DE2035356C3

DE2035356C3 - Einrichtung zum Erfassen der Anwesenheit eines hochpermeablen, ferromagnetischen, länglichen Markierungselementes in einer Abfragezone

Info

Publication number: DE2035356C3
Application number: DE19702035356
Authority: DE
Inventors: Donald Arthur St.Paul Minn. Wright
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1969-07-11
Filing date: 1970-07-10
Publication date: 1984-06-28
Also published as: SE377387B; NL8401703A; FR2055019A5; DE2035356A1; DE2035356B2; JPS511400B1; NL177945B; NL177945C; HK36077A; NL7010224A; NL180359C; GB1330481A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erfassen der Anwesenheil eines hochpermeablen. ferromagnetischen, länglichen Markierungselementes in einer Abfragezone, wobei das Markierungsclemern in der Abfragezone einem sich mit einer Grundfrequenz periodisch ändernden elektromagnetischen Feld ausgesetzt wird, um bestimmte Harmonische der Grundfiequenz zu erzeugen, die in der Erfassungseinrichtung eine Spannung induzieren, deren Signalkomponenten diesen Hai monischen entsprechen.

Aus der FR-PS 7 63 681 geht eine Einrichtung hervor, bei der dynamische magnetische Erscheinungen zum Ermitteln der Anwesenheit eines Gegenstandes, z. B.

ίο eines Buches, das durch die Tür einer Bücherei getragen wird, benutzt werden. Diese bekannte Einrichtung beruht auf der Entdeckung, daß bei der Einwirkung eines sinusförmigen magnetischen Wechselfeldes auf ein Metallslück in zwei abgeglichenen Spulen in der Nähe des erzeugten Magnetfeldes eine Spannung induziert wird, die für die Metallzusammensetzung charakteristisch ist. Eine Analyse dieser charakteristischen Spannung ermöglicht daher eine Klassifizierung des im erzeugten Magnetfeld befindlichen Metalls. Es kann daher ein Buch ermittel werden, an dem ein Stück Metall einer besonderen Klasse angebracht worden ist.

Aus der genannten FR-PS ergibt sich eine Klasse von Metallen, bei denen für eine magnetische Sättigung ein starkes Magnetfeld erzeugt werden muß Die von einem Metal! aus der genannten Klasse induzierte Spannung weist außer einer Grundkomponente eine gewisse Anzahl harmonischer Komponenten auf, und zwar soll ein solches Metall, nämlich Eisen, eine Spannung erzeugen, die eine dritte Harmonische und einen geringen Anteil der fünften Harmonischen enthält.

Ferner sollen hochpermeable Metalle, z. B. solche Metalle, die sich in einem schwachen Magnetfeld sättigen, eine Spannung induzieren, die im Gegensatz zu der von Eisen induzierten Spannung Harmonische höherer Ordnung enthält. Ein hochpermeables Metall ist nach der FR-PS 7 63 681 Permalloy (nach Webster weist Permalloy ca. 80% Ni, 20% Fe auf und ist leicht magnetisierbar und entmagnetisierbar), und die von Permalloy induzierte charakteristische Spannung enthält als Komponenten Harmonische der neunten und elften Ordnung im Gegensatz zu Metallen wie Kupfer, Eisen oder Aluminium, die praktisch keine Harmonischen einer derart hohen Ordnung erzeugen.

Nur die Zusammensetzung eines Metalls soll die Ordnung der Harmonischen bestimmen, die in der charakteristischen Spannung vorliegen. Ferner soll die Größe des Metallstückes und dessen äußere Form die Amplituden der Harmonischen proportional beeinflussen. Dementsprechend väre das Verhältnis der beiden einzelnen Harmonischen für ein besonderes Metall das gleiche ungeachtet der Größe und der Form des Metallstückes. Weiterhin soll das Verhältnis mindestens zwischen gewählten Komponenten für verschiedene Metalle charakteristisch verschieden sein, wobei jedoch die Größe des als Markierungselement zu benutzenden Meiallsiückes wichtig sein soll, nicht nur zum Bestimmen der Ordnung der vorliegenden Harmonischen, sondern vielmehr für die Erzeugung eines Signals, das für die Ermittlung genügend stark ist.

Aus der FR-PS 7 63 681 gehl somit hervor, daß Metalle mit einer hohen Permeabilität und im besonderen Permalloy von anderen Klassen magnetisierbarer Metalle dadurch unterschieden werden können, daß Harmonische der neunten und elften Ordnung vorliegen, und durch das Verhältnis einiger charakteristischer harmonischer Komponenten zueinander. Permalloy stelle daher ein geeignetes Material zum Einsetzen einer besonderen Metallmarkierung in

Bücher einer Bibliothek dar, da normalerweise kaum jemand ein solches Metall bei sich trage.

In der genannten FR-PS sind verschiedene Einrichtungen zum Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes angegeben. Eine dieser Einrichtungen weist eine 8-förmige Spule auf. Das von einer solchen Spule erzeugte Feld weist an einer Stelle nur eine Richtung auf, während die gesamte Anzahl der Richtungen nur ein Teil aller möglichen Richtungen beträgt. Eine weitere Einrichtung ist mit zwei Spulen ausgestattet, die zugleich erregt werden, bei denen jedoch keine Phasengleichheit besteht, so daß ein Drehleid erzeugt wird. Ein solches Feld weist zu verschiedenen Zeiten jeweils eine andere Richtung auf, welche verschiedenen Richtungen jedoch immer nur einen Teil aller möglichen ι j Richtungen bilden. Ferner ist die Größe eines solchen Drehfeldes klein im Vergleich zur Größe der Spule. Durch Erzeugen eines Feldes mit einer großen Intensität kann im Gegensatz zu einer minimalen Intensität die Unzuverlässigkeit verminder* werden, die daraus resultiert, daß in einigen Richtungen kein Feld besteht. Ein solches starkes Feld würde mehr Vektorkomponenten mit genügender Intensität aufweisen als ein Feld mit einer maximalen Intensität. (Ein Feld mit einer minimalen Intensität ist ein Feld, das einem Markierungselement eine ausreichende Energie zuführt, wenn letzteres »auf die größte Empfindlichkeit ausgerichtet« ist.) Hierbei werden die Richtungen vermehrt, die bei dem Feld möglich sind. Bei einer Erhöhung der Intensität des Feldes werden jedoch im allgemeinen die Kosten für die das Feld erzeugenden Mittel und die Gefahr erhöht, daß die Verwendung anderer Einrichtungen behindert oder gestört wird.

Bei den Einrichtungen der obengenannten Art kann nur mit Schwierigkeiten erreicht werden, daß jedes Markierungselemenl beim Eintritt in eine Abfragezone genügend Energie erhält. Obwohl >·. Energie« eine Funktion der Zeit und der Intensität ist. so soll hiernach zwecks Vereinfachung der Beschreibung mit dem Ausdruck »Energie« nur deren Intensität gemeint sein. Die von einem Markierungselement an einer Stelle in einer Zone empfangene Energie hängt ab sowohl von der Feldintensität an dieser Stelle als auch von der Orientierung des Markierungselcmcntes, in bezug auf die Richtung des Feldes an dieser Stelle. Für die Definition der Orientierung eines Markierungselementes werden geeigneterweise die Ebene, die Achse oder die Länge eines Markierungselementes benutzt. Bekannte Markierungselemente weisen eine flache Empfangsspule, einen axialen elektrischen Dipol oder ein Stück üblicherweise in Form eines langgestreckten Streifens eines isotropen magnetisierbaren Materials auf, das zumindest eine lange Abmessung aufweist. Die Orientierung solcher geometrischen Merkmale (Ebene, Achse, Länge) in bezug auf die Richtung des Feldes bestimmt im allgemeinen die Proportion der Energie des Feldes an dieser Stelle, die vom Markierungselement empfangen wird. Mit dem in der vorliegenden Beschreibung gebrauchten Ausdruck »Richtung oder Intensität des Feldes« soll die Richtung oder die Intensität des Feldes an einer Stelle bezeichnet werden, und diese Stelle ist üblicherweise diejenige Stelle, an der sich ein Markierungselement befindet. Bei einem Markierungselement, das nur ein solches geometrisches Merkmal aufweist, besteht eine Ausrichtung, bei der das Markierungselement die meiste Energie empfängt. Bei jeder anderen Ausrichtung wird eine kleinere Energiemenge empfangen. Die Ausrichtung, bei der die größte Energiemenge empfangen wird, ist die »Ausrichtung der größten Empfindlichkeit«. Im aligemeinen ist die Ausrichtung der größten Empfindlichkeit einer Empfangsspule oder eines anderen ebenen Empfangsmittels diejenige Ausrichtung, bei der die Richtung des Feldes senkrecht zur Ebene der Spule oder des Empfangsmittels verläuft, und bei einem axialen elektrischen Dipol ist es diejenige Ausrichtung, bei der die Richtung des Feldes parallel zur Achse des Dipols verläuft, während bei einem magnetisierbaren Metallstück es die Ausrichtung des Metallstückes ist, bei der die Richtung des Feldes parallel zur längsten geradlinigen Abmessung des Metallstückes verläuft Mit »Ausrichtung oder Richtung eines Markierungselementes« soll die Richtung des geometrischen Merkmals des Markierungselementes benannt-sein, das zum Definieren der Ausrichtung bei der größten Empfindlichkeit benutzt wird.

In einigen Fällen kann die Richtung eines Markierungselementes in einer Zone durchaus zufällig sein, oder die Richtung ändert sich, wenn das Markierungselement durch die Zone bewegt wird. Dies gilt für diejenigen Fälle, in denen Diebstähle verhindert werden sollen. In den meisten Verwendungsgebieten kann ein Markierungselement jede mögliche Richtung einnehmen, die sich auch beständig ändern kann. Befindet sich beispielsweise ein Markierungselement an einem auf einem Föroerband beförderten Gegenstand, so ist es sehr wahrscheinlich, daß das Markierungselement nur einige von allen möglichen Richtungen einnimmt und diese beim Lauf durch die Zone nicht ändert. Diese Erwägungen und die bei der Einrichtung erwünschte Zuverlässigkeit sind wichtige Faktoren für die Bestimmung der Anforderungen an das Feld, d. h. zum Bestimmen, ob eine Feldkomponente längs jeder Richtung an jeder Stelle in der Zone, längs jeder Richtung an einigen Stellen in der Zone oder längs nur gewisser Richtungen an einer oder an den meisten Stellen in der Zone vorgesehen werden muß. Mit dem Ausdruck »Feldkomponente« ist natürlich eine Vektorkomponente gemeint, deren Intensität das Markierungselement mit »genügender« Energie versorgt.

Die an das Feld zu stellenden Anforderungen hängen ferner von der äußeren Form des Markierungselementes ab. Diese Anforderungen sind weniger streng für ein »mehrdimensionales« Markierungselement als für ein »eindimensionales«. Das mehrdimensionale Markierungselement weist zwei oder mehr geometrische Merkmale auf, von denen jedes Merkmal eine andere Richtung besitzt. Eindimensionale Markierungselemente sind flache Spulen, Folien und elektrische Dipole. Wegen der Kosten und der Möglichkeit einer Beschädigung sind eindimensionale Markierungselement im allgemeinen den mehrdimensionalen Markierungselementen vorzuziehen. Bei einigen Anwendungsgebieten führen andere Erwägungen dazu, daß eindimensionale Markierungselemente höchst erwünscht, wenn nicht unbedingt erforderlich sind. Beispielsweise ist die Möglichkeit, die Einrichtung als Schutz gegen Diebstähle verborgen anzuordnen, ein sehr erwünschtes Merkmal.

