DE2549329A1

DE2549329A1 - Schaltungsanordnung fuer einen waffendetektor

Info

Publication number: DE2549329A1
Application number: DE19752549329
Authority: DE
Inventors: Klaus Ebinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-11-04
Filing date: 1975-11-04
Publication date: 1977-05-12
Also published as: DE2549329C2

Description

Schaltungsanordnung für einen Waffendetektor
Es sind tragbare Metallsuchgeräte bekannt, die für die Personenkontrolle sowie für die Untersuchung sprengstoffverdächtiger Postsendungen und Fundstücke eingesetzt werden. Derartige Geräte sind in der Regel als sogenannte Handsonden ausgebildet, wobei Suchsonde und Elektronikgehäuse eine Einheit bilden.
Aufgrund des verschärften Sicherheitsbedürfnisses hat das Bundeskriminalamt Wiesbaden einen umfangreichen Test durchgeführt, der zeigte, daß die bisher bekannten Waffendetektoren in den meisten Fällen nicht den Anforderungen entsprachen. So zum Beispiel ist bei der Untersuchung sprengstoffverdächtiger Gegenstände, wie Briefe, Päckchen und größere Pakete, eine hohe Nachweisempfindlichkeit erforderlich, um auch kleine Metallgegenstände in relativ großer Entfernung orten zu können. Diese Forderung konnten bisher bekannte Waffendetektoren nicht erfüllen und verfügen auch bei der Personenkontrolle über eine zu geringe Nachweisempfindlichkeit, wodurch Waffen und metallene Sprengkörper erst in unmittelbarer Nähe der Suchsonde zur Anzeige gelangen. Dies hat zur Folge, daß beim Kontrollvorgang Arme und Beine gespreizt werden müssen, damit die betreffenden Körperpartien für die Sondenanordnung zugänglich werden. Durch die geringe Anzeigeempfindlichkeit dieser Waffendetektoren wird die Sicherheit des Kontrollvorganges sehr fraglich, wodurch die manuelle Kontrolle von Hand dem elektronischen Hilfsmittel oftmals vorgezogen wird, ein Umstand, der für die Beteiligten unter Umständen peinlich ist.
Als weiterer Nachteil vieler Detektoren ist die elektrische Instabilität zu nennen, die zu ständigen Abgleichkorrekturen anhält und das Bedienungspersonal verunsichert. Für eine schnelle und sichere Kontrolle ist es wünschenswert, daß aus der Art der Anzeigesignale Rückschlüsse auf die Größe des georteten Gegenstandes möglich sind und die Anzeige einer Waffe durch ein besondere effektvolles Signal erfolgt.
Als weiterer Nachteil ist die hohe Leistungsaufnahme bisher bekannter Detektoren zu nennen, wodurch ein wirtschaftlicher Dauereinsatz dieser batterieelektrischen Geräte nicht gegeben ist.
Viele Detektoren werden zur Entkopplung der elektronischen Gerätesysteme aus mehreren Trockenbatterien betrieben, die zum Beispiel durch eine Oszillatorstufe oder einen Signalverstärker unterschiedlich belastet werden. Dadurch kommt es zwangsläufig zu unterschiedlichen Betriebsstundenzahlen der Gerätebatterien. Ein v Nachteil, der sich insbesondere bei unkundigem Personal auswirt, da der Ladezustand der einzelnen Batterien mit einem Meßgerät überprüft werden muß, und zwar unter Last. Dadurch wird oftmals aus Unsicherheit der ganze Batteriesatz erneuert, da am Suchgerät geeignete Kontrolleinrichtungen fehlten und geeignete Batteriemeßgeräte nicht zur Verfügung sind.
Bei den aufgezeigten Nachteilen ist der elektronische Aufwand vieler Detektoren nicht unerheblich, was jedoch keinerlei Vorteile bringt.
Die vorliegende Neuerung stellt sich zur Aufgabe, die beschriebenen Nachteile zu beseitigen, um damit der öffentlichen Sicherheit zu dienen.
Der in Bild 1 dargestellte Stromlaufplan des neuartigen Waffendetektors besteht aus einem Suchoszillator, einer Tonumsetzung mit Signalverstärker und Regeleinrichtung.
Der Suchoszillator,der aus den Induktivitäten L1 und L2 sowie dem Transistor Tr1 mit den dazugehörigen Schaltungsgliedern D1, P1 und R2 gebildet wird, erfährt eine negative Amplitudenänderung, sobald Metalle in das Wechselfeld der Suchspule L1/L2 gelangen.
Das Neuartige an diesem Suchoszillator besteht darin, daß er durch die äußeren Komponenten L1, L2, Tr1, D1 und R2 bei geringstem Schaltungsaufwand in sich spannungs- und temperaturstabilisiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Trnsistor Trl um die Referenzspannungsquelle R2/D1 schaltet, wobei/der Induktivität L1 ein konstanter, mit P1 vorgegebener Strom fließt, der von der Versorgungsspannung weitgehend unabhängig ist und dadurch eine stabile Gegenkopplungsspannung in L2 induziert, die die Amplitudenverhältnisse im Abgleichzustand stabilisiert, wobei sich gleichzeitig die Temperaturkoeffizienten von Trl und Dl aufgrund gegenläufiger Temperaturgänge kompensieren.
Eine zusätzliche Spannungsstabilisierung, zum Beispiel bestehend aus Transistor und Zenerdiode, kann somit entfallen. Dadurch entfällt außerdem der Temperaturgang von zwei zusätzlichen Halbleitern, die einen Spannungsabfall verursachen. Auch Rückwirkungen von einer Verstärkerstufe auf den Oszillator werden dadurch in einfachster Weise eliminiert.
