DE2131113A1

DE2131113A1 - Raumschutz- und Warneinrichtung mit Turbulenzausgleich

Info

Publication number: DE2131113A1
Application number: DE19712131113
Authority: DE
Inventors: Hankins Thomas C; Barleen David Glen
Original assignee: EMERGENCY PRODUCTS CORP
Current assignee: EMERGENCY PRODUCTS CORP
Priority date: 1970-06-26
Filing date: 1971-06-23
Publication date: 1972-01-27
Also published as: GB1320993A; CA940222A; FR2096792A1; FR2096792B1; JPS5141480B1; US3638210A

Description

DIPL-ING. FRANZ WERDERMANN ; PATENTANWALT _{2 HAMBURG 13} 2 2, 6, flj j

INNOCENTIASTRASSE JD TELEFON 452139

S. 71063 Fl.

Systron-Donner Corporation Concord, Kalif. (V.St.A.)

Raumschutz- und Warneinrichtung mit Turbulenzausgleich.

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden U.S. Anmeldung Serial No. 50 233 vom 26. Juni 1970 in Anspruch genommen.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Raumschutzeinrichtungen und insbesondere auf eine Ultraschalleinrichtung, die Mittel zum Unterscheiden zwischen den Bewegungen einer unbefugt eindringenden Person, oder eines Objektes und anderen Bewegungen wie z.B. Luftturbulenz aufweist.

Bei einer bekannten Rauraschutzexnrxchtung werden Ultraschallwellen in einen Bereich oder Raum wie z.B. eine abgeschlossene Räumlichkeit abgegeben. Die Schallwellen werden von den Wänden oder von innerhalb des Raums befindlichen Objekten zu einem Empfänger reflektiert, in dem sie mit den ausgesandten Schallwellen verglichen werden. Wenn innerhalb des geschützten Raums keine Bewegung auftritt, haben die empfangenen Wellen die gleiche Frequenz wie die ausgesandten Wellen. Wenn sich ein Objekt, d.h. eine Person oder ein Gegenstand innerhalb des Raums bewegt, erreichen die von dem sich bewegenden Objekt reflektierten Wellen den Empfänger mit einer anderen Frequenz als der der ausgesandten Wellen. Dieser Frequenzunterschied ist hauptsächlich auf den Dopplereffekt zurückzuführen und ist abhängig von

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der Bewegungsgeschwindigkeit des Objekts. Der Empfänger ermittelt den Frequenzunterschied und benutzt diesen zur Auslösung eines Alarms, d.h. zur Betätigung einer Warnvorrichtung.

Die bekannten Raumschutzeinrichtungen oder -anlagen des vorstehend beschriebenen Typs sind bestimmten Beschränkungen unterworfen. Beispielsweise können auch andere Ereignisse als die Bewegungen einer in den Raum eingedrungenen Person Frequenzverschiebungen in den reflektierten Wellen hervorrufen und die Auslösung eines falschen Alarms zur Folge haben. Zu diesen anderen Ereignissen sind auch die Luftturbulenzen zu rechnen, die beim Anschalten eines Heizgeräts innerhalb des geschützten Raums auftreten. Außerdem können Geräusche und vorübergehende Störungen wie z.B. an Rohrleitungen auftretende Klopfgeräusche oder ein herabfallendes Buch zur Auslösung eines falschen Alarms führen.

Daher ist bereits versucht worden, eine durch Luftturbulenz bedingte Alarmauslösung zu verhindern. In den meisten Fällen wird dabei von derο Beobachtung ausgegangen, daß die auf Luftturbulenz zurückzuführenden Signale im allgemeinen wesentlich schwächer sind als die von einer eingedrungenen Person hervorgerufenen Signale. Somit wurden die durch Luftturbulenz bedingten Signale einfach dadurch unterschieden, daß die Empfindlichkeit der Einrichtung so weit herabgesetzt wurde, daß diese Signale keinen Alarm auslösen können» Diese Lösung ist mit dem Nachteil· behaftet, daß die Gesamtempfindlichkeit und Wirksamkeit der Einrichtung ver-

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ringert wird, ohne daß die Möglichkeit einer unbeabsichtigten Auslösung des Alarms durch Luftturbulenz ganz ausgeschaltet wird.