Zur Bildung einer zuverlässigen Anlage zum Entdekken eines Gegenstandes durch Erzeugung von Feldern in mehreren Richtungen sind die Spitzenintensitäten des Feldes so zu wählen, daß eine zum Aktivieren eines Markierungselementes ausreichende Feldkomponente in last jeder Richtung erzeugt wird. Die Felder werden als eine Folge von Impulsen erzeugt, wobei jeder Impuls in der Folge eine andere Richtung aufweist. Die

Erfindung umfaßt eine elektrische Schaltung, mit der sehr kurze Impulse und eine möglichst große Anzahl von Impulssequenzen während der Zeil erzeugt werden können, in der ein Mar.kierungselement durch eine Überwachungszone geführt werden könnte.

Zum Ermitteln der Anwesenheit, der Identität oder des Zustandes eines Gegenstandes in einer Überwachungszone, z. B. am Ausgang einer Bibliothek, wird an jedem zu entdeckenden Gegenstand ein Markierungselement angebracht, das aus ferromagnetischem Mate- rial mit einem gesamten magnetischen Sättigungsmoment von mindestens 0,1 elektromagnetischer Einheiten besteht. Das Markierungselement wird so gewählt, daß dessen Magnetisierung bei einer Orientierung für die höchste Empfindlichkeit in bezug auf ein sich sinusförmig veränderndes 60-Hz-Magnetfeld mit einer vorherbestimmten Spitzenintensität von weniger als 20 Oe bei jedem Wechsel des Prüffeldes umgekehrt wird.

Streng genommen ist eine vollständige Ummagnetisierung von dem einen in den anderen Sättigungszustand entgegengesetzter Polarität nicht erforderlich. Der Ausdruck »Umkehrung oder Ummagnetisierung« soll eine periodische Änderung der Magnetisierung von mindestens 0.2 elektromagnetischen Einheiten pro cm' bei einem Wechsel des einwirkenden Feldes bedeuten.

In der Überwachungszone wird ein elektromagnetischef Wechselfeld erzeugt, das mindestens die genannte vorherbestimmte Spitzenintensität aufweist und im wesentlichen frei ist von Frequenzkomponenten, die eine vorherbestimmte Frequenz von mindestens 1000 Hz übersteigen. Wird ein mit einem offenen Streifen versehener Gegenstand in das erzeugte Feld eingeführt, und werden die offenen Streifen und eine Vektorkomponente des erzeugten Feldes orientiert, so wird die Magnetisierung des offenen Streifens bei jedem Wechsel des Feldes umgekehrt. Bei jeder Umkehrung der Magnetisierung wird ein Impuls des äußeren polaren Magnetfeldes erzeugt. Es sind Mittel vorgesehen, mit denen in der Nähe der Ermittlungszone ein ganzes Band von Frequenzkomponenten des Magnetflusses überwacht werden kann. Die untere Grenzfrequenz dieses Bandes ist höher als die vorherbestimmte Frequenz, während die Bandbreite mindestens 600 Hz beträgt. Es sind Mittei zum Ermitteln eines Signals vorgesehen, das einem polaren Magnetfeldimpuls entspricht, und das zum Ermitteln der Anwesenheit, der Identität oder des Zustandes des Gegenstandes benutzt wird, wobei die Ampulitude und die Zeitcharakteristik mindestens eines der Signale ermittelt wird.

Mit dem Ausdruck »offener Streifen« wird ein Streifen bezeichnet, der nach einer Magnetisierung gesonderte Pole aufweist, d.h. der Streifen ist nicht geschlossen oder zu einer Windung geformt Für ein bestimmtes Markierungselement ist die vorherbestimmte Spitzenintensität des Prüffeldes das Mindestfeld, das eine Umkehrung der Magnetisierung des Markierungsmittels bewirken kann.

Der in der vorliegenden Beschreibung gebrachte Ausdruck »ferromagnetisch« soll sowohl leitende als auch nichtleitende Materialien umfassen, wobei als leitende Materialien Eisen und dessen Legierungen mit Nickel und als nichtleitende Materialien die Ferrite angeführt seien. Leitende Materialien sind im allgemeinen vorzuziehen, da diese zehnmal so starke äußere Magnetfelder erzeugen können als die nichtleitenden f>s Materialien. Ein Markierungsmitte! aus leitendem Material kann daher kleiner bemessen werden als aus einem nichtleitenden Material. Kleine Markierungsmittel sind außerdem billiger und können versteckter angebracht werden. Dies ist besonders wichtig für die Verhinderung von Diebstählen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung zum Frfassen der Anwesenheit eines hoehpermeablcn, fcrromagnetischen Markicrungselementes in einer Abfragezone gemäß der eingangs erwähnten Art derart zu gestalten, daß bei einem gewählten Band geeigneter Frequenzen ein Signal mit unterschiedlichen Merkmalen erzeugbar ist, die im wesentlichen unabhängig von der Orientierung des Markierungselemenies sowie von der Amplitude und der Frequenz des einwirkenden Feldes sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Verhältnis Länge zu Quadratwurzel aus der Querschnittsfläche des Markierungselementes mindestens 150 beträgt und die Einrichtung so ausgebildet ist. daß das Markierungselcment zur Erzeugung eines Impulses eines äußeren Magnetfeldes veranlaßt wird, indem seine Magnetisierung durch ein angelegtes magnetisches Wechselfeld mit einer Änderungsgeschwindigkeit von mehr als 300 Oe/s umgekehrt wird, wobei Harmonische des Impulses innerhalb eines Frequenzbandes liegen, dessen untere Grenzfrequenz über 1000Hz liegt und dessen Breite mindestens das Zehnfache der Grundfrequenz des angelegten Feldes beträgt.

Vorteilhafterweise weist das Markierungselcment eine Stärke von etwa 0,1 bis 130 μίτι auf und es kann ein Draht mit einem Durchmesser von etwa 10 bis 300 μΐπ sein.

Vorteilhafterweise kann das Markierungselement dünn, eben, scheibenförmig und von einer Stärke von 0,1 bis 130 um sein und ein Verhältnis des größeren Durchmessers zur Scheibenstärke von mindestens 6000 aufweisen.

Tritt die Maximalamplitude des von dem Markierungselement bei Anlegung des genannten Wechselfeldes erzeugten Impulses erst eine bestimmte Zeit nach jeder Vornahme einer Feldänderung auf, so ist in der Nähe der Abfragezone feststellbar, ob die Maximalamplitude des Impulses nach der bestimmten Zeit jeder Vornahme der Feldänderung auftritt.

Schließlich ist in der Abfragezone nacheinander eine Anzahl einwirkender magnetischer Wechselfelder so anlegbar, daß bei Anwesenheit des Markierungselementes in der Abfragezone in jeder Richtung mindestens ein Vektor einer Magnetfeldkomponente vorhanden ist, der größer als ein zur Umkehrung der Magnetisierung des Markierungselementes ausreichend starkes magnetisches Wechselfeld ist.

Das erfindungsgemäße Markierungselement ist tatsächlich bis zu dem Ausmaß frequenzunabhängig, daß es das für ihn charakteristische Signal erzeugt, sofern nicht anstelle eines Sinuswechselfeldes ein anderes, z. B. ein gepulstes Feld verwendet wird.

Wirkt auf ein Markierungselement ein sinusförmiges Feld ein, so wird ein äußerer polarer Impuls erzeugt, der unterscheidbar ist durch die gesamten Flußkomponenten in einem Band, dessen untere Grenze (die vorherbestimmte Frequenz) 1000 Hz übersteigt, und desssen Breite mindestens das Zehnfache der Feldfrequenz beträgt, so daß mit Sicherheit eine statistisch repräsentative Gruppe von Frequenzen erhalten wird. Ein Signal, das der gesamten zeitlichen Änderung der Flußkomponenten innerhalb des Bandes (ein »Magneti- sierungsumkehrungssignal«), z. B. die in einer mit dem Fluß verketteten Spule induzierte Spannung, entspricht.

ist sehr schmal und beträgt weniger als 0,1 Millisekunden bei einer halben Amplitude.

Das von dem Markierungselement erzeugte Signal weist noch ein weiteres unterscheidendes Merkmal auf, und zwar tritt bei einer bestimmten Zusammensetzung und bei einer bestimmten Größe und Form des Materials die Amplitudenspitze des Signals bei Einwirkung eines Wechselfeldes mit einer bestimmten Wellenform eine vorherbestimmte Zeit nach jedem Wechsel des Feldes auf. Dieses Merkmal des Signals kann ferner definiert werden durch den absoluten Momentanwert des einwirkenden Feldes in dem Zeitpunkt, in dem die Nettomagnetisierung des Markierungselementes den Wert Null aufweist. Der Hypothese nach erfolgt in diesem Zeitpunkt die »Umkehrung« der Magnetisierung, die nach unserer Ansicht dem Spitzenpunkt des Magnetisierungsumkehrungssignals entspricht. In dein nachfolgenden Teil der Beschreibung wird dieser Momentanwert des einwirkenden Feldes als »Wechselstromkoerziiivkraft« des Materials bezeichnet, obwohl beachtet werden muß, daß die Wechselstrom-Koerzitivkraft nicht nur von den magnetischen Eigenschaften des Materials abhängt, sondern auch von der Wellenform des einwirkenden Feldes. Dieser Ausdruck stellt jedoch ein geeignetes Mittel zum Vergleichen des Ansprechens verschiedener offener Streifen dar, die der Einwirkung desselben Feldes unterliegen.

Bei größeren Abmessungen des drahtförmigen Markierungselementes sinkt die Amplitude des Magnetisierungsumkehrungssignals ab, und die Breite wird bei halber Amplitude größer und kann schließlich nicht mehr unterschieden werden von Umkehrungssignalen, die von ferromagnetischen Metallgegenständen erzeugt werden, die Personen möglicherweise bei sich tragen.

Ein dünnes, flaches und schmales Markierungselement eignet sich besonders für Bücher in Bibliotheken, da das Markierungselement in den Buchrücken eingesetzt oder zwischen zwei Buchseiten eingelegt werden kann und somit verborgen bleibt. Ein Buch ist im allgemeinen mit zwei Paaren von Vorsatzblättern versehen, die durch einen über die gesamte Länge verlaufenden Falz miteinander verbunden sind. Diese Falze sind normalerweise breiter als ein offener Streifen, so daß in diesem Falz ein Markierungselement leicht verborgen angebracht werden kann. Wird das Markierungselement an beiden Seiten mit einem Klebstoffbelag und mit einer Unterlage versehen, so kann dieser nahe am Verband zwischen zwei Seiten eingesetzt werden.

Die bevorzugte Anzahl und die relativen Orientierungen der geometrischen charakteristischen Abmessungen des Markierungsmittels hängen von den Merkmalen des einwirkenden Feldes in einer noch zu erläuternden Weise ab. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung wird ein idealisiertes Markierungsmittel mit einer einzigen Hauptabmessung als »eindimensionales« Markierungsmittel bezeichnet, während ein Markierungsmittel mit zwei zueinander senkrechten Hauptabmessungen, z. B. in Form eines »L«, »T« oder » + «, als zweidimensionales Markierungsmittel und ein Markierungselement mit drei zueinander senkrechten Hauptabmessungen als »dreidimensionales« Markierungsmittel bezeichnet wird.

