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Al Alarmsystem Die Erfindung betrifft ein Alarmsystem, das unter
Verwendung elektromagnetischer Wellen für die Feststellung eines beweglichen Objekts
arbeitet. Insbesondere betrifft die Erfindung sowohl ein Alarmsystem als auch eine
Alarmeinrichtung und Hilfseinrichtungen hierfür, wobei elektromagnetische Wellen,
vorzugsweise aus dem UHF-Frequenzband, für die Feststellung eines sich bewegenden
Objekts benutzt werden.
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Durch den Stand der Technik sind verschiedene Systeme bekannt, in
denen elektromagnetische Wellen für die Feststellung eines sich bewegenden Objekts
benutzt werden. Jedoch ist in den bekannten Systemen die Empfindlichkeit gering,
und der Betrieb dieser Systeme ist unstabil, was oft zu einem Fehlbetrieb führt.
Schließlich ist jedes übliche System den praktischen Anwendungen nur, wenn überhaupt,
unter schwierigen Bedingungen gewachsen bzw. anpaßbar, Mit der Lösung der Schwierigkeiten
des Standes der Technik soll durch die Erfindung eine betriebsmäßig stabile und
außerordentlich praktische Einrichtung zur Feststellung eines sich bewegenden Objektes
bzw. ein entsprechendes System geschaffen werden.
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Durch die vorliegende Erfindung wird ein Alarmsystem geschaffen, indem
elektromagnetische Wellen für den Nachweis bzw. die Feststellung eines sich bewegenden
Objekts verwendet werden Das erfindungsgemäße Alarmsystem umfaßt wenigstens eine
Antenne und wenigstens eine Sender-Empfänger-Einrichtung, die eine Schwingschleife
für die Feststellung von Impedanzänderungen der Antenne aufweist. Ein Verstärkerkreis
ist wirksam mit der Sender-Empfänger-Einrichtung verbunden, um ein Ausgangssignal
von letzterer zu verstärken. Eine Alärmeinrichtung, die wirksam mit dem Verstärkerkreis
verbunden ist, wird durch das verstärkte Signal betätigt, so daß ein Alarm in Ansprechung
auf das Objekt erzeugt bzw. ausgelöst wird, welches sich im Bereich des Raumes bewegt,
der durch die von der Antenne ausgestrahlten elektromagnetischen Wellen bedeckt
bzw. erfüllt ist.
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Weiterhin wird durch die Erfindung ein Alarmsystem vorgeschlagen,
das eine Mehrzahl von Sender-Empfänger-Einrichtungen umfaßt, die zentral mit dem
Verstärkerkreis verbunden sind, wobei die Alarmeinrichtung betätigt wird, wenn die
Impedanz der Antenne in irgendeiner der Sender-Empfänger-Einrichtungen verändert
wi rd.
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Eine Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich aus durch eine Mehrzahl
von Fernsehkameras, die wirksam mit vorbestimmten Sender-Empfänger-Einrichtungen
aus einer Mehrzahl von Sender-Empfänger-Einri chtungen verbunden und diesen zugeordnet
sind, und zwar derart, daß ein Objekt, welches sich in dem von jeder Sender-Empfänger-Einrichtung
überstrichenen bzw. abgedeckten bzw. überwachten Raum bewegt, durch einzelne Monitoren,
Kontroll- bzw. Beobachtungseinrichtungen 0. dgl. und/oder Fernsehbandaufzei chnungsein
richtungen bzw. Video-Bandrecorder, die betriebsmäßig mit den Fernsehkameras verbunden
sind, mitgesehen, wiedergegeben und/oder aufgezeichnet wird
Die
vorstehenden sowie weitere Merkmale und Vorteile-der Erfindung werden nachstehend
anhand einiger, in den Figuren 1 bis 6 der Zeichnung im Prinzip dargestellter, besonders
bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert; es zeigen.
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Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Alarmsystems nach den
Prinzipien der vorliegenden Erfindung- in Blockform; Fig. 2 ein schematisches Kre-isschaJtbild,
das den Detektor und Oszillatorteil des Alarmsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; Fig. 3 ein Blockschaltbild, das den
Verstärker und das Bandpaßfilter veranschaulicht, umfassend den Vorverstärkerteil
des Antennenkreises; Fig. 4 ein Blockschaltbild, das die Mischschaltung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; Fig. 5 ein schematisches
Kreisschaltbild, welches die Einzelheiten eines Zeitgeberkreises gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung zeigt; und Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung, bei dem Fernsehkameras und zugeordnete Kontroll- bzw. Beobachtungs- und
Aufzeichnungseinrichtungen bzw. -schaltungen verwendet werden.
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In Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Einrichtung in Blockform dargestellt, wobei das Bezugszeichen 1 einem Detektor zugeordnet
ist, der einen Oszillatorkreis im'UHF-Wellenband und einen Empfängerkreis für die
Feststellung eines sich bewegenden
Objekts umfaßt. Mit dem Bezugszeichen
2 ist ein Vorverstärker versehen, der dazu dient, den Einfluß von Rauschen auszuschalten,
welches in die Leitung gelangt ist, die mit der Einrichtung verbunden ist. Der Detektor
1 und der Vorverstärker 2 sind in einem Gehäuse untergebracht. Mit 4 ist eine Antenne
bezeichnet, während 5 einen Leitungsdraht zur Verbindung zwischen Oszillator, dem
Vorverstärker 2 und der Haupteinheit darstellt.
