DE2549329A1 - Weapon detector for security systems - has search oscillator with coils in collector and emitter circuits of transistor - Google Patents
Weapon detector for security systems - has search oscillator with coils in collector and emitter circuits of transistorInfo
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Abstract
Description
Schaltungsanordnung für einen WaffendetektorCircuit arrangement for a weapon detector
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.There are portable metal detectors known for personal control as well as for the investigation of suspected explosive mail and found objects can be used. Such devices are usually called hand probes formed, wherein the search probe and electronics housing form a unit.
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.Due to the increased need for security, the Federal Criminal Police Office Wiesbaden carried out an extensive test that showed that the previously known Weapon detectors in most cases did not meet the requirements. So for Example is when examining objects that are suspected of being explosive, such as letters, Small parcels and larger packages, a high detection sensitivity required in order to to be able to locate even small metal objects at a relatively great distance. These Previously known weapon detectors could not and do not have this requirement in the case of personal checks, the detection sensitivity is too low, as a result of which Weapons and metal explosive devices are only displayed in the immediate vicinity of the search probe reach. As a result, arms and legs are spread during the control process must be so that the body parts concerned are accessible to the probe assembly will. Due to the low display sensitivity of these weapon detectors, the The security of the control process is very questionable, which means that manual control of Hand is often preferred to electronic aid, a fact that is important for the person involved may be embarrassed.
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.Another disadvantage of many detectors is electrical instability to name, which keeps constant adjustment corrections and the operating personnel unsettled. For a quick and reliable check it is desirable that Conclusions about the size of the located object from the type of display signals are possible and the display of a weapon by a special effective signal he follows.
Als weiterer Nachteil ist die hohe Leistungsaufnahme bisher bekannter Detektoren zu nennen, wodurch ein wirtschaftlicher Dauereinsatz dieser batterieelektrischen Geräte nicht gegeben ist.Another disadvantage is the high power consumption that is more well known up to now Detectors to name, making an economical continuous use of these battery-electric Devices is not given.
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.Many detectors are used to decouple electronic device systems operated from several dry batteries, for example by an oscillator stage or a signal amplifier can be loaded differently. This inevitably comes about to different numbers of operating hours of the device batteries. A v disadvantage, which is particularly beneficial for unskilled personnel, as the charge status of the individual Batteries must be checked with a meter, under load. Through this Often the entire battery set is renewed due to uncertainty, as suitable ones on the search device Control facilities were missing and suitable battery measuring devices were not available are.
Bei den aufgezeigten Nachteilen ist der elektronische Aufwand vieler Detektoren nicht unerheblich, was jedoch keinerlei Vorteile bringt.With the disadvantages shown, the electronic complexity is many Detectors are not insignificant, but this does not bring any advantages.
Die vorliegende Neuerung stellt sich zur Aufgabe, die beschriebenen Nachteile zu beseitigen, um damit der öffentlichen Sicherheit zu dienen.The present innovation is the task of the described Eliminate disadvantages in order to serve public safety.
Der in Bild 1 dargestellte Stromlaufplan des neuartigen Waffendetektors besteht aus einem Suchoszillator, einer Tonumsetzung mit Signalverstärker und Regeleinrichtung.The circuit diagram of the new type shown in Figure 1 The weapon detector consists of a search oscillator, a sound converter with a signal amplifier and a control device.
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.The search oscillator, which consists of the inductances L1 and L2 as well as the Transistor Tr1 is formed with the associated circuit elements D1, P1 and R2, experiences a negative change in amplitude as soon as metals enter the alternating field of the Search coil L1 / L2 arrive.
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.The novelty of this search oscillator is that it works through the outer components L1, L2, Tr1, D1 and R2 with the least amount of circuitry is voltage and temperature stabilized in itself, characterized in that the Trnsistor Trl switches to the reference voltage source R2 / D1, with / the inductance L1 a constant current, specified by P1, flows from the supply voltage is largely independent and therefore a stable negative feedback voltage induced in L2, which stabilizes the amplitude ratios in the balanced state, whereby at the same time the temperature coefficients of Trl and Dl due to opposite Compensate temperature changes.
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.An additional voltage stabilization, for example consisting of Transistor and Zener diode can therefore be omitted. This also eliminates the temperature drift of two additional semiconductors that cause a voltage drop. Also repercussions from an amplifier stage to the oscillator are thereby in the simplest possible way eliminated.