Wird ein Markierungselement durch das Wirkungsfeld hindurchgeführt, so muß das Markierungselement bei der Bewegung durch die Überwachungszone an mindestens einer und vorzugsweise an mehreren Stellen so beeinflußt werden, daß das Markierur.gselement ummagnetisiert wird. Eine absolut sichere Orientierung würde erreicht werden mit einem »eindimensionalen« Wirkungsfeld zusammen mit einem »dreidimensionalen« Markierungselement, wobei die Stärke des Wirkungsfeldes an jeder Stelle in der Überwachungszone mindestens das l,4fache (Wurzel aus 2) des Schaltfeldes des Markierungselementes betragen würde. Als ein eindimensionales Feld wird ein Feld bezeichnet, bei.dem alle magnetischen Kraftlinien in der Überwachungszone parallel zueinander verlaufen.

Ein eindimensionales Feld weist zwei zueinander senkrechte Richtungen auf, die auch senkrecht zur Richtung des Feldes verlaufen, in welchen Richtungen tatsächlich keine Komponenten des Wirkungsfeldes bestehen. Ebenso weist ein zweidimensionales Feld nur eine Richtung auf, in der tatsächlich keine Komponenten des Wirkungsfeldes verlaufen, während bei einem dreidimensionalen Feld in keiner Richtung keine Feldkomponenten verlaufen. Hieraus ist zu ersehen, daß bei einer Kombination eines eindimensionalen Markierungselementes mit einem dreidimensionalen Feld und ferner eines zweidimensionalen Markierungselementes mil einem zweidimensionalen Feld und eines dreidimensionalen Markierungselementes mit einem eindimensionalen Feld eine absolute »Orientierung« an jeder Stelle in der Überwachungszone mit Sicherheit erreicht wird.

Bei solchen Kombinationen könnte der Weg des Markierungselementes durch die Überwachungszone sehr kurz sein und nur etwas langer als ein offener Streifen. Wird der Weg verlängert, so wäre eine solche ideale Kombination, bei der mit Sicherheit eine Orientierung des Markierungselementes an jeder Stelle in der Überwachungszone erreicht wird, nicht erforderlich. Um zu sichern, daß bei der Bewegung eines offenen Streifens durch eine Überwachungszone über eine verhältnismäßig lange Strecke mindestens eine Ummagnetisierung erfolgt, so ist nur erforderlich, daß die Vektoren der Magnetfeldkomponenten größer sind als das Schaltfeld des Markierungselementes in jeder Richtung an einigen Stellen in der Überwachungszone.

Diese Bedingung kann dadurch erfüllt werden, daß zeitlich der Reihe nach an jeder Stelle in der Überwachungszone drei eindimensionale Felder erzeugt werden, von denen jedes Feld nach einer anderen Koordinatenachse im Raum orientiert ist. Die geforderte Bedingung kann andererseits euch dadurch erfüllt werden, daß in der Bewegungsbahn durch die Überwachungszone mehrere Bezirke vorgesehen wer-

jo den, in denen die Orientierung des Wirkungsfeldes sich nicht ändert, während die Felder in aufeinanderfolgenden Bezirken jedoch eine andere Orientierung aufweisen.
Außer der Länge der Zone, durch die das Markierungselement sich bewegen soll, bestehen für den Aufbau einer bestimmten Einrichtung noch weitere wichtige und voneinander abhängige Veränderliche, mit denen gesichert wird, daß bei der Bewegung eines offenen Streifens durch die Überwachungszone min destens eine Ummagnetisierung erfolgt, welche Verän derliche bestehen aus der Geschwindigkeit des offenen Streifens, aus der Anzahl und Ausrichtung der charakteristischen geometrischen Abmessungen des offenen Streifens, aus der Frequenz des wirksamen Wechselfeldes, aus der Spitzenintensität des Feldes und aus den Vektorkomponenien des Feldes an jeder Stelle in der Überwaciiungszone zu jedem Zeitpunkt.
Das magnetische Wechselfeld kann nach den

herkömmlichen Verfahren erzeugt werden, beispielsweise durch Versorgen einer Luftspule oder der Spule eines Elektromagneten mil Wechselstrom und durch Bewegen eines Permanentmagneten derart, daß dessen Magnetfeld in der Überwachungszone die Polarität wechselt.

Bei einer Anlage zum Verhindern von Diebstählen muß natürlich eine vorgeschriebene Maßnahme eingeleitet werden, sobald ein anscheinend gestohlener Gegenstand entdeckt wird. Die zu treffenden besonderen Maßnahmen hängen natürlich mit der Arbeitsweise der Einrichtung nach der Erfindung zusammen. Diese Maßnahmen können aus dem Photographieren der sich in der Überwachungszone befindenden Personen bestehen, oder es wird eine selbsttätige Einrichtung zum öffnen der Türen außer Betrieb gesetzt.

Die Ermittlungseinrichtung kann aus einer Schaltung bestehen, die auf mindestens ein Signal anspricht, das eine Mindestamplitude und eine kleinere als die Höchstbreite aufweist. Die Schaltung kann zusätzlich die Zeit des Auftretens des ermittelten Signals in bezug auf die Zeitcharakteristik entweder des Wirkungsmagnetfeldes oder auf ein Bezugssignal überwachen, das mit dem Magnetfeldsignal in Wechselbeziehung steht. Dieselbe Schaltung kann sowohl für Einzustands-Markierungselemente als auch für Mehrzustands-Markierungselemente verwendet werden.

Wird die Einrichtung nach der Erfindung zum Verhindern einer Entwendung von Büchern aus einer Bücherei verwendet, so können die Bücher durch Verwendung eines Meh'zustands-Markierungselementes während einer Überprüfung desensibilisiert werden, so daß das Buch der Bücherei entnommen werden kann. Bei der Rückgabe des Buches kann dieses sensibilisiert werden, so daß eine unzulässige Entnahme des Buches aus der Bücherei verhindert wird.

Bei einer solchen Sensibilisierung und Desensibilisierung braucht die genaue Stelle des Markierungselementes an sich nicht bekannt zu sein. Durch eine geschickte und verborgene Anordnung eines oder mehrerer Markierungselemente an einem Gegenstand kann die Anlage nach der Erfindung gegen eine Täuschung durch Abdecken oder durch Entfernen des Responders wirksam geschützt werden.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Zeichnungen. In letzteren sind

F i g. 1 eine Übersicht über eine Anlage zum Verhindern von Diebstählen oder einer unzulässigen Entnahme von Gegenständen aus einem Gebäude. wobei die Anlage an den Ausgängen des Gebäudes angeordnet wird;

F i g. 2 είπε Darstellung von zwei langen, geraden unc parallelen Leitern und der Kraftlinien, die von einem in den Leitern fließenden Strom erzeugt werden;

F i g. 3 eine Darstellung von vier langen, geraden und parallelen Leitern und der Kraftlinien, die von dem in den Leitern fließenden Strom erzeugt werden;

F i g. 4 501, eine schernatische Darstellung von zwei allgemein rechteckigen »O«-Spulen, und 503 eine schaubildliche Darstellung von 5OJ. und einer Zone, in der die Feldlinien der Spulen nahezu rechtwinklig zueinander verlaufen;

F i g. 5 505. eine Darstellung eines von drei einander überlagernden Spulen gebildeten Gitters, das aus zwei allgemein rechteckigen »8«-Spulen und aus einer allgemein rechteckigen »O«-Spule besteht, 507,509 und 511 je eine Darstellung der Spulen des Gitters 505;

F i g. 6 502, eine Darstellung von zwei Spulen nach der Fig. 5 und ein Querschnitt durch eine Zone, in der Vektoren die Felder darstellen, die von den »waagerechten« Abschnitten der in der F i g. 5 dargestellten Spulen erzeugt werden, 504 eine Darstellung der in der F i g. 5 dargestellten Spule, die in 502 nicht gezeigt wird, und ein Querschnitt durch eine Zone, in der Vektoren das Feld darstellen, das vom »senkrechten« Mittelabschnitt einer in der Fig. 5 dargestellten »8«-Spule erzeugt wird;

F i g. 7 eine Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer bei der Einrichtung nach der Fig. 1 verwendeten felderzeugenden Einrichtung;

F i g. 8 eine schematische Darstellung der Wicklungen eines Teiles der in der Fig. 7 dargestellten felderzeugenden Einrichtung;

F i g. 9, !0 je eine Darstellung der Magnetfelder, die von der in der Fig. 7 dargestellten Einrichtung erzeugt werden;

F i g. 11, 1 la und 1 Ib Darstellungen der Überlagerung von zwei Gruppen von Iviagnetfeldlinien, die von der in der F i g. 7 dargestellten Einrichtung erzeugt werden;

Fig. 12 ein Schaltungsplan für eine Einrichtung, mit der mehrere, ein elektromagnetisches Feld erzeugende Einrichtungen der Reihe nach mit elektrischer Energie versorgt werden, und

Fig. 13a und 13b ein Schaltungsplan für eine bevorzugte Ausführungsform der den Magnetfluß überwachenden Einrichtung und des Signaldetektors in der Anlage nach der F i g. 1.

Eine bevorzugte Ausführung eines Mehrzustands-Markierungselementes, das besonders zum Schutz des Buchbestandes einer Bücherei verwendet werden kann, besteht aus einem offenen Streifen eines ausgeglühten Permalloy-Bandes mit der Zusammensetzung von 4% Molybdän, 79% Nickel und 1% Eisen und mit einer Dicke von 25 Mikron, einer Länge von 18 cm und mit einer Breite von 0,6 cm. Es ist ein Steuer- oder Kontrollelcment vorgesehen aus einem gamma-Eisenoxidstreifen, der die gleiche Breite und Länge aufweist wie der offene Streifen. Ein solches Steuer- oder Kop.trollelement kann in der Weise erzeugt werden, daß zuerst 100 Gewichtsteile eines für Tonbänder verwendeten gamma-Eisenoxidpigmentes und 2 Gewichtsteile eines Benetzungsmittels, wie Ross and Rowe Yelkin ITS in einem Lösungsmittel, wie Tokien, dispergiert werden, wobei ein 25% Feststoffe enthaltendes Gemisch hergestellt wird. Diesem Gemisch werden 50 Gewichtsteile einer Harzzusammenseizung zugesetzt, 7.. B. 75% eines Kopolymers von 89 Teilen Vinylchlorid und U Teile Vinylazetat (VYHH) und 25% Dioctylphthalat. Zum Herstellen einer in Form einer Schicht auftragbaren Lösung kann eine kleine Menge eines Gemisches aus gleichen Teilen Methyläthylketon und Toluen nach Bedarf zugesetzt werden. Die Lösung wird mittels einer Rakel auf eine mit Silikon beschichtete und ablösbare papierblattartige Unterlage aufgetragen. Nach dem Trocknen der Lösung wird die Unterlage abgezogen, und zwecks Verwendung als Steuerelement werden Streifen mit einer gleichmäßigen Dicke von 230 Mikron hergestellt. Beträgt die Dicke bei dem beschriebenen offenen Streifen mehr als 230 Mikron, so kann der offene Streifen desensibilisiert werden, wenn das Steuerelement von einem Magnetron-Magneten mit einem Spalt von 25,4 mm magnetisiert wird. Diese Steuerelemente werden dann zu einem offenen Streifen zusammengeschichtet. Für die Herstellung in großen Mengen kann das Gemisch auf eine breite Folie des Materials des offenen Streifens aufgetragen werden, aus

welcher Folie dann 0,6 cm breite Streifen herausgeschnitien werden.

Die Fig. ! zeigt drei Einheiten 104, lOßund IOC. die so angeordnet sind, daß sie zwei Ausgangswege bilden, wobei die Zwischenräume /.wischen den gegenüberstehenden Einheilen I0.-4 und lOßund zwischen lOßund lOCje eine »Überwachuneizone« bilden.