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Dieser Leitungsdraht 4 kann sich erforderlichenfalls über mehrere
hundert Meter erstrecken. Mit 6 ist eine Mischschaltung bezeichnet, die dazu dient,
ein Alarm-Ausgangssignal aus einer Anzahl von n-Ausgangssignalen zu erzeugen, wobei
letztere von den Detektoren 1, ln-1, ln über Antennen 4, 4n-1, 4n zur Verfügung
gestellt werden.
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In der erfindungsgemäßen Alarmeinrichtung können eine oder mehrere
Antennen verwendet werden. Die Empfindlichkeitseinstellung wird in der Mischschaltung
6 bezüglich des Signals von der Antenne vorgenommen.
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In Figur 1 ist das Bezugszeichen 7 einer Schutzvorrichtung der erfindungsgemäßen
Alarmeinrichtung zugeordnet, die dazu dient, über abnormale Zustände zu informieren,
wie beispielsweise über die Unterbrechung des Leitungsdrahtes 5, die Unterbrechung
der Tasten- bzw. Versorgungsleitung, die Öffnung der Tür der Bedienungstafel der
Einrichtung o. dgl.
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Das Bezugszeichen 8 ist einer Schaltung zugeordnet, die eine erste
Zeitmessungsschal tung und eine Al armerzeugungsschal tung umfaßt. Diese Schaltung
8 ist so ausgebildet bzw. bemessen, daß sie nicht auf solche zufälligen Ausgangssignale
anspricht, wie sie beispieslweise durch einen in der Nähe der Antenne 4 fliegenden
Vogel hervorgerufen werden können.
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Die Zeitkonstante des Ladekreises der ersten Zeitmessungsschaltung
ist so festgelegt, daß die zweite Zeitmessungsschaltung 9 nicht betätigt wird, sofern
nicht mehr als fünf Ausgangssignale aufeinanderfolgend gegeben werden. Obgleich
die Ladung der ersten Zeitmessungsschaltung durch die Ausgangssignale erfolgt, welche
durch die Antenne 4 aufgenommen worden sind, kann das sich aufgrund der Ladung ergebende
Resultat als ein
Ausgangssignal für einen ersten Alarm herausgeführt
werden. Daher kann, wenn es erforderlich erscheint, ein Rückkopplungskreis 10 für
das Aufleuchten einer Lampe oder für die Erzeugung eines Alarms in der Nä-he der
Antennen bzw, Schaltkreise 1 und 2 angebracht werden.
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Der Zweck der zweiten Zeitmessungsschaltung 9 besteht darin, einen
zweiten Alarm für etwa 20 bis 40 Sekunden zu erzeugen, wenn mehr als fünf Nachweis-Ausgangssignale
aufeinanderfolgend von der Antenne empfangen worden sind. Wenn eine Sirene oder
ein Summer mit der Ausgangsseite des Alarmkreises 11 verbunden ist, dann kann ein
abnormaler Zustand durch die Auslösung eines Alarms angezeigt werden, wobei ein
sehr ausgebreiteter Bereich erfaßt wird. Mit 12 ist eine Alarm-Übertragungsschaltung
für die Übertragung des in der zweiten Zeitmessungsschaltung erzeugten Alarmsignal
es über einen Draht bezeichnet.
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In Figur 2 ist ein schematisches Kreisschaltbild veranschaulicht,
das den Oszillator zeigt, der einen Teil der erfindungsgemäßen Einrichtung bildet.
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Dieser Oszillator erzeugt ein Hochfrequenzsignal, das als ungerichtete
elektromagnetische Welle vom Antennenstab ausgestrahlt wird, und zwar zu dem Zweck,
ein in den von der elektromagnetischen Welle erfüllten Raum eintretendes oder sich
in diesem Raum bewegendes Objekt festzustellen. Der Oszillator ist mit wenigstens
einem, vorzugsweise aber mehr als einem, Leitungsdraht geeigneter Länge versehen,
durch den der Schwingungsstrom des Oszillators fließt und auf diese Weise ein elektrostatisches
elektrisches Feld um den Leitungsdraht herum ausbildet. Wenn ein Objekt in das elektrische
Feld gelangt, dann wird das Objekt sofort durch die Al armeinri chtung festgestellt0
Der Detektor 1 wird im -einzelnen unter Bezugnahme auf Figur 2 näher erläutert.
Ein Leitungsdraht 13 ist umschaltbar mit dem Oszillatorkreis des Detektors 1 verbunden.
Dieser Leitungsdraht 13 ist in einer geeigneten
Lage auf bzw. im
Fußboden 14 angebracht. Wenn der Schwingungsstrom durch den Leitungsdraht 13 vom
Detektor 1 fließt, dann wird ein elektrostatisches elektrisches Feld um den Leitungsdraht
13 herum erzeugt. Wenn ein Objekt in das Muster bzw. den Feldlinienverlauf des elektrischen
Feldes kommt, dann wird dieses Muster bzw. der Feldlinienverlauf verändert (Dopplereffekt),
und diese Veränderung wird als ein Alarm abgenommen oder als Aufzeichnung in der
Alarmeinrichtung aufgenommen.