Ein weiterer Vorschlag zum Ausschalten einer unbeabsichtigten Alarmauslösung durch Luftturbulenz ist in der U.S. Patentschrift 2 794 974 vom H. Juni 1957 und der U.S. Patentschrift 3 111 657 vom 19. November 1963 beschrieben. Diese Lösung geht davon aus, daß die Amplitude der auf Luftturbulenz zurückzuführenden Signale oberhalb einer Frequenz in der Größenordnung von 5 Hz scharf abfällt, während die auf eine eindringende Person zurückzuführenden Signale eine im wesentlichen konstante Amplitude bis zu angenähert 100 Hz aufweisen. Dementsprechend werden die durch Turbulenz und die von dem Eindringling verursachten Signale in zwei getrennte Verstärkerkanäle eingespeist, wobei der eine Kanal nur Frequenzen in der Größenordnung von 25 Hz oder höher, und der andere Kanal nur Frequenzen in der Größenordnung von 5 Hz führt.

Auf diese Weise führt der Hochfrequenzkanal, d.h. der Kanal für die höheren Frequenzen, nur das Signal von einem Eindringling, während der Niederfrequenzkanal das Turbulenzsignal zuzüglich eines Teils des von dem Eindringling verursachten Signals führt. Das Signal im Hochfrequenzkanal wird verstärkt, und dann werden die Ausgangssignale der beiden Kanäle miteinander verglichen, um ein zur Auslösung des Alarms dienendes Steuersignal zu erzeugen. Die Warnvorrichtung wird nur dann betätigt, wenn das verstärkte

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Ausgangssignal des Hochfrequenzkanals größer ist als der nicht verstärkte Ausgang des Niederfrequenzkanals, d.h. nur dann, wenn ein Eindringling vorhanden ist. Ohne das Vorhandensein einer unbefugten Person oder eines Eindringlings ist der Ausgang des Hochfrequenzkanals trotz Verstärkung zu schwach im Verhältnis zum Ausgang des Niederfrequenzkanals, um den Alarm auslösen zu können. Wenngleich diese Lösung eine Verbesserung gegenüber der oben genannten Lösung, bei der lediglich die Empfindlichkeit der Einrichtung verringert wird, darstellt, ist sie nicht ganz wirksam, um die auf einen Eindringling zurückzuführenden Signale von den Turbulenzsignalen zu unterscheiden. Außerdem sind zwei getrennte Kanäle, ein Verstärker und zwei Filter erforderlich, um das Eingangssignal in die beiden Kanäle zu trennen.

Durch die Erfindung soll daher eine neuartige und verbesserte Raumschutz- und Warneinrichtung geschaffen werden, durch welche die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten der bekannten Einrichtungen beseitigt werden. Die Einrichtung soll Mittel aufweisen, welche zwischen den durch die Bewegungen einer unbefugt eindringenden Person und den durch Luftturbulenz hervorgerufenen Signalen unterscheiden, die Auslösung eines Alarms infolge von vorübergehenden oder kurzzeitigen Störungen verhindern und die Einwirkungen des im Betrieb der Einrichtung gegebenen Geräuschpegels aufheben. Weiterhin soll die Einrichtung einen Ausfallüberwachung sschutz aufweisen j durch den ein Alarm ausgelöst wird, wenn eine Unterbrechung der ausgesandten Signale auftritt»

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Die zu diesem Zweck vorgeschlagene' Raumschutz- und Warneinrichtung ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Zusammenfassen von aufgefangenem und ausgesandtem Signal und zum Erzeugen eines Differenzsignals mit einem Frequenzspektrum, das den Frequenzunterschieden zwischen dem ausgesandten und dem aufgefangenen Signal entspricht, ein Bandpaßfilter, durch welches das Differenzsignal gefiltert und ein mit seiner Mitte im höheren Bereich des Frequenzspektrums liegender Bereich durchgelassen wird, ein Paar abgestimmter Spannungsverdoppler, denen das von dem Bandpaßfilter abgegebene Ausgangssignal zuführbar ist und durch die Spannungen entgegengesetzter Polaritäten erzeugbar sind, deren Spannungswerte den Amplituden der Komponenten mit unterschiedlichen Frequenzen am Ausgang des Filters entsprechen, eine mit den Ausgängen der Spannungsverdoppler verbundene Summiervorrichtung, durch welche ein Signal erzeugbar ist, dessen Größe und Polarität von den Relativwerten der Amplituden der Frequenzkomponenten am Ausgang des Filters abhängig ist, und durch eine Warnvorrichtung, die auf das von der Summiervorrichtung abgegebene Signal ansprechbar ist.

