DE2828202C3 - Schwingungsfühler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungsfühler der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Gattung.

Schwingungsfühler, oft auch als Massenträgheitsfühler oder Beschleunigungsmesser bezeichnet^ sind heute weit verbreitet. Beispielsweise werden sie in Sicherungs- oder Schutzanlagen verwendet. Derartige Schwingungsfühler sind als Schalter ausgebildet, die durch eine Bewegung des gesamten Schalters infolge von Beschleunigungskräften, beispielsweise Schwingungsstößen oder Erschütterungen, betätigbar sind. Sie sind inbesondere bei Haushaltsgeräten, wie Waschmaschinen oder Trockc-nschleudern mit Vorteil verwendbar. Hierbei können die Schwingungsfühler so als Schalter eingesetzt werden, daß beim Überschreiten einer vorgegebenen Schwingungsamplitude infolge einer Überlast oder exzentrischen Belastung der Trommel die elektrische Energieversorgung unterbrochen wird. Schwingungsfühler sind auch in Fahrzeugen einsetzbar, um deren elektrische Anlage im Fall eines Aufpralles abzuschalten. Ferner ist ein als Schalter wirkender Schwingungsfühler bei einem Auto zur Sicherung gegen einen unberechtigten Eingriff einsetzbar.

Ein Schwingungsfühler sollte bereits von seinem Aufbau her auf unterschiedliche Frequenzen ansprechen können und auch bei Schwingungen niedriger Frequenz eine ausreichende Empfindlichkeit aufweisen. Auch sollte ein Schwingungsfühler in der Lage sein, eine Umformung bzw. Überführung eines Schwingungsmode in die schwingungsempfindliche Richtung des Fühlerelementes vornehmen zu können; und zwar unabhängig davon, welche Schwingungsachse zunächst angeregt worden ist.

Ein in einer Sicherungsanlage eingesetzter Schwingungsfühler soll auf langsame, ggf. geringfügige, durch natürliche Ereignisse hervorgerufene Bewegungen des Cebäudegefüges nicht ansprechen. Zu derartigen natürlichen Ereignissen gehören beispielsweise der vorbeifließende Verkehr, Stürme oder gegen ein Fenster oder einen Zaun fliegende Vögel. Gleichzeitig muß der Schwingungsfühler so aufgebaut sein, daß er äußerst empfindlich auf hohe Frequenzen bzw. rasche Bewegungen oder Beschleunigungskräfte, die durch ein gewalttätiges Eindringen in das oder ein Durchbrechen des Gefüges des Gehäuses anspricht, Ein derart eingesetzter Schwingungsfühler wirkt als Detektorschleife. Er muß an einen geeigneten Analysator angeschlossen sein, der den Energiegehalt und die Frequenz der übertragenen Schwingungsimpulse mißt.

&⁵ Der Schwingungsfühler sollte so aufgebaut sein, daß er äußerst empfindlich auf hoch- und nieder-frequente Energie anspricht, die durch ein Material, wie Glas, Holz und/oder Metall übertragen wird. Der Schwingungsfüh-

ler muß also einerseits auf die von einem Hochgeschwindigkeitsbohrer oder einem Glasschneider erzeugte hochfrequente Schwingung niedriger Energie ansprechen können. Andererseits soll er aber auch auf die von einem Hammer und Meißel abgegebene niederfrequente Schwingung hoher Energie ansprechen. Ein derartiger Schwingungsfühler soll nicht nur auf einen beabsichtigten Einbruch ansprechen können, sondern auch das durch Vandalismus, Eigentunisbeschädigung, Waren- und Anlageteileverlust bedingte Risiko vermindern.

Feiner soll ein Schwingungsfühler so ausgebildet sein, daß er an Schutzzäunen, Gebäudeteilen, wie Wänden oder den Eingängen zu Räumen, einschließlich Fenstern, Türen und Ventilatorgrills bequem anbringbar isL

Aus der US-PS 29 96 586 ist ein gattungsgemäßer Schwingungsfühler bekannt, bei dem zwei im Abstand voneinander angeordnete nicht-magnetisierbare Platten mit jeweils einem in der Mitte vorgesehenen zentralsymmetrischen Loch und eine durch die Löcher hindurchgeführte Stange vorgesehen sind. Der Querschnitt der¹ Stange ist kleiner als die von Lochrand umgrenzte Fläche. Die Stange wird durch zwei zu ihren Enden hin konisch zulaufende Magnetpole derart in den beiden Löchern gehalten, daß sie keinen Berührungskontakt mit den Lochrändern, wohl dagegen .nit einem Magnetpol hat Die Stange und die Platten bestehen aus elektrisch leitfähigem Material. Sie bilden — wie beim gattungsgemäßen Schwingungsfühler — elektrische Kontaktelemente. Bei Schwingungsanregung der Stange durch externe Schwingungen — vorzugsweise im Resonanzbereich — kommt zumindest das nicht mit dem Magnetpol in Berührung befindliche freie Stangenende in Berührungskontakt mit der Platte. Hierdurch wird ein elektrischer Stromkreis bzw. eine Detektorschleife geschlossen und ein entsprechendes Kontaktsignal erzeugt.