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Im einzelnen ist zu Figur 2 folgendes zu erläutern: Das Spannungssignal,
beispielsweise thermisches Rauschen, das an die Basis des Transistors Trl angelegt
wird, erscheint am Kollektor als Signalkomponente, dessen Phase sich vom angelegten
Signal um 1800 unterscheidet, und zwar wegen der Verstärkungsfunktion des Transistors
Trl. Ein Resonanzkreis, der einen Kondensator C3 und eine Spule L1 umfaßt, ist als
Last mit dem Transistor Trl verbunden0 In der Nähe der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises
L1, C3 wird eine Phasendifferenz zwischen der verstärkten Signalkomponente des Kollektorstromes
und der am Kollektor erzeugten Spannung hervoroerufen. Die Kapazitätskomponente
des Kondensators C5, dessen Kapazität hinreichend größer als diejenige des Kondensators
C3 ist, sowie die lnduktivitätskomponente des Leitungsanschlusses und die Phasendifferenzkomponente
der Spule L3 sowie des Kondensators C2 werden zusammen auf die Basis des Transistors
Trl zurückgekoppelt. Die resultierende Signal spannungskomponente ist größer als
die Signalspannung, wie beispielsweise thermisches Rauschen, welche zuerst an die
Basis des Transistors Trl angelegt worden ist, und sie hat eine Frequenz, die unter
einer Phase steht, welche sich um 3600 von dem an die 8asis des Transistors Tri
angelegten Signal unterscheidet (das heißt, die beiden Signale gelangen in Phase).
Mit anderen Worten bedeutet das, daß der Kreis die Nyquist-Schwingungsbedingung
erfüllt oder die Schwingung aufrecht erhält Der resultierende Schwingungsausgang
wird
über den Kondensator CJ von etwa dem Mittelpunkt der Spule L1 aus an die Antenne
angelegt. (Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß der Mittelpunkt
der Spule L1 bzw. die Abzapfung an dieser Spule so eingestellt werden kann, daß
sich eine Abstimmung auf die Antennenimpedanz ergibt.) Durch diese Betriebsweise
kann die maximale Energie als elektromagnetische Welle von der Antenne ausgestrahlt
werden. Dieser Oszillator wird bei einer hohen Frequenz im UHF-Band in Schwingungsbetrieb
gehalten, insbesondere bei etwa 400 MHz, um einsich bewegendes Objekt festzustellen.
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In Figur 2 ist mit dem Bezugszeichen C1 im Oszillatorkreis ein Hochfrequenz-Nebenschlußkondensator
bezeichnet, der dazu dient, die Impedanz der Leistungsquelle des Oszillatorkreises
herabzusetzen und die Schwingung zu stabilisieren. Indem der Kondensator C2 in Reihe
mit dem Rückkopplungskreis geschaltet ist, dient er zur Einstellung der Größe und
der Phase des Rückkopplungssignals und damit zur Einstellung der Intensität der
Schwingung. Un7 nun die Änderung der Antennenimpedanz wirksam als Ausgangssignalkomponente
abzunehmen, ist ein Antennenanschluß zur Schleife des Oszillatorkreises hinzugefügt.
Andiesem Antennenanschluß tritt die aufgrund eines äußeren sich bewegenden Objekts
hervorgerufene Änderung der Antennenimpedanz sehr hervorragend in Termen von Spannungsänderung
auf. Wenn diese Spannung zur Basis des Transistors Tr1 zurückgekoppelt wird, dann
kann die Änderung der Antennenimpedanz als große Änderung in der Verstärkung der
Schleife erhalten werden.
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Mit anderen Worten bedeutet das, daß ein großes Ausgangssignal als
Ergebnis der Änderung der Gleichrichtungsfunktion oder der Nachweisfunktion des
Transistors Tr1 erhalten werden kann. Der Zweck des Kondensators C3 besteht darin,
eine Resonanz parallel mit der Spule L1 zu bewirken und die Schwingungsfrequenz
des Oszillatorkreises einzustellen, Der Kondensator C4 wird verwendet, um den Emitter
des Transistors Tr1 durch einen Nebenschluß für Hochfrequenzkomponenten an Masse
zu legen,
damit eine Rückkopplung des Stroms des Transistors Trl
vermieden und auf diese Weise der Grad der Verstärkung erhöht wi rd. Der Kondensator
C4 dient außerdem dazu, die Hochfrequenzkomponente zu entfernen, die in das niederfrequente
Ausgangssignal vom Emitter des Transistors Trt eingeführt worden ist. Der Widerstand
R3 ist mit dem Emitter des Transistors Trl verbunden und dient als Gleichstromlast
für die Steuerung des Stromflusses zwischen Kollektor und Emitter von Tri. Der Widerstand
R3 ist der Emitterwiderstand für die Erzeugung einer Eigenvorspannung des Transistors
Trl. Wenn eine Änderung der Belastungsimpedanz der Antenne des Oszillators eintritt,
dann wird der in diesem Transistor Trl fließende Strom verändert. Das Produkt des
Wertes dieses Stromes und des Wertes des Widerstandes R3 wird als Niederfrequenzausgangsspannung
über den Kondensator C6 auf den Ausgangsanschluß "Out" gegeben. Der Zweck der Kondensatoren
C5 und C2 besteht darin, die Gleichspannungskomponente zurückzuhalten, wenn der
Oszillatorausgang der Antenne zugeführt wird, so daß nur die Hochfrequenzkomponente
an die Antenne angelegt wird; diese Kondensatoren haben weiterhin den Zweck, die
Einrichtung vor einer Zerstörung durch Überstrom zu schützen, der durch einen Kurzschluß
der Antenne bezüglich des Gleichstroms auftreten könnte.
