DK169647B1 - Differentialdetektor til akustisk tryk - Google Patents

Description

i DK 169647 B1

Den foreliggende opfindelse angår en differential-detektor til akustisk tryk ifølge indledningen til krav 1.

I kendte detektorer af den her omtalte art forstærkes udgangssignalet fra mikrofonen først, hvorefter det i al-5 mindelighed sammenlignes med en indstillet referencespænding i en komparator, hvis udgang kan antage en af to mulige tilstande i overensstemmelse med den relative størrelse af det signal, som kommer fra mikrofonen, og referencespændingen.

10 Sådanne detektorer aktiverer alarmen, når de påvirkes af en aperiodisk trykbølge, medens de ikke reagerer på et periodisk signal, såsom en hørebar lyd, idet overvågningen udøves især på formen og størrelsen af de opfangede signaler.

I tilknytning til disse kendte differentialdetektorer 15 og i tilknytning til kendt udstyr, som er udformet til at advare mod ubetimelige åbning af døre og vinduer i aflukkede omgivelser, skal tærskelniveauet indstilles manuelt i hvert enkelt tilfælde.

Denne indstilling er på snæver vis i praksis sammen-20 hæftet med en hvilken som helst fejl, som måtte opstå, i tilknytning til hvor tæt det pågældende område er, og tillige med den udtalte bøjelighed ved visse bygningsmaterialer, hvilket i tilknytning til kraftig vind kan bevirke, at der frembringes trykvariationer i området som følge af en tryk-25 virkning eller indtrængning. For således at undgå enhver risiko for aktivering af alarmen af andre årsager, end indbrud, skal tærskelniveauet for disse detektorer indstilles på en relativ høj størrelse, således at de ikke påvirkes af atmosfæriske forstyrrelser, som ved deres tilfældige ind-30 træden dog er uundgåelige, eftersom forstyrrelserne er betinget af tilstedeværelsen af en kraftig vind. Denne indstilling er ødelæggende for effektiviteten af detektoren i roligt vejr.

I US-A-4.442.514 omtales en indretning til behandling 35 af signaler, som udsendes fra en transduktor og som er beregnet til at identificere arten af indtrængen og i tilfælde 2 DK 169647 B1 af indbrud at udløse en alarm, og som har den særlige egenskab, at virke med en ikke fastlagt udløsningstærskel, og som er selvregulerende som en funktion af de modtagne signaler.

5 Indretningen behandler signaler fra transduktoren ved opstilling af signaler, som er ensrettede eller ikke, og som er udsendt fra højpasfiltre og lavpasfiltre. Ud fra signaler fra højpasfilteret, registrerer indretningen, om det drejer sig om indtrængning af et køretøj eller et men-10 neske, medens signalerne fra lavpasfilteret virker ved genkendelse af de tilfælde, hvor der sker en virkelig indtrængning. Disse indtrængninger klassificeres, når de er blevet detekteret, af et logisk kredsløb, til afgørelse af, om de er tilvejebragt af køretøjer eller mennesker.

15 Til identifikation af arten af indtrængning registre res nulovergange i ikke ensrettede signaler fra højpasfilteret, energien i de ensrettede højpassignaler registreres, og de to størrelser sammenlignes.

De signaler, som angiver en indtrængning, behandles 20 ved, at der for de ikke ensrettede lavpassignaler fastlægges vinduer svarende til nulgennemgangen, hvorefter der foretages en måling af energien i de ensrettede lavpassignaler, og der sker en sammenligning af energistørrelserne ved en niveautærskel, som fastlægges ud fra antallet af vinduer med 25 nulgennemgange, som har to nulgennemgange eller flere.

Det omtalte kredsløb er dog meget komplekst og baseret på en rækkefølge af behandlinger af signaler opfanget af transduktoren. Denne kompleksitet medfører en nedsættelse af systemets samlede driftspålidelighed, hvilken nedsættelse 30 yderligere fremmes af de indledende operationer, som har til hensigt at skille lavfrekvente og højfrekvente komposan-ter i signalet. Rækken af behandlinger medfører tab af indledningsværdien som følge af afkortninger i informationen. Risikoen herved er, at det tab, der frembringes ved hvert 35 afsnit, til slut frembringer fejlagtige oversættelser af grundsignalet, hvilket medfører en dårlig styring og i til- DK 169647 B1 3 fælde af indbrud en uheldig virkning i tilknytning til niveauet af det endelige logiske trin.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse, at tilvejebringe en differentialdetektor til akustisk tryk til 5 detektering af åbningen af døre og vinduer i lukket lokale, hvilken detektor indbefatter organer til at opfange den bølge, som frembringes ved at bevæge luftmasser i tilknytning til åbninger af døre eller vinduer, og som tillige indeholder organer til tilpasning af tærskelniveaustørrelsen i over-10 ensstemmelse med betingelserne i det omgivende miljø. Dette formål opnås med en differentialdetektor af den indledningsvis omhandlede art, som er udformet ifølge det i krav l's kendetegnende del anførte.

