EP0137337A2 - Meldeanlage mit drahtloser Signalübertragung zwischen einer batteriebetriebenen Unterstation und einer netzbetriebenen Hauptstation - Google Patents

Meldeanlage mit drahtloser Signalübertragung zwischen einer batteriebetriebenen Unterstation und einer netzbetriebenen Hauptstation Download PDF

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EP0137337A2
EP0137337A2 EP84110885A EP84110885A EP0137337A2 EP 0137337 A2 EP0137337 A2 EP 0137337A2 EP 84110885 A EP84110885 A EP 84110885A EP 84110885 A EP84110885 A EP 84110885A EP 0137337 A2 EP0137337 A2 EP 0137337A2
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B29/00—Checking or monitoring of signalling or alarm systems; Prevention or correction of operating errors, e.g. preventing unauthorised operation
    • G08B29/18—Prevention or correction of operating errors
    • G08B29/181—Prevention or correction of operating errors due to failing power supply

Definitions

  • the invention relates to a signaling system with at least one battery-operated substation with a detector and a transmitter coupled thereto for wireless signal transmission to a receiver of a main station, the substation containing a battery monitoring stage that transmits a signal when activated.
  • Such a signaling system is known from US Pat. No. 4,056,815.
  • the substation sends high-frequency signals that are modulated with a first frequency when the detector has responded and that are modulated with a second frequency that differs from the first when the battery monitoring has responded.
  • this arrangement has the disadvantage that approximately the same power is consumed for battery monitoring as for the transmission of an alarm signal. Since the battery monitoring must be in constant operation, this results in a considerable load on the battery and thus a reduced service life.
  • alarm signals and battery monitoring signals can only be distinguished using relatively complex frequency filters.
  • the object of the invention is therefore to design a signaling system of the type mentioned at the outset without a line connection to the substation, while at the same time providing a high level of reliability, in such a way that the battery required for the substation is loaded as little as possible and both the transmitter and the receiver are simple to set up.
  • the transmitter sends a continuous signal when the detector has responded, that the transmitter sends short pulses at periodic intervals when the battery monitoring stage has not responded and that the main station is powered by the mains.
  • the battery and the functionality of the signal connection are constantly monitored so that the required high transmission security is guaranteed. Due to the short pulses triggered by the battery monitoring level, the battery is only slightly loaded. Both the continuous signal when the detector responds and the short pulses at periodic intervals when the battery monitor responds are easy to implement and can also be easily distinguished in the reception level.
  • the signal can be transmitted with infrared light, ultrasound or high-frequency waves.
  • the transmitter can have a multivibrator with a blocking input, the blocking input being controlled by the battery monitoring stage and the detector.
  • the receiver of the main station advantageously has a rectifier with a diode in a longitudinal branch and a capacitor in a transverse branch, to which a first Schmitt trigger for battery monitoring and a second Schmitt trigger for triggering a message are connected, the time constant of the rectifier being so dimensioned is that the short pulses are enough to trigger the first Schmitt trigger.
  • the master station may include a counter that is driven by a clock and reset by the first Schmitt trigger, the counter triggering a battery alarm when its count exceeds a predetermined value, the predetermined value and the clock frequency of the clock being determined such that the meter reading is not reached as long as the substation sends the short pulses. Battery monitoring is thus implemented using simple means.
  • An integrator can be inserted between the rectifier and the second Schmitt trigger.
  • the time constant of this integrator is used to determine the length of time from which signals are evaluated as signal signals.
  • F ig. l shows the structure of a signaling system.
  • a substation A is in wireless connection with a main station B assigned to it.
  • the signals received from the main station B are forwarded to a central station C, which is generally common to several main stations and which, for example, triggers a message.
  • the signal transmission between main station B and central station C can take place in any way, advantageously, for example, by modulated signals via the power network.
  • a detector 1 is constructed from a sensor 1 a, which can be an ultrasonic sensor for motion detection, for example, and a converter 1 b. As soon as the sensor la e.g. responsive to movement, a "1" signal is present at the output of detector 1.
  • a battery monitoring stage contains a comparator 2a, at whose inverting input a reference voltage U ref and at whose non-inverting input the battery voltage is present.
  • a clock generator 2b is connected downstream of the comparator and sends a short pulse of 20 ms duration, for example, every minute as long as a "1" signal is present at its input. These short pulses are therefore sent as long as the voltage of the battery 3 is higher than the reference voltage U ref .
  • the reference voltage U ref is set so that the battery voltage is sufficient to supply the substation with sufficient certainty as long as it is above this reference voltage U ref .