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Grundsätzlich wird dieser Oszi I I atorkrei s auf der Grundlage des
vorstehend erläuterten Arbeitsprinzips kontinuierlich in Schwingung gehalten. Da
der Kollektor des Transistors Trl des Oszillators über den Kondensator Cã mit der
Antenne verbunden ist, wird die Schwingungsenergie des Hochfrequenzstroms dem Leitungsdraht
zugeführt, der mit dem Oszillatorkreis verbunden ist, wodurch ein elektrostatisches
elektrisches Feld um den Lei tungsdraht herum ausgebildet wi rd Wenn in dem Bereich,
der von den Feldlinien des um den Leitungsdraht herum verlaufenden elektrischen
Feldes bedeckt ist, kein eindringendes Objekt gegenwärtig ist, dann hält der Oszillator
eine stabile Schwingung
mit einer konstanten Amplitude aufrecht.
In diesem Zustand ist der im Transistor Trl fließende Oszillatorstrom und die Spannung
an den Enden des Widerstandes R3 konstant, und es erscheint kein Ausgangssignal
am Ausgangsanschluß. Wenn dagegen ein Objekt, das elektromagnetische Wellen reflektiert,
wie beispielsweise ein elektrisch leitendes Objekt, welches nicht gerade ein perfekter
schwarzer Körper ist, in dem Bereich anwesend ist, der von den durch die Antenne
ausgestrahlten elektromagnetischen Wellen bedeckt wird, und wenn dieses Objekt sich
bewegt, kommt es im Oszillator etwa zu den folgenden Veränderungen: Es sei angenommen,
daß sich das Objekt, welches sich bewegt, in einer Lage befindet, die vom Ursprung
(der Position der Antenne) um ein ganzzahliges Vielfaches von 1/4 /\der Schwingungsfrequenz
des Oszillators entfernt ist. Diese Lage des Objekts entspricht dem Knoten der elektromagnetischen
Welle. Infolgedessen ist die Energie der elektromagnetischen Welle, die von dieser
Lage in Richtung auf die Antenne reflektiert wird, gering. Es kann davon ausgegangen
werden, daß die Impedanz, gesehen von der Antenne, nicht merklich verändert wird,
selbst wenn ein derartiges sich bewegendes Objekt gegenwärtig ist. Wenn dagegen
die Lage des Objekts um + 1/8 9\von der Position eines ganzzahligen Vielfachen von
1/4 > entfernt ist, so entspricht das dem Ausbauchungsteil der reflektierten
Welle, in dem sowohl die Amplitude der E-Welle als auch diejenige der H-Welle ihr
Maximum haben, und die Energie der elektromagnetischen Welle, die vom Objekt in
Richtung auf die Antenne reflektiert wird, erreicht ihr Maximum. Infolgedessen wird
eine voreilende oder eine nachlaufende Stromkomponente in bezug auf die Schwingspannung
erzeugt, je nachdem, ob der Vektor der reflektierten Welle positiv oder negativ
in bezug auf den elektrischen Vektor der Antenne des Oszillators ist, und die Antennenimpedanz
wird kapazitiv oder induktiv verändert. Eine derartige Änderung der Antennenimpedanz
ist einer Änderung äquivalent, die dadurch erzeugt werden könnte, daß man einen
Kondensator oder einer
Spule parallel zum Kondensator C3 der Spule
Lt schaltet. Infolgedessen wird die Schwingungsfrequenz verändert. Wie bereits erläutert
schwingt der Oszillator vorzugsweise bei einer Frequenz oberhalb oder im Bereich
von 400 MHz, und der Oszillatorkreis wird in der Nähe der höchstmöglichen Frequenz
in Schwingung gehalten. Daher ist die Frequenzcharakteristik der Schwingungsschleife
im Hochfrequenzband niedrig. Wenn die Schwingungsfrequenz im Kreis erniedrigt wird,
dann wird die Schwingungsintensität verändert, und auch die Antennenimpedanz wird
verändert. Als Ergebnis hiervon wird die Schwingungsintensität verändert. Wenn die
Schwingungsspannung groß ist, wird der positive Halbwellenstrom, der zwischen der
Basis und dem Emitter des Transistors Trt fließt, erhöht.
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Der Kollektorstrom des Transistors Trl wird tj-fach durch die Gleichrichterfunktion
dieses Transistors erhöht, und die Spannung zwischen den Enden des Widerstandes
R3 wird vergrößert. Im einzelnen bedeutet das, daß dann, wenn sich ein Objekt, beispielsweise
eine Person, das elektromagnetische Wellen reflektiert, dem eine Antenne aufweisenden
Oszillator mit einer Geschwindigkeit V nähert, ein Ausgangssignal 2f1 (F=Vx C )
zwischen den Enden des Widerstandes R3 des Oszillators erzeugt wird, und zwar aufgrund
der Stromänderung am Transistor Tor1.
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Bezüglich der vorstehenden Formel sei darauf hingewiesen, daß V die
Annäherungsgeschwindi gkei t des weIl enrefl ekti erenden Objektes in m/sec; f1
die Schwingungsfrequenz des Oszillators in Hz/sec; und C die Fortpflanzungsgeschwindigkeit
der elektromagnetischen Welle in m/sec bedeuten. Wenn sich daher beispielsweise
eine Person mit einer Geschwindigkeit von 75 cm/sec der Antenne nähert, wird ein
Ausgangssignal von 2 Hz am Ausgangsanschluß des Oszillatorkreises erzeugt (hierbei
ist zu beachten, daß bei 400 MHz die Wellenlänge 75 cm beträgt).
