DE2935549A1

DE2935549A1 - Einbruchalarmanlage und verfahren zum feststellen eines eindringens

Info

Publication number: DE2935549A1
Application number: DE19792935549
Authority: DE
Inventors: Andre C Bouchard; Robert L Garrison; James C Morris
Original assignee: GTE Sylvania Inc
Current assignee: GTE Sylvania Inc
Priority date: 1978-09-06
Filing date: 1979-09-03
Publication date: 1980-03-20
Also published as: CA1137207A; BE878599A; JPS6029158B2; US4191947A; IT1122977B; IT7925490A0; FR2435763A1; NL7906637A; FR2435763B3; JPS5537697A; GB2031205A; GB2031205B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ϊ/arnsysterne und betrifft insbesondere Einbruchalarmanlagen, die als preisgünstiger Schutz vor unerlaubtem Eintritt in einen gegebenen Bereich zweckmäßig sind.

Eine üblicherweise zum Peststellen unerlaubten Eintritts in Gebäude benutzte Einbruchalarmanlage weist eine elektrische Verdrahtung auf, wobei alle Türen und Fenster in einem oder mehreren gemeinsamen Schaltkreisen verdrahtet sind, so daß beim Unterbrechen des elektrischen Schaltkreises, wie es bei unerlaubtem Eintritt passieren kann, eine Alarm- oder Signalvorrichtung betätigt wird. Derartige Systeme können hochentwickelt sein und schließen häufig doppelte Sicherheitsschaltkreise oder nicht zerstörbare Schaltungen ein, so daß ein hoher Grad an Zuverlässigkeit gegeben ist. Da jedoch zum Einbau und zur Wartung solcher Anlagen geschulte Elektriker nötig sind, und da häufig die örtlichen Bauverordnungen teure Einschränkungen für das Verlegen von Kabeln in G-ebäuden vorsehen, kann der Einbau und Unterhalt solcher Kabelanordnungen ziemlich teuer werden.

Um die verhältnismäßig hohen Kosten solcher Verdrahtungen zu verringern, sind bereits verschiedene Arten von Anlagen verwendet worden, die statt der Verdrahtung eine Strahlenkommunikation ausnutzen, wozu die Verwendung von batteriebetriebenen Rundfunksendern an jeder der Türen und Fenster gehört. Diese zuletzt genannte Art von Sendestrahlanlage kann jedoch auch verhältnismäßig teuer sein, da üblicherweise für jedes Fenster und jede Tür ein eigener batteriebetriebener Funkwellen- oder Schallsender nötig ist. Außerdem können derartige Anlagen aufgrund des Versagens der Batterie ziemlich unzuverlässig sein und erfordern häufige Inspektion, Prüfung und Wartung. Ein weiterer Nachteil dieser Strahlungswellensysteme besteht darin, daß die Alarmanlagen häufig durch Störgeräusche oder Störfunksignale unbeabsichtigt ausgelöst werden können, denn je selektiver die Anlage ist, umso höher sind ihre Kosten und umso kompli-

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zierter ihr Aufbau.

Eine weitere Art der sogenannten nicht verdrahteten Sendestrahlsysteme ist in den US-PS 3 7H 647 und 3 805 257 beschrieben, bei der Signalvorrichtungen (Sender) mit tlehrfachblitzlampeneinheiten arbeiten» Die bevorzugten Blitzlampeneinheiten sind durch Druck zündbare Vorrichtungen, die unter der Bezeichnung "MAGIOUBS" verkauft und von der -Anmelderin der "vorliegenden Anmeldung hergestellt werden. Das Auslösen der durch Druck zündbaren Blitzlampen in diesen Einheiten erfolgt durch einen unter Federspannung stehenden Schwenkarm, der sich in Abhängigkeit von äußerer Betätigung, beispielsweise -dem Ziehen, an. einer an ihm befestigten Schnur oder Kette bewegt."Diese Vorrichtungen geben nicht nur einen sehr intensiven Blitz ab, z.B. 2000 beam candle poxirer seconds, sondern sind auch optisch

mit einem elektrischen Schaltkreis gekoppelt, zu dem ein Photoelement oder ein ähnlicher Lichtdetektor gehört, -der bei Empfang des intensiven Lichtblitzes der gezündeten Blitzlampen wirksam wird. Angenommen, es sei eine Vielzahl von Lichtimpulssendern sum Schutz eines gegebenen Bereichs vor-gesehen, dann hat ein zentralisierter Lichtimpulsdetektor einen Abstand von all diesen Sendern₉ mit denen er optisch in Verbindung steht. Um das Ansprechen auf einen falschen Alarm aufgrund der Umgebungslielxtverhältnisse zu verhindern, weist der Detektor eine Diskriminatorsehaltung auf, die nur "auf das vorherbestimmte vorübergehend© Merkmal des von den. Blitzlampeneiaheiten. ausgesendetes Lichtimpulses anspricht« Wenn der übertragene Lichtimpuls unterscheidend-festgestellt wird, löst der "Detelrfcorschaltkreis eins oder mehrere einer Vielzahl von Alarmsignalen aus-₀ Die Detektorschaltkreise können, entweder durcli Wechselstrom- oder durch Gleichstromquellen oder durch "beides erregt werden. "

Ein häufiger lacliteti der ©"ban ®rv?ähnt©n optisch gekoppelten Alarmanlagen mit ©lektroaisöh,©B,₉ durch Licht aktivierten Baue lern® jäten _s die einea -Aeataad von i©a Lie&tquel-