Die vorgeschlagene Einrichtung unterscheidet zwischen den durch die Bewegungen einer unbefugt eingedrungenen Person oder eines Objektes und den durch Luftturbulenz hervorgerufenen Signalen, ohne daß der GesamtwLrkungsgrad der Einrichtung verringert wird oder zwei getrennte KanäLa benöcigt werden. D-aa Di Fieren ^s , Lgnal wir-l dur^h <ain Bandpaß-111 ruf üiii st^lLcn Flunkm ;_i ;;fl ..Ltix·'- , it::Uü>ri mittUu.;

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Frequenz in der Größenordnung von UO Hz liegt, und das eine Bandbreite von 3 db in der Größenordnung von 6 Hz aufweist. Das gefilterte Signal wird einem Paar von Spannungsverdopplern.mit entgegengesetzten Phasen zugeführt, die positive und negative Spannungen erzeugen, deren Größen von der Dauer und der Geschwindigkeit der Störungen des gefilterten Signals abhängt. Diese positiven und negativen Spannungen werden zu einem Ausgangssignal zusammengefaßt, dessen Amplitude und Polarität von der Dauer und Geschwindigkeit der Störungen abhängig sind. Dieses Ausgangssignal steuert dann die Betätigung der Warnvorrichtung. Ein zwischen dem Ausgang der Spannungsverdoppler und der Warnvorrichtung geschalteter Integrator verhindert einen falschen Alarm infolge von vorübergehenden Vorgängen und anderen Störungen von sehr kurzer Zeitdauer.

Ein Ausführungsbeispxel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in welcher zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Raumschutzeinrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen schematischen Schaltplan der Eingangsund Mischstufe der in Fig. 1 dargestellten Ausführung, und

Fig. 3 einen schematischen Schaltplan der Filter-, Turbulenzkompensator-, Integrator- und Relaisyerstärkerstufe der in Fig. 1 dargestellten Ausführung.

Wie in Fig> 1 dirgesteilt, weist die erfindungsgemäße Raumschutz™ und W.iwieinri ^hturuj einen Oszillator 10

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auf, der einem Wandler oder einem Lautsprecher 11 Energie mit vorbestimmter Frequenz zuführt, von dem diese dann in einen zu schützenden Bereich oder Raum abgegeben wird. Eine Tonaufnehmervorrichtung 12 empfängt die von innerhalb des Bereichs oder Raums befindlichen Objekten reflektierte Strahlungsenergie. Das am Ausgang der Aufnehmervorrichtung abgegebene Signal wird über einen Verstärker 13 einer Mischstufe 11 zugeführt, in welcher das Signal mit dem von dem Oszillator 10 abgegebenen Signal überlagert wird, um ein Doppler- oder Differenzsignal zu erzeugen, dessen Frequenz der Bewegungsgeschwindigkeit von innerhalb des Bereichs oder Raums befindlichen Objekten entspricht. Ein Detektor 16 unterdrückt die Oszillatorfrequenz am Ausgang der Mischstufe, und das aufgefangene Signal wird durch ein Bandpaßfilter einem Turbulenzkompensator 18 zugeführt. Der Ausgang des Turbulenzkompensators ist mit dem Eingang eines Integrators 19 verbunden, und der Ausgang des Integrators ist wiederum mit einer Relaistreiber- oder verstärkerstufe 21 verbunden, die ein Relais zur Steuerung der Betätigung einer Warnvorrichtung 22 aufweist. Das von dem Oszillator 10 erzeugte Signal wird außerdem an die Relaisverstärkerstufe 21 angelegt, um den Alarm auszulösen oder einen Alarmzustand herbeizuführen, wenn der Oszillatorbetrieb unterbrochen ist.

Der Oszillator 10 ist von herkömmlicher Ausführung und erzeugt Energie mit vorbestimmter Frequenz, vorzugsweise im Ultraschallbereich. Bei der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform arbeitet der Oszillator mit einer

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Frequenz von 19,2 kHz-. Der Wandler 11 kann der Ausführung entsprechen, die in der U.S. Patentschrift 3 287 693 vom 22. November 1966 derselben Anmelderin beschrieben ist. Die Tonaufnehmervorrichtung 12 ist ebenfalls von herkömmlicher Aus führung.