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Wie vorstehend erläutert wurde, wird der Oszillator, der einen Teil
der Einrichtung zum Feststellen eines sich bewegenden Objekts unter Verwendung
elektromagnetischer
Wellen bildet, nur in Abhangigkeit von einem einzigen Transistor bei einer hohen
Betriebsempfindlichkeit in Schwingung gehalten. Daher kann die Anzahl der nachfolgenden
Verstärkungsstufen auf ein Minimum beschränkt werden, und der Betrieb kann aufgrund
der Verwendung eines Transistors für eine lange Zeitdauer stabilisiert bzw.
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stabil gehalten werden Diese Vorteile erhöhen die Brauchbarkeit der
Erfindung sehr stark.
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Darüberhinaus kann ein eindringendes Objekt durch Verwendung eines
Leitungsdrahtes an Stelle einer Antenne sicher festgestellt werden. Der Leitungsdraht
kann in dem Raum installiert bzw. ausgelegt werden, beispielsweise unter einer Matte,
einem Teppich, dem Teppichboden o. dgl., so daß die erfindungsgemäße Einrichtung
auf verschiedenste Weise anwendbar ist.
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Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild, welches den im Antennenkreis benutzten
Vorverstärker 2 zeigt. Der Detektorausgang des Oszillators (Figur 2) wird diesem
Vorverstärker 2 zugeführt. Wie bereits erwähnt, enthält dieses Ausgangssignal verschiedene
Rauschkomponenten von einigen Millivolt und niedriger Frequenz (etwa 0,1 bis 10
Hz).Um die erforderliche Signalkomponente durch Entfernung der Rauschkomponenten
zu erhalten, umfaßt der Vorverstärker 2 einen Verstärker 15 und ein Bandpaßfilter
16, wie in Figur 3 dargestellt ist. Das verstärkte Ausgangssignal (ungefähr 0,1
bis 1 Volt) wird an den Ausgangsanschluß des Vorverstärkers abgegeben. Da der Vorverstärker
2 zusammen mit dem Detektor 1 (Figur 1) in einem Gehäuse 3 untergebracht ist, ergeben
sich wenige bzw, praktisch fast keine Möglichkeiten, die einen Zutritt von externem
Rauschen in den Vorverstärker 2 ermöglichen. Das einmal verstärkte Signal wird weniger
durch äußeres Rauschen beeinträchtigt, selbst wenn der Leitungsdraht 4, der den
Vorverstärker mit der Haupteinheit verbindet, über einen größeren Abstand verläuft
Daher kann das nachgewiesene bzw. aufgenommene
Signal der Haupteinheit
unter einem großen S/N Verhältnis zugeführt werden (Signal- zu-Rauschverhältnis).
Das nachgewiesene bzw.
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aufgenommene Signal wird dann dem Mischkreis 6 (Figur 1) zugeführt.
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Figur 4 veranschaulicht schematisch den Mischkreis 6. Signale von
den Detektorgehäusen 3 bis 3n werden den Antennen zugeführt Diese Signale werden
durch das Widerstands-Dämpfungsglied bzw. -netzwerk eingestellt, um auf diese Weise
den Arbeitsbereich der Detektoren festzulegen.
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Die Signale werden im Mischkreis 6 elektrisch gemischt und dann durch
den Verstärker 15 spannungsverstärkt. Der verstärkte Ausgang wird dem Filter 16
zugeführt, welches nur sehr niedrige Frequenzkomponenten (O, 1 bis 10 Hz) durchläßt,
wodurch die Rauschkomponenten, beispielsweise Brummen, entfernt werden und nur der
Detektorausgang erhalten wird. Dieser Ausgang wird durch den Detektor 17 festgestellt,
wodurch ein Gleichstrom-Detektorausgangssignal erhalten wird. Der sich ergebende
Ausgang kann als ein Gleichstromsignal entnommen werden, das dem vom Oszillatorteil
festgestellten bzw. aufgenommenen Wechsel stromsignal proportional ist. Das Bezugszeichen
18 ist einem Gleichstrom-Leistungsverstärkerkreis zugeordnet, der den Ausgang des
Detektors 17 verstärkt, damit er einen Relaiskreis 19 betätigen kann. Wenn der Relaiskreis
19 betätigt wird, dann wird eine Leistungs- bzw. Stromquelle angeschaltet, um die
Lampe 7 zum Aufleuchten zu bringen. Ein Aufleuchten der Lampe 7 zeigt, daß der Oszillatorteil
(Figur 2) ein sich bewegendes Objekt feststellt. Ein Kreis des Relaiskreises bzw.
der Relaisschaltung 19 ist mit dem ersten Zeitmessungskreis 8 verbunden. Der zweite
Zeitmessungskreis 9 wird in Abhängigkeit davon betrieben, wieviele Male der Relaiskreis
19 betätigt worden ist. Normalerweise ist der erste Zeitmessungskreis 8 so eingestellt,
daß der zweite Zeitmessungskreis 9 betätigt wird, wenn der Relaiskreis bzw. die
Relaisschaltung 19 etwa fünfmal aufeinanderfolgend betätigt worden ist. Mit anderen
Worten bedeutet das, daß der zweite Zeitmessungskreis 9 bei einer oder zwei Betätigungen
des Relaiskreises bzw. der Relaisschaltung 19
nicht betätigt wird.