  • the outputs of the clock generator 2b and the signal converter 1b are each connected to an input of a NOR gate 4, the output of which a blocking input of a multivibrator 5 is connected.
  • the multivibrator 5 generates the drive voltage for the infrared light-emitting diode 8, provided that no "1" signal is present at its blocking input.
  • the multivibrator 5 then vibrates when either the detector 1 has responded or the battery monitoring circuit emits a short pulse.
  • the output signal of the multivibrator 5 is fed via a resistor 7 to the base of a transistor 6, in the emitter path of which there is an infrared light-emitting diode 8.
  • This infrared light-emitting diode 8 serves as a transmitter. It sends a continuous signal when the sensor la has responded and short pulses as long as the battery voltage is above the reference voltage U ref .
  • the infrared light emitted by the infrared light-emitting diode 8 is received by the infrared photodiode 9 in the main station B and amplified by a downstream amplifier 11.
  • a bandpass filter 12 which is tuned to the frequency of the transmitted infrared light and which is connected downstream of the amplifier 11, interference signals of a different frequency are eliminated.
  • the output of the bandpass filter 12 is connected via a diode 13a to a first connection of a capacitor 13b, the second connection of which is connected to ground. This rectifies and smoothes the received signal.
  • the signal present at the capacitor 13b is fed to an integrator 15.
  • This consists of an operational amplifier 15a, which has a feedback capacitor 15c between the output and the inverting input.
  • the inverting input is connected to the capacitor 13b via a resistor 15b.
  • a Schmitt trigger 16 is connected downstream of the integrator 15. The response threshold of the Schmitt trigger 16 is only reached when the input signal is present so long that the integrator 15 reaches a sufficient output voltage. This distinguishes continuous signals that should lead to a message from short-term signals.
  • the Schmitt trigger 16 therefore delivers an "1" signal at its output when the detector 1 has responded.
  • the capacitor 13b is also connected to the reset input of a counter 17 via a second Schmitt trigger 14.
  • the time constant predetermined by the internal resistance of the bandpass filter 12 and the capacitance of the capacitor 13b is dimensioned such that the short pulses triggered by the battery monitoring are sufficient to trigger the Schmitt trigger 14.
  • the clock input of the counter 17 is connected to a clock generator 18.
  • a "1" signal is present at an output of counter 17.
  • this counter reading and the clock frequency of the clock generator 18 are dimensioned such that the counter 17 is always reset via the Schmitt trigger 14 by the short pulses triggered by the battery monitoring circuit before it reaches the predetermined counter reading.
  • a "1" signal is therefore only present at the output of the counter 17 if the short pulses triggered by the battery monitoring are absent. ie either the battery voltage becomes too low or the transmission path is interrupted.
  • a "1" signal is therefore present at the output of the counter 17 if there is a fault in the signaling system, while a signal is present at the output of the Schmitt trigger 16 when the detector has responded. Both signals can be linked via an OR gate 19 and fed to an alarm device will.
  • the further transmission for example from the main station B to a central station, can take place, for example, by carrier frequency modulation via a network line.
  • the signaling system described is therefore easy to install, since no connecting lines are required for the substation. At the same time, a high level of operational reliability is maintained since both the battery 3 of the substation A and the transmission path to the main station are constantly monitored.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Meldeanlage mit mindestens einer batteriebetriebenen Unterstation (A) mit einem Melder (1) und einem damit gekoppelten Sender (5 - 8). Über den Sender (5 - 8) erfolgt eine drahtlose Signalübertragung zu einem Empfänger (9) einer netzbetriebenen Hauptstation (B). Die Unterstation (A) enthält eine Batterieüberwachungsstufe (2), wobei der Sender (5 - 8) in periodischen Abständen kurze Impulse sendet, wenn die batterieüberwachungsstufe (2) nicht angesprochen hat. Wenn der Melder (1) angesprochen hat, sendet der Sender (5 - 8) ein Dauersignal. Dieses Meldesystem ist einfach zu installieren, da keine Verbindungsleitungen zur Unterstation erforderlich sind. Ferner ist eine hohe Übertragungssicherheit gewahrt, da die Batterie (3) der Unterstation (A) und der Übertragungsweg in kurzen Zeitabständen überprüft werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Meldeanlage mit mindestens einer batteriebetriebenen Unterstation mit einem Melder und einem damit gekoppelten Sender zur drahtlosen Signalübertragung zu einem Empfänger einer Hauptstation, wobei die Unterstation eine Batterieüberwachungsstufe enthält, die bei Ansprechen ein Signal sendet.