Der Verstärker 13 weist einen Funktionsverstärker 26 mit einer invertierenden Eingangsklemme 27, einer nichtinvertierenden Eingangsklemme 28 und einer Ausgangsklemme 29 auf. Die von der Aufnehmervorrichtung 12 aufgefangene Energie wird über einen Kopplungsübertrager 31 und ein aus den Kondensatoren 32, 33, 34 und den Widerständen 36, 37 bestehendes Netzwerk an die invertierende und die nichtinvertierende Eingangsklemme des FunktionsVerstärkers 2 6 angelegt und erscheint in verstärkter Form an der Ausgangsklemme 29. Gleichtaktstörungen und andere Signale, die phasenrichtig der invertierenden und der nichtinvertierenden Eingangsklemme zugeführt werden, heben sich jedoch auf und erzeugen kein Ausgangssignal an der Klemme 29. Zwischen der Ausgangsklemme und der invertierenden Eingangsklemme des Funktionsverstärkers 26 ist ein Rückkopplungswiderstand 3 8 geschaltet und dient dazu, den Verstärkungsgrad des Verstärkers auf einem konstanten Wert zu halten.

Die Mischstufe IU weist einen Funktionsverstärker 41 mit einer invertierenden Eingangsklemme 42, einer nichtinvertierenden Eingangsklemme 43 und einer Ausgangsklemme 44 auf. Das Oszillatorsignal wird über die Widerstände 46, 47 und einen Kondensator 48 an die invertierende Eingangsklemme 42 angelegt. Der Ausgang des FunktionsVerstärkers 2 6 ist

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durch eine RC-Siebschaltung 51, einen Verstärkungsregler 52, einen Kondensator 53 und einen Widerstand 54 mit der nichtinvertierenden Eingangsklemme 43 des Funktionsverstärkers Hl verbunden. Das Oszillatorsignal und das verstärkte aufgefangene Signal werden im Funktionsverstärker der Mischstufe überlagert, so daß an der Ausgangsklemme 44 ein Doppleroder Differenzsignal mit einer Frequenz erscheint, die dem Frequenzunterschied zwischen dem ausgesandten und dem reflektierten Signal entspricht.

Der Detektor 16 ist von herkömmlicher Ausführung und kann beispielsweise aus einem Diodendetektor bestehen.

Das Bandpaßfilter 17 weist einen Funktionsverstärker 46 mit Hochpaß- und Tiefpaßfilter auf, die in Gegenkopplung zwischen der Ausgangsklemme 47 und der invertierenden Eingangsklemme 48 des Funktionsverstarkers geschaltet sind. Das Tiefpaßfilter besteht aus den in Reihe geschalteten Widerständen 49, 51 und einem Querkondensator 52, durch welchen der Verbindungspunkt der Widerstände mit Masse verbunden ist. Das Hochpaßfilter besteht aus den in Reihe geschalteten Kondensatoren 53, 54 und einem Nebenschlußwiderstand 56, durch den der Verbindungspunkt der Widerstände mit Masse verbunden ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform hat das Filter 17 einen Bandpaß, dessen Mitte bei einer Frequenz Ln der Größenordnung von 40 Hz liegt, und eine Bandbreite von 3 db in der Größenordnung von 6 Hz. Die Widerstände 49, 51 und der Kondensator 52 sind so bemessen, daß unterhalb der ausgewählten mittleren Frequenz liegende Signale rück-

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gekoppelt werden, während die Kondensatoren 53, 54 und der Nebenschlußwiderstand 56 so bemessen sind, daß oberhalb dieser mittleren Frequenz liegende Signale rückgekoppelt werden.

Der Ausgang des Bandpaßfilters 17 ist über einen Kondensator 57 und einen Widerstand 5 8 mit einer Verstärkerstufe verbundens die aus einem Funktionsverstärker 59 besteht. Der Verstärkungsgrad dieses Verstärkers wird durch einen Rückkopplungswiderstand 61 konstant, gehalten, der zwischen der Ausgangsklemme 62 und der invertierenden Eingangsklemme 63ades Funktionsverstärkers geschaltet ist.

