Elektrische Raumschutzanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Raumschutzanlage, deren teils an einen Wechselspan nungsgenerator und teils an eine Auswerteschaltung an geschlossene Messelektroden bei Kapazitätsänderungen, die infolge Eindringens eines Störers an und zwischen diesen Messelektroden auftreten, über eine differenzie rende Schaltung einen Alarmgeber steuern.
Moderne Raumschutzanlagen nützen die bei Ein dringen eines Störers in den zu schützenden Raum auf tretenden Kapazitätsänderungen zwischen den Messelek- troden aus, um damit einen Alarmgeber zu betätigen. Normalerweise reagieren aber derartige Alarmeinrich tungen nicht nur auf einen eindringenden Störer, son dern auch u. a. auf Temperatureinflüsse; so spricht z.
B. ein Kapazitätsrelais mit einem auf einem Kenn- linienknick arbeitenden Oszillator in Gestalt eines Tran sistors auf jede noch so langsam erfolgende Änderung der Messkapazität an. Der Transistor-Kollektor ist dabei einerseits mit einer geerdeten Batterie verbunden und anderseits über den Abstimmungskondensator an das ebenfalls geerdete Anzeigerelais und die Oszillatorspule geschaltet.
Letztere ist mit ihrem anderen Ende an die Basis des Transistors und an die Messelektrode ange schlossen, während ein Abgriff dieser Oszillatorspule an den Transistor-Emitter geführt wird. Solche Fehl alarme durch langsame Kapazitätsänderungen verhin dert man im allgemeinen durch ein zwischen den Mess- elektroden und dem Alarmgeber vorgeschenes Diffe- renzierglied, weil dann nur noch rasche Zustandsände rungen, also solche mit einem ausreichend grossen Diffe rentialquotienten, den Alarmgeber zum Ansprechen bringen.
Als Schalter für den Alarmgeber verwendet man wegen ihrer geringen Störanfälligkeit gerne Tran sistoren, in deren über einen Eingangsübertrager ange passten Eingangskreis bereits ein nichtlinearer Wider stand als durch den Differenzierimpuls steuerbarer Wechselstromschalter für eine an den Eingang der Transistoren anlegbare Hilfsspannung verwendet wurde.
Damit diese Empfangsschaltung jede Zustandsände rung an den Messelektroden zu erfassen vermag, ist dem Differenzierkondensator ein Verbrauchswiderstand nachzuschalten und ausserdem durch Richtleiter sicher zustellen, dass die bei Zustandsänderungen möglichen positiven und negativen Potentiale am Differenzierkon- densator Alarm auszulösen vermögen.
Der Schwellwert dieses nichtlinearen Widerstandes, der als durch den Differenzierimpuls steuerbarer Wechselstromschalter verwendet wurde und der ausserdem erforderlichen Richtleiter, mit denen die durch Zustandsänderungen möglichen, unterschiedlichen Potentiale auswertbar wur den, erfordern eine ziemlich hohe Differenzierschwelle von etwa 0,5 Volt, so dass bei einem Differenzier- bereich von maximal 10 Volt nur ein Differenzierver- hältnis von 1 : 20 verblieb.
Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine wesentlich niedrigere Differenzierschwelle bei gleichbleibendem Differenzierbereich von etwa 10 Volt ein Differenzierverhältnis von etwa 1 : 1000 zu schaffen, um bereits kleine Zustandsänderungen mit normalen Bauteilen, vor allem einem handelsüblichen Differenzierkondensator, erfassen zu können.
Erfindungsgemäss wird dies bei einer elektrischen Raumschutzanlage, deren teils an einen Wechselspan nungsgenerator und teils an eine Auswerteschaltung an geschlossene Messelektroden bei Kapazitätsänderungen, die infolge Eindringens eines Störers an und zwischen diesen Messelektroden auftreten, über eine differenzie rende Schaltung einen Alarmgeber steuern, dadurch erreicht, dass die Eingangsimpedanz eines eine Hilfs wechselspannung verstärkenden Wechselspannungsver- stärkers den Verbrauchswiderstand der differenzieren den Schaltung bildet,
wobei der Arbeitspunkt des Wech- selspannungsverstärkers so gewählt ist, dass eine aus einer Kapazitätsänderung an bzw. zwischen den Mess- elektroden abgeleitete Differenzierspannung den Wech- selspannungsverstärker voll auszusteuern oder zu sper ren und somit für die Hilfswechselspannung zu öffnen bzw. undurchlässig zu machen vermag, was also das Kriterium für die Alarmgabe bildet.