Die Einheit 10.4 ist zum Teil aufgeschnitten, so daß zwei Elektromagnete 12A und 12S, eine Luftspule 14 und vier kleinere Spulen 16A, 165, 16C und 16D zu o^hen sind. Die Elektromagnete und die Luftspule bilden eine ein Wirkungsfeld erzeugende Einrichtung mit einem Anschlußkontakt (als Eingangskontakt bezeichnet), der mit dem nicht geerdeten (heißen) Leiter 18 einer gefilterten Wechselstromquelle verbunden ist, und mit einem »Ausgangskontakt«, der über die Leiter 22,24 und 26 mit einer Feidsequenzschahung 20 verbunden ist, von denen nur die mit der Einheit 10/4 verbundenen Leiter 22/4, 24/4 und 26/4 dargestellt sind. Die Einheiten 10.4 und IOC weisen den gleichen Aufbau auf, während die Einheit lOßsich von den anderen Einheiten dadurch unterscheidet, daß sie nicht mit den vier kleineren Spulen ausgestattet ist. Diese kleineren Spulen aus je 900 Windungen Lackdraht mit einem Durchmesser von 0,1 mm weisen einen Durchmesser von 10 cm auf und bilden eine mit 29 bezeichnete magnetische Flußüberwachungseinrichtung. Diese Spulen sind mit einem Koaxialkabel RG 58 A/U in Serie geschaltet, an gesonderten Stellen an der einen Seite der Überwachungszone angeordnet und sehr sorgfältig so orientiert, daß von dem von der felderzeugenden Einrichtung und von anderen Quellen erzeugten magnetischen Rauschen soviel wie möglich ausgefiltert wird. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die oberen Spulen 16Λ und 16ß senkrecht orientiert, während die unteren Spulen 16C und 16D waagerecht orientiert sind. Jede Spule ist mit einer nicht dargestellter, und 12,7 Mikron dicken Aluminiumfolie umhüllt, die eine Abschirmung gegen elektrostatisches Rauschen darstellt, den Durchgang magnetischer Signale jedoch zuläßt. Diese Abschirmungsfolien sind mit der Abschirmung des verbindenden Koaxialkabels verbunden.

Über ein Koaxialkabel 28 ist an die Magnetflußüberwachungseinrichtung der Einheit 10/4 ein Signaldetektor 32/4 angeschlossen, und ein gleicher Signaldetektor 326 steht über ein Koaxialkabel 30 mit der Magnetflußüberwachungseinrichtung der Einheit IOC in Verbindung. Wird ein Gegenstand mit einem sensibilisierten Markierungselement durch das Wirkungsfeld in einer Überwachungszone hindurchgetragen, so vv.rd das Markierungselement bei jedem Wechsel des Wirkungsfeldes ummagnetisiert und erzeugt einen Impuls eines äußeren polaren Magnetfeldes. Die Flußüberwachungseinrichtung in dieser Zone spricht auf diese Änderung des Magnetflusses in der Zone an und erzeugt ein Signal, das dem Impuls entspricht und zur zugehörigen Detektorschaltung 32 geleitet wird. Die Detektorschaltung erzeugt aufgrund der besonderen Amplituden und Zeitmerkmale des Markierungssignals ein Signal, das eine Alarm- und Anzeigeschaltung 34 in Betrieb setzt.

Die F i g. 1 zeigt allgemein die räumliche Anordnung der felderzeugenden Einrichtung und der Flußüberwachungseinrichtung, welche Einrichtungen Überwachungszonen bilden, die in einer Bücherei angeordnet sind, deren Bücher mit einem Markierungselement nach der Erfindung ausgestattet sind. Es sind besondere Flußüberwachungseinrichtungen und fc'derzeugende Einrichtungen dargestellt, obwohl nach der Erfindung auch andere derartige Einrichtungen vorgesehen werden können. Die felderzeugende Einrichtung kann z. B. auch aus einer gitterartigen oder anderen Anordnung von Leitern bestehen, von denen eine Anordnung in der Fig. 2 dargestellt ist, um allgemein das Feld zu zeigen, das von langen geraden Leitern erzeugt wird.

Die Fig. 2 zeigt als Schnitt zwei lange, gerade und parallele Leiter 512 und 514 mit den Kraftlinien, die von

ίο dem in jedem fließenden Strom in verschiedenen Zeitintervallen erzeugt werden. Die Kreislinie 513 stellt nur eine Kraftlinie einer Reihe von kreisrunden Kraftlinien dar, die von dem im Leiter 512 fließenden Strom erzeugt werden, während die Kreislinie 515 nur eine Kraftlinie einer Reihe von konzentrischen und kreisförmigen Kraftlinien darstellt, die von dem im Leiter 514 fließenden Strom erzeugt werden. Zwecks Vereinfachung der Darstellung werden in der F i g. 2 nur die Magnelflußlinien gezeigt. Aus den gleichen Gründen werden hiernach nur die magnetischen Eigenschaften des elektromagnetischen Feldes behandelt.

Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, verlaufen in dem von der unterbrochenen Linie 517 eingeschlossenen Bezirk 510 die Feldlinien der beiden Leiter 512 und 514 zwar gekrümmt jedoch im wesentlichen rechtwinklig zueinander an den Kreuzungspunkten. Der Bezirk 510 stellt einen Querschnitt durch eine Überwachungszone dar und ist daher rechtwinklig dargestellt, da dies oftmals die Form des Querschnittes eines Durchganges ist, in dem die Überwachungszone eines elektromagnetischen Feldes erzeugt werden soll. Einen solchen Querschnitt weisen im allgemeinen Ein- und Ausgänge, Korridore und ähnliche Durchgänge auf.
Unter der Annahme, daß die Abmessung 519 des Bezirks 510 der Breite eines Durchganges entspricht, und daß die Leiter 512 und 514 senkrecht ausgerichtet sind, so entsprechen die Abmessungen 519 und 521 der Breite bzw. der Länge der Überwachungszone. Die Erwägungen bei der Bestimmung der tatsächlichen Länge der Überwachungszone wurden bereits erläutert. Bekanntlich verändert sich die Intensität des Feldes direkt mit der Amplitude des im Leiter fließenden Stromes und umgekehrt in bezug auf die Entfernung vom Leiter. FCr einen besonderen Durchgang mit einer Breite 519, bei einer Entfernung der Leiter 512 und 514 voneinander, die der Abmessung 523 entspricht, und d<*ren Abstand von der Kante des Durchganges gleich der Strecke 525 ist, und für einen eine bestimmte ausreichende Energie erfordernden Responder kann

₅c durch eine Vektoranalyse jedes der Felder an deren Kreuzungspunkten an der entferntesten Stelle im Bezirk (nahe der Abmessung 521) bestimmt werden, welche Amplitude der in den Leitern 512 und 5i4 fließende Strom aufweisen muß.

J₅ Die Fig.3 zeigt vier lange, gerade und paral'-ile Leiter 516, 518, 520 und 522 und zwei Gruppen von Magnetfeldlinien, die von dem in den Leitern fließenden Strom erzeugt werden könnten. Die eine Gruppe der Flußlinien ist mit Volumen und die andere Gruppe mit unterbrochenen Linien dargestellt Die voll ausgezogenen Linien sind die Kraftlinien, die erzeugt würden, wenn in den Leitern 516 und 518 Ströme in entgegengesetzten Richtungen mit der gleichen Stärke fließen würden, während in den Leitern 520 und 522 kein

65. Strom fließt. Die mit unterbrochenen Linien dargestellten Feldlinien werden erzeugt bei einem umgekehrten Stromfluß, d. h, die Leiter 516 und 518 sind stromlos, während in den Leitern 520 und 522 gleich starke jedoch

entgegengesetzt gerichtete Ströme fließen. Es wird darauf hingewiesen, daß bei gleichen Abmessungen in den Fig. 2 und 3 dar Feld in der Fig. 3 eine größere Länge (521) aufweist; jedoch können beide Felder in der gleichen Zeitspanne erzeugt werden (in beiden Fällen brauchen nur zwei »Feldimpulse« erzeugt zu werden). Die Analyse zum Bestimmen des Strombedarfs der beiden Leiter in der Fi g. 3 wird allgemein in derselben Weise durchgeführt wie in bezug auf die Fig. 2 beschrieben. Wird ein weiterer »Satz« einer solchen Anordnung von Leitern vorgesehen, und werden diese beiden Sätze von Leitern in einen geringen Abstand aufweisenden parallelen Ebenen so angeordnet, daß die Leiter der betreffenden Sätze senkrecht zueinander verlaufen, so wird eine dreidimensionale Einrichtung !5 geschaffen. Bei einer solchen Einrichtung besteht an im wesentlichen jeder Stelle im Bezirk 510 mindestens einmal während jeder Impulssequenz der vier Impulsfei· der ein jedes der drei aufeinander nahezu senkrecht stehenden Magnetfelder. Der »End«-Leiter des genannten weiteren Leitersatzes ist in der F i g. 3 mit unterbrochenen Linien dargestellt und mit 527 bezeichnet.

Die Fig.4 zeigt eine ein zweidimcnsionales Feld erzeugende Einrichtung, die mit 501 bezeichnet ist und zwei »O«-Spulen 524 und 526 aufweist. Für die Zwecke einer Analyse können Hie senkrechten Abschnitte der Spulen als lange, gerade und parallele Leiter angesehen werden. Die Spulen 524 und 526 sind im wesentlichen in derselben Ebene gelegen, überlappen sich jedoch derart. daß der Abstand der benachbarten und zu verschiedenen Spulen gehörenden Abschnitte 528 und 530 voneinander viel kleiner ist als der Abstand der senkrechten Abschnitte derselben Spule voneinander. Auf diese Weise gleichen die Feldlinien zwischen den innen gelegenen senkrechten Abschnitten ungefähr den in der Fig. 2 dargestellten Feldlinien. Bei.503 ist eine von solchen einen ungleichen Abstand aufweisenden Spulen gebildete Zone dargestellt, die die Länge 521, die Breite 519 und die Höhe 534 aufweist. Waren die Spulen gleich weit voneinander entfern;, d. h. wenn der Abstand zwischen den innengelegenen Abschnitten gleich dem halben Abstand der senkrechten Abschnitte derselben Spule wäre, so würden Felder mit den in der F i g. 3 dargestellten Feldlinien erzeugt werden. Es hat sich gezeigt, daß mit solchen, einen ungleichen Abstand aufweisenden Spulen mit einer Länge von 105 cm der senkrechten Abschnitte und mit 120 cm langen waagerechten Abschnitten, welche Spulen aus 10 Windungen einer Drahtlitze Nr. 10 A. W. G. (wie Beiden Nr. 30610) bestanden, ein im wesentlichen zweidimensionales Feld in einer Überwachungszone erzeugt werden kann, die eine Höhe von ungefähr 90 cm, eine Breite von 90 cm und eine Länge von 150 cm aufwies, wenn durch die Spulen ein pulsierender unterdämp'ter sinusförmiger Strom mit einer Anfangsspitzenamplitude von 180 Amp. geleitet wurde.