Ein weiterer Vorteil des neuartigen Suchoszillators besteht darin, daß Träger von Herzschrittmachern durch cis Wechselfeld des Suchoszillators nicht gefährdet werden. Die Betriebsfrequenz und Feldstärke des Suchoszillators wurden so dimensioniert, daß störende Induktionen auf die Schrittmachersonde, die von der linken Achselvene bis zu den Herzvorhöfen verläuft, nicht auftreten. Betriebsfrequenzen zwischen 17 und 25 kHz haben sich als besonders günstig erwiesen, wodurch auch der Einfluß langwelliger Sender ausgeschlossen ist.
Ein weiterer Sicherheitsfaktor ist dadurch gegeben, daß die Schwingungsamplitude und Feldstärke im Nahbereich vorhandener Metallteile abnimmt. Ein Vorteil, der sich auch bei der Untersuchung sprengstoffverdächtiger Gegenstände auswirkt, da eine auslösende Energieübertragung auf einfache elektrische Zündsysteme, zum Beispiel Koppelschleife mit empfindlichem Brückenzünder oder t hl ampenwendel, ausgeschlossen ist. Jeder größere Energieentzug löst ein besonders starkes Anzeigesignal aus. Eine nelektronische Zündung" entsprechend präparierter Gegenstände kann jedoch nicht ausgeschlossen werden.
Die aus dem Suchoszillator gewonnene Steuer spannung gelangt über ein Siebglied auf die Basis des Transistors Tr4, der als Phasenschieber die Tonumsetzung besorgt.
Es ist bekannt, daß Phasenschieber in der Meßtechnik zur Signalumsetzung verwendet werden, zumal bereits derartige Einrichtungen bei Minensuchgeräten älterer Bauart verwendet wurden. Der Nachteil bisher bekannter Tonumsetzungen bestand darin, daß sie auf die angebotene Steuerspannung nicht genügend empfindlich reagierten und einen größeren Frequenzhub in Abhängigkeit der Steuerspannung nicht zuließen.
Das Neuartige der in Bild 1 dargestellten Tonumsetzung besteht darin, daß der Arbeitspunkt des Transistors Tr4 durch die negativ gerichtete Steuerspannung so verschoben wird, daß die Schwingungen im leitenden Zustand gerade abreißen, wodurch die Transistorschwellspannung nicht als Empfindlichkeitsverlust in Erscheinung tritt.
Der geringste Abfall der Steuerspannung, der durch Bedämpfung der Suchspule L1/L2 hervorgerufen wird, führt zu einem extrem weichen Schwingungseinsatz, der durch die Gegenkopplung R15/C8 und R16 bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei fehlender Steuerspannung das Transistorpotential an der Basis zur Aufrechterhaltung der Schwingungen gleichzeitig festgehalten wird.
Der Schwingungseinsatz erfolgt in vorteilhafter Weise mit einer hohen Frequenz und kleiner Amplitude, die bei sinkender Steuerspannung zu--mt, während die Frequenz abnimmt. In der Objektnähe erfolgt eine zusätzliche Frequenzänderung, dadurch gekennzeichnet, daß die durch R13 vorgespannte Diode D5 durch die über C3 einwirkende Rückkopplungsspannung ihren Innenwiderstand je nach Ameplitudenhöhe verändert, wodurch in der Objektnähe eine deutliche Frequenzänderung erfolgt, obwohl der Anzeigeton bereits seine maximale Amplitude eingenommen hat.
Diese Art der Tonumsetzung ist so wirkungsvoll, daß der Nachweis größerer Metallgegenstände innerhalb einer Metallverdichtung gelingt.
Über C9 gelangt das erzeugte Tonsignal auf die Basis des Transistors Tr5, der mit Tr6 einen für das Suchgerät besonders geeigneten Verstärker bildet mit dem Vorteil, daß weitgehend unabhängig von der Betriebsspannung ein konstanter, mit P4 bestimmter Stromgezogen wird, der auch bei maximaler Signalamplitude an C9 keine wesentliche Vergrößerung erfährt, wodurch erfindungsgemäß eine lastbedingte RSckwirkung auf die i empfindliche Transistorstufe Tr4 fast völlig eliminiert wird.
Aus dem verstärkten Tonsignal wird über C12 und D6 eine negativ gerichtete Gleichspannung gewonnen, die als Regelspannung mit der aus R23/C14 und R17 bedingten Zeytitkonstante dem Transistor Tr4 zugeführt wird. Die Transistoren Tr4, Tr5 und Tr6 bilden zusätzlich einen geschlossenen Regelkreis, der erfindungsgemäß langsame elektrische Änderungen des Geräteabgleichs eliminiert, auch dadurch gekennzeichnet, daß dieser Regelkreis die automatische Empfindlichkeitsregelung bei der Lokalisierung in der Objektnähe besorgt, wodurch Abgleichkorrekturen zur Verbesserung des Auflösungsvermögens entfallen.
Weiterhin verfügt der in Bild 1 dargestellte Stromlaufplan zur Realisierung des Waffendetektors in besonders vorteilhafter Weise über eine Betriebsspannungsüberwachung, die im Ruhezustand einen minimalen Strom zieht, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Schaltungsgliedern D3, R4, R5, R7, R8, R25, C15, D4 sowie den Transistoren Tr2 und Tr3 gebildete Kipp- und Uberwachungsschaltung ein intermittierendes Aufleuchten der Diode D4 bewirkt, sobald die Batteriespannung ihren Sollwert unterschritten hat. In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, den Kippimpuls auf den Transistor Tr4 wirken zu lassen, wodurch sich dem Anzeigesignal ein zusätzliches Kontrollsignal überlagert.
L e e r s e i t e

