe (14) mittels einer in der Komparatorstufe (7) betätigten Schaltanordnung
ansteuerbar ist und wahlweise statt des akustischen Alarmgebers (14) eine Kontrollampe (KL) einschaltbar
ist.
6. Überwachungsgerät nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Alarmgeberstufe (14) ein Justageschalter vorgesehen ist.
7. Überwachungsgerät nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß
am Gerät ein Schalter (52) vorgesehen ist, der die Betriebsbereitschaft des eingestellten Gerätes um
kurze Zeit verzögert.
8. Überwachungsgerät nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß
die die Kammern für die Sendediode (SD) und Empfangsdiode (9; ED) abschließenden Optiken (4,
10) aus Kunststofflinsen bestehen, die in einer Randfläche (F 1) des Gerätes angebracht sind.
9. Überwachungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Stromversorgung die
Stromquellen mit dem Gerät eine bauliche Einheit bilden (17).
10. Überwachungsgerät nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß
der Alarm nach einer vorgegebenen Zeit sich von selbst abschaltet und das Gerät von neuem
ansDrechbereit ist.
11. Überwachungsgerät nach Anspruch 1, oder
einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die gepulste IR-Strahlung von einer Lumineszenz-Diode
(SD)abgegeben wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742403052 DE2403052C3 (de) | 1974-01-23 | Ortsunabhängiges IR-Puls-Überwachungsgerät mit Alarmsignalgabe |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19742403052 DE2403052C3 (de) | 1974-01-23 | Ortsunabhängiges IR-Puls-Überwachungsgerät mit Alarmsignalgabe |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2403052A1 DE2403052A1 (de) | 1975-07-31 |
DE2403052B2 DE2403052B2 (de) | 1977-03-10 |
DE2403052C3 true DE2403052C3 (de) | 1977-10-20 |
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