In der Fig. 5 ist eine ein dreidimensionales Feld erzeugende Einrichtung dargestellt. Die bei 505 dargestellte Einrichtung weist einen gitterartigen Aufbau 539 auf, der aus drei Spulen besteht. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Spulen in parallelen und einen kleinen Abstand aufweisenden Ebenen gelegen. Die Spulen sind bei 507, 509 und 5JJ einzeln dargestellt. Das Gitter weist drei senkrechte Bestandteile 540, 542 und 544 sowie fünf waagerechte Bestandteile 546, 54«, 550, 552 und 554 auf. Wie aus der nachfolgenden Beschreibung dieser Bestandteile zu ersehen sein wird, besteht jeder dieser Bestandteile au; mindestens einem Abschnitt einer Spule, und der größu Teil dieser Bestandteile umfaßt Abschnitte mehrerei Spulen. Es wird darauf hingewiesen, daß diejenige! Felder nicht benötigt werden, die von den di( Bestandteile 540 und 544 bildenden Spulenabschnittei erzeugt werden. Diese Felder werden jedoch erzeug und verkürzen die »Länge« der Zone, wenn di( Bestandteile 540 und 544 genügend nahe am Bestandtei 542 gelegen sind. In denjenigen Fällen, in denen eir Bestandteil aus einem Abschnitt von mehr als einei Spule besteht, wird nur das Feld eines Abschnitte: benötigt. Nachstehend werden daher von den einzelnei Spulen nur die benötigten Felder behandelt. In de Fig. 5 ist bei 507 eine aufrechte und allgemeii rechteckige »8«-Spule 555 dargestellt. Die Spule besteh aus einem Leiter, der in Form einer »8« gewunden is und zwei allgemein rechteckige und in Serie geschalten Teile nahezu gleicher Größe bildet, die allgemein mi 558 und 560 bezeichne! ~ind, und die im wesentlicher parallele obere und untere Längen aufweisen. Der Tc: 558 weist eine obere Lange 572 und eine untere Längt 574 auf, wahrer.! der Teil 560 eine obere Länge 576 unc eine untere Länge 578 aufweist. Die untere Länge 57' der Schleife 558 und die obere Länge 576 der Schleift 560 bilden zusammen den Mittelabschnitt der »8«-Spul< 555. Die oberen und unteren Längen der Teile 558 unc 560, und zwar die obere Länge 572 und die untere Längs 578 bilden die Endabschniite der »8«-Spule 555. Übe: die Anschlußkontakte 580 und 582 können der Spuh Energieimpulse zugeführt werden. Die in den beider Schleifen dargestellten Pfeile, von denen ein Pfeil mi 584 bezeichne', ist. zeigen die Richtung des Stromfiusse: durch die verschiedenen Abschnitte der Schleife be Gleichstrom an. Aus der Unterfigur 507 ist zu ersehen daß die Länge 572 dem waagerechten Bestandteil 54< entspricht, daß die Lange 572 dem waagerechter Bestandteil 546 entspricht, daß die Längen 574 und 57( dem waagerechten Bestandteil 550 entsprechen, unc daß die Länge 578 dem waagerechten Bestandteil 55* einspricht. Die Unterfigur 509 zeigt eine »0«-Spule 557 deren waagerechten Abschnitte mit 586 und 58$ bezeichnet sind, und die den waagerechten Bestandtei !en 548 und 552 des Gitters 539 entsprechen (Unterfig 505). In der Unterfigur 5_M ist eine zur Seite gedrehte »8«-Spule dargestellt. Die mit 594 und 5% bezeichneter Längen der Spule entsprechen dem senkrechter Bestandteil 542 des Gitters 539 (505), während die Längen 590 und 592 den Bestandteilen 540 bzw. 54^ entsprechen.

Die Fig.6 zeigt Vektordarstellungen der magneti sehen Kraftlinien für die Felder, die von der eir dreidimensionales Feld erzeugenden Einrichtung (Spu len 555,557 und 559 nach der F i g. 5) erzeugt werden. Ir der Unterfigur 502 sind Feldvektoren in einer Ebene dargestellt, die sowohl parallel zu den »senkrechtem Längen (z. B. 594 und 596) der Spule als auch senkrech zur Ebene der Spulen verläuft, und eine Seiienansichi der Längen der Spulen 555 und 557. Die Spule 559 isi nicht dargestellt. Mit gestrichelten Linien ist ein Bezirk 539 eines Querschnittes dargestellt. An drei willkürlich gewählten Punkten 610, 612 und 614 sind Feldvektorer dargestellt. Die als »a«-Vektoren bezeichneten Vekto ren entsprechen dem Feld, das von den Längen 572,574 576 und 578 der Spule 555 erzeugt wird, während die ah »iM-Vcktoren bezeichneten Vektoren dem Feld entsprechen, das von den Leitern 586 und 588 der Spule 557 erzeugt wird. Die Fcldvcktoren des von der dritter

Spule 559 erzeugten Feldes sind bei 504 an den Punkten 610, 612 und 614 dargestellt, wobei das Feld in einer Ebene betrachtet wird, die parallel zu den waagerechten Längen der Spulen und senkrecht zur Ebene der Spulen gelegen ist. Die Spulen 555 und 557 sind nicht dargestellt. Der Bezirk 510 ist nochmals mit unterbrochenen Linien dargestellt, und die Vektoren des Feldes der Spule 559 sind als »c«-Vektoren bezeichnet. Die Unterfigur 504 zeigt die in der Mitte gelegenen Längen 594 und 596 und die Endlängen 590 und 592 der Spule 559. Die Abmessung 521 des Bezirks 510 verläuft nur über einen Teil der Strecke von den beiden Mittelabschnitten 594 und 5% aus zum Endleiter 590 und 592 Dies ist eine Folge des Umstandes, daß in den Endleitern 590 und 592 der Strom in der entgegengesetzten Richtung fließt als in den Leitern 594 und 596. In den Leitern 594 und 596 fließt der Strom in derselben Richtung, so daß die beiden Leiter als ein einzelner Leiter behandelt werden können. Bei einer solchen »8«-Spule kann der Abstand zwischen den Leitern 594 und 596 des Mittelabschnittes und den Endleitern 590 und 592 verändert werden durch Verändern der Abmessung 521. Die in der F i g. 6 bei 502 dargestellten Feldvektordiagramme zeigen, daß die Spulen 555 und 557 ein zweidimensionales Feld an den Punkten 610,612 und 614 erzeugen, während die bei 504 dargestellten Feldvektoren zeigen, daß das Feld der Spule 559 dem Feld eine »dritte Dimension« hinzugefügt hat.

Bei einer zum Entdecken von Markierungselementen nach der Erfindung benutzten Ausführungsform der Einrichtung nach der Fi g. 5, wobei die Überwachungszone aus einem zu einem Durchgang führenden Bezirk bestand, wurde eine Überwachungszone mit einer Höhe von mindestens 150 cm, mit einer Breite von 60 cm und mit einer Länge von 75 cm geschaffen (Abmessungen 534,519 und 521). Das von den Spulen 555, 557 und 559 gebildete Gitter hatte die folgenden Abmessungen: die senkrechten Komponenten 540, 542 und 544 waren 180 cm lang, während die waagerechten Komponenten 546,548,550 und 554 eine Länge von 150 cm aufwiesen. Die »0«-Spule wurde um den Schnittpunkt der Mittelabschnitte der »8«-Spulen herum eingemittet, und deren Längen 586 und 588 wiesen einen Abstand von 53 cm von den Längen 574 und 576 der Spule 555 auf. Sämtliche Spulen 555,557 und 559 wurden aus einer mit Vinyl isolierten Drahtlitze Nr. 10 (Beiden Nr. 30610) hergestellt. Die Spule 555 bestand aus 6 Windungen, die Spule 557 aus 10 Windungen und die Spule 559 aus 7 Windungen.

Es wird darauf hingewiesen, daß der in der Fig.5 dargestellte ebene Aufbau ohne große Kosten herzustellen ist und so verkleidet werden kann, daß er ein gefälliges Aussehen hat. Ein solcher Aufbau kann ohne Schwierigkeiten an einer Seite eines zu einer Tür führenden Durchganges angeordnet werden. Der beschriebene Aufbau weist noch den weiteren Vorzug auf, daß die Spulen mühielos so »abgeglichen« werden können, daß zwischen einer erregten Spule und den anderen beiden nicht erregten Spulen gar keine oder nur eine geringe Induktanz auftritt. Es ist daher tatsächlich die von einer Spule erzeugte Energie für die Erzeugung eines Feldes verfügbar, das in einer Überwachungszone wirksam ist.

Die Fig. 7 zeigt eine Vorderansicht einer felderzeugenden und den Fluß überwachenden Einrichtung nach der F i g. 1. Die Elektromagnete 12 der felderzeugenden Einrichtung bestanden aus Eisenstangen mit einem Querschnitt von 5,1 cm², die von Spulen umgeben waren. Die Stangen waren aus Blechen mit einer Dicke von 0,457 mm aus Transformatorstahl Type M-19 zusammengesetzt und wiesen eine Länge von 142 cm und eine Breite von 5,1 cm auf. Jede Spule bestand aus zwei Wicklungen mit je 125 Windungen eines Lackdrahtes mit einem Durchmesser von 0,2 cm, die auf der Stange gleichmäßig verteilt waren, sowie aus zwei weiteren Wicklungen mit je 60 Windungen eines Lackdrahtes mit einem Durchmesser von 0,259 cm an

to jedem Ende der Stangen. Die beiden zusätzlichen Wicklungen mit je 60 Windungen wurden mit den am Ende gelegenen 60 Windungen der aus 125 Windungen bestehenden Wicklungen bifilar gewickelt. In der F i g. 8 ist diese Wicklungsart schematisch dargestellt.

■ S Wie aus der Fig.8 zu ersehen ist, sind die 60 Windungen der Wicklungen 36/4 und 36ß miteinander und mit der Parallelschaltung der 125 Windungen umfassenden Wicklungen 38/4 und 38ß in Serie geschaltet. Diese Kombination der Wicklungen wird hiernach als »Spulenwicklung« bezeichnet, die mit einem Eingangskontakt 35 und einem Ausgangskontakt 37 versehen ist. Es wurde ermittelt, daß die Pole der Magnete von den Enden der Stangen einen Abstand von 7,5 cm aufwiesen. Zwei solcher Einrichtungen, die mit einem Abstand von ungefähr 1 Meter voneinander angeordnet werden und die genannten Abmessungen aufweisen, eignen sich für die Errichtung einer Überwachungszone mit den Abmessungen von ungefähr 100 cm χ 200 cm χ 200 cm.

Die Luftspule 14 besteht aus einer einfachen geschlossenen Schleife mit mehreren Windungen. Bei der in der F i g. 7 dargestellten Ausführungsform ist die Schleife 14 kreisrund ausgestaltet, wobei deren Durchmesser gleich dem Abstand der Pole der Elektromagne- te 12 voneinander ist, während die Schleife von 80 Windungen eines Lackdrahtes mit einem Durchmesser von 2,05 mm gebildet wird. Hätten die Elektromagnete nicht die gleiche Länge, so würde die Schleife zwar gekrümmt, jedoch so ausgestaltet, daß der Umfang der

Schleife nahe an den Polen beider Magnete verläuft. Die Gründe für eine solche Maßnahme ergeben sich aus den

nachstehend erläuterten Beziehungen zwischen den

Magnetfeldern der Elektromagnete und der Luftspule. Die Fig.9 und 10 zeigen die charakteristischen

Magnetfelder eines Elektromagneten und einer Luftspule gleich der in der Fig. 7 dargestellten Spule im freien Raum, wobei die Kraftlinien in der Ebene der Zeichnung verlaufen. Nach der Darstellung enthält das Feld des senkrecht orientierten Elektromagneten

so senkrechte Komponenten (parallel zur V-Achse) und nahe an den Polen wichtige waagerechte Komponenten (parallel zur X-Achse). Ebenso enthält das Magnetfeld der Luftspule Komponenten, die parallel zur X-Achse und parallel zur V-Achse verlaufen.