Wegen seiner rotationssymmetrischen Bauweise hat der bekannte Schwingungsfühler den Vorteil, daß er ohne Schwierigkeiten an Oberflächen unterschiedlichster Neigung anbringbar ist, ohne daß hierbei Justierprobleme zwischen der Stange und den Platten auftreten. Der bekannte Schwingungsfühler hat den Nachteil, daß er durch die beiden besonders ausgeformten Magnetpole relativ aufwendig und darüberhinaus durch externe magnetische Störfelder in seiner Wirkungsweise beeinträchtigbar ist So kann beispielsweise durch Veränderung der Magnetfeldstärke dar. Resonanzverhaltcn und damit die Ansprechempfindlichkeit des bekannten Schwingungsfühlers deutlich herabgesetzt werden.

Aus der US-PS 26 22 163 ist ein elektrischer Schwingungsfühler für Flugzeuge zur Anzeige eines Sturzfluges, eines Bruches oder einer Bruchlandung bekannt. Dieser Schwingungsfühler besteht im wesentlichen aus einem ersten und einem zweiten ringförmigen Teil, wobei das zweite ringförmige Teil gewöhnlich zentrisch im ersten ringförmigen Teil angeordnet ist. Die beiden ringförmigen Teile üben aufeinander eine magnetische Anziehungskraft aus. Hierbei ist das eine ringförmige Teil ortsfest angeordnet und das andere als Gewicht ausgebildet. Das andere ringförmige Teil wird von einem Stützlager derart gehaltert, daß es sich unter dem Einfluß einer Beschleunigung zum ortsfesten Teil bewegen kann. Das bewegliche Teil ist mit Federn b5 verbunden, deren Rückstellkraft unter Berücksichtigung der Verteilung des magnetischen Flusses so gemessen ist. daß die beiden Teile erst bei Erreichen oder Überschreiten einer kritischen Beschleunigungskraft in Kontakt miteinander gerater, können. Auch dieser bekannte Schwingungsfühler ist durch externe Magnetfelder störbar — zumindest dann, wenn er nicht entsprechend abgeschirmt ist.

Aus der GB-PS 12 63 076 ist ein Schwingungsfühler bekannt, der im wesentlichen aus einer gewöhnlich auf einem Auflager ruhenden elektrisch leitenden Kugel besteht Hierbei ist das Auflager aus drei Stiften oder Beinen aufgebaut, wobei zwei Stifte oder Beine elektrische Kontaktelemente darstellen. Hebt nun die Kugel infolge einer Schwingung vom Auflager ab. dann wirkt dieser Schwingungsfühler als Schalter, der die beiden Kontakte der Detektorschleife unterbricht Ein derartiger Schalter ist in Verbindung mit einem Analysator, beispielsweise dem in der GB-PS 14 41 583 beschriebenen, verwendbar.

Der aus der GB-PS 12 63 076 bekannte Schwingungsfühler muß für einen wirksamen Betrieb stets so angeordnet werden, daß dessen Stützfüße vertikal verlaufen. Dies bedeutet, daß er entweder mit einer verstellbaren Grundplatte oder einer anderen Justiereinrichtung zur genauen Positionierung der Stützfüße bestückt sein muß. Ein derartiger Schwingungsfühler reagiert äußerst empfindlich auf montagebedingte Lageveränderungen.

Ferner ist aus der GB-PS 11 45 204 ein Schwingungsfühler mit einem als Auflager ausgebildeten Gehäuse, einem unmittelbar beim Gehäuse angeordneten Magnet und einer Arbeitsmasse aus magnetischem, bzw. magnetisierbarem Material bekannt Hierbei wird die Arbeitsmasse durch die magnetische Anziehungskraft so lange auf dem Auflager gehalten, bis genügend hohe Beschleunigungskräfte infolge einer am Schwingungsfühler angreifenden Schwingung auftreten, um die magnetische Anziehungskraft überwinden zu können. In diesem Fall wird die Arbeitsmasse aus ihrer Ruhelage gerissen und bewegt dabei ein längliches Teil in dessen axialer Richtung. Hierdurch wiederum wird ein elektrisches Kontaktpaar unterbrochen oder in Verbindung miteinander gebracht. Bei diesem bekannten Schwingungsfühler sind das Auflager als Kegelstumpf und die Arbeitsmasse ebenfalls als Kugei ausgeformt Auch dieser Schwingungsfühler hat den Nachteil, daß er nur in bestimmter Ausrichtung an den Montageflächen befestigt werden darf, um wirksam zu sein.

Die mit einer Arbeitskugel bestückten Schwingungsfühler haben den Nachteil einer relativ kleinen Kontaktfläche. Dies wiederum führt zu relativ rascher Abnutzung. Ferner müssen bei derartigen Schwingungsfühlern Vorkehrungen getroffen werden, daß die elektrische Bogenbildung die Kontaktfläche nicht beeinträchtigt. Auch haben mit einer Arbeitskugel bestückte Schwingungsfühler den Nachteil, daß sie nur sehr schwer zwischen einer durch einzelne Schläge an einem Gefüge hervorgerufenen Schwingung und einer infolge eines Gefügeeinbruches bzw. -durchbruches hervorgerufenen Schwingung unterscheiden können, — und zwar unabnängig davon, ob die Arbeitskugel magnetisch gedämpft oder ungedämpft ist Deswegen geben derartige Schwingungsfühler oft Fehtalarm ab. Zwar kann bei einem derartigen Schwingungsfühler der Analysator so geschaltet werden, daß er einen Fehlalarm verhindert. Dies hat jedoch den Nachteil, daß das Risiko, daß ein Alarm bei unberechtigtem Eindringen in ein Anwesen nicht ausgelöst wird, beachtlich erhöht wird.