Der Ausgang des Funktionsverstärkers 5 9 ist mit dem Eingang des Turbulenzkompensators 18 verbunden, der ein Paar Spannungsverdoppler 63, 64 mit entgegengesetzten Phasen aufweist. Der Spannungsverdoppler 63 besteht aus einem Kondensator 66, einem Ladewiderstand 67 und den Dioden 68, 69. Die Dioden sind so geschaltet, daß zwischen der Kathode der Diode 68 und der Anode der Diode 69 eine positive Spannung erzeugt wird. Die Größenordnung dieser Spannung ist das doppelte der Spannung gemessen von Spitze zu Spitze am Ausgang des Verstärkers 59. Der Spannungsverdoppler 64 besteht aus einem Kondensator 71, einem Ladewiderstand 72 und den Dioden 73, 74. Die Dioden sind so geschaltet, daß zwischen der Anode der Diode 7 3 und der Kathode der Diode 74 eine negative Spannung erzeugt wird. Die Anode der Diode 69 und die Kathode der Diode 74 sind zusammengeschaltet und bilden eine gemeinsame Ausgangsklemme für die beiden Spannungsverdoppler.

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Parallel zu den Ausgängen der Spannungsverdoppler 63, 64 ist jeweils ein zeitbestimmender Kondensator 76 bzw. 7 7 geschaltet. Der Wert des Kondensators 77 beträgt etwa das zehnfache des Kapazitätswertes des Kondensators 76, so daß sich folglich der Ausgang des Spannungsverdopplers 63 schneller ändert als der Ausgang des Spannungsverdopplers Die Kondensatoren 76, 7 7 bewirken somit eine Abstimmung der Spannungsverdoppler, so daß Hochfrequenzänderungen am Ausgang des Verstärkers 59 als positive Spannungen an der Kathode der Diode 68,und Niederfrequenzänderungen als negative Spannungen an der Anode der Diode 73 erscheinen.

Die Widerstandswerte der Ladewiderstände 67, 72 sind unterschiedlich gewählt. Bei der bevorzugten Ausführungsform beträgt der Widerstandswert des Widerstandes 67 etwa die Hälfte des Widerstandswertes des Widerstandes 72. Wenn daher die Spannungen an den Kondensatoren 76, 77 ihre Maximalwerte erreicht haben, hat der positive Ausgang des Spannungsverdopplers 63 etwa die doppelte Größe des negativen Ausgangs des Verdopplers 64.

Die Kathode der Diode 68 und die Anode der Diode 73 sind mit einem Summiernetzwerk verbunden, das aus den Widerständen 78, 79 und 81 besteht. Der Widerstand 81 weist einen verstellbaren Abgriff oder Kontaktarm 82 auf, durch den die relativen Komponenten der positiven und negativen Spannungen am Ausgang des Turbulenzkompensators wahlweise einstellbar sind.

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Der Integrator 19 weist einen Funktionsverstärier 86 auf, zwischen dessen Ausgangsklemme 88 und invertierender Eingangsklemme 89 ein integrierender Kondensator 87 geschaltet ist. Der Ausgang des Turbulenzkompensators liegt an der invertierenden und nichtinvertierenden Eingangsklemme des FunktionsVerstärkers 86. Der Kontaktarm 82 des Summierwiderstandes 81 ist unmittelbar mit der invertierenden Eingangsklemme 89 verbunden, während der gemeinsame Ausgang der Spannungsverdoppler über eine Diode 92 mit der nichtinvertierenden Eingangsklemme 91 verbunden ist. Die nichtinvertierende Eingangsklemme 91 wird auf einer Bezugswertspannung in der Größenordnung von 0,2 Volt gehalten. Zu diesem Zweck dient eine Spannungsquelle von + 6 Volt, die mit dem gemeinsamen Ausgang der Spannungsverdoppler und mit der Kathode der Diode 92 verbunden ist, und ein Widerstand 90, der zwischen der nichtinvertierenden Eingangsklemme und einer Spannungsquelle von + 12 Volt geschaltet ist. Dadurch wird die nichtinvertierende Eingangsklemme des Integrators auf einer Spannung in der Größenordnung von 0,2 Volt über dem gemeinsamen Ausgang der Spannungsverdoppler gehalten und der Integrator verzögert die Betätigung der Warnvorrichtung so lange, bis die'an die invertierende Eingangsklemme angelegte Spannung für eine durch den Wert des integrierenden Kondensators 87 vorgegebene Zeitspanne oberhalb dieses Wertes bleibt.