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lensendern haben, besteht in der Möglichkeit einer physischen. Unterbrechung des aktivierenden Lichtweges durch eine .Fensterjalousie, einen Vorhang, ein Möbelstück oder dgl.. Eine derartige Unterbrechung verhindert natürlich, daß das übertragene Lichtsignal die nötige tarnung wii'ksam werden läßt. Außerdem kann der Detektorschaltkreis immer noch ziemlich kompliziert und teuer sein, und zwar selbst bei den Anlagen gemäß US-Patent 3 714 647 und 3 805 257.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine zuverlässige Einbruchalarmanlage mit dem entsprechenden Verfahren zu schaffen, die verhältnismäßig preisgünstig ist, einen einfachen Aufbau hat, der keine Verdrahtung zwischen den Sende- und Detektcrbaueleinenten erfordert und aufgrund der Benutzung von durch eigene Kraft betriebenen Sendevorrichtungen in seiner Alarmsignalabgabe flexibel ist.

Dazu wird gemäß der Erfindung ein System geschaffen, welches einen 3challimpulssender aufweist, der mit einem Eingang gekoppelt ist und zu dem ein Trigger gehört, welcher den Sender in Betrieb setat, wenn in den Eingang eingedrungen wird, so daß dieser einen Schallimpuls von hoher Intensität mit einem vorherbestimmten Unterscheidungsmerkmal abgibt. Im Abstand vom Sender und in Schallverbindung mit demselben ist ein Schalldetektor angeordnet, der eine Diskriminiereinrichtung aufweist, welche wahlweise auf das vorherbestimmte Merkmal des Schallimpulses anspricht und im wesentlichen nicht auf Umgebungsschallbedingungen anderer Einrichtungen anspricht. Eine auf den Detektor ansprechende Einrichtung erzeugt bei Wahrnehmung des Schallimpulses ein Alarmsignal. Bei einem bevorzugten Ausführungebeispiel weist das vorherbestimmte Unterscheidungsmerkmal des Schallimpulses einen maximalen Schallpegel oberhalb eines vorherbestimmten Minimums auf« Eine "besonders nützliche Sendevorrichtung weist eine durch Schlag zündbare Blitzlampeneinheit in Kombination mit einer pyroteclmischen Vorrichtung auf, die so betätigbar ist, daB sie in Abhängigkeit vom Strahlungsausgang der Blitzlampenein-

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heit, wenn diese gezündet wird, einen intensiven Schallimpuls abgibt. Ein bevorzugter Detektor weist einen elektro akustischer. V/andler in Kombination mit einem Verstärker auf, dessen Eingang und Ausgang mit dem Wandler gekoppelt sind. in diesem Fall weist die Diskriminiereinrichtung eine Einrichtung sum Vorspannen des Verstärkers auf. Der Wandler kann die Doppelfunktion erfüllen, nämlich Schall aufnehmen und erzeugen. Bei Empfang von Schall oberhalb eines vorherbestimmten Schwellenwertes läßt der v/andler also den Verstärker wirksam werden, der seinerseits den V/andler antreibt, um einen hörbaren Alarm zu erzeugen. Außerdem kann der Ausgang des Detektorverstärkers einen Wechselstromschalter zum Erregen einer alternativen Alarmsignalvorrichtung steuern.

Durch die Verwendung einer Senkvorrichtung, wie der oben genannten durch Aufschlag zündbaren Blitzlampeneinheit in Kombination mit einem pyrotechniachen Element wird die Zuverlässigkeit der Anlage bedeutend erhöht. Zunächst hat die durch Schlag zündende Blitzlampeneinheit ihren eigenen Antrieb beim Eindringen in den Eingang und erfordert weder eine Batterie noch einen Wechselstromanschluß. Der resultierende Intensive Schallimpuls, der vom pyrotechnischen Element ausgeht_t wenn die Blitzlampeneinheit ausgelöst wird, liefert einen ersten Alarm von kurzer Dauer, und hat außerdem noch einen Überraschungseffekt für den Eindringling» Ein Detektor in !Form einer Wandler-Verstärker-Anordnung Ist besonders geeignet für einen preisgünstigen, kompakten Aufbau. Beispielswelse erübrigt sich bei Verwendung eines v/andlers mit Doppelfunktion die Notwendigkeit für eine getrennte, daa Eindring-" signal wahrnehmende Vorrichtung und eine getrennte, ein kontinuierliches Alarmsignal erzeugende Vorrichtung, denn beide Aufgaben sind In einer einzigen, verhältnismäßig einfachen Einheit zusammengefaßt. Die Zuverlässigkeit wird weiter dadurch erhöht, daß der Schallimpuls unterscheidend wahrgenommen" wird anhand eines vorherbestimmten Merkmals, ■beispielsweise des Schallpegels, und daß im wesentlichen Unempfindlichkeit gegenüber von anderen Einrichtungen In der Umgebung erzeugtem

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Schall "besteht. Außerdem ist das Schallimpulssystem gemäß der Erfindung "besonders vorteilhaft gegenüber den bekannten optisch gekoppelten Systemen, denn der übertragene Schallimpuls wird durch irgendwelche Objekte zwischen der Sendevorrichtung und dem Detektor nicht wesentlich geändert, während ein Lichtübertragungsweg durch ein Objekt welches die Sicht des Lichtdetektors behindert, völlig blockiert werden kann. Da Schall um Ecken wandert, wäre es sogar möglich, einen Detektor zur Bedienung verschiedener Räume vorzusehen, deren Eingänge durch Sender geschützt sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die Kosten eines totalen Schutzsystems für den Benutzer auf ein Minimum gesenkt werden.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Pig. 1 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einbruchalarmanlage;