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.Another advantage of the new search oscillator is that that wearers of cardiac pacemakers are not due to the cis alternating field of the search oscillator be endangered. The operating frequency and field strength of the search oscillator were dimensioned in such a way that interfering inductions on the pacemaker probe caused by the left axillary vein running to the auricles does not occur. Operating frequencies between 17 and 25 kHz have proven to be particularly favorable, which is why the Influence of long-wave transmitters is excluded.
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.Another safety factor is given by the fact that the oscillation amplitude and field strength decreases in the vicinity of existing metal parts. An advantage that also affects the investigation of suspected explosive objects, as a triggering energy transfer to simple electrical ignition systems, for example Coupling loop with a sensitive bridge igniter or a thermo coil, excluded is. Every major energy withdrawal triggers a particularly strong display signal. One Electronic ignition "of appropriately prepared objects cannot, however be excluded.
Die aus dem Suchoszillator gewonnene Steuer spannung gelangt über ein Siebglied auf die Basis des Transistors Tr4, der als Phasenschieber die Tonumsetzung besorgt.The control voltage obtained from the search oscillator passes over a filter element on the base of the transistor Tr4, which acts as a phase shifter for the sound conversion concerned.
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.It is known that phase shifter in measurement technology for signal conversion used especially since such facilities are already used in older mine detectors were used. The disadvantage of previously known tone conversions was that they were not sufficiently sensitive to the control voltage offered and did not allow a larger frequency deviation depending on the control voltage.
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.The novelty of the sound implementation shown in Figure 1 is that that the operating point of the transistor Tr4 by the negatively directed control voltage is shifted so that the vibrations just break off in the conductive state, whereby the transistor threshold voltage does not appear as a loss of sensitivity.
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.The slightest drop in the control voltage caused by attenuation of the Search coil L1 / L2 is caused, leads to an extremely soft vibration application, caused by the negative feedback R15 / C8 and R16, characterized in that that in the absence of a control voltage, the transistor potential at the base to maintain it the vibrations is held at the same time.
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.The use of vibrations takes place in an advantageous manner with a high Frequency and small amplitude, which increases with decreasing control voltage - mt while the frequency decreases. An additional frequency change occurs in the vicinity of the object, characterized in that the diode D5 biased by R13 is replaced by the via C3 acting feedback voltage its internal resistance depending on the ameplitude height changed, as a result of which there is a clear frequency change in the vicinity of the object, although the display tone has already reached its maximum amplitude.
Diese Art der Tonumsetzung ist so wirkungsvoll, daß der Nachweis größerer Metallgegenstände innerhalb einer Metallverdichtung gelingt.This type of sound conversion is so effective that the detection is greater Metal objects within a metal compression succeed.
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.The generated sound signal reaches the base of the transistor via C9 Tr5, which together with Tr6 forms an amplifier that is particularly suitable for the locator with the advantage of being largely independent from the operating voltage a constant current, determined by P4, is drawn, which also occurs at maximum signal amplitude does not experience any significant increase at C9, whereby according to the invention a load-related The effect on the sensitive transistor stage Tr4 is almost completely eliminated.
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.The amplified audio signal becomes a negative signal via C12 and D6 DC voltage obtained as the control voltage with that of R23 / C14 and R17 Zeytitkonstante is supplied to the transistor Tr4. The transistors Tr4, Tr5 and Tr6 also form a closed control loop, which according to the invention is slow electrical changes to the device calibration eliminated, also characterized by that this control loop the automatic sensitivity control in the localization Concerned in the vicinity of the object, which allows adjustment corrections to improve the resolution omitted.
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.Furthermore, the circuit diagram shown in Figure 1 is available for implementation the weapon detector in a particularly advantageous manner via an operating voltage monitor, which draws a minimal current in the idle state, characterized in that the from the circuit elements D3, R4, R5, R7, R8, R25, C15, D4 and the transistors Tr2 and Tr3 formed flip-flop and monitoring circuit an intermittent lighting up the diode D4 causes as soon as the battery voltage falls below its target value Has. In a further embodiment of the invention it is proposed that the tilting pulse be applied to let the transistor Tr4 act, whereby the display signal an additional Control signal superimposed.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
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- 1975-11-04 DE DE19752549329 patent/DE2549329C2/en not_active Expired
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