Der Ausgang des Integrators 19 ist durch eine Diode 93 und einen Widerstand 94 mit der Relaistreiber- oder verstärkerstufe 21 verbunden. Der Relaisverstärker 21 weist

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die Transistoren 96, 97 und 98 auf, die zur Steuerung der Erregung einer Relaisspule 99 geschaltet sind. Die Transistoren 97, 98 sind in Reihe mit der Relaisspule geschaltet und in solcher Weise vorgespannt, daß sie normalerweise leitend sind und die Relaisspule erregt ist, wenn kein Alarmzustand vorliegt. Die Warnvorrichtung 22 ist in solcher Weise mit den Kontakten des Relais verbunden, daß sie so lange nicht betätigt wird wie die Relaisspule 99 erregt ist. An die Basis des Transistors 96 wird das von dem Integrator kommende Signal durch den Widerstand 9H angelegt, und der Kollektor des Transistors 96 ist mit der Basis des Transistors 98 verbunden. Eine Diode 95 ist in den Emitterkreis des Transistors 96 geschaltet und gibt einen Bezugswert vor, über den das Ausgangssignal des Integrators ansteigen muß, um den Transistor 98 abzuschalten und die Relaisspule 99 stromlos zu machen.

Der Transistor 97 bildet einen Teil einer Ausfallüberwachungsschaltung, die zur Abschaltung der Relaisspule und zur Betätigung des Alarms dient, wenn der Oszillator beschädigt, abgeschaltet oder in anderer Weise außer Tätigkeit gesetzt wird. Diese Schaltung ist über eine Eingangsklemme 101 mit dem Oszillator 10 verbunden. Das Oszillatorsignal wird einer Detektorschaltung zugeführt, die aus den Dioden 102, 103 besteht, und das Ausgangssignal des Detektors wird durch einen Widerstand 104 an die Basis des Transistors 97 angelegt. Zur Glättung des Detektorausgangssignals ist ein Filterkondensator 106 vorgesehen. Das von

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dem Detektor ermittelte Oszillatorsignal erzeugt an der Basis des Transistors 97 eine negative Spannung, wodurch dieser Transistor im leitenden Zustand gehalten wird.

Die Arbeitsweise und die Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Raumschutz- und Warneinrichtung sind kurz wie folgt. Dazu sei angenommen, daß die Einrichtung innerhalb eines Raumes eingebaut worden ist und daß der Wandler 11 Energie mit einer Frequenz von 19,2 kHz abstrahlt. Wenn innerhalb des Raums keine Bewegung auftritt, hat das von der Tonaufnehmervorrichtung aufgefangene Signal ebenfalls eine Frequenz von 19,2 kHz. Da beide Signale, die der Mischstufe zugeführt werden, die gleiche Frequenz aufweisen, ist das Ausgangssignal der Mischstufe null, und es ist kein Signal vorhanden, durch welches ein Signal ausgelöst werden könnte.

Wenn eine unbefugte Person in den Raum eindringt, hat das aufgefangene Signal eine andere Frequenz als das abgegebene Signal, wobei der Frequenzunterschied der Bewegungsgeschwindigkeit des Eindringlings entspricht. In diesem Fall besteht das Ausgangssignal der Mischstufe 14 aus einem Signal, dessen Frequenz dem Frequenzunterschied zwischen dem ausgesandten und dem aufgefangenen Signal entspricht. Da sich die verschiedenen Teile des Körpers eines Eindringlings normalerweise mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen, besteht das Ausgangssignal der Mischstufe aus einem Band von Frequenzen, welche den Bewegungsgeschwindigkeiten der verschiedenen Körperteile entsprechen, und nicht aus einer einzigen Frequenz. Wenn sich eine unbefugt

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eingedrungene Person mit normaler Gehgeschwindigkeit fortbewegt, sind diese Frequenzen bei angenähert 40 Hz konzentriert und werden durch das Bandpaßfilter 17 durchgelassen.

Frequenzen in der Größenordnung von 40 Hz verursachen einen schnelleren Spannungsanstieg an dem kleineren zeitbestimmenden Kondensator 76 als an dem Kondensator 77. Folglich hat die an die invertierende Eingangsklemme 89 des Integratorverstärkers angelegte Spannung eine positive Polarität und eine der Größe des aufgefangenen Signals entsprechende Amplitude. Gleichzeitig hat der Ausgang des Integratorverstärkers eine negative Polarität und wird durch die Diode an die Basis des Transistors 96 angelegt. Wenn die Spannung an dem Kondensator 87 zunimmt, wird die Basis des Transistors 96 stärker negativ, der Transistor wird stärker leitend und sein Kollektor wird stärker positiv. Sobald die Spannung am Kondensator 87 den durch die Diode 95 vorgegebenen Auslösewert erreicht, schaltet die am Kollektor des Transistors 96 anliegende Spannung den Transistor 98 an, wodurch die Spule 99 stromlos gemacht und ein Alarmzustand verursacht· wird.