Pig. 2 eine Ansicht einer Schallimpulssendeeinheit, die mit einem Fenster verbunden ist;

Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt zur Darstellung von Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform einer Sendeeinheit;

Fig. 4 ein Schaltschema einer bevorzugten Ausführungsform einer Schalldetektor- und Warnsignalgeberanordnung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen der Anwesenheit eines Eindringlings, der in einen verbotenen Bereich eintritt und zur Abgabe eines oder mehrerer einer Vielzahl von Warnsignalen auf wirtschaftliche, zuverlässige und wirksame Weise. Das Blockschaltbild gemäß Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Anlage zum Durchführen dieses Feststellungsverfahrens. Die Anlage arbeitet mit verhältnismäßig preisgünstigen Bauelementen und ist leicht vom durchschnittlichen Hausbesitzer einzubauen.

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Der erste Schritt "bestellt darin, die Anwesenheit eines Eindringlings an einer oder mehreren Umfangsstellen_$ die den zu schützenden Bereich umschreiben, wahrzunehmen. In einem Bereich, wie einem Zimmer oder einem G-ebäude könnten z.B. Fühlvorrichtungen an einem oder mehreren Zugängen, wie Türen oder Penstern und die entsprechenden physischen Verbindungen vorgesehen sein, um eine entsprechende Fahrvorrichtung in Abhängigkeit von einem Eindringen zu erregen. Gemäß der Erfindung wird, wie Fig.■T zeigt, diese V/ahrnehmfunktion an jedem Zugang von einem Schallimpulssender 10 erfüllt,, der so angeordnet-ist, daß er von einem mit dem entsprechenden Zugang gekoppelten Trigger 12 erregt wird. Gemäß Pig«, 2 und 3 ist der Schallimpulssender 10 bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorzugsweise eine kleine, billige Vorrichtung, die sich leicht an einem Fensterrahmen 14 oder einem Türrahmen anbringen läßt und ohne weiteres durch eine kurze Kette oder eine Schnur 16 mit dem zu öffnenden Fenster 17s der Tür oder dem sonstigen Zugang verbindbar ist. In ei- _ nem Raum oder Gebäude kann eine beliebige Anzahl derartiger ..Vorrichtungen benutzt werden, da jede Einheit im Betrieb völlig unabhängig von der anderen ist.

Ein bevorzugter Schallimpulssender 10 1st_in Pig« 3 gezeigt» Dieser Schallimpulssender weist eine Halte- und Triggeranordnung 18 auf, an der eine Mehrfach-Blitzlampeneinheit 20 der gegenwärtig unter, dem Hamen "MAGICUBE" auf dem Markt befindlichen und von der Anmelderin hergestellten. und verkauften Art lösbar angebracht ist. Die Blitzlampeneinheit umfaßt vier aufschlagsündfähige Blitzlampen 22 (von denen eine geseigt ist), sowie eine ihnen zugeordnete, vorerregte Auftreff-Feder 24. Die Feder 24 hat einen.Auftreff-Arm 26₉ der wenn er aus seiner Haltesteilung_s in der er von einem aufrechten Element 30 gehalten wird₉ freigegeben wird, auf einen Zünder 28 der laap© 22 auftrifft und. diesen irerfor-flit» Der Arm 26-ist in Figo 3 als Arm 26« in Auf treff position gezeigt" _o

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Die Feder 24 und der Sünder 28 sindvorzugsweise iiinerharb eines Bodens 32 der Blitzlampeneinheit angebrachte Zum Schallimpulssender 10 gehört ferner mindestens ein pyrotechnisches Element "bzw. eine pyrotechnische Vorrichtung 34, die einer der Blitzlampen 22 betriebsmäßig, so zugeordnet ist, daß sie Strahlungsenergie von der Blitzlampe in Form von Licht und/oder Wärme empfängt. Die pyrotechnische Vorrichtung 34 gibt dementsprechend in Abhängigkeit vom Empfang dieser Energie einen hohen Schallimpuls ab.

Gemäß der Erfindung muß der Gchallimpuls ein vorherbestimmtes Unterscheidungsmerkmal haben, damit er von in der Umgebung auftretendem Schall unterschieden werden kann. Dies Unterscheidungsmerkmal kann zwar entsprechend einem beliebigen Parameter des Schallimpulses, wie der Dauer, dem Frequenzgang usw. gewählt sein; aber ein bevorzugtes Unterscheidungsmerkmal gemäß der Erfindung weist den maximalen Schallpegel des Impulses oberhalb eines vorherbestimmten Hindestpegels auf. Ein Mindestpegel, der sich im Hinblick auf Zuverlässigkeit, Kosten und Sicherheit als annehmbar erwiesen hat, beträgt etwa 147 Dezibel in einem Abstand von 25,4 cm (10 Zoll) von der Quelle. Bei der Anordnung gemäß Pig. 1 sollte also der vom Schallimpulssender 10 erzeugte maximale Schallimpuls in einem Abstand von 25,4 cm vom Sender mindestens 147 Dezibel betragen. Es liegt jedoch auf der Hand, daß auch andere Mindestschallpegel als 147 Dezibel für andere Anwendungsfälle geeignet sein können. Bei einem bestimmten Anwendungsfall der hier beschriebenen Anlage ist z.B. ein Viert von 156 Dezibel in einem Abstand von 25,4 cm von der Quelle als besonders geeigneter Mindestpegel gewählt worden.