  • Eine derartige Meldeanlage ist aus der US-PS 4 056 815 bekannt. Dabei sendet die Unterstation Hochfrequenzsignale, die mit einer ersten Frequenz moduliert werden, wenn der Melder angesprochen hat und die mit einer zweiten, von der ersten abweichenden Frequenz moduliert werden, wenn die Batterieüberwachung angesprochen hat. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß für die Batterieüberwachung etwa dieselbe Leistung verbraucht wird, wie für die Übertragung eines Meldesignals. Da die Batterieüberwachung ständig in Betrieb sein muß, ergibt sich daraus eine erhebliche Belastung der Batterie und damit eine verringerte Lebensdauer. Außerdem können Meldesignale und Batterieüberwachungssignale nur über verhältnismäßig aufwendige Frequenzfilter unterschieden werden.
  • Aus dem Prospekt "Jung Multifon,Hausinformationstechnik", ist eine Meldeanlage mit einer netzbetriebenen Unterstation und einer ebenfalls netzbetriebenen Hauptstation . bekannt. Die Signalübertragung erfolgt ohne eigene Leitung über das Netz mit einem modulierten Träger. Bei einer nachträglichen Installation können dabei Probleme entstehen, wenn in der Nähe einer Unterstation keine Steckdose zur Verfügung steht. Bei Brandmeldeanlagen muß der Sensor beispielsweise häufig an der Decke oder an einer Wand eines Wohnraumes untergebracht werden. Die dann erforderlichen Leitungen von der Unterstation zur Hauptstation sind im allgemeinen sehr störend.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Meldeanlage der eingangs genannten Art ohne Leitungsverbindung zur Unterstation bei gleichzeitiger hoher Ausfallsicherheit so auszugestalten, daß die für die Unterstation erforderliche Batterie möglichst wenig belastet wird und sowohl Sender als auch Empfänger einfach aufzubauen sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sender ein Dauersignal sendet, wenn der Melder angesprochen hat, daß der Sender in periodischen Abständen kurze Impulse sendet, wenn die Batterieüberwachungsstufe nicht angesprochen hat und daß die Hauptstation netzbetrieben ist. Dabei werden die Batterie und die Funktionsfähigkeit der Signalverbindung ständig überwacht, so daß die erforderliche hohe Ubertragungssicherheit gewährleistet ist. Durch die kurzen, von der Batterieüberwachungsstufe ausgelösten Impulse wird die Batterie nur wenig belastet. Sowohl das Dauersignal bei Ansprechen des Melders als auch die kurzen Impulse in periodischen Abständen bei Ansprechen der Batterieüberwachung sind einfach zu realisieren und lassen sich ebenso einfach in der Empfangsstufe wieder unterscheiden.
  • Die Signalübertragung kann mit Infrarotlicht, Ultraschall oder Hochfrequenzwellen erfolgen.
  • Der Sender kann einen Multivibrator mit Blockiereingang aufweisen, wobei der Blockiereingang von der Batterieüberwachungsstufe und dem Melder angesteuert wird.
  • Vorteilhafterweise weist der Empfänger der Hauptstation einen Gleichrichter mit einer Diode in einem Längszweig und einem Kondensator in einem Querzweig auf, dem ein erster Schmitt-Trigger zur Batterieüberwachung und ein zweiter Schmitt-Trigger zur Auslösung einer Meldung nachgeschaltet sind, wobei die Zeitkonstante des Gleichrichters so bemessen ist, daß die kurzen Impulse ausreichen, den ersten Schmitt-Trigger auszulösen.
  • Die Hauptstation kann einen Zähler enthalten, der von einem Taktgeber angesteuert und vom ersten Schmitt-Trigger zurückgesetzt wird, wobei der Zähler einen Batteriealarm auslöst, wenn sein Zählerstand einen vorgegebenen Wert übersteigt, wobei dieser vorgegebene Wert und die Taktfrequenz des Taktgebers so festgelegt sind, daß der Zählerstand nicht erreicht wird, solange die Unterstation die kurzen Impulse sendet. Damit wird die Batterieüberwachung mit einfachen Mitteln realisiert.
  • Zwischen Gleichrichter und zweitem Schmitt-Trigger kann ein Integrator eingefügt werden. Mit der Zeitkonstante dieses Integrators wird festgelegt, ab welcher Zeitdauer Signale als Meldesignale bewertet werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren 1 und 2 beschrieben.
  • Fig. l zeigt schematisch den Aufbau einer Meldeanlage. Eine Unterstation A steht in drahtloser Verbindung mit einer ihr zugeordneten Hauptstation B. Die von der Hauptstation B empfangenen Signale werden an eine im allgemeinen mehreren Hauptstationen gemeinsame Zentralstation C weitergeleitet, die z.B. eine Meldung auslöst. Die Signalübertragung zwischen Hauptstation B und Zentralstation C kann auf beliebigem Weg, vorteilhafterweise z.B. durch modulierte Signale über das Stromnetz erfolgen.