Die bekannten Schwineunesfühier sind teuer in der

Herstellung. Sie sind im allgemeinen nicht sehr weit verbreitet, insbesondere nicht im häuslichen Bereich, da die Bestückung von Haushaltsmaschincn mit den bekannten Schwingungsfühlcrn deren Verkaufspreis unverhältnismäßig in die Höhe treiben würde. Ferner würde auch die Ausrüstung von Sicherungsanlagen mit bekannten Schwingungsfühlern sehr teuer werden. Hinzu kommt noch, daß das Ansprechverhalten bei den bekannten Schwingungsfühlern relativ schwer änderbar ist. So kann beispielsweise das Ansprechverhalten des aus der GB-PS I? 63 076 bekannten Schwingungsfühlers nur dadurch geändert werden, daß dessen magnetische Dämpfung, der Abstand der das Auflager bildenden Stifte oder das Gewicht der Arbeitskugel verändert wird. Ferner müssen die bekannten Schwingungsfiihlcr äußerst genau barbeitet werden. Dies wiederum führt ebenfalls zu erhöhten Herstellungskosten.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Schwingungsfühler unter weitestgehender Beibehaltung seiner bisherigen Vorteile zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird durch das Kenn/reichen des Anspruches I gelöst.

Der erfindungsgemäße Schwingungsfiihler hat den Vorteil hoher Symmetrie. Er kann daher ohne Schwierigkeiten an Oberflächen unterschiedlichster Neigung angeordnet werden, ohne daß er dadurch an Wirksamkeit verlöre. Die besonders einfache Bauweise des erfindungsgemäßen Schwingungsfühlers hat zur Folge, daß er leicht und wirtschaftlich herstellbar ist. Hin/.u kommt, daß durch einfache Veränderungen der zwischen bzw. auf den Auflagern angeordneten Stange das Ansprechverhaltcn des .Schwingungsfühlers ohne Schwierigkeiten änderbar ist. Der erfindungsgeniäße Schwingungsfühler weist eine äußerst hohe Empfindlichkeit auf, die sich über einen großen Frequenz- und Amplitudenbereich erstreckt. Er ist auch in der Lage, zwischen unterschiedlichen Schwingungstypen und Frequenzen zu unterscheiden. Hinzu kommt, daß der erfindungsgemäße Schwinguncsfühler eine lange Lebensdauer hat, insbesondere nicht durch die Bildung elektrischer Entladungsbögen abgenutzt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Stange und/oder der ringförmige Ausschnitt bzw. Rand rotationssymmetrisch ausgebildet. Eine derartige Ausgestaltung dieser beiden Kontaktteile führt dazu, daß das Ansprechverhalten des gesamten .Schwingungsfühlers unabhängig von einer Rotation um seine Längsachse ist. Der Schwingungsfühler weist demnach ein insoweit rotationssymmetrisches Ansprechverhalten und damit eine hohe Symmetrie auf.

Um die schwingende (Kontakt-)Stange auf zwei Punkten lagern zu können, ist der ringförmige, als Auflager dienende Rand des Ausschnittes vorzugsweise in Form eines Polygons ausgeformt. Das einfachste Polygon ist in diesem Fall ein Dreieck. Eine höhere Symmetrie wird durch ein Sechseck erreicht. Anstelle des Polygon-Querschnittes kann der Ausschnitt auch einen Querschnitt aufweisen, der etwa die Form eines Kreisringes hat, wobei von dessen äußerer Umgrenzungslinie Stützfüße nach innen vorstehen, die untereinander gleichen Winkelabstand haben. Hierbei sind die Stützfüße vorzugsweise an ihren freien Enden abgerundet und haben untereinander einen Absland, der kleiner als der Durchmesser des mit ihnen in Berührung stehenden Abschnittes der Stange ist. Die Symmetrie eines derartigen Auflagers wird weiterhin dadurch erhöht, daß das Zentrum seines äußeren Umkreises aiii der Mittelachse des lochartigen Ausschnittes liegt.

Stattdessen kann der lochartige Ausschnitt auch einen zu einer Keilwelle komplementären Querschniti haben.