Wird die Luftspule an den Polen des Elektromagneten vorbeigeführt, so ergänzen sich die beiden Formen der felderzeugenden Mittel gegenseitig. Dies ist am besten aus der F i g. 11 zu ersehen, in der die Überlagerung von zwei Magnetfeldern im freien Raum dargestellt ist, die von den Einrichtungen 12/4 und 125 sowie 14 in einer Zoneneinheit erzeugt werden. Der Übersichtlichkeit halber sind die das von der Einrichtung 12/4 erzeugte Feld darstellenden Linien gieichmä-Dig gestrichelt gezeichnet, während die das von der Einrichtung 12S erzeugte Feld darstellenden Linien durch miteinander abwechselnde kurze und lange Striche gezeichnet sind. Die das von der Einrichtung 14 erzeugte Feld darstellenden Linien sind voll ausgezo-

gen. Wie aus der Darstellung bei 2 =u ersehen ist, schneidet sich die eine Gruppe von Kraftlinien am Punkt /77 und die andere Gruppe von Kraftlinien am Punkt n. Bei 4. in Fi g. 1 la ist die Winkelbeziehung der Magnetfeldstärken am Punkt/77 und bei 6 in F i g. 1 Ib am Punkt η dargestellt (Vektoren). Bei 4 stellen die Komponenten r, s und /die Stärke der Magnetfelder am Punkt m dar, die von den Einrichtungen 12ß, 14 und 12/t erzeugt werden, während bei 6 die Komponenten r\ y und f¹ die Stärke der entsprechenden Magnetfelder am Punkt π durch Vektoren darstellen. Wie zu ersehen ist, verlaufen die Komponenten jeder Gruppe fast senkrecht zueinander obwohl die Richtungen der Komponenten r, sund t anders verlaufen als die Richtungen der Komponenten r\ s' und f. Aus der F; g. 11 ist zu ersehen, daß die Vektorkomponen'.en der Schnittpunkte anderer Gruppen von Kraftlinien gleichfalls fast senkrecht zueinander verlaufen. Durch eine entsprechende Wahl der einzelnen Magnetfeldstärken könnte mit den Einrichtungen 12/4, 125 und 14 ein fast vorbildliches Feld erzeugt werden.

Werden Felder von nicht weniger als das l,4fache (Wurzel aus 2) des Schaltfeldes des offenen Streifens erzeugt, so sind solche Felder selbst an den Enden der Überwachungszone an den Enden der polaren Magnete, an denen die betreffenden Richtungen der Felder sich rasch ändern, nahezu vorbildlich oder »dreidimensional«. Natürlich ist ein absolut gleichförmiges dreidimensionales Feld nicht erforderlich, da es tatsächlich unmöglich ist, ein Markierungselement durch eine ganze Zone hindurchzuführen, ohne daß das Markierungselement mindestens einmal auf eine Komponente des Wirkungsfeldes ausgerichtet wird, die größer ist als das Schaltfeld des Markierungselementes.

Die in den Fig.9, 10, 11, 11a und 11b dargestellten Felder werden erzeugt, sofern nicht ein äußerer magnetischer Einfluß besteht. Bei der in der Fig. 1 dargestellten Einrichtung mit drei Zoneneinheiten wirkt die mittlere Zoneneinheit mit den beiden äußeren Zoneneinheiten zusammen unter Bildung von zwei Überwachungszonen, so daß der Reihe nach alle neun felderzeugenden Mittel in Betrieb gesetzt werden müßten, damit die dargestellten Felder erzeugt werden. Wegen der verhältnismäßig langen Wegstrecke ist aus den bereits dargelegten Gründen die Erzeugung der neun Felder der Reihe nach nicht erforderlich. Dies kann tatsächlich unerwünscht sein, da die Spitzenamplitude der durch die Wicklungen der Elektromagnete und durch die Luftspule fließenden Ströme und damit die Kosten der Schaltung dadurch herabgesetzt werden können, daß in jeder Zoneneinheit gleichzeitig ein Feld erzeugt wird.

Die Fig. 12 zeigt einen Schaltungsplan für eine Einrichtung mit einem Energieversorgungsteil 670, mit drei Energieübertragungsabschnitten 627/4, 672S und 672C sowie mit einem Sequenzsteuersignalgenerator 683. Die Schaltung ist nicht nur auf genau drei Übertragungsabschnitte 672 beschränkt, sondern diese Anzahl wurde nur zur Vereinfachung der Beschreibung einer Schaltung für eine felderzeugende Einrichtung mit drei Spulen nach der Fig.5 oder 7 gewählt. Von den Übertragungsabschnitten 672 ist nur ein Abschnitt ausführlich dargestellt, da alle diese Abschnitte den gleichen Aufbau aufweisen. Sind die elektrischen Merkmale der Spulen voneiander verschieden, d. h., sie weisen unterschiedliche induktive Eigenschaften auf, und soll die jeder Spule zugeführte Energie die gleiche Dauer und Freauenz aufweisen, so können natürlich für einige Schaltungselemente andere Werte gewählt werden. Der Energieversorgungsabschnitt 670 weist geeignelerweise eine Wechselspannungsquelle 674 auf, die aus dem herkömmlichen Netzanschluß 617 bestehen kann, sowie einen herkömmlichen Spannungsverdoppler-Gleichrichter 676. Dieser erzeugt eine Gleichspannung mit einem Potential von ungefähr Null und minus 200 V, welche Spannung über die Leiter 678 und 680 den Energieübertragungsabschnitten 672Λ, 672Ä und 672C ίο zugeführt wird.

Die Erfindung sieht eine elektrische Schaltung vor, die in einem Leiter (z. B. in der Wicklung des Elektromagneten nach den F i g. 7 und 8, in der Luftspule nach der F i g. 7 und in den Leitern der felderzeugenden Mittel nach den Fig.2, 3, 4 und 5) einen Wechselstrom erzeugt, dessen erste Halbperiode ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das seinerseits ein ermittlungsfähiges charakteristisches Signal erzeugt. Die elektrische Schaltung erzeugt daher in einer Überwachungszone ein gedämpftes sinusförmiges elektromagnetisches Feld. Die Schaltung weist einen Parallelresonanzkreis auf, dessen induktive Komponente aus iinem Leitertesteht, der das elektromagnetische Feld erzeugt. Es sind Mittel vorgesehen, mit denen eine Quelle elektrischer Energie intermittierend mit dem Resonanzkreis verbunden wird, so daß eine vorherbestimmte Nienge elektrischer Energie dem Resonanzkreis zugeführt wird. Wird die Energiequelle vom Resonanzkreis abgeschaltet, so verbrauchen freie Schwingungen die dem Resonanzkreis zugeführte Energie in Form eines im Leiter fließenden gedämpften sinusförmigen Stromes, so daß in der Folge ein gedämpftes sinusförmiges elektromagnetisches Feld erzeugt wird. Die übertragene Energie kann entweder in der kapazitiven oder in der induktiven Komponente des Resonanzkreises gespeichert werden. Soll die Energie im induktiven Element gespeichert werden, so führt die zum Erzeugen genügend starker Ströme erforderliche Zeit dazu, daß wesentlich längere Impulse erzeugt werden als bei einer Speicherung der Energie im kapazitiven Element.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Menge der zum Resonanzkreis weitergeleiteten elektrischen Energie ungefähr auf einen Wert begrenzt, bei dem die Geschwindigkeit der Abführung der Energie aus dem Resonanzkreis die Geschwindigkeit übersteigt, mit der die Energie vom Resonanzkreis gespeichert wird. Dies kann mit Hilfe eines steuerbaren Siliziumglcichrichters erreicht werden, mit dem der Resonanzkreis intermittierend mit der Energiequelle verbunden wird. Wird mit dem Gleichrichter und dem Resonanzkreis ein entsprechend gewählter Induktor in Serie geschaltet, so werden keine weiteren Mittel zum Sperren des Gleichrichters und zum Abschalten des Resonanzkreises von der Energiequelle benötigt. Die Induktanz des Induktors soll mindestens das 4,7fache der Induktanz des Leiters betragen, der zum Erzeugen des elektromagnetischen Feldes benutzt wird. Diese Induktanz soll vorzugsweise das 4,7fache bis 25fache und im Idealfalle ungefähr das 6fache der Induktanz des Leiters betragen. Beträgt die Differenz weniger als das 4,7fache, so kann der steuerbare Siliziumgleichrichter nicht gesperrt werden.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung bildet der Induktor die Primärwicklung und der induktive Teil des Resonanzkreises die Sekundärwicklung eines Transformators. Um mit Sicherheit eine wirksame Verkopplung der beiden Wicklungen mitein-

ander zu erreichen, kann der Transformator aus einem Spartransformator (Autotransformator) bestehen. Bei einer weiteren anderen Ausführungsform ist anstelle eines Induktors zwischen das Verbindungsmittel und den Resonanzkreis ein Widerstand geschaliet.

Wie an sich bekannt, kann die Klenge der einem Resonanzkreis zugeführten Energie dadurch bestimmt werden, daß entweder die Ladung am kapazitiven Element oder der im induktiven Element des Resonanzkreises fließende Strom reguliert wird.

Unter Hinweis auf die Fig. 12 wird nachstehend eine Ausführung einer elektrischen Schaltung beschrieben, mit der eine weitere Schaltung zusammenwirkt, so daß mehrere der erstgenannten Schaltungen benutzt werden können, um der Reihe nach mehrere felderzeugende Mittel mit elektrischer Energie zu versorgen.

Es wird darauf hingewiesen, daß bei der Schaltung nach der Fi g. 12 die aus der Energiequelle übertragene Energie in erster Linie in dem kapazitiven Element und nichtleitenden Zustand verbleibt. Wird der Transistor 682 leitend, so wird der Kondensaten 704 aufgeladen, und der über den Kondensator 704 fließende Ladestrom versetzt den Transistor 696 in den leitenden Zustand, bis die Spannung am Kondensator 7C4 die Höhe von 212 V erreicht hat. Der übrige Teil der Triggerschaltung 694 umfaßt die Emitter- und Kollektorwiderstände 710 und 712 des Transistors 696, ein Kondensatoraufladenetzwerk mit einem Widerstand 714, einer Zener-Diode 716 und mit einem Kondensator 718. Der Gitterleiter des Gleichrichters 692 steht sowohl mit der Emitterelektrode des Transistors 696 als auch mit dem Emitterwiderstand 710 in Verbindung, so daß bei einer am anderen Ende des Widerstandes 710 und an der Kathode der Diode 692 liegenden Spannung von ungefähr minus 200 V der Gleichrichter leitend gemacht oder getriggert wird, und zwar nur dann, wenn der Transistor 696 leitend ist. Der Transistor 696 wird leitend, wenn dem Anschlußpunkt 684 ein Impuls zugeführt wird, der den

nicht in dem induktiven Element des Resonanzkreises 20 Transistor 682 im Vorwärtssinne vorspannt. Es fließt ein

gespeichert wird. Das kapazitive Element des Resonanzkreises übt daher eine doppelte Funktion aus, und zwar erstens wird von diesem Element die Energie übertragen und zweitens wird zusammen mit dem induktiven Element ein Resonanzkreis gebildet, der den Rest der übertragenen Energie als freie Schwingungen verbraucht. Wegen dieser doppelten Funktion wird dieses kapazitive Element hiernach zuweilen als ein Bestandteil des Resonanzkreises sowie als ein Teil des Energieübertragungsabschnittes angesehen und dementsprechend bezeichnet, wobei der übrige Teil dieses Abschnittes das Mittel zum Verbinden der Energiequelle mit dem Resonanzkreis darstellt.