Dieser Umstand minimalisiert eine Fehlbetätigung der erfindungsgemäßen Einrichtung.
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Figur 5 zeigt den Zeitmessungskreis der Erfindung schematisch. Wie
ererläutert, wird der Von der Alarmeinrichtung infolge der Feststellung eines bewegten
Objekts erzeugte Ausgang den Zeitmessungskreisen bzw. -schaltungen 8 und 9 (Figuren
1 und 4) als elektrisches Wechselstromsignal im Frequenzband zwischen 0, 1 und 10
Hz zugeführt. Wenn der elektrische Impuls, der am Eingsanschluß erscheint, eine
kurze Zeitdauer hat, wie beispielsweise ein externes Rauschen, dann kann dieses
Signal die Transistoren Q1 und Q2 wegen des Integrationseffekts des Widerstandes
R1 des Kondensators C2 nicht in den leitfähigen Zustand versetzen, jedoch wird die
am Kondensator C2 gespeicherte Ladung durch den Basis-Eingangswiderstand des Transistors
Q3 entladen.
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Obwohl das elektrische Signal, wenn es auf den Einangsanschluß gegeben
wird, auf dem sich bewegenden Objekt beruht, und sowohl hinsichtlich seiner Amplitude
als auch bezüglich seiner Aufrechterhaltungszeit groß ist, können die Zeitkonstanten
von C2 und R1 so festgelegt werden daß die Transistoren Q1 und Q2 für etwa 0, 5
Sekunden gegen einen elektrischen Eingangsimpuls leitend gemacht werden. Während
dieser Zeitdauer wird der Relaiskontakt CO1 leitend gehalten. Wenn eine Lampe ein
Summer, ein Läutewerk o. dgl. mit dem Relaiskontakt C01 verbunden ist, dann kann
die Gegenwart eines sich bewegenden Objekts visuell oder akustisch wahrgenommen
werden. Wenn das Kontaktsignal direkt mit einer großen Sirene verbunden wird, dann
ist ein solches Signal zu kurz (ungefähr 0, 5 Sekunden) um die Sirene wirksam zu
betätigen, weil die betriebsmäßige Ingangsetzung einer großen Sirene verhältnismäßig
langsam vor sich geht.
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Um daher eine große Sirene wirksam zu betreiben, ist es erforderlich,
einen zweiten Zeitmessungskreis 9 (Figuren 1 und 4) zu dem Relaiskreis hinzuzufügen.
Der Impuls, der auf den Eingangsanschluß (Figur 5) gegeben
wird,
bildet durch den Kontakt CO1 ein Kontaktsignal von ungefähr 0,5 Sekunden pro Impuls
aus. Dieses Kontaktsignal dient dazu, den Kondensator C3 über den Widerstand R4
aufzuladen. Wenn mehr als fünf Impulse nacheinander auf den Relaiskontakt CO1 zur
Einwirkung gelangt sind, dann ist die im Kondensator C3 gespeicherte Ladung angewachsen,
die Spannung am Kondensator C3 ist erhöht, Strom beginnt in der Basis des Transistors
Q3 über die Diode D4 zu fließen, die Transistoren Q3 und Q4 werden leitend, das
Relais RL2 wird betätigt, um den Kontakt C02 leitend zu machen, und infolgedessen
kann der Summer oder die Sirene effektiv betätigt werden, Die Zeitkonstanten des
Widerstands R4 und des Kondensators C3 sind so festgelegt, daß die Transistoren
Q3 und C14 nu, dann in den Eine'- bzw.
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leitfähigen Zustand versetzt werden, wenn der Kondensator C3 kontinuierlich
über mehr als 5 Sekunden geladen wird Daher wird kein Alarm ausgelöst, wenn die
Anzahl der Impulse, die das Kontaktsignal bilden, weniger als vier ist (dann ist
nämlich die Signal dauer kürzer als ungefähr vier Sekunden). In dem Augenblick,
in dem die Transistoren Q3 und Q4 in den 'IEin"- bzw. leitenden Zustand versetzt
werden, wird die im Kondensator C3 gespeicherte Ladung durch den Basis-Eingangswiderstand
des Transistors Q3 entladen. Wenn der Kondensator C3 nicht mehr weiter durch den
Widerstand R4 geladen wird, dann werden die Transistoren Q3 und Q4 für etwa 30 Sekunden
in den "Aus"- bzw. den nichtleitenden Zustand nach Beendigung der Entladung versetzt,
um die Alarmierung zu stoppen. Dieser Vorgang kann durch geeignete Festlegung der
Werte des Eingangswiderstands und der Kapazität von C3 realisiert werden. Die "Ein-Aus"-Betätigung
des Relais RL2 ist mit einem Hysteresis-Phänomen verbunden. Daher ist die Spannung
am Kondensator C3 am Anfang niedrig, wenn der Kondensator C3 geladen und das Relais
RLl betätigt wird Um nun das Relais RL2, dessen Kontakt einmal geöffnet worden ist,
in den Durchlaßzustand zu versetzen bzw. einzuschalten, ist es erforderlich, daß
der Kontakt des Relais RL1 zusätzlich für mehrere Sekunden geschlossen gehalten
wird
In der Alarmeinrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird der Kontakt von RL2
solange leitend gehalten, wie ein sich bewegendes Objekt, durch welches ein Alarm
ausgelöst wird, gegenwartig ist.