Durch unterschiedliche Formgebung des Querschnit tes des Ausschnittes bzw. des ringförmigen Auflager; läßt sich die Berührungsfläche zwischen der Stange unc den elektrisch leitenden Planen bequem ändern.

in Eine weitere Änderung der Berührungsfläche isi durch eine Änderung des Querschnittes der Stange erzielbar. Bevorzugt hat die Stange einen kreisförmigen einen polygonförmigen, vorzugsweise dreieckigen oder sechseckigen, oder einen Keilwellen-Querschnitt.

is Mit Ausnahme der Kombination eines kreisrunder Querschnittes für das Auflager und die Stange haben diese beiden Elemente bei den anderen bevorzugter

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Vorzugsweise hat die Stange ein sich in Richtung ihrer Längsachse veränderndes Profil. Insbesondere isi hierbei der Durchmesser des mit dem Auflager bzw dem Rand in Berührung stehenden Abschnittes dei Stange kleiner als der Durchmesser eines wenigstens zi einer Seite der leitenden Platte liegenden Abschnitte der Stange. Der Durchmesser der Stange im Kontaktbereich is' beispielsweise kleiner als die zu beiden Seiter einer leitenden Platte liegenden Stangenabschnitte wenn dieser Bereich in einer nutenförmigen Ausneh jo mung der Stange liegt

Um einen störenden Einfluß sxterner Magnetfelder auf den Schwingungsfühler auszuschalten, bestehen die beiden Kontaktteile, d.h. die leitenden Platten und die Stange aus einem nicht-magnetisierbaren Material Hierbei ist als besonders abriebfestes Material vergol destes Messing vorgesehen.

Eine einfache Befestigung verbunden mit einei Erweiterung des Anwendungs- bzw. Anzeigebereiche! des Schwingungsfühlers wird dadurch erzielt, daß er mi einem magnetischen Zungenschalter bestückt ist. Eine Unterbrechung der Energieversorgung des Zungen schalters kann hierbei zur Auslösung eines weiterer Alarmsignals verwendet werden.

Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausfüh rungsbeispiele und der schematischen Darstellunger näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erster Ausführungsbeispiels;

F i g. 2 eine Vorderansicht des in F i g. I dargestellter so Ausführungsbeispiels;

Fig.3a bis g unterschiedliche Möglichkeiten dei Anbringung des in den F i g. I und 2 dargestellter Ausführungsbeispiels;

Fig.4 eine der Fig.2 ähnliche Vorderansicht eine: weiteren Ausführungsbeispiels;

Fig.5 eine der Fig.2 ähnliche Vorderansicht eine: dritten Ausführungsbeispiels;

Fig.6 eine der Fig.2 ähnliche Vorderansicht eine; vierten Ausführungsbeispiels;

F i g. 7 eine der F i g. 2 ähnliche Ansicht eines fünfter Ausführungsbeispiels;

F i g. 8 eine der F i g. 2 ähnliche Ansicht eines sechster Ausführungsbeispiels;

F i g. 9 eine der F i g. 2 ähnliche Ansicht eines siebter Ausführungsbeispiels;

Fig. 10 eine der F i g. 2 ähnliche Ansicht eines achter Ausführungsbeispiels;

F i g. 11 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispie

les für eine sich zwischen den Leiterplatten erstreckende Stange;

Fig. 12 eine Seitenansicht eines weiteren Ausfiihrungsbeispiels einer Stange;

Fig. 13 eine Seitenansicht eines dritten Ausführungs- ■> beispieles für eine Stange;

Fi^ 14 eine Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispieies einer Stange;

Fig. 15 eine Stirnansicht der in Fig. 14 dargestellten Stange;

Fig. 16 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Schwingungsfühlers;

Fig. 17 ein Querschnitt gesehen in Richtung der Pfeile XVII-XVII in Fig. 16;

Fig. 18 ein Längsschnit gesehen in Richtung der Pfeile XVIIl-XVIti in F i g. t6:

Fig. 19 eine Stirnansicht eines Ausführungsbeispieles für pinpn .Srhwincriin«fiihlpr·

Fig. 20 eine Draufsicht auf ein Teil eines Ausführungsbeispicles für einen Schwingungsfühler;

Fig. 21 einen Querschnitt gesehen in Richtung der Pfeile XXI-XXI in Fig. 20;

F i g. 22 eine Vorderansicht einer elektrisch leitenden Platte für das in den Fig. 14 bis 21 dargestellte Ausführungsbeispiel, und ιί

F i g. 23 bis 25 Versuchsergebnisse zur Veranschaulichung des unterschiedlichen Ansprechverhaltens eines Schwingungsfühlers vom Kugeltyp und eines erfindungsgemäßen Schwingungsfühlers.

D · s in den F i g. I und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsfühlers umfaßt ein im Abstand voneinander angeordnetes Paar von elektrisch leitenden Platten, die im folgenden Leiterplatten 1 genannt werden. Die Leiterplatten 1 sind auf einem geeigneten Gestell oder einer Grundplatte in i> einem (nicht dargestellten) Gehäuse befestigt. In jeder Leiterplatte 1 ist ein ringförmiges Auflager 2 in Form des Randes eines lochartigen, zu seiner Mittelachse symmetrischen Ausschnittes 3 vorgesehen. Zwischen den Lei'erplatten 1 ist eine elektrisch leitende Stange mit bestimmten Profil und Querschnitt, im folgenden Profilstange genannte, gehaltert. Die Leiterplatten 1 und die Profilstange 4 bestehen vorzugsweise aus vergoldetem Messing. Sie sind über Leitungsdrähte 5 elektrisch mit einem (nicht dargestellten) Analysator verbunden. Die Profilstange 4 ist roationssymmetrisch, und zwar in diesem Ausführungsbeispiel eine Rundstange. Das ringförmige Auflager 2 ist mit mehreren im Abstand voneinander angeordneten und von der Umgrenzungslinie vorstehenden Stützfüßen 6 für die Profilstange 4 bestückt. Der Abstand zwischen zwei unmittelbar benachbarten Stützfüßen 6 ist kleiner als der Durchmesser der Profilstange 4. Die Profilstange 4 und die Leiterplatten 1 sind so aufgebaut, daß die Profilstange 4 bei einem im Bereich von 10 Hz bis 1500 Hz liegenden Schwingungseinfall mitschwingt.