Ein Beispiel einer pyrotedänischen Verbindung, die zur Verwendung in der pyrotechnischen Vorrichtung 34 geeignet ist, ist die in von der Ohio Art Company, Bryan, Ohio vertriebene, in "SUPER BANG CAPS" (Superknallkapseln) benutzte Verbindung. Jede dieser Kapseln enthält eine pyrotechnische Verbindung aus Kaliumchlorat, rotem Phosphor, Mangandioxid,

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Sand und Klebstoff. Der Inhalt jeder Kapsel ist weniger als 12,96 mg (0,20 grains). Gemäß der Erfindung können auch pyrotechnische Verbindungen "benutzt werden, die als "Armstrong's mixtures" (Armstrong Gemische) bekannt sind. Diese Gemische enthalten typischerweise Kaliumchlorat in einem Bereich von ca. 67 - 81$, Phosphor von ca. 8 - 27$, Schwefel von ca. 3 9$ und Schlämmkreide von ca. 3 - 11$. Diese Prozentsätze sind Gewichtsprozent der Gesamtmischung. Wenn die oben angegebenen Zusammensetzungen eingekapselt sind, ergeben sie ein Schallimpuls-Ausgangssignal innerhalb eines Bereichs von ca. 130 - 155 Dezibel, gemessen in einem Abstand von 25,4 cm von der Quelle. Die Menge in jeder Kapsel bzw. jedem pyrotechnischen Element kann jedoch erhöht werden, um ein eventuell gewünschtes höheres Schallniveau zu erzielen.

Die Triggeranordnung 18 weist ein Gehäuse 36 auf, in welchem eine Kammer 38 begrenzt ist. In der Kammer 38 ist ein Beschleunigungsglied 40 bewegbar ausgerichtet, welches von einer Vorspanneinrichtung 42 in eine erste, nicht zündende Stellung vorgespannt ist. Mit dem Beschleunigungsglied steht eine Eingriffsvorrichtung 44 in Eingriff, die dessen Bewegung aus der ersten, nicht zündenden Stellung in eine zweite Stellung bewirkt. Diese in Fig. 3 gestrichelt gezeigte zweite Stellung ist die Zündstellung für die Triggeranordnung 18, bei der ein aufrechtes Eingriffsglied 46 so bewegt v/orden ist_f daß es mit dem Arm 26 an der ]?eder 24 in Eingriff steht und diesen zum Aufprall freisetzt« Durch die Freigabe des Arms 26 werden die zugehörigen Blitzlampen 22 erfolgreich gezündet. Zum Beschleunigungsglied 40 gehören vier Elemente 46 (die nicht alle in Figo 3 gezeigt sind), wenn das Beschleunigtmgsglied zum Zünden einer vier Blitzlampen 22 enthaltenden Blitzlampeneinheit 20 benutzt wird.

Die Blitzlampeneinheit.20 ist am Gehäuse 36 durch eine Vielzahl von z.B. vier Ausrichtstiften 48 atisgerichtet, die im Gehäuse angebracht sind und in entsprechende Öffnungen im Boden 32 eingesetzt werden. Die Vorspanneinrichtung 42

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ist vorzugsweise eine Schraubenfeder, die in Singriff mit einer Innenwand 50 des Eeschleunxgungsgliedes 40 bleibt, um auf das Beschleunigungsglied zu wirken. Es können natürlich auch andere Yorspanneinrxchtungen als die hier gezeigte Schraubenfeder verwendet werden. Vorzugsweise ist ein Ende der als Vorspanneinrichtung 42 benutzten Feder innerhalb einer inneren ',fand 54 des Gehäuses 36 fest angebracht. Das verhindert, daß die Feder aus dem Gehäuse 36 entfernt wird, wenn die Blitzlampeneinheit 20 abgenommen wird.

Die Eingriffseinrichtung 44 weist ein langgestrecktes Glied 56 auf, dessen erstes Ende 58 mit dem Beschleunigungsglied 40 in Eingriff steht, während das andere, entgegengesetzte Ende 60 aus dem Gehäuse 36 ragt. An einem an diesem Ende 60 befestigten Ring 62 iet eine Schnur 16 befestigt, beispielsweise eingehakt. Zur Eingriffseinrichtung 44 gehört ferner eine Einrichtung 64 zum Schwenken des langgestreckten Gliedes 56, die vorzugsweise einen geschlossenen Ring 66 aufweist, der das langgestreckte Glied 56 zwischen seinen Enden 58 und 60 umgibt. Dieser Ring 66 kreuzt das Glied 56 und schwenkt um einen Punkt innerhalb der Kammer 38, so daß das Glied 56 nach oben verschoben wird, um das Beschleunigungsglied 40 zu einer entsprechenden Bewegung zu veranlassen.

Das Gehäuse 36 hat ferner eine aufrechte Wand. 68, in der in Längsrichtung eine Rinne 70 ausgebildet ist. Innerhalb der Wand 68 ist mindestens eine der schon genannten pyrotechnischen Vorrichtungen 34 angeordnet, die einer der Lampen 22 benachbart ißt, weil die Wand 68 in der Nähe der Blitzlampeneinheit 20 angeordnet ist. Die pyrotechnische Vorrichtung 34 ist so innerhalb der Wand 68 vorgesehen, daß sie Zugang zur Rinne 70 hat, wodurch der hörbare Ausgang der Vorrichtung 34 durch die Rinne verläuft. Die Anordnung ist hier an einer Außenfläche, beispielsweise einem Tür- oder Fensterrahmen 14 befestigt gezeigt. An dem Fensterrahmen 14 kann ein

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ebener Metallstreifen 72 angebracht sein. Die im wesentlichen ebene Oberfläche 74 des Gehäuses 36 bzw. der Metallstreifen 72 paßt zu der Außenfläche beispielsweise des Fensterrahmens 14, so daß die Anordnung durch hier nicht gezeigten Klebstoff, beispielsweise ein zweiseitiges Klebeband an der Oberfläche befestigt werden kann. Die Wand 68 hat eine Halteeinrichtung, nämlich den Abschnitt 76, der von der Wand 68 vorsteht und mit der Oberseite der Blitzlampeneinheit 20 in Eingriff tritt, wenn diese am Gehäuse 36 angebracht wird.