Wegen der geringen, zur Alarmgabe nur erforder lichen Differenzierspannung des Auswerters ist nur we- nig Leistung erforderlich und deshalb kann die gesamte Raumschutzanlage aus Trockenbatterien gespeist wer den, so dass eine besondere Stromversorgungseinrich tung entfällt.
Weiterhin vermag der Wechselspannungs- verstärker seinen Arbeitspunkt ohne manuellen Ab gleich an unterschiedliche Schutzkapazitäten automa tisch anzupassen und Temperaturänderungen ohne Alarm auszuregeln, und die Differenzierschwelle ist für negative und positive Zustandsänderungen etwa gleich, so dass der sonst für Raumschutzanlagen erforderliche technische Aufwand hier sehr gering ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Wechselspannungsverstärker aus mehreren Transistor verstärkerstufen bestehen, die untereinander durch der Grösse des Differenzierkondensators annähernd entspre chende Kondensatoren verkoppelt sind. Die einzelnen Stufen verstärken so nicht nur die Wechselspannung, sondern auch den Differenzierimpuls, so dass damit die zur Alarmgabe nötige Differenzierspannung weiter ver kleinert und das Differrenzierverhältnis bei gleichbleiben dem Differenzierbereich entsprechend vergrössert wer den kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Hilfswechselspannung zum Steuern des Alarmgebers von dem die Messelektroden mit Prüfspannung beaufschla- aenden Wechselspannungsgenerator abgreifbar sein. Da mit wird eine weitere Stabilisierung der Anlage insofern erreicht, als Änderungen der Spannung am Wechsel stromgenerator gleichzeitig über die Messelektroden und unmittelbar an den Wechselspannungsverstärker gege ben werden und sich so gegenseitig aufheben.
Es ist auch vorteilhaft, wenn die Arbeitspunkte der Transistor verstärkerstufen je durch einen in den Kollektorkreis und einen zwischen den Kollektor und die Basis geschalteten Widerstand selbstregelnd stabilisierbar sind, weil damit thermische Instabilitäten der Transistoren weitgehend kompensiert werden können.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus einem durch zwei Schaltungen dargestellten Aus führungsbeispiel. Es zeigen: Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Raumschutz- Z?:
im Blockschaltbild und Fig. 2 die durch ihre Bauteile, nämlich Wider stände, Kondensatoren und Transistoren realisierte h#aumschutzanlage. Vom Sender S wird gemäss Fig. 1 eine Prüfspannung bestimmter Frequenz an die Sende elektrode SE und von dieser durch kapazitive Kopplung über die Empfangselektroden EE an das Filter F ge geben. Letzteres ist auf die Sendefrequenz abgestimmt und soll von anderen Sendern herrührende Störfrequen- 7en unterdrücken.
Die Empfangselektroden EE können Teile einer Brückenschaltung bilden. Es kann aber auch eine ein zige Empfangselektrode EE vorgesehen sein. Im erste ren Falle gelangt im Ruhezustand keine Spannung an den Richtleiter Gr, während er im letzteren Falle stän dig eine Ruhespannung an das Differenzierglied Di gibt. In beiden Fällen überträgt das Differenzierglied Di jedoch normalerweise keine Spannung über den Ver stärker V an das Alarmrelais A.
Sein Kontakt bleibt also geöffnet und der Wecker W ausgeschaltet. Ändert sich dagegen die Kapazität zwischen den Sende- und Empfangselektroden SE, EE, so wird diese Änderung vom Differenzierglied Di über den Verstärker V an das Alarmrelais A gegeben. Es schliesst seinen Kontakt a und gibt damit durch den Wecker W Alarm. In Fig. 2 bildet der Transistor T1 mit dem über trager Ü1, dem Kondensator Cl und den Widerständen R1 bis R3 den Sender in Meissnerscher Rückkopplungs schaltung. An den Anschluss 1 kann also die Sendeelek trode SE angeschlossen werden.