In Wirk- bzw. Empfangsstellung des Schwingungsfühlers stellen die Leiterplatten 1 und die Profilstange 4 gewöhnlich eine geschlossene Leiterschleife dar. Beim Einwirken einer Störgröße auf die Profilstange 4 öffnet m> sich die sonst geschlossene Leiterschleife. Die Profilstange 4 hebt dabei vom Stützfuß 6 ab und liefert elektrische Impuls an den Analysator.

F i g. 3 veranschaulicht, daß der Schwingungsfühler an beliebigen Oberflächen angeordnet werden kann, ohne daß hierbei eine besonders hergestellte oder einstellbare Halterung nötig wäre, wenn die Leiterplatten 1 an einer Grundplatte 7 befestigt sind So kann beispielsweise der Schwingungsfühler unmittelbar unterhalb einer Oberfläche bzw. von dieser herabhängend — sie F i g. 3a — oder unmittelbar oberhalb einer Oberfläche bzw. auf dieser ruhend — siehe Fig. 3e — angeordnet werden. Es sind aber auch andere Anordnungen möglich, beispielsweise die Befestigung des Schwingungsfühlers an vertikal verlaufenden Oberflächen — siehe F i g. 3c und 3f — oder an geneigten Oberflächen — siehe F i g. 3b, 3d und 3g.

In den F i g. 4 bis 10 sind die einander und den bereits beschriebenen Teilen entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 4 ist eine besonders einfache Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwingungsfühlers dargestellt. Hierbei ist das ringförmige Auflager 2 als kreisrundes Loch und die Profilstange als Rundstab ausgebildet. Beim ringförmigen Auflager 2 gemäß den Fig. 5 und 6 ist der lochartige Ausschnitt als regelmäßiger Polygonzug ausgeformt. Dieser Polygonzug hat in F i g. 5 Dreieck- und in F i g. 6 Hexagon-Form. Das in F i g. 7 veranschaulichte ringförmige Auflager 2 kann im wesentlichen als kreisrundes Loch beschrieben werden, an dessen Umgrenzungslinie nutenartige Ausnehmungen vorgesehen sind.

Die Fig.8, 9 und 10 veranschaulichen weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schwingungsfühlers, bei welchen das ringförmige Auflager 2 als kreisrundes Loch in der Leiterplatte 1 ausgebildet und die Profilstange 4 mit wenigstens drei Tragfüßen 8 bestückt ist, die von einem der Profilstange 4 virtuell einbeschriebenen Kreis nach außen abstehen und untereinander im wesentlichen gleichen Abstand aufweisen. Bei dem in F i g. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Tragfüße 8 durch die Winkelspitzen eines Dreieckes gebildet. Der Querschnitt der in Fi g. 9 dargestellten Profilstange 4 hat die Form eines gleichmäßigen Polygons, wobei den Tragfüßen 8 die Polygonspitzen entsprechen. Die in Fig. 10dargestellte Profilstange 4 hat etwa die Form einer Keil- oder Nutenwelle, wobei die Tragfüße durch die Feder realisiert sind.

Vorzugsweise sind bei einer runden Profilstange 4 die Scheitelbereiche der Tragfüße 8 bogenförmig ausgeformt, so daß ein guter Kontakt gewährleistet ist. Vorzugsweise haben bei einem ringförmigen Auflager 2 mit Kreisform die freien Endabschnitte der Stützfüße 6 einen bogenförmigen Querschnitt.

Die Fig. 11, 12 und 13 veranschaulichen drei unterschiedliche Ausführungsformen einer Profilstange 4 für die in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Schwingungsfühlers. Diese Profilstangen haben in ihrem Kontaktabschnitt mit dem ringförmigen Auflager 2 einen kleineren Durchmesser als ein weiterer, zumindest zu einer Seite der Leiterplatte 1 befindlichen Profilstangenabschnitt. So hat beispielsweise die in Fig. 11 dargestellte Profilstange 4 zwei freie Enden 9, die in Eingriff mit dem ringförmigen Auflager 2 stehen und deren Durchmesser kleiner als derjenige des restlichen Teiles der Profilstange ist Bei der in F i g. 12 dargestellten Profilstange 4 hat der Innenabschnitt 10 einen kleineren Durchmesser als die freien äußeren Enden. Gemäß Fig. 13 ist in der Profilstange 4 eine Ausnehmung 11 zum Eingriff mit dem ringförmigen Auflager 2 ausgeformt Mit einem derartigen Aufbau einer Profilstange 4 kann die Empfindlichkeit eines Schwingungsfühlers bequem verändert werden. Der Durchmesser des mit dem ringförmigen Auflager 2 in Eingriff stehenden Abschnit-