Der bevorzugte Werkstoff für die meisten Bauelemente der Anordnung ist ein hoohschlagfestes Polystyrol und der bevorzugte Werkstoff der als Vorspanneinrichtung 42 dienenden Schraubenfeder ist Saitendraht (0,030 music wire).

Wie das Blockschaltbild gemäß Fig. 1 zeigt, gehört zur Anlage ferner ein zentralisierter Schalldetektor, der mit einem oder mehreren S challiispulss endern 10 in Schallverbindung steht, die in Abständen voneinander an verschiedenen Türen oder Fenstern vorgesehen sein können. Dieser Detektor spricht auf den von einem der Blitzlicht-Pyrotechnik-Sender erzeugten Schallimpuls an und erzeugt ein hörbares Alarmsignal, welches eine Warnung über einen unerlaubten Eintritt in den geschützten Bereich gibt. Da diese Einbruchalarmanlagen jedoch an Stellen verwendet werden können, an denen unterschiedliche TJmgebungsschallbedingungen herrschen und Änderungen darin auftreten können, muß der Detektor gegenüber diesen Schallquellen der Umgebung unempfindlich sein und doch zuverlässig auf den Schallimpuls eines der ausgelösten Sender ansprechen. Das geschieht dadurch, daß eine Diskriminierschaltung im Detektor vorgesehen wird, die es ermöglicht, daß nur auf Schall der bestimmten Merkmale des übertragenen Schallimpulses ein Ansprechen erfolgt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Detektor einen elektroakustischen Wandler 78 auf, der so mit einem Verstärker 80 gekoppelt ist, daß eine bei einem Schwellenwert ausgelöste Schwingungsanordnung entsteht, im vorliegenden Fall, bei dem das vorher-

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bestimmte Unterscheidungsmerkmal des Schallimpulse3 der aaximale Pegel oberhalb eines vorherbestimmten Hinimums ist, weist die Diskriminier schaltung die Einrichtung zum Vorspannen des Verstärkers auf. Der Wandler 78 nimmt den übertragenen Schallimpuls auf oder wahr und spricht dadurch an, daß er einen Spannungsausgang an den vorgespannten Verstärker 80 liefert. Wenn die Größe dieser Spannung den vorherbestimmten Vorspannungsschwellenwert übersteigt, gibt der Verstärker einen Ausgang zum Antrieb des Wandlers ab, der dann ein hörbares Alarmsignal erzeugt. Zusätzlich kann der Ausgang des Verstärkers 80 mit einem Wechselstromschalter 82 verbunden sein, wodurch weitere Teile der Vorrichtung, z.B. lautere Alarmvorrichtungen, Fernsehempfangsgeräte, Glühlampen, oder Rundfunksender ausgelöst werden, die information über das Sindringen an andere Bereiche weitergeben.

Fig. 4 zeigt Einzelheiten der Schaltung eines bevorzugten Detektor-Alarm-Schaltkreises, der sich als geeignet erwiesen hat, um auf Schallimpulse anzusprechen, die von einem Scha11impulssender 10 in einer Entfernung von bis zu 3»05 ra (10 Fuß) vom Empfänger erzeugt werden (maximaler Pegel mindestens 156 Dezibel in einer Entfernung von 25,4 cm von der Quelle), und doch gegenüber dem in einem geschlossenen Raum erzeugten Umgebungsschall unempfindlich ist, Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist der Wandler 78 ein piezoelektrisches Element mit drei Klemmen, welches von einer Membran abgestützt ist, z.B. gemäß US-PS 3 815 129· Ein solcher Wandler weist ein piezoelektrisches Element 84 auf, welches mit einer Metallscheibe 86 verbunden ist, die als Membran dient. Das piezoelektrische Element weist einen piezoelektrischen Kristall in Form einer Scheibe sowie Klemmen 1, 2 und 3 auf, die als Elektroden dienen und aus dünnen Folien oder Beschichtungen aus elektrisch leitfähigem Material, wie Silber, bestehen, welches auf die Seiten dee Kristalls aufgetragen ist. Zu den geeigneten werkstoffen für den piezoelektrischen Kristall gehört z.B. eine Blei-, zirkon-, Titan-Zusammensetzung. Die als Membran des Wandlers dienende Ketallscheibe

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86 kann z.B. aus Messing hergestellt sein.

Der Wandler ist zusammen mit einem Schaltverstärkerkreis gezeigt, welcher von einer Gleichspannungsquelle 88 versorgt wird. Wenn auch die Gleichspannungsquelle 88 eine Batterie aufweisen kann, ist sie hier als Gleichrichterschaltung gezeigt, die über Klemmen 90 und 92 von einer Wechselspannungsquelle erregt wird. Die Wechselspannungsklemmen sind nicht nur die Spannungsquelle für die Gleichrichterschaltung 88 sondern außerdem mit einem V/echselstromausgang 94 verbunden. Insbesondere ist die Wechselstromquelle 90 unmittelbar mit einer Seite des ¥echselstromausgangs 94 verbunden, während die Viechseistromquelle 92 über eine gesteuerte Schaltvorrichtung, beispielsweise einen Triac mit der anderen Seite des Wechselstromausgangs verbunden ist.