Diese Hochfrequenz wird von zwei Empfangselektroden EEl und EE_>, die an die Anschlüsse 2 und 3 anzuschliessen sind, empfan gen und an die durch den Übertrager Ü2 und den Kondensator C2 gebildete Brückenschaltung gegeben, die, gleichzeitig als Filter ausgebildet, Störfrequenzen ausmerzt. Im Ruhezustand steht also am Ausgang des Übertragers Ü2 keine Hochfrequenzspannung an. Au sserdem wird über den Spannungsteiler R5, R6 eine Hilfswechselspannung vom Transistor T1 über den Kon densator C4 den Transistoren T2, T3 zugeführt. Die Arbeitspunkte dieser Transistoren T2, T3 sind durch die Widerstände R7, R8 bzw.
R10, R11 etwa auf die Mitte der Betriebsspannung eingestellt, eine an den Eingang des Transistors T2 gelegte Wechselspannung wird demnach voll verstärkt. An den Ausgang des Transistors T2 ist der Transistor T3 über einen Schutz widerstand R9 und eine Kondensator C5 angekoppelt, der etwa die gleiche Grösse wie der Differenzierkonden- sator C4 aufweist, also auch den Differenzierimpuls zu übertragen vermag. Die am Ausgang des Transistors T3 anstehende, verstärkte Wechselspannung vom Transistor T1 wird über den Kondensator C6 abgegriffen und der Verstärkerschaltung aus den Transistoren T4, T5 zu geführt.
Die Diode D2 leitet dabei die für den Tran sistor T4 unwirksame Halbwelle der verstärkten Wech selspannung ab. Der Transistor T4 ist somit ständig lei tend und sperrt im Ruhezustand den Transistor T5. Ein anstelle des Widerstandes R13 geschaltetes Alarmrelais A wird also nicht erregt.
Wird nun die aus den Elektroden SE, EEi und EEF gebildete Brückenschaltung zum Beispiel durch Eindringen eines Störers verstimmt, so lädt diese Brük- kenspannung den Speicherkondensator C3 über die Diode Dl auf und der Widerstand R4 entlädt ihn an schliessend wieder. Diese Spannungsänderung gelangt über den Differenzierkondensator C4 ebenfalls an die Basis des Transistors T2 und verschiebt seinen Arbeits punkt.
Der Transistor T2 oder zumindest der Transistor T3, da an letzterem, wie bereits erwähnt, dieser Diffe- renzierimpuls verstärkt ankommt, wird entweder voll durchgesteuert oder voll gesperrt, und damit unterbleibt die Verstärkung der am Transistor T1 abgegriffenen Hilfsspannung. Der Transistor T4 sperrt und damit kann der Kondensator C7 über den Widerstand R12 aufgeladen werden und den Transistor T5 durchsteuern. Dieser bringt ein anstelle des Widerstandes R13 vor gesehenes Alarmrelais A zum Ansprechen, das mit seinem Kontakt a den Wecker W einschaltet und so Alarm auslöst.
Die vorgenannte Schaltung kann auf einer kleinen Leiterplatte aufgebaut und in einer Unterputzdose un tergebracht und mit Trockenbatterien gespeist werden. Sie ist also wenig aufwendig, so dass pro Schutzobjekt viele derartige Anlagen mit kurzen Messelektroden vor gesehen werden können. Damit wird die Anlage wenig störanfällig, da diese kurzen Messelektroden kaum durch Temperaturschwankungen beeinflusst werden.
Besonders vorteilhaft für die Konstanz der Empfindlichkeit ist weiterhin, wie bereits erwähnt, dass Verstärkungsände rungen der Wechselspannungsverstärker in erster Annä herung nicht eingehen, da sowohl die vom Sender kom mende Hilfsspannung als auch die vom Gleichrichter <B>131</B> kommende Auswertespannung, deren Verhältnis die Empfindlichkeit bestimmt, im gleichen Masse verstärkt werden. Weiterhin arbeitet der Ausgangsverstärker im Schaltbetrieb, so dass seine Empfindlichkeit nur von der Basis-Emitter-Schwelle des Transistors T4 abhängt, also auf Massnahmen zur Stabilisierung der Verstärkung ver zichtet werden kann.