tes der Profilstange 4 stellt nämlich einen Parameter zur Steuerung der Empfindlichkeit des Schwingungsfühlers dar. So gilt beispielsweise, daß mit kleiner werdendem Durchmesser des mit dem Auflager in Eingriff stehenden Profilstangenabschnittes die an der Profilstange angreifende und ein Mitschwingen oder eine Resonanz derselben auslösende untere Grenzfrequenz ansteigt. Fernsr kann auch gesagt werden, daß bei konstantem Durchmesser des mit dem Auflager in Eingriff stehenden Profilstangenbereiches die Empfindlichkeit des Schwingungsfühlers mit wachsendem Profilstangengewicht absinkt, d. h., daß hierbei mit wachsendem Profilstangengewicht die Schwingungsamplitude ansteigen muß, um bei oder oberhalb einer vorgegebenen Grenzfrequenz eine genügend starke Schwingung der Profilstange auszulösen, deren Amplitude für ein Unterbrechen der Leiterschleife ausreicht.

Der erfindungsgemäße Schwingungsfühler hat demnach den Vorteil, dab er mit den unterschiedlichsten, im Rahmen der oben geschilderten Profilstangengrundkonstruktion liegenden Profilstangen bestückt werden kann. Ferner ergibt sich der Vorteil, daß die Profilstange lediglich auf ihrem mit dem ringförmigen Auflager in Eingriff stehenden Abschnitt sehr genau bearbeitet werden muß. Dies wiederum führt zu einer Verringerung der Herstellungskosten. Ähnliche oder gleiche Abänderungen können bei Profilstangen vorgenommen werden, die für die Ausführungsbeispiele der Erfindung gem. den F i g. 8 bis 10 vorgesehen sind.

In den Fig. 14 bis 22 ist ein Ausführungsbeispiel für den vollständigen Aufbau eines erfindungsgemäßen Schwingungsfühlers dargestellt. Die Fig. 14 und 15 zeigen eine Profilstange, 20 aus einem unmagnetischen Werkstoff, nämlich vergoldetem Messing. In der Profilstange 20 sind zwei Ausnehmungen 21 für einen Eingriff mit dem ringförmigen Auflager 13 der Leiterplatte 12 vorgesehen. Die Profilstange 20 weist ferner in ihrer Mitte eine Kerbe 22 auf. Die Kerbe 22 erleichtert das Eintauchen der wellenartigen Profilstange 20 in ein Goldbad insoweit, als ein Draht in diese Kerbe eingelegt werden kann. Die wellenförmige angeformt. D^r Schwingungsfühler ist in einem Gehäuse 24 auf einer Grundplatte 23 gehaltert. An der Grundplatte 23 ist ein Langlochpaar 25 (siehe Fig. 16, 18 und 20) zur Aufnahme von Befestigungsschrauben ausgeformt. Ferner sind an der unteren Oberfläche der Grundplatte 23 Auskerbungen 26(siehe Fig. 17 und 21) zur Aufnahme eines Magnetzungenschalters oder eines Klebstoffes ausgeformt. Mit Hilfe des Magnetzungenschalters oder des Klebstoffes kann dann die Grundplatte 23 an einer Montagefläche befestigt werden. Auf der oberen Oberfläche der Grundplatte 23 ist eine rechteckige rundumlaufende Lippe bzw. Kante angeformt. Die Lippe setzt sich aus einem Seitenwandpaar 27 und einem Stirnwandpaar 28 und 29 zusammen. In der Stirnwand 29 ist ein Nutenpaar 30 zur Aufnahme der Leiterplatten 12 ausgeformt. Die Nuten 30 fluchten liiit als Anschläge 31 dienenden Aussparungen an Stützwänden 32, die von den Seitenwänden 27 vorstehen. Die Nuten 3ö fluchten ferner mit weiteren ais Anschläge dienenden Aussparungen 33 aus einer mittig angeordneten Stützwand 34. Auch die Stirnwand 28 ist mit Anschlägen 35 bestückt, die ebenfalls mit den Nuten 30 und den Anschlägen 31 und 33 fluchten. Zwischen den Anschlägen 35 erstreckt sich in der Stirnwand 28 eine

2t U-förmige Auskehlung 36 zur Aufnahme eines Kabels.

Das Gehäuse 24 ist im wesentlichen in Form eines offenen Kastens ausgebildet und mit zwei Sätzen nach innen vorstehender Schienen 40 zur Aufnahme der Leiterplatten 12 bestückt. Am Gehäuse 24 sind eine

jo U-förmige Ausnehmung 41 und eine U-förmige Außenschulter 42 vorgesehen. Die U-förmige Ausnehmung 41 fluchtet mit der U-förmigen Auskehlung 36. Die beiden Auskehlungen bilden miteinander einen Durchgang für ein elektrisches Kabel (siehe F i g. 19).

j-, Beim Zusammenbau des Schwingungsfühlers werden die Leiterplatten 12 derart auf die Grundplatte 23 gestellt, daß sie in Eingriff mit den Nuten 30 und den Anschlägen 31, 33 und 35 kommen. Die elektrischen Anschlüsse werden durch die U-förmigen Auskehlungen bzw. Ausnehmungen 36 und 41 herausgeführt. Die Profilstange 20 wird in Wirkstellung gebracht und das

ι ιum^iaiigc AJ iiiuu iiaiiiiicn uciiii vciguiucn cinci^cita abgestützt bzw. getragen, andererseits aber auch hin- und herbewegt werden. Hierzu eignet sich ein Draht. Die Kerbe 22 erlaubt nun die Verwendung eines relativ dünnen Drahtes, der lose um die Profilstange 20 gelegt werden kann. Bei einer derartigen Drahtanordnung kann das Gold unter den Draht gelangen und somit die gesamte Profilstange 20 vergolden. Sollte die Goldsuspension nicht vollständig unter den Draht gelangen m können — alle anderen Abschnitte der Profilstange 20 werden mit Sicherheit vergoldet —, so ist dies nicht besonders nachteilig, da derartig unvergoldete Abschnitte lediglich auf die Kerbe 22 beschränkt sind.