  • Die Fig. 2 zeigt den Aufbau von Unterstation A und Hauptstation B. Die Unterstation A enthält zur Spannungsversorgung eine Batterie 3. Ein Melder 1 ist aus einem Sensor la, der beispielsweise ein Ultraschallsensor zur Bewegungsmeldung sein kann, und aus einem Umsetzer lb aufgebaut. Sobald der Sensor la z.B. auf eine Bewegung anspricht, steht am Ausgang des Melders 1 ein "1"-Signal an.
  • Eine Batterieüberwachungsstufe enthält einen Komparator 2a, an dessen invertierendem Eingang eine Referenzspannung Uref und an dessen nichtinvertierendem Eingang die Batteriespannung ansteht. Dem Komparator ist ein Taktgeber 2b nachgeschaltet, der z.B. im Minutenabstand einen kurzen Impuls von 20 msDauer sendet, solange an seinem Eingang "1"-Signal ansteht. Diese kurzen Impulse werden also gesendet, solange die Spannung der Batterie 3 höher als die Referenzspannung Uref ist. Dabei ist die Referenzspannung Uref so festgelegt, daß die Batteriespannung mit ausreichender Sicherheit zur Versorgung der Unterstation ausreicht, solange sie über dieser Referenzspannung Uref liegt. Die Ausgänge des Taktgenerators 2b und des Signalumsetzers lb sind jeweils mit einem Eingang eines NOR-Gatters 4 verbunden, dessen Ausgang mit einem Blockiereingang eines Multivibrators 5 verbunden ist. Der Multivibrator 5 erzeugt die Ansteuerspannung für die Infrarot-Leuchtdiode 8, sofern an seinem Blokkiereingang kein "l"-Signal ansteht. Der Multivibrator 5 schwingt also dann, wenn entweder der Melder 1 angesprochen hat oder die Batterieüberwachungsschaltung einen kurzen Impuls abgibt. Das Ausgangssignal des Multivibrators 5 ist über einen Widerstand 7 der Basis eines Transistors 6 zugeführt, in dessen Emitterstrecke eine Infrarot-Leuchtdiode 8 liegt. Diese Infrarot-Leuchtdiode 8 dient als Sender. Sie sendet ein Dauersignal, wenn der Sensor la angesprochen hat und kurze Impulse, solange die Batteriespannung über der Referenzspannung Uref liegt.
  • Das von der Infrarot-Leuchtdiode 8 ausgesendete Infrarotlicht wird mit der Infrarot-Fotodiode 9 in der Hauptstation B empfangen und mit einem nachgeschalteten Verstärker 11 verstärkt. Mit einem auf die Frequenz des gesendeten Infrarotlichts abgestimmten Bandpaßfilter 12, das dem Verstärker 11 nachgeschaltet ist, werden Störsignale abweichender Frequenz eliminiert. Der Ausgang des Bandpaßfilters 12 ist über eine Diode 13a mit einem ersten Anschluß eines Kondensators 13b verbunden, dessen zweiter Anschluß an Masse liegt. Damit wird das empfangene Signal gleichgerichtet und geglättet.
  • Das am Kondensator 13b anstehende Signal wird einem Integrator 15 zugeführt. Dieser besteht aus einem Operationsverstärker 15a, der einen Rückkopplungskondensator 15c zwischen Ausgang und invertierendem Eingang aufweist. Der invertierende Eingang ist über einen Widerstand 15b mit dem Kondensator 13b verbunden. Dem Integrator 15 ist ein Schmitt-Trigger 16 nachgeschaltet. Die Ansprechschwelle des Schmitt-Triggers 16 wird erst erreicht, wenn das Eingangssignal solange ansteht, daß der Integrator 15 eine ausreichende Ausgangsspannung erreicht. Damit werden Dauersignale, die zu einer Meldung führen sollen, von kurzzeitigen Signalen unterschieden. Der Schmitt-Trigger 16 liefert also an seinem Ausgang ein "l"-Signal, wenn der Melder 1 angesprochen hat.
  • Der Kondensator 13b ist außerdem über einen zweiten Schmitt-Trigger 14 mit dem Rücksetzeingang eines Zählers 17 verbunden. Dabei ist die durch den Innenwiderstand des Bandpaßfilters 12 und die Kapazität des Kondensators 13b vorgegebene Zeitkonstante so bemessen, daß die durch die Batterieüberwachung ausgelösten kurzen Impulse ausreichen, den Schmitt-Trigger 14 zum Ansprechen zu bringen.