Claims

PATENTANSPRUCHE 1. Schaltungsanordnung für einen Waffendetektor, gekennzeichnet durch einen Suchoszillator, einen Tonumsetzer, einen Signalverstärker und eine Regeleinrichtung für die Betriebsspannung.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit einem Suchoszillator mit einem Transistor, zwei zum Beispiel im Emitter- und Kollektorpfad liegenden Induktivitäten und mit einer Betriebsspannungsversorgung für den Transistor, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Transistors (Tr1) über einen aus einer Diode (D1) und einem Widerstand (R2) bestehenden Spannungsteiler an Betriebsspannung angeschlossen ist, der Transistor (Tr1) und die Diode (D1) gegenläufige Temperaturgänge aufweisen, und die im Emitterpfad liegende Induktivität (L2) über einen einstellbaren Widerstand (Pi, P2, R3) an Betriebsspannung geschaltet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet das der Suchoszillator eine Betriebsfrequenz zwischen 17 und 25 kHz aufweist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitspunkt des als Tonumsetzer geschalteten Transistors (Tr4) durch einen Spannungsteiber (R12, R14) über die Transistorschwellspannung hinaus ins Negative verschoben ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 4, Bekennzeichnet durch eine zwischen dem Kollektor und der Basis des als Tonumsetzer geschalteten Transistors (Tr4) liegende Mitkopplung aus RC-Gliedern (R?5, C8, R16) derart, daß das Arbeitspotential an der Basis auch bei fehlender Steuerspannung beibehalten wird.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine zwischen dem Kollektor und der Basis des als Tonumsetzer geschalteten Transistors (Tr4) liegende Gegenkopplung aus einer Kapazität (C3) und einer in Sperrichtung vorgespannten Diode (D5) derart, daß diese ihren Innenwiderstand nach Maßgabe der Amplitudenhöhe verändert, wodurch die Ausgangsfrequenz bei zunehmender Ausgangsspannung abnimmt.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Signalverstärker geschalteter Transistor (Tr5) über eine Kapazität (C9) an den als Tonumsetzer geschalteten Transistor (Tr4) angekoppelt und das an den Transistor (Tr5) angeschlossene Ende der Kapazität (C9) über einen einstellbaren Spannungsteiler (R18, R19, P4) vorgespannt ist.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang der als Signalverstärker geschalteten Transistoren (Tr5, Tr6) ein aus einer Diode (D6) und einem Siebglied (R23, C14) bestehender, eine negative Regelspannung erzeugender Gleichrichter angeschlossen und die Regelspannung über einen Widerstand (R17) auf den als Tonumsetzer geschalteten Widerstand zurückgeführt ist.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsüberwachung aus zwei eine Kippschaltung bildenden Transistoren (kr2, Tr3) besteht und diesen über eine Diode (D3) die Betriebsspannung als Steuerspannung zugeführt wird, im Emitterpfad eines Transistors (Tr3) eine Leuchtdiode (D4) und im Emitterpfad des anderen Transistors (Tr2) ein Widerstand (R25) liegt und beide Emitter durch eine Kapazität (C15) verbunden sind.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippimpuls dem als Tonumsetzer geschalteten Transistor (Tr4) zugeleitet wird.