In Fig.22 ist eine der beiden elektrisch leitenden Platten 12, im folgenden Leiterplatten 12 genannt, dargestellt Die Leiterplatten 12 ähneln den bereits beschriebenen Leiterplatten 1. In ihnen ist jeweils ein ringförmiges Auflager 13 in Form eines lochartigen Ausschnittes 14 ausgeformt. Dabei stehen von der mi Umgrenzungslinie des ringförmigen Auflagers 13 mehrere untereinander in gleichem Abstand angeordnete Stützfüße 15 nach innen vor. An der Leiterplatte 12 ist eine Abschrägung 16 vorgesehen. Die Abschrägung 16 erleichtert den Einbau der Leiterplatte 12; dies wird im bi folgenden noch beschrieben. Ferner ist an der Leiterplatte 12 ein Zungenansatz 17 mit einem Loch 18 zur Aufnahme des elektrisch leitenden Drahtes haltern die Schienen 40 die Leiterplatten 12 in Wirkstellung. Das Gehäuse 24 wird an der Grundplatte 23 befestigt und an der U-förmigen Außenschulter 42 mit der Grundplatte 23 versiegelt. Der Schwingungsfühler kann — wie bereits erwähnt — mit einem Zungenschalter bestückt sein. In diesem Fall sind zwei gesonderte elektrische Anschlüsse nötig. Diese Anschlüsse werden vorzugsweise durch die Grundplatte 23 zum Zungenschalter geführt, der in einer Auskehlung 26 angeordnet sein kann. Die Verwendung eines Zungenschalters oder eines anderen magnetischen Kontaktschalters hat Vorteile beim Schutz bzw. der Sicherung von Gebäuden oder Aufbauten mit einer öffnung, beispielsweise einem Fenster oder einer Tür. Der Kontaktschalter spricht hierbei auf das öffnen der unverschlossenen Tür oder des unverschlossenen Fensters an, während der Schwingungsfühler ein gewaltsames Eindringen in das Gebäude anzeigt

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß es von Vorteil ist, bei der Messung und dem Erfassen von Schwingungen ein auf die Frequenz ansprechendes Systemes zu verwenden. Der Hauptvorteil eines auf die Frequenz ansprechenden Systems gegenüber einem auf die Amplitude ansprechenden System liegt darin, daß es eine Reihe von einzelnen Stoßen gegen eine Baueinheit von einem vollständigen Zusammenbruch einer bzw.

Durchbruch durch eine Baueinheit unterscheiden kann.

Einleitend wurde bereits darauf hingewiesen, daß die bisher bekannten Schwingungsfühler mit einer leitenden Kugel, die gewöhnlich auf einem aus drei Stiften oder anderen Halteelementen bestehenden Auflager ruht, mehrere Nachteile haben, die dem erfindungsgemäßen Schwingungsfühler nicht mehr anhaften. Darüberhinaus hat sich gezeigt, daß der erfindungsgemäße Schwingungsfühler erheblich frequenzempfindlicher als ein Schwingungsfühler mit einer Kugel ist ι ο

Zur Zeit kennt man noch nicht genau den Grund für das bessere Frequenz-Ansprechverhalten des erfindungsgemäßen Schwingungsfühlers. Es wird jedoch vermutet, daR hierfür mehrere Gründe ausschlaggebend sind. Zunächst wird angenommen, daß die wellenform!- ge Profilstang: schneller als eine Kugel wieder nach unten fällt und daher häufiger ein noch schwingendes Auflager antrifft. Ferner reagiert die wellenförmige Profilstange unterschiedlich auf Beanspruchungen aus unterschiedlichen Richtungen. Schließlich wird ange- 2η nommen, daß die wellenförmige Profilstange dazu neigt, sich neben einer Auf- und Abbewegung auch noch um ihren zwischen den beiden Halterungen befindlichen Mittelpunkt zu drehen. Dies wiederum führt zu einer Hin- und Her- bzw. Schlingerbewegung, über die 2s weitere Schwingungen erfaßbar sind. Möglicherweise haben diese Effekte zumindest teilweise ihre Ursache darin, daß sich die wellenförmige Profilstange im Gegensatz zu einer Kugel i.xht vollständig selbst ausrichtet. Es wird nicht behauptet, daß die obenstehenden Erklärungen absolut zutreffend und vollständig seien. Sie sind lediglich in der Hoffnung gemacht worden, dadurch das Verständnis für die erfindungsgemäß erzielten Effekte zu erleichtern. Messungen haben beachtliche Unterschiede zwischen dem Ansprechver- js halten des erfindungsgemäßen Schwingungsfühlers und demjenigen eines üblichen Srhwingungsfühlers mit einer Kugel ergeben. Vor einei Erläuterung der F i g. 23 bis 25 soll angemerkt werden, daß die in diesen Figuren wiedergegebenen Prüfergebnisse insoweit nicht vollständig sind, als die verwendeten Meßinf'ruraer.te mit einem Schreiber bestückt waren und der Schreiber wahrscheinlich nicht schnell genug auf die vom Fühler erfaßten unterschiedlichen Schwingungen reagieren konnte.