Der Energieübertragungsabschnitt 672 enthält einen Schalter in Form eines Transistors 682/4, der in den leitenden Zustand versetzt wird, wenn dem Anschlußpunkt 684/4 ein Steuersignal aus einem Sequenzsteuersignalgenerator 683 zugeführt wird. Ist der Transistor 6824 leitend, so leitet der Abschnitt 672/4 einen Energieimpuls zur Spule der zugehörigen felderzeugenden Einrichtung weiter. In der Fig. 12 ist die zum Energieübertragungsabschnitt 6724 gehörende Spule schematisch als Induktor 686 dargestellt. Ist der Transistor 682 leitend, so speichert ein Kondensator 688 einen Energieiiiipuls, der zu der felderzeugenden Einrichtung als gedämpfter Energieimpuls weitergeleitet wird. Die Schaltung zum Aufladen des Kondensators 688, die später die Weiterleitung dieser Ladung zur felderzeugenden Einrichtung oder zum Induktor 686 bewirkt, wird als neu angesehen und umfaßt einen Induktor 690, einen steuerbaren Siliziumgleichrichter 692 und eine bei 694 dargestellte Schaltung zum Triggern des Gleichrichters 692. Die Triggerschaltung 694 weist einen normalerweise nicht leitenden Transi-

Strom von der Emitterelektrode zur Kollektorelektrode des Transistors 682 über die Diode 706, den Kondensator 704 und den Widerstand 698, wobei der Transistor 6% in den leitenden Zustand versetzt wird. In diesem Falle wird der Kondensator 718 über den Widerstand 712 und den Transistor 696 entladen, so daß der Gitterelektrode des steuerbaren Siliziumgleichrichters 692 ein Stromimpuls zugeführt wird, der den Gleichrichter in den leitenden Zustand versetzt, so daß über den Kondensator 688, den Induktor 690 und durch den Gleichrichter 692 ein Strom fließt mit der Folge, daß auf dem Kondensator 688 Energie gespeichert wird. Damit die Energie genügend rasch gespeichert wird, muß der Wert des Induktors 690 so gewählt werden, daß er nicht mehr als ungefähr 1/5 des Wertes des Induktors 686 beträgt. Der größte Teil des Stromes aus dem Kondensator 688 fließt daher durch den Induktor 690 und nicht durch den Induktor 686. Bei der Aufladung des Kondensators 688 auf ungefähr minus 200 V weist der im Induktor 590 fließende Strom den Höchstwert auf. Dieser Stromfluß setzt sich fort, bis die Energie im Induktor 690 verbraucht ist, mit der Folge, daß der Kondensator auf eine Spannung von ungefähr -300 V aufgeladen wird. Diese höchste Spannung hängt zum Teil von dem Verhältnis der Induktanzen der Induktoren 686 und 690 ab sowie von den Verlusten, die durch den Widerstand im Induktor 690 und in anderen Schaltungselementen verursacht werden, durch die der Strom fließt. Hat die am Kondensator 688 liegende Spannung den Höchstwert erreicht, und fließt im Induktor 690 kein Strom mehr, so wird der steuerbare Siliziumgleichrichter 692 nichtleitend. Der Kondensator wird nunmehr in den felderzeugenden Induktor 686 hinein entladen, wobei in der Spule ein Strom mit einer

stör 696 auf, dessen Basiselektrode mit dem einen Ende ₅₅ charakteristischen gedämpften und sinusförmigen Wilder beiden Widerstände 698 und 700 verbunden ist. Der lenform fließt. Zwischen das eine Ende des Induktors Widerstand 698 ist am anderen Ende über einen 686 und den Leiter 678, an dem die Bezugsspannung von Sperrkondensator 704 und eine Diode '/06 mit der null Volt liegt, ist ein Widerstand 691 mit einem sehr Kollektorelektrode des Transistors 682/4 verbunden. kleinen Wert eingeschaltet. Die am Widerstand 691 Der eine Belag des Kondensators 704 und die Katode 60 abfallende Spannung ist genau proportional dem im

der Diode 706 stehen gemeinsam mit dem einen Leiter eines Widerstandes 708 in Verbindung, dessen anderer Leiter mit dem Leiter 678 verbunden ist, an dem eine Bezugsspannung von null Volt liegt. Ist der Transistor nichtleitend, so beträgt normalerweise die am Kondensator 704 liegende Spannung ungefähr 200 V, so daß zur Basiselektrode des Transistors 696 kein Strom fließen kann, wobei der Transistor im normalen Induktor 686 fließenden Strom und kann daher als Synchronisierungssignal für eine Detektoreinrichtung verwendet werden. In einer solchen Einrichtung zeigt ein Detektor die Anwesenheit eines Markierungselementes an, wenn zu einer bestimmten Zeit in bezug auf die Zeitbasis des elektromagnetischen Feldes ein charakteristisches Signal ermittelt wird.

Der Seauenzsteuersienaleenerator 683 hat die Aufea-

be. den Anschlußpunkten 6844, 684ß und 684C der Reihe nach ein Steuersignal zuzuführen, so daß die Spulen der Abschnitte 6724, 672ß und 672C Feldimpulse erzeugen, von denen eine Spule als Induktor 686 dargestellt ist. Der Generator 683 könnte aus einer Anzahl von monostabilen Multivibraloren in einer Ringschaltung bestehen, so daß bei einer Umschaltung eines jeden Multivibrators aus dem unstabilen in den stabilen Zustand eine Umkehrung der Betriebszustände der folgenden Multivibratoren in der Ringschaltung erfolgt. Die Ausgänge der einzelnen Multivibratoren würden den Anschlußpunkten 684 zugeführt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Anschlußpunkte 684 mit den einzelnen Stufen eines einfachen Flipflop-Zahlers zu verbinden, der von einem freilaufenden Multivibrator betrieben wird.

Die Fig. 13a und 13b zeigen ein Schaltbild für eine der beiden gleichartig aufgebauten Kombinationen der Magnetflußüberwachungseinrichtung 29 mit den Signaldetektorschaltungen 32 der Anlage nach der Fig. 1. Wie aus den Fig. 13a und !3b zu ersehen ist, stehen die Spulen 164, 165, 16Cund 16Dder Magnetflußüberwachungseinrichtung 29 über ein Koaxialkabel 28 mit dem Eingang der Detektorschaltung 32 in Verbindung.

Die Detektorschaltung 32 umfaßt einen Signalformungs- und Verstärkungsabschnitt 128. einen Signaldiskriminatorsabschnitt 130 und einen Ausgangsabschnitt 132. dessen Ausgang über den Leiter 134 zur Alarm- und Anzeigevorrichtung 34 der Anlage nach der F i g. I geleitet wird.

Der Abschnitt 128 umfaßt der Reihe nach ein Eingangsfilter 136, einen Vorverstärker 138 in der ersten Stufe, einen Vorverstärker 140 in der zweiten Stufe, einen Vorverstärker 142 in der dritten Stufe, der über ein Koaxialkabel mit einem weiteren Filter 144 verbunden ist. einen weiteren Verstärker 146 und eine Begrenzerstufe 148, welche Schaltungselemente aus an sich bekannten Ausführungen bestehen. Die beiden Filterelemente des Zwillings-T-Filters 136 weisen bei 60 Hz eine sehr hohe Übertragungsimpedanz auf, welche Frequenz die Frequenz der felderzeugenden Einrichtung bei der Ausführungsform nach der Fig. 7 ist. Diese Filter bestehen aus einer billigen Ausführung mit einer Toleranz von 10%, erfordern keine Abstimmung, beseitigen fast vollständig die sehr starke 60-Hz-Störung und schwächen andere Störsignalc bis zu 1000 Hz ebensogut. Im Eingangsfilter 136 weisen die Kondensatoren 201, 202, 204 und 206 einen Wert von 0,01 μΡ, die Kondensatoren 208 und 210 einen Wert von je 0.022 μF. die Widerstände 212, 214. 216 und 218 einen Wer; von .ic 270 kCl und die Widerstände 220 und 222 einen Wert von je 120 kD auf. In der Vorverstärkerstufe 138 wird ein Transistor mit sehr geringem Eigenrauschen verwendet, da vermieden werden soll, daß im verstärkten Signal am Ausgang noch ein zusätzliches Eigenrauschen auftritt.

Die zweiten und dritten Verstärkerstufen 140 und 142 bewirken eine Signalverstärkung mit einer guten Linearität. Die zwischengeschalteten Kopplungskondensatoren dämpfen Frequenzen unter ungefähr 1000 Hz ab. Zwischen die Vorverstärker 140 und 142 ist ein Regelwiderstand 150 eingeschaltet, mit dem die Anlage so eingestellt werden kann, daß keine falschen Alarme ausgelöst werden von zufällig auftretenden Signalen, die in der Umgebung der betreffenden Anlage vielleicht häufig auftreten. Die günstigste Einstellung erfolgt durch Erhöhen der an der Kolektorelektrodc des Transistors 152 liegenden Wechselspannung auf einen Wert, bei dem der Detektor 130 ein Signal ermittelt, obwohl bekanntermaßen in der Überwachungszone kein für ein Markierungselement charakteristisches Signal erzeugt worden ist. Der Wert dieser Wechselspannung an der Kollektorelektrode wird ermittelt, wonach der Regelwiderstand 150 so eingestellt wird, daß die an der Kollektorelektrode des Transistors 152 liegende Wechselspannung die Hälfte des ermittelten Wertes beträgt.

ίο Das Filter 144 besteht aus einem Hochpaßfilter mit einem zusätzlichen Bandfilter, dessen Mittelwert auf die Grundfrequenz des Wirkungsfeldes abgestimmt wird, welches letzgenannte Filter aus einem Zwillings-T-Filternetzwerk besteht, das zwischen die Hochpaßfilterkondensatoren eingeschaltet ist. Das Zwiliings-T-Filiernetzwerk weist bei der Grundfrequenz von 60 Hz des Wirkungsfeldes eine hohe Übertragungsimpedanz auf, während die Hochpaßfilterkondensatoren im wesentlichen Signale abdämpfen, deren Frequenz zwischen 60 und 1000 Hz liegen, welche Frequenz bei der bevorzugten Ausführungsform die vorherbestimmte Frequenz ist. Im Filter 144 weisen die Kondensatoren 224 und 266 einen Wert von je 0,01 μΡ, die Widerstände 228 und 230 einen Wert von je 270 kQ, der Widerstand 232 einen Wert von 120 kQ und der Kondensator 234 einen Wert von 0,022 μΨ auf. Der Verstärker 146 bewirkt eine zusätzliche Verstärkung, während die Begrenzungsstufe 148 noch eine weitere Verstärkung bewirkt, für den Verstärker 146 eine hohe Eingangsimpedanz darstellt und dem Signaldiskriminator 130 unsymmetrisch abgeschnittene Signale zuführt.