Die Gleichrichterschaltung 88 weist in Reihe geschaltet einen Widerstand 98 und eine Diode 100 auf, die über eine positive Verknüpfungsstelle mit einem parallel geschalteten Filterkondensator 102 sowie einer Zenerdiode 104 verbunden ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt an den Klemmen 90 und 92 ein Wechselspannungseingang von 125 V an, und die Zenerdiode 104 ist so gewählt, daß sie die Spannung der Gleichspannungszufuhr auf ca. 30 Y reguliert. Das erlaubt eine exaktere und besser reproduzierbare Einstellung auf den Geräuschpegel oder auf mechanische Störungen, die zum Auslösen des Alarms nötig sind. Die positive und negative Klemme der als Gleichspannungsquelle wirkenden Gleichrichterschaltung 88 sind von Klemmen 106 bzw« 108 dargestellt.

Der Schwingkreis v/eist einen ersten Schaltverstärker mit einem Transistor 110 auf, dessen Kollektor-Emitter-Elektroden über die Klemmen 106 und 108 mit einem Spannungsteiler, welcher Widerstände 112 und 114 aufweist, in Reihe geschaltet sind. Über die Gleichspannungsklemnen ist gleichfalls eine Schaltkombination angeschlossen, die einen Schalt-

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verstärker aufweist, der aus einem Transistor 116 besteht, dessen Basiselektrode mit der Verknüpfungsstelle der Widerstände 112 und 114 verbunden ist, dessen Emitterelektrode mit der Gleichspannungsklemme 106 verbunden ist, und dessen Kollektorelektrode über einen Widerstände 117, 118 und 120 aufweisenden Spannungsteiler mit der aloichspannungsklemme 108 verbunden ist. Die Verknüpfungsstelle der Widerstände 117 und 118 ist mit der antreibenden Klemme 3 des Wandlers verbunden, während die Spannung abgebenden Klemmen 1 und 2 des Wandlers 78 in einer positiven Rückkopplung mit dem Eingang des ersten Schaltverstärkers, nämlich des Transistors 110 verbunden sind. Insbesondere ist die Klemme 2 mit der Bezugsleitung von der Gleichspannungsklemme 108 und die Klemme 1 über einen Widerstand 122 mit der Basis des Transistors 110 verbunden. Der erste Schaltverstärker, nämlich der Transistor 110 ist von einem Schaltkreis mit Widerständen 124 und 126, die über die Gleichspannungsklemmen 106 und 108 in Reihe geschaltet sind, und einem Widerstand 128, der zwischen die Basis des Transistors 110 und dem Widerstand 126 in Reihe geschaltet ist, so vorgespannt, daß er normalerweise nicht leitend ist. Wenn sich der Transistor 110 in diesem nicht leitenden Zustand befindet, ist auch der Transistor 116 so vorgespannt, daß er nicht leitfällig ist. Der Widerstand 126 kann entweder einen festen Wert haben oder, wie hier gezeigt, ein Potentiometer aufweisen. In diesem Pail ist der Widerstand 128 mit dem veränderlichen Abgriff am Potentiometer 126 verbunden. Der Basisvorspannkreis des ersten Verstärkers wird vervollständigt von einer Diode 130, die, wie aus der Zeichnung hervorgeht, über die Basis- und Emitterelektroden des Transistors 110 angeschlossen ist. Die Diode 130 hat zwei Aufgaben zu erfüllen,

a) das Streuen oder Entladen der zwischen den Klemmen 1 und 2 des Wandlers entwickelten Spannung zu erleichtern und

b) die Höglichkeit zu verringern, daß Durchbruchspannungen die Basis-Emitter-Verbindungsstelle des Transistors 110 erreichen. Die Vorspannung am Transistor 110, die mit Hilfe des Potentiometers 126 einstellbar ist, ist das Mittel, mit

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dem der vorherbestimmte Schwellenwert des Schaltkreises gewählt wird. Beim Wahrnehmen von Schall oberhalb dieses vorherbestimmten Schwellenwertes wird der Schaltkreis zu Schwingungen veranlaßt.

Die Widerstände 118 und 120 sind so gewählt, daß sie eine Zeitkonstante in Kombination mit der Kapazität des piezoelektrischen Elements 84 haben_s so daß die an den Klemmen 2 und 3 entwickelten Spannungen während der Ausschaltzeit der Tranaistoren 110 und 116 rasch genug entladen werden können, so daß der Wandler in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren und darüberhinaus in entgegengesetzten Zustand versetzt werden kann. Der sur Verbindung dienende Yfiderstand 122 ist so gewählt, daß er unerwünschte Schwingungen oder Frequenzen außerhalb der Basisfrequenz des piezoelektrischen Kristalls unterdrückt. An den Widerstand 114 und damit an die Basis-Emitter-Verbindungsstelle des Transistors 116 ist ein Kondensator 132 angeschlossen, der den Durchlaßbereich des Transistors 116 verringert, so daß der zweite Schaltverstärker nicht so schnell auf Übergangserscheinungen in der Leitung und hochfrequente Aufnahme anspricht j als wenn dieser Kondensator nicht vorgesehen wäre.