Wenn die Bewegung innerhalb des Raums langsamer als mit der normalen Bewegungsgeschwindigkeit eines Eindringlings erfolgt, besteht das an den Turbulenzkompensator 18 angelegte Signal im allgemeinen aus langsamen Änderungsgeschwindigkeiten. Konstante langsame Bewegungen erzeugen im wesentlichen gleichzeitig xnen positiven und einen negativen Spannungsanstieg an dem zeitbestimmenden Kondensator 76 bzw. 77.

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Wenn die Ausgänge der Spannungsverdoppler im wesentlichen gleiche Größe und entgegengesetzte Polarität aufweisen, ist das Eingangssignal am Integrator im wesentlichen null, so daß die Warnvorrichtung nicht betätigt wird. Somit kann Luftturbulenz, die maximale Energie in dem sehr niedrigen Frequenzbereich erzeugt, nicht zu einer Auslösung des Alarms führen.

Die Warnvorrichtung wird auch dann nicht betätigt, wenn eine Bewegung niedriger Frequenz, jedoch ausreichender Größe über eine längere Zeitspanne anhält. Die Einrichtung kann jedoch nicht durch einen Eindringling dadurch überlistet werden, daß sich dieser kriechend oder ungewöhnlich langsam fortbewegt, da sich die verschiedenen Teile seines Körpers mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen und erratische Bewegungen in vielen Frequenzen erzeugen. In diesem Fall wird der Alarm ausgelöst, da sich der kleinere Kondensator 76 sehr schnell auflädt, und der größere Kondensator 77 nicht in der Lage ist, dieser schnellen Aufladung entgegenzuwirken. Somit übertrifft die positive Ausgangsspannung des Spannungsverdopplers 63 die negative Ausgangsspannung des Doppiers 6H um einen Betrag, welcher den Relativgrößen der Ladewiderstände 67, 72 und der Größe des aufgefangenen Signals entspricht.

Ein Knallgeräusch oder eine vorübergehende Störung ist von hoher Frequenz und erzeugt daher eine positive Spannung am Ausgang des Turbulenzkompensators. Diese Spannung hat jedoch eine so kurze Zeitdauer, daß der Integrator-

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kondensator 87 nicht auf einen ausreichend hohen Wert aufgeladen werden kann, um den Transistor 98 abzuschalten und den Alarm auszulösen. Aufgrund des integrierenden Kondensators ist daher die Einrichtung unempfindlich gegenüber Geräuschen, die beispielsweise in Rohrleitungen auftreten oder sich dadurch ergeben, daß ein Buch aus einem Regal herausfällt.

Wenn der Eindringling den Oszillator 10 außer Tätigkeit setzt, verschwindet die negative Spannung an der Basis ' des normalerweise leitenden Transistors 97. Damit wird die positive Versorgungsspannung +V über den Widerstand 107 an die Basis des Transistors 97 angelegt, der Transistor wird gesperrt und schaltet seinerseits die Relaisspule 99 ab, wodurch ein Alarmzustand ausgelöst wird.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, ist durch die Erfindung eine neuartige und verbesserte Raumschutz- und Warneinrichtung geschaffen worden, die Mittel zum Unterscheiden zwischen den Bewegungen einer unbefugt eindringen- | den Person oder eines Objektes gegenüber anderen Störungen wie z.B. Luftturbulenz und Knallgeräuschen aufweist. Außerdem ist die Einrichtung so beschaffen, daß sie auch dann einen Alarm auslöst, wenn sich der Eindringling ungewöhnlich langsam bewegt oder den Oszillator außer Tätigkeit setzt.