F i g. 23 gibt das Ansprechverhalten eines erfindungsgemäßen und eines bekannten, mit einer Kugel bestückten Schwingungsfühlers wieder. Hierbei wurde ein Stück Holz in der Mitte zwischen beiden Schwingungsfühlern angeordnet und einer Schwingung von 10 Hz ausgesetzt. Dies bedeutet nicht, daß das verwendete Bauteil, also das Stück Holz, selbst mit 10 Hz schwang. Aus Fig. 23 ergibt sich, daß das Ansprechverhalten des erfindungsgemäßen Schwingungstühiers erheblich besser, insbesondere differenzierter als dasjenige des bekannten Schwingungsfühlers ist.

In Fig.24 werden die Ergebnisse eines ähnlichen Schwingungsexperimentes wiedergegeben, bei welchem ein Stück Holz einer 30 Hz-Schwingung ausgesetzt wurde. Hierbei wird angenommen, daß die wiedergegebenen Versuchsergebnisse nicht vollkommen richtig sind, da die wellenförmige Profilstange in so rasche und heftige Schwingungen geriet, daß das Aufzeichnungsinstrument diesen nicht mehr folgen konnte.

F i g. 25 gibt das Ansprechverhalten von zwei Schwingungsfühiern auf ein Zersägen eines Stück Holzes wieder. Aus den Kurven ergibt sich, daß die Zerstörung des Bauteils bzw. des Holzgefüges durch das hochfrequente Ansprechen der wellenförmigen Profilstange angezeigt wird.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Schwingungsfühler mit wenigstens zwei im Abstand voneinander angeordneten Platten mit jeweils einem lochartigen zentralsymmetrischen Ausschnitt und einer sich zwischen den Ausschnitten erstreckenden, innerhalb dieser in radialer Richtung beweglich angeordneten Stange mit symmetrischem Querschnitt, wobei die Stange und die ringförmigen Ränder der Ausschnitte als einander zugeordnete elektrisch leitfähige Kontaktelemente ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (4) auf den Rändern (2; 13) aufliegt.

2. Schwingungsfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (4) rotationssymmetrischei. ■ "uerschnitt hat.

3. Sch λ ngungsfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte (3; 14) als Rundlöcher ausgebildet sind.

4. Schwsngungsfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ausschnitt (3) polygonartigen Querschnitt hat und die Stange (4) sich gegen zwei unmittelbar benachbarte Polygonseiten abstützt.

5. Schwingungsfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ausschnitt (3; 14) mit mehreren von seiner Umgrenzungslinie nach innen vorstehenden und in gleichem Winkelabstand angeordneten Stützfüßen (6; 15) für die Stange (4) bestückt ist, wobei der Abstand zwischen zwei unmittelbar benachbarten Stützfüßen (6; 15) kleiner als der Durchmesser des den Rand (2; 13) berührenden Abschnittes der Stange (4) ist.

6. Schwingungsfühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der am weitesten nach innen vorstehende Abschnitt jedes Stützfußes (6; 15) bogenförmig ausgestaltet ist.

7. Schwingungsfühler nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stützfuß (6; 15) als Kreisbogenabschnitt und jeder zwischen zwei Stützfüßen (6; 15) liegende Teil des Randes (2; 13) als Abschnitt eines weiteren Kreises, dessen Zentrum, auf der Mittelachse des Ausschnittes (3; 14) liegt, ausgeformt ist.

8. Schwingungsfühler nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (4) wenigstens drei in gleichem Winkelabstand voneinander angeordnete und von einem ihrem Querschnitt virtuell einbeschriebenen Kreis nach außen vorstehende Tragfüße (8) aufweist.

9. Schwingungsfühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Tragfüße (8) einen bogenförmigen Querschnitt haben.

10. Schwingungsfühler nach Anspruch I oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (4) einen Querschnitt in Form eines regelmäßigen Polygons hat.

11. Schwingungsfühler nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (4) als Keilwelle ausgeformt ist,

12. Schwingungsfühler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des mit dem Rand (2; 13) in Eingriff stehenden Abschnittes der Stange (4) kleiner als der Durchmesser eines zumindest auf einer Seite der Platte (1; 12) liegenden Abschnittes (9; 10) der Stange (4) ist.

13. Schwingungsfühler nach einem der vorstehen-

den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Rändern (2; 13) in Eingriff stehenden Abschnitte der Stange (4) als Ausnehmungen (11) ausgeformt sind.

14. Schwingungsfühler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (4) und die Platten (1; 12) unmagnetisch sind.

t5. Schwingungsfühler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (4) und die Platten (1; 12) aus vergoldetem Messing bestehen.