Der Schwingkreis ermöglicht die Steuerung des Wechselspannungsschalter s mittels einer Verbindung zwischen der Verknüpfungsstelle der Widerstände 118 und 120 und dem Steuergatter des Triac 82.

Das den Wandler 78 aufweisende, von einer Membran abgestützte piezoelektrische Element ist mechanisch so gehalten,, daß es frei schwingen kann, sobald es aufgrund-eines Geräusches oder einer sonstigen störung in Bewegung versetzt ist» Viie schon erwähnt, ist das piezoelektrische Element elektrisch mit der Sohaltverstärkeranordnung in positiver Rücldcopp lungs schleife verbunden· Wenn die Vorrichtungdurch ein vorherbestimmtes Ausmaß an Geräusch oder direkter mechanischer Störung aus ihrer Ruhestellung gebracht wird,

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versetzt sie das System, d.h. den Verstärker und das piezoelektrische Element in eine aufrechterhaltene Schwingung, die ein Alarmsignal erzeugt. Die Vorrichtung kann nur durch Abschalten der Stromzufuhr an den Klemmen 106 und 108 oder 90 und 92 abgeschaltet werden.

Um den akustischen Ausgang der Vorrichtung zu verstärken kann der Wandler 78 in einem Helmholtz-Resonator gemäß US-PS 4 042 845 angebracht sein.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt die Schwingungsfrequenz der hörbaren Warnung in der Hähe von 2-3 KIIz. Der Schaltkreis kann jedoch auch so konstruiert sein, daß die Schwingungen Ultraschallfrequenzen oberhalb des normalen Hörbereichs des Menschen sind, so daß Information an andere Aufnähmevorrichtungen übertragen wird. Wenn andererseits der Ausgang im hörbaren Bereich liegt, dient die Vorrichtung als selbständige Warnvorrichtung. Die am Widerstand 120 während des durchlassenden Zustands des Transistors 116 entwickelte Spannung erregt nicht nur den Wandleralarm sondern wird auch an das Steuergatter des Triacs 82 angelegt. Die Impulse der Spannung aus dieser Verbindung am Gatter des Triac.s reichen aus, um den Triac in leitfähigen Zustand zu versetzen, wodurch die Wechselstromquelle 90, 92 mit dem Wechselstromausgang 94 leitungsmäßig verbunden wird. Dieser schaltergesteuerte Wechselstromausgang 94 kann zum Antrieb weiterer Teile der Vorrichtung benutzt werden, wie oben schon erwähnt.

Die obige Beschreibung betrifft nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, die sich in verschiedenster V/eise abwandeln läßt. So kann z.B. der Detektor so konstruiert sein, daß er sowohl das Kennzeichen als auch die Amplitude des übertragenen Schallimpulses wahrnimmt. Oder der Detektor kann auf zwei oder mehr aufeinanderfolgende Impulse ansprechen. In diesem Fall wäre der Sender so auszulegen,

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daß er eine ausgewählte Aufeinanderfolge von Schallimpulsen erzeugt.

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Claims

PATENTANWÄLTE

DR. CLAUS REINLÄNDER DIPL.-ING. KLAUS BERNHARDT

Orthstraße 12 · D-8000 München 60 -Telefon 832024/5 2935543

Telex 5212744 · Telegramme Inferpatent

36 Π75 D

GEE SILVAIiIA EIC. Y/ilinington, Delaware, USA

iJinbruehalarmanlage und Verfahren sum peststellen eines Eindringens

Priorität! 6. September 1978 - USA - 3er. IJo, 940 062

Patentansprüche

' 1,- Einbruchalarmanlage.

gekennzeichnet durch einen S challimpuls sender (10), der mit einer Zugangseinrichtung verbunden ist und eine Triggeranordnung (18) aufweist, die den Sender so wirksam nacht, daß dieser einen Schallimpuls von hoher Intensität mit einem vorherbestimmten Unterscheidungsmerkmal beim Sindringen in die Zugangseinrichtung abgibt, einen Schalldetektor, der einen Abstand von dem Schallimpulssender hat, mit dem er in Schallverbindung steht und der eine Diskriminiereinrichtung aufweist, die wahlweise auf das vorherbestimmte Merkmal des Schallimpulses anspricht und auf Umgebungsschallbedingungen von anderen Einrichtungen im wesentlichen nicht anspricht, und durch eine Einrichtung, die auf den Detektor

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anspricht und bei Wahrnehmung des Schallimpulses ein Alarmsignal abgibt.
2. einbruchalarmanlage nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das vorherbestimmte Unterscheidungsmerkmal einen maximalen Schallpegel des Impulses oberhalb eines vorherbestimmten Mindestpegels aufweist.
3. Einbruchalarmanlage nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichne t, daß der Schallimpuls einen maximalen Schallpegel von mindestens 147 Dezibel in einem Abstand von 25,4 cm von der Quelle hat.
4. Einbruchalarmanlage nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Schall einen maximalen Schallpegel von mindestens 156 Dezibel in einem Abstand von 25,4 cm von der Quelle hat, und daß der maximale Abstand des Detektors vom Schallimpulssender (10) ca. 3,05 m beträgt.
5. Einbruchalarmanlage nach Anspruch 2,

dadurch gekennz e i ohne t, daß der Detektor einen elektroakustischen Wandler (78) aufweist.
6. Einbruchalarmanlage nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ferner einen Verstärker aufweist, dessen Eingang mit dem elektrischen Ausgang des Wandlers gekoppelt ist, und daß die Diskriminiereinrichtung eine Einrichtung zum Vorspannen des Verstärkers aufweist.