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Mit anderen Worten bedeutet das, ein Alarm dauert während der Gegenwart
eines solchen sich bewegenden Objekts an. Um den--Alarm zu beenden, wird der Schalter
S1 geschlossen, und die Ladung am Kondensator C3 wird freigegeben.
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In Figur 5 ist der Kreis bzw. die Schaltung B ein Teil der Schutzeinrichtung.
Wenn man diesen Kreis abtrennt, dann macht die Strom- bzw. Leistungsquelle die Transistoren
Q3 und Q4 über den Widerstand Rs und die Diode D5 leitend, um einen Alarm auszulösen.
Der Leitungsdraht, der im Kreis B enthalten ist, wird zusammen mit anderen Leitungsdrähten,
die sich von den Antennen aus erstrecken, mit dem Tasten- bzw. Schaltergehäuse und
anderen Teilen der Haupteinheit gebündelt. Wenn daher der Kreis bzw. die Schaltung
B geöffnet wird, dann wird ein Alarm ausgelöst, um anzuzeigen, daß sich die Alarmeinrichtung
selbst in einem abnormalen Zustand befindet. Darüberhinaus wird der Mikroschalter
52 zur Auslösung eines Alarms betätigt, wenn die Tür der Bedienungsschalttafel geöffnet
wird.
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Ein weiterer Vorteil dieser Zeitmess- bzw. -gebereinrichtung besteht
darin, daß der Strom, welcher im Alarmbereitschaftszustand verbraucht wird, sehr
gering ist. Wenn nämlich die Basen der Transistoren Q1 und Q3 auf Nuilpotential
liegen, sind alle Transistoren Ql, Q2, Q3 und Q4 im 'lAus"- bzw. nichtleitenden
Zustand, und daher fließt nur ein Rest-bzw. Kriechstrom von etwa 70 In dieser Zeitmessungs-
bzw. -geberschaltung fließt der größte Strom im Schutzkreis, und zwar über den Widerstand
R5 und dann nach Masse; jedoch ist dieser Strom sehr klein und weniger als 100 rA.
Eine Trockenbatterie
kann für diesen Kreis bzw. diese Schaltung
als Strom- bzw.
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Leistungsquelle benutzt werden Es kann davon ausgegangen werden, daß
eine solche Batteriequelle für mehr als ein Jahr ausreicht.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend erläutert.
In Figur õ ist eine Alarmeinrichtung veranschaulicht, die als eine ideale automatische
Monitor-, Kontroll- bzw. Beobachtungseinri chtung verwendbar ist, welche eine oder
mehrere Fernsehkameras 20 bis 20n umfaßt, die ein sich bewegendes Objekt durch automatische
Auswahl innerhalb der Sichtwinkel der einzelnen Fernsehkameras überwachen bzw. Beobachten.
Ein sich bewegendes Objekt, das in die Sichtwinkel der Fernsehkameras 20 bis 20n
kommt, wird durch die mit elektromagnetischen Wellen arbeitenden Alarmeinrichtungen
21 bis 21n festgestellt, und die Monitor-Kathodenstrahlröhre 22 sowie das Fernseh-Bandaufzeichnungsgerät
23 werden durch das aufgenommene Signal betätigt. In einem üblichen industriellen
Fernseh- und Fernsehbandaufzei chnungssystem muß die Monitor-Kathodenstrahlröhre
stets überwacht werden. Wenn mehrere Fernsehkameras verwendet werden, dann müssen
alle Monitorbilder zu jedem Zeitpunkt überwacht werden. Im Gegensatz hierzu ist
es bei der Erfindung so, daß beim Eintritt eines sich bewegendes Objekts in die
Sichtwinkel der Fernsehkameras 20 bis 20n die jeweilige Fernsehkamera sofort mit
der Monitor-Kathodenstrahlröhre 22 und dem Fernseh-Bandaufzeichnungsgerät 23 verbunden
wird, wodurch das Monitorbild auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre wiedergegeben
und auf dem Fernseh-Bandaufzei chnungsgerät 23 aufgezeichnet wi rd. Für diese Operationen
sind keinerlei Tätigkeiten einer Bedienungsperson erforderlich.
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In Figur 6 ist eine Anordnung veranschaulicht, in der eine Fernsehkamera
20, eine Monitor-Kathodenstrahlröhre 22 und ein Fernseh-Bandaufzeichnungsgerät 23
direkt miteinander verbunden sind, wobei eine mit Wellen arbeitende Alarmeinrichtung
21 innerhalb des Sichtwinkels der Fernsehkamera
20 angebracht
bzw. wirksam ist, und das in der mit Wellen arbeitenden Alarmeinrichtung 21 erzeugte
Signal der Monitor-Kathodenstrahlröhre 22 und dem Fernseh-Bandaufzeichnungsgerät
23 zugeführt wird.
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innerhalb des Sichtwinkels der Fernsehkamera 20 wird ein Schutzbereich
durch die mit Wellen arbeitende Alarmeinrichtung 21 ausgebildet. Wenn ein sich bewegendes
Objekt in den Sichtwinkel gelangt, dann sendet die Alarmeinrichtung 21 ein spezifisches
Signal zur Monitor-Kathodenstrahlröhre 22 und zum Fernseh-Bandaufzeichnungsgerät
23, durch welches das sich bewegende Objekt sichtbar gemacht und aufgezeichnet wird.