  • Der Takteingang des Zählers 17 ist mit einem Taktgenerator 18 verbunden. Bei Erreichen eines festgelegten Zählerstandes steht an einem Ausgang des Zählers 17 ein "1"-Signal an. Dieser Zählerstand und die Taktfrequenz des Taktgenerators 18 sind jedoch so bemessen, daß der Zähler 17 über den Schmitt-Trigger 14 durch die von der Batterieüberwachungsschaltung ausgelösten kurzen Impulse immer wieder zurückgesetzt wird, bevor er den vorgegebenen Zählerstand erreicht. Am Ausgang des Zählers 17 steht also nur dann ein "1"-Signal an, wenn die von der Batterieüberwachung ausgelösten kurzen Impulse ausbleiben. d.h. entweder die Batteriespannung zu niedrig wird oder der Übertragungsweg unterbrochen ist. Am Ausgang des Zählers 17 steht also ein "1"-Signal an, wenn eine Störung der Meldeanlage vorliegt, während am Ausgang des Schmitt-Triggers 16 ein Signal ansteht, wenn der Melder angesprochen hat. Beide Signale können über ein ODER-Gatter 19 verknüpft und einer Alarmeinrichtung zugeführt werden. Die weitere Ubertragung, beispielsweise von der Hauptstation B zu einer Zentralstation kann z.B. durch Trägerfrequenzmodulation über eine Netzleitung erfolgen.
  • Die beschriebene Meldeanlage ist also einfach zu installieren, da für die Unterstation keinerlei Verbindungsleitungen erforderlich sind. Gleichzeitig wird eine hohe Betriebssicherheit gewahrt, da sowohl die Batterie 3 der Unterstation A als auch der Übertragungsweg zur Hauptstation ständig überwacht werden.

Claims (8)

1. Meldeanlage mit mindestens einer batteriebetriebenen Unterstation (A) mit einem Melder (1) und einem damit gekoppelten Sender (5 - 8) zur drahtlosen Signalübertragung zu einem Empfänger (9) einer Hauptstation (B), wobei die Unterstation eine Batterieüberwachungsstufe (2) enthält, die bei Ansprechen ein Signal sendet, dadurch gekennzeichnet , daß der Sender (5 - 8) ein Dauersignal sendet, wenn der Melder (1) angesprochen hat, daß der Sender (5 - 8 ) in periodischen Abständen kurze Impulse sendet, wenn die Batterieüberwachungsstufe (2) nicht angesprochen hat und daß die Hauptstation netzbetrieben ist.
2. Meldeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Signalübertragung mit Infrarotlicht erfolgt.
3. Meldeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Signalübertragung mit Ultraschall erfolgt.
4. Meldeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Signalübertragung mit Hochfrequenzwellen erfolgt.
5. Meldeanlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Sender (5 - 8) einen Multivibrator (5) mit Blockiereingang aufweist und daß der Blockiereingang von der Batterieüberwachungsstufe (2) und dem Melder (1) angesteuert wird.
6. Meldeanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Empfänger der Hauptstation einen Gleichrichter (13) mit einer Diode (13a) in einem Längszweig und einem Kondensator (13b) in einem Querzweig aufweist, dem ein erster Schmitt-Trigger (14) zur Batterieüberwachung und ein zweiter Schmitt-Trigger (16) zur Auslösung einer Meldung nachgeschaltet sind, wobei die Zeitkonstante des Gleichrichters (13) so bemessen ist, daß die kurzen Impulse ausreichen, den ersten Schmitt-Trigger (14) auszulösen.
7. Meldeanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Hauptstation (B) einen Zähler (17) enthält, der von einem Taktgeber (18) angesteuert und vom ersten Schmitt-Trigger (14) zurückgesetzt wird und daß der Zähler (17) einen Batteriealarm auslöst, wenn sein Zählerstand einen vorgegebenen Wert übersteigt, wobei dieser vorgegebene Wert und die Taktfrequenz des Taktgebers (18) so festgelegt sind, daß der Zählerstand nicht erreicht wird, solange die Unterstation (A) die kurzen Impulse sendet.
8. Meldeanlage nach Anspruch 6 oder 7, ddadurch gekennzeichnet , daß zwischen Gleichrichter (13) und zweitem Schmitt-Trigger (16) ein Integrator (15) eingefügt ist.
EP84110885A 1983-09-26 1984-09-12 Meldeanlage mit drahtloser Signalübertragung zwischen einer batteriebetriebenen Unterstation und einer netzbetriebenen Hauptstation Expired EP0137337B1 (de)

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