— Patentansprüche —

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Claims

Patentansprüche

i.J Raumschutz- und Warneinrichtung ait einer Vorrichtung zur Abgabe eines Signals vorbestimater Frequenz in einen Raum oder Bereich und einer das von innerhalb des Raums oder Bereichs befindlichen Objekten reflektierte Signal auffangenden Vorrichtung, wobei sich die Frequenz des aufgefangenen Signals von der des ausgesandten Signals um der Bewegungsgeschwindigkeit der Objekte entsprechende Beträge unterscheidet, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (1Λ) zum Zusammenfassein von aufgefangenem und ausgesandtem Signal und zum Erzeugen eines Differenzsignals mit einem FrequenzSpektrum, das den Frequenzunterschieden zwischen dem ausgesandten und dem aufgefangenen -.f..-

Signal entspricht, ein Bandpaßfilter (17), durch welches das Differenzsignal gefiltert und ein mit seiner Mitte im höheren Bereich des Frequenzspektrums liegender Frequenzbereich durchgelassen wird, ein Paar abgestimmter Spannungsverdoppler (63, 64), denen das von dem Bandpaßfilter (17) abgegebene Ausgangssignal zuführbar ist und durch die Spannungen entgegengesetzter Polaritäten erzeugbar sind, deren Spannungswerte den Amplituden der Komponenten mit unterschiedlichen Frequenzen am Ausgang des Filters entsprechen, eine mit den Ausgängen der Spannungsverdoppler verbundene Summiervorrichtung (78, 81, 79), durch welche ein Signal erzeugbar ist, dessen Größe end Polarität von den Relativwerten der Amplituden der Frequenzkomponenten

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am Ausgang des Filters abhängig ist, und durch eine Warnvorrichtung (22), die auf das von der Summiervorrichtung
abgegebene Signal ansprechbar ist φ
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Zusammenfassen von aufgefangenem und ausgesandtem Signal dienende Vorrichtung eine Mischstufe (IH) mit
einem Funktionsverstärker (41) mit einer invertierenden und einer nichtinvertierenden Eingangsklemme (42, 43) und einer Ausgangsklemme (44) aufweist, wobei das ausgesandte und das aufgefangene Signal an die Eingangsklemmen des Funktionsverstärkers anlegbar sind und an der Ausgangsklemme das
Differenzsignal erzeugbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Ausgängen der abgestimmten Spannungsverdoppler
(63, 64) jeweils zeitbestimmende Kondensatoren (76, 77)
unterschiedlicher Werte verbunden und die Werte der Kondensatoren so bemessen sind, daß die Größe der Ausgangsspannung an jedem Spannungsverdoppler mit einer einem unterschiedlichen Bereich des von dem Filter abgegebenen Frequenzspektrums entsprechenden Geschwindigkeit ansteigt.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsverdoppler (63, 64) in Reihe geschaltete
Eingangswiderstände (67, 72) unterschiedlicher Werte aufweisen, die so bemessen sind, daß durch Signale vorbestimmter und oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegender Zeit-.

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dauer an der Summiervorrichtung ein zur Auslösung der Warnvorrichtung (22) ausreichendes Ausgangssignal erzeugbar ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 3_S dadurch gekennzeichnet, daß das von der Summiervorrichtung abgegebene Signal einem Integrator (19) zuführbar ist, der dazu dient, die Auslösung der Warnvorrichtung (22) zu verzögern, bis das Signal für eine vorbestimmte Zeitspanne oberhalb eines vorbestimmten Wertes bleibt.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein im Normalzustand erregtes Relais (99), durch welches die Warnvorrichtung in einem normalerweise unbetätigten Zustand haltbar ist, eine erste und eine zweite, in Reihe mit dem Relais geschaltete und normalerweise im eingeschalteten Zustand befindliche Schaltvorrichtung (98, 97), wobei die erste Schaltvorrichtung (98) durch das von der Summiervorrichtung abgegebene Signal, und die zweite Schaltvorrichtung (97) durch das abgegebene Signal in solcher Weise steuerbar ist, daß eine Unterbrechung des abgegebenen Signals eine Erregung der Warnvorrichtung (22) verursacht.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsvorrichtung (12) für das reflektierte Signal einen Funktionsverstärker (26) mit einer invertierenden und einer nichtxnvertxerenden Eingangsklemme (27, 28) aufweist, zwischen denen das reflektierte Signal anlegbar ist, und

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daß der Funktionsverstärker eine Vorrichtung zum Durchlassen des reflektierten Signals und zum Zurückweisen von in Phase zueinander befindlichen Signalen an den Eingangsklemmen bildet.

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