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Wenn mehrere Fernsehkameras 20 bis 20n verwendet werden und mehrere
sich bewegende Objekte gleichzeitig in mehrere Stellen bzw. Sichtwinkelbereiche
eintreten, dann wird gemäß einer vorbestimmten Prioritätsordnung diejenige Fernsehkamera
in Verbindung mit dem Fernseh-Bandaufzei chnungsgerät 22 betrieben, welche der wichtigsten
Stelle zugeordnet ist.
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Beispielsweise wird ein Fernsehsignal von der Fersehkamera 20 stets
auf der Monitor-Kathodenstrahlröhre 22 abgespielt und, wenn notwendig, wird das
Bild auf der Monitor-Kathodenstrahlröhre vom Fernseh-Bandaufzeichnungsgerät 23 aufgezeichnet
Wenn ein sich bewegendes Objekt in den Sichtwinkel der Fernsehkamera 20 eintritt
dann sendet die Alarmeinrichtung 21 ein Signal zur Schaltereinrichtung 245 die zwischen
der Fernsehkamera 20, der Monitor-Kathodenstrahlröhre 22 und dem Fernseh-Bandaufzeichnungsgerät
23 installiert ist; durch dieses Signal wird das Relais RL1 der Schaltereinrichtung
24 betätigt. Aufgrund dieser Betätigung wird das Bild von der Fernsehkamera 20 auf
der Kathodenstrahlröhre 22 wiedergegeben und gleichzeitig sendet die Schaltereinrichtung
24 ein Betätigungssignal zum Fernseh-Bandaufzeichnungsgerät 23, wodurch das sich
bewegende Objekt, das innerhalb des Sichtwinkels der Fernsehkamera 20 zugegen ist,
auf dem Fernseh-Bandaufzeichnungsgerät 22 aufgezeichnet wird. Jede der Fernsehkameras
20 ist mit einer Alarmeinrichtung 21 und
einer Schaltereinrichtung
24 kombiniert. Wenn ein sich bewegendes Objekt innerhalb des Sichtwinkels der Fernsehkamera
20 gelangt, wird die zugeordnete, mit Wellen arbeitende Alarmeinrichtung 21 sofort
betätigt, um die Fernsehkamera 20 direkt mit der Monitor-Kathodenstrahlröhre 22
und dem Fernseh-Bandaufzeichnungsgerät 23 zu verbinden.
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Die vorerwähnte Prioritätsordnung der Fernsehkameras 20 bis 20n läßt
sich durch Hintereinanderschalten der Schalter 24 bis 24n, wie in Figur 6 gezeigt,
beispielsweise verwirklichen. Wenn nämlich bei dem Aufbau nach Figur 6 mehrere sich
bewegende Objekte in die Sichtwinkel verschiedener Fernsehkameras gelangen, wird
durch die jeweils zugeordneten Alarmeinrichtungen die jeweils zugeordnete Schaltereinrichtung
betätigt. Man sieht nun, daß die Fernsehkamera 20n Priorität gegenüber allen anderen
Fernsehkameras genießt, während der Fernsehkamera 20 die geringste Priorität zugeordnet
ist. Wenn nämlich gleichzeitig ein sich bewegendes Objekt in die Sichtwinkel verschiedener
Fernsehkameras tritt, unter anderem auch in den Sichtwinkel der Fernsehkamera 20n,
dann wird nur das von der Fernsehkamera 20n gesehene Objekt bei 22 wiedergegeben
bzw.
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bei 23 ausgezeichnet. Sobald aber das sich bewegende Objekt aus dem
Sichtwinkel der Fernsehkamera 20n herausgetreten ist, gleichzeitig aber noch ein
sich bewegendes Objekt im Sichtwinkel einer der anderen Fernsehkameras ist, wird
nunmehr das Bild dieses sich bewegendes Objekts bei 22 wiedergegeben bzw. bei 23
aufgezeichnet, weil jetzt die Schaltereinrichtung 24n wieder Signale von anderen
Fernsehkameras durchläßt, denen eine geringere Priorität zugeordnet ist.
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Zusammengefaßt betrifft die Erfindung ein Alarmsystem, das elektromagnetische
Wellen für das Feststellen bzw. den Nachweis eines sich bewegenden Objekts verwendet
und eine Antenne sowie einen Sender-Empfänger-Apparat mit einer Schwingschleife
für die Feststellung von Änderungen der Antennenimpedanz umfaßt. Eine Verstärkerschaltung
verstärkt ein
Ausgangssignal von dem Sender-Empfänger-Apparat,
und ei ne Alarmeinrichtung, die betriebsmäßig mit der Ve rs-tä rkerschaltung verbunden
ist wird durch das verstärkte Signal betrieben, so daß ein Alarm in Ansprechung
auf das Objekt ausgelöst bzw. erzeugt wird, das sich in dem Raumbereich bewegt,
der durch die von der Antenne ausgestrahlten elektromagnetischen Wellen bedeckt
ist. Eine Mehrzahl von Fernsehkameras können außerdem betriebsmäßig mit einer Mehrzahl
derartiger Sender-Empfänger-Apparate verbunden werden.