7. Einbruchalarmanlage nach Anspruch 6,

dadurch ge kennzeichne t, daß die Einrichtung zum Erzeugen eines Alarmsignals eine Einrichtung aufweist, die den Ausgang des Verstärkers mit dem Antriebseingang des Wandlers koppelt, wobei der Wandler (78) zusätzlich bei Wahr-

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nehmung des Sehallinipulses einen hörbaren Alarm abgibt.

3. Einbruchalarmanlage nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß eine V/echselspan-. nungsquelle, ein yeohselspannungsausgang und ein zwischen die VJechselspaimungsquelle und den Y/echselspannungsausgang geschalteter gesteuerter Schalter (02) vorgesehen ist, der eine Steuerklemiae hat, die den Schalter in Abhang igte it von einem angelegten Signal leitfähig nacht, imd daß die Einrichtung sum Erzeugen eines Alarmsignals eine Hinrichtung aufweist j die den Ausgang dec Verstärkers mit der oteuerklemme des Schalters verbindet.

9. Einbruchalarmanlage nach Anspruch 1_?

dadurch "g ο k e η η ζ e i c h η e-t, daß der Schallimpulssender (10) eine Blitzlampeiieinheit (20) und eine von Gfcvahl"on£ ε ausgang dex* Blitzlampeneinheit ausgelöste Einrichtung aufweist, die den Schallinipuls-abgibt.

10. einbruchalarmanlage nach Anspruch 9»

dadurch g- e > e η η s e i ο h η e t, daß die Blitzlampeneinheit (20) eine durch Aufschlag sündbare Blitzlampe (22) und ein dieser zugeordnetes vorerregtes Auftreffglied aufweist, welches sun Sünden der"Blitzlampe auslösbar ist, und daß die Tricgeranordnung eine Einrichtung aufweist, die das Auftreffglied in Abhängigkeit von der Betätigung durch eine mit der Zugangseinrichtung gekoppelte Einrichtung freigibt, und daß die Schalliiapulsabgabeeinrichtung mindestens eine pyrotechnische Vorrichtung (34) aufweist, die außerhalb der Blitzlampe und dieser Euia Empfang der Energie von der Blitzlampe in Form von Licht und/oder wärme beim Zünden der Blitzlampe betriebsmäßig sugeordnet 1st.

11. Einbruchalarmanlage nach Anspruch 10_f

dadurch g e k e η η ζ e. i ohne t, daß das vorherbestimmte Unterscheidungsmerkmal einen maximalen Sehallimpuls des Impulses oberhalb eines vorherbestimmten Mindestpegels auf-

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weist.

12. Einbruchalarmanlage nach Anspruch 11,

dadurch gekennze ichne t, daß der Detektor einen elektroakustischen Wandler (78) aufweis

t.

13. Einbruchalarmanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennze ichne t, daß der Detektor ferner einen Verstärker auf v/eist, der einen nit den elektrischen Ausgang des Wandlers gekoppelten Eingang hat, und daß die Diskriminiereinrichtung eine Einrichtung zum Vorspannen des Verstärkers aufweist, und daß die Einrichtung zum Erzeugen eines Alarmsignals eine Einrichtung aufweist, die den Ausgang des Verstärkers mit dem Antriebseingang r>es Wandlers koppelt, wobei der Wandler zusätzlich bei Wahrnehmung des Schallimpulses einen hörbaren Alarm abgibt.

14. Einbruchalarmanlage nach Anspruch 1,

dadurch g e k en η a e i c h η e t, daß eine Vielzahl von Schallimpulssendern vorgesehen ist, die jeweils mit einer entsprechenden Zugangseinrichtung gekoppelt sind, daß jeder Sender eine Triggeranordnung aufweist, die den Sender so wirksam macht, daß dieser einen Schallimpuls von hoher Intensität mit einem vorherbestimmten Unterseheidungsmerkmal bei einem Eindringen in die zugehörige Zugangseinrichtung abgibt, und daß der Schalldetektor ein zentralisierter Detektor ist, der von den Sendern einen Abstand hat und mit diesen in Schallverbindung steht.

15· Einbruchalarmanlage nach Anspruch 14, dadurch ge kennzeichne t, daß das vorherbestimmte Unterscheidungsmerkmal einen maximalen Schallpegel des Impulses oberhalb eines vorherbestimmten Kindestpegels aufweist.

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16. Verfahren suet Feststellen der Anwesenheit eines Eindringlings, der in einen verbotenen Bereich eintritt, dadurch gekennze ichne t, daß die Anwesenheit eines Eindringlings an einer Umfangsstelle des Bereichs wahrgenommen wird, daß die Erzeugung eines Schallimpulses von hoher Intensität mit einem vorherbestimmten Unterscheidungsmerkmal an der wahrgenommenen Stelle ausgelöst v/ird, daß die Erzeugung des Schallimpulsea von der v/ahrgenommenen Stelle an einer im Abstand davon liegenden Stelle unterscheidend -wahrgenommen v/ird, und daß in Abhängigkeit von dieser Wahrnehmung ein Alarmsignal erzeugt wird, während-bei Umgebungsschallbedingungen im Bereich im wesentlichen kein Ansprechen erfolgt»

17. Verfahren nach Anspruch 16,

dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t, daß das vorherbestimmte Unterscheidungsmerkmal einen maximalen Schallpegel des Impulses oberhalb eines vorherbestimmten Kindestpegels auf-weist.

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