Der Signaldiskriminator 13C erzeugt ein die Alarm- und Anzeigevorrichtung 34 in Betrieb setzendes Ausgangssignal immer dann, wenn in aufeinander folgenden Intervallen von ungefähr 16²Aj Millisekunden drei Signale mit einer mindestens doppelt so hohen Amplitude wie die des Rauschens und mit einer Dauer von weniger als ungefähr 0,3 ms auftreten. Ein jedes dieser Signale entspricht dem charakteristischen Signal eines Markierungselementes der oben beschriebenen Ausführung. Ferner entspricht das 16²/3 ms umfassende Intervall der Periode eines 60-Hz-Signals und stellt daher die Magnetisierungsumkehrungen eines sensibilisierten Responders dar. Der Signaldiskriminator 130 wird im allgemeinen mit dem Wirkungsfeld so synchronisiert, daß ein charakteristisches Signal ermittelt wird nur innerhalb einer Zeitspanne von ungefähr 1,5 ms oder innerhalb eines zeitlichen Fensters, das unmittelbar auf einen Richtungswechsel des Wirkungsfeldes folgt. Bei der Entdeckung eines solchen Signals wird dem Ausgangsabschnitt *32 über den Leiter J54 ein Signal zugeführt. Bei Empfang von drei Signalen über den Leiter 154 in aufeinander folgenden Intervallen von je 16²/3 ms führt der Ausgangsabschnitt 132 der Alarm- und Anzeigevorrichtung 34 ein Signal zu. Nach Empfang eines ersten Signals sperrt der Ausgangsabschnitt 132 den Zähler während der folgenden 13²/s Millisekunden, und wenn in den folgenden 6 Millisekunden kein weiteres Signal empfangen wird, so wird der

fio Zähler in den Zustand Null zurückversetzt

Der Signaldiskriminator 130 weist einen Sperrtransi stor 156 auf, der zusammen mit der Triggerschaltung 158, dem Verzögerungszeitgeber 160 und dem Koerzi- livgatter 162 den Durchlauf eines Ausgangssignals aus der Begrenzungsstufe 148 zu der Kombination eines Signalformcrs 164 und eines Signalbreiten-Diskrimina- tors 166 während des größten Teils einer jeden Periode verhindert. Im Betrieb wechselt die Triggerschaltung

158 ihren Zustand ungefähr in dem Zeitpunkt, in dem die Netzwechselspannung den Wert Null überschreitet. Bei diesem Übergang aus dem positiven in den negativen Wert erfolgt bei dem Ausgang der Triggerschaltung ein gleicher Übergang, wobei ein Impuls erzeugt wird, der über einen Kondensator 168 den Verzögerungszeitgeber triggert und den monostabilen Multivibrator in den unstabilen Zustand versetzt. Der Verzögerungszeitgeber verbleibt in diesem Zustand ungefähr 4 ms lang, wonach eine Abschaltung ungefähr in dem Zeitpunkt erfolgt, in dem das Wirkungsfeld den Wert Null überquert (das Wirkungsfeld weist gegenüber der Netzspannung eine Nacheilung von etwas weniger als 90° auf oder ungefähr 4 ms). Wird der Verzögerungszeitgeber wirksam, so leitet er durch den Kondensator 170 einen negativ gerichteten Impuls, der das Koerzitivgatter triggert und einen moriostabilen Multivibrator in den unstabilen Zustand versetzt, in dem der Multivibrator ungefähr 1,5 ms verbleibt, bis er in den stabilen Zustand zurückkehrt. Im unstabilen Zustand liegt am Widerstand 172 eine niedrige Spannung, so daß zur Basiselektrode des Sperrtransistors 156 kein Strom fließt. Befindet sich das Gatter 162 im unstabilen Zustand, so ist der Transistor 156 daher nichtleitend, während welcher Zeit die Signalformungsschaltung in Betrieb gesetzt wird. Zugleich wird dem Widerstand 174 eine hohe Spannung zugeführt, so daß die Basiselektrode des Transistors 176 Strom erhält und der Transistor leitend wird mit der Folge, daß der Signalbreiten-Diskriminator in Betrieb gesetzt wird. Kehrt der Multivibrator des Koerzitivgattcrs in den stabilen Zustand zurück, so liegt der umgekehrte Fall vor. Am Widerstand 172 liegt die hohe Spannung, so daß der Transistor 156 einen Strom durch den Widerstand 177 leitet mit der Folge, daß der Transistor 179 beständig leitend ist, wobei die Signalformungsschaltung außer Betrieb gesetzt wird. Zugleich wird dem Widerstand 174 eine niedrige Spannung zugeführt, so daß der Transistor 176 keinen Strom erhält und der Signalbreitendiskriminator ausgeschaltet wird. Nur während des kurzzeitigen unstabilen Zustandes des Koerzitivgatters 162 in jeder 60-Hz-Periode kann daher ein Signal empfangen werden. In dieses kurze Zeitintervall fällt der charakteristische Signalimpuls, der von einem Markierungselement nach der Erfindung erzeugt wird.

Wird ein solches charakterisches Signal zeitgerecht von der Begrenzungsstufe 148 empfangen, so wird der Zustand der Signalformerschaltung verändert, wenn die Höhe der Amplitude den Wert von ungefähr 8 V übersteigt, während die Transistoren 179 und 181 aus dem normalerweise leitenden in den nichtleitenden Zustand versetzt werden. Hierbei wird über den Kondensator 178 und die Diode 180 ein Impuls geleitet, der den Multivibrator 182 des Signalbreiten-Diskriminators in den unstabilen Zustand versetzt.

Die Transistoren 179 und 181 verbleiben in ihren neuen Zuständen so lange, wie das empfangene Signal den Wert von ungefähr 6 V übersteigt, welche Zeit für charakteristische Markierungssignale weniger als ungefähr 03 ms beträgt Da während dieser Zeit durch die Kollektorelektrode des Transistors 179 kein Strom fließt, so bleibt der Transistor 184 gesperrt, der wieder gesperrt wird, wenn entweder einer oder beide Transistoren 176 und 186 nichtleitend sind. Der nichtleitende Zustand des ersten Transistors wurde Sj bereits bei der Beschreibung des Koerzitivgatters 162 betrieben. Der Transistor 186 ist nichtleitend während des stabilen Zustandes des Signalbreitenmultivibrators .

182. Der Transistor 184 ist daher nur dann leitend, wenn das Koerzitivgatter und der Signalbreitenmultivibrator sich im unstabilen Zustand befinden und während eines Normalzustandes des Signalformers 164, wenn der Kollektorstrom des Transistors 179 dessen Basiselektrode mit einer Vorspannung im Vorwärtssinne versorgt. Der unstabile Zustand des Multivibrators 182 muß daher langer dauern als die Breite des charakteristischen Signals beträgt.

Wird der Transistor 184 von einem charakteristischen Signal in den leitenden Zustand versetzt, so wird dem Eingangsleiter des Ausgangsabschnittes 132 über den Leiter 154 ein negativ gerichtetes Signal zugeführt.

Der Ausgangsabschnitt weist einen Zähler 188, einen Periodenzeitgeber 190, ein Konsekutiv-Impulsgatter 192 und ein Zählerlöschgatter 194 auf.

Der Periodenzeitgeber 190 besteht einfach aus einem monostabilen Multivibrator, der mit dem Eingangsleiter 154 verbunden ist, und der von einem negativ gerichteten Signal in den unstabilen Zustand versetzt wird. Bei jedem Übergang des Periodenzeitgebers aus dem stabilen in den unstabilen Zustand wird der Zähler 188 vom Schalttransistor 1% um einen Schritt fortgeschaltet. Der unstabile Zustand des Periodenzeitgebers dauert ungefähr 13²/3 ms, so daß die Geschwindigkeit des Zählers einen Zählschritt pro 13²/3 Millisekunden oder ungefähr einen Zählschritt in einer 60-Hz-Periode beträgt. Eine Löschung oder Nulleinstellung des Zählers wird während dieser 13²/jms dauernden Zeitspanne von der am Anschlußpunkt 198 liegenden Vorwärtsvorspannung verhindert, da in diesem Falle der Transistor 200 gesperrt ist. Das aus einem weiteren monostabüen Multivibrator bestehende Konsekutivimpulsgatter 192 wird in den unstabilen Zustand versetzt, wenn der Periodenzeitgeber in den stabilen Zustand zurückkehrt. In dem ungefähr 6 ms dauernden unstabilen Zustand verhindert das Gatter 192, daß der Zähler in die Nullstellung zurückversetzt wird dadurch, daß der Basiselektrode des Zählerlöschgatters 194 eine Vorspannung im Vorwärtssinne zugeführt wird. Ist der Periodenzeitgeber noch nicht in den unstabilen Zustand zurückversetzt worden, wenn das Konsekutivimpulsgatter 192 in den stabilen Zustand zurückgekehrt ist, so wird der Zähler in die Einstellung Null zurückversetzt.

Eine Relaistreiberschaltung 133 erzeugt, wenn der Zähler bis drei gezählt hat, auf dem Leiter 134 ein Ausgangssignal, das die Alarm- und Anzeigevorrichtung 34 in Betrieb setzt.

Die Einrichtung nach der Erfindung kann außer zum Schutz gegen Diebstähle aus Bibliotheken oder aus Warenlagern z. B. auch zum Sortieren von Gegenständen benutzt werden. Die zu einer Klasse gehörenden Gegenstände können mit einem Markierungselement ausgestattet werden, dessen offener Streifen eine bestimmte Wechselstrom-Koerzitivkraft aufweist, während die zu einer anderen Klasse gehörenden Gegenstände mit einem Markierungselement versehen werden, dessen offener Streifen eine andere Wechselstrom-Koerzitivkraft aufweist, usw.

Das Markierungselement nach der Erfindung könnte auch als betrugssicherer Verschluß verwendet werden, wobei dessen Unversehrtheit ohne direkten Kontakt von Einrichtungen ermittelt werden kann, z. B. an einem Eisenbahnwagen, der an einer Überprüfungsstelle vorbeifährt Ein solches Markierungselement kann aus einem kräftigen Klebemittel auf. einer Länge eines offenen Streifens eines ferromagnetischen Materials

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bestehen. Das Klebemittel kann aus der in der US-Patentschrift Nr. Re 24 906 beschriebenen Ausführung bestehen, während der offene Streifen aus Permalloy mit einer Breite von 6 mm, einer Dicke von 25 Mikron und einer Länge von 18 cm bestehen kann.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Erfassen der Anwesenheit eines hochpermeablen, ferromagnetischen, länglichen Markierungselementes in einer Abfragezone, wobei das Markierungselement in der Abfragezone einem sich mit einer Grundfrequenz periodisch ändernden elektromagnetischen Feld ausgesetzt wird, um bestimmte Harmonische der Grundfrequenz zu erzeugen, die in der Erfassungseinrichtung eine Spannung induzieren, deren Signa'ikomponen ten diesen Harmonischen entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Länge zu Quadratwurzel aus der Querschnittsfläche des Markicrungselementes mindestens 150 beträgt und die Einrichtung so ausgebildet ist, daß das Markierungseleitient zur Erzeugung eines Impulses eines äußeren Magnetfeldes veranlaßt wird, indem seine Magnetisierung durch ein angelegtes magnetisches Wechselfeld mit einer Änderungsgeschwindigkeit von mehr als 300 Oe/s umgekehrt wird, wobei Harmonische des Impulses innerhalb eines Frequenzbandes liegen, dessen untere Grenzfrequenz über 1000 Hz liegt und dessen Breite mindestens das Zehnfache der Grundfrequenz des angelegten Feldes beträgt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Markierungselement eine Stärke von etwa 0,1 bis 130 μΓη aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Markierungselement ein Draht mit einem Durchmesser von etwa 10 bis 300 um ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Markierungselement dünn, eben, scheibenförmig und von einer Stärke von 0,1 bis 130 μπι ist und ein Verhältnis des größeren Durchmessers zur Scheibenstärke von mindestens 6000 aufweist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten der Maximalamplitude des von dem Markierungselement bei Anlegung des genannten Wechselfeldes erzeugten Impulses erst eine bestimmte Zeit nach jeder Vornahme einer Feldänderung in der Nähe der Abfragezone feststellbar ist, ob die Maxinialamplitude des Impulses nach der bestimmten Zeit jeder Vornahme der Feldänderung auftritt.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abfragezone nacheinander eine Anzahl einwirkender magnetischer Wechselfelder so anlegbar ist, daß bei Anwesenheit des Markierungselementes in der Abfragezone in jeder Richtung mindestens ein Vektor einer Magnetfeldkomponente vorhanden ist, der größer als ein zur Umkehrung der Magnetisierung des Markierungselementes ausreichend starkes magnetisches Wechselfeld ist.