Ifølge en foretrukken udførelsesform opfanges atmo-15 sfæriske forstyrrelser ved en mikrofon, hvis udgangssignal sendes til et reguleringsorgan, hvor der er tilvejebragt muligheder for ændring af tærskelværdien. Med en sådan detektor kan tærskelniveauet følgelig ved reguleringsorganet til stadighed være indstillet til maksimalværdien gennem 20 det signal, som udsendes fra mikrofonen.

Resultatet heraf er, at de tidligere nævnte atmosfæriske forstyrrelser opfanges, såsnart de indtræder, og før de når det kritiske niveau for ubetimelig aktivering, således at tærskelniveauet indstilles i overensstemmelse 25 hermed.

Reguleringsorganet kan på i og for sig kendt vis indbefatte en reguleringsgren, som på sin indgang modtager et signal fra mikrofonen, og hvis udgangssignal overføres til en indgang på en komparator, hvis anden indgang modtager 30 et andet signal fra mikrofonen.

Komparatoren modtager således på den ene side det signal, som i virkeligheden er udgået fra mikrofonen, og som eventuelt forstærkes, og på den anden side et varierende tærskelsignal, som er udviklet fra mikrofonsignalet.

35 Reguleringsgrenen for det signal, som er tilvejebragt fra mikrofonen, indbefatter flere behandlingstrin i over- 4 DK 169647 B1 ensstemmelse med de forskellige faser med analyse og udformning af signalet, hvilke faser skal tilvejebringes på en sådan vis, som forstås i anlægget på komparatorniveau.

Den ved den foreliggende opfindelse tilvejebragte 5 indretning indbefatter et sammenligningsorgan til sammenligning af udgangsniveauet på mikrofonen med den nævnte tærskelværdi, en fritløbende oscillator, som styres af det nævnte sammenligningsorgan, tælleorganer til tælling af de impulser, som udsendes fra oscillatoren, og aktiveringsorganerne til 10 aktivering af en alarm, når indholdet af tælleren overstiger en forudfastsat størrelse.

Når udgangssignalet fra komparatoren betragtes som værende aktivt, dvs. at det signal, som kommer direkte fra mikrofonen, er højere end referencespændingen, aktiveres 15 oscillatoren på belastningssiden, og hver impuls tælles ved tælleorganet. Når antallet af optalte impulser når en forud fastsat størrelse, aktiveres alarmen.

En sådan detektor reagerer ikke på et periodisk signal, såsom en hørbar lyd, eftersom tælleren i dette tilfælde 20 ikke har tilstrækkelig tid til i en hålvperiode af signalet at nå den forud fastsatte størrelse, som vil aktivere alarmen.

Ved opfindelsen er opnået frembringelsen af en detektor, som sammenlignet med den kendte teknik er mere fintfø-25 lende overfor de aperiodiske påvirkninger, den skal detektere, og som automatisk tilpasses de eksisterende omgivelser, og hvor fejldetekteringer i vidt omfang undgås.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken: 30 fig. 1 er et blokdiagram, som viser kredsløbets ud formning og opbygning, fig. 2 viser en særlig udførelsesform af opfindelsen, fig. 3 viser en mulig ændring af udførelsesformen.

Eftersom fig. 1 er et almindeligt diagram, som foku-35 serer på de forskellige dele af kredsløbet, beskrives den ikke her detaljerede, eftersom referencerne er anført på DK 169647 B1 5 fig. 2 og 3, som er tydeligere. Der refereres til fig. 1 for tilvejebringelse af et samlet billede af den indretning som er tilvejebragt ved den foreliggende opfindelse. For tilvejebringelse af den størst mulige klarhed, indledes med 5 en forklaring af den fig. 2 viste indretning.

Idet der henvises til fig. 2 ses det, at en mikrofon af elektret type har udgangen forbundet med en tærskelkom-parator 5 over en egnet totrinsforstærker 2 og 3, hvor trinnet 3 kan indstilles ved potentiometer 4. Udgangen på for-10 stærkertrinnet 2 er tillige forbundet med indgangen på et lavpas totrins forstærkerfilterkredsløb 6.

Dette filterkredsløb virker ved kun at bevare rippel-delen af det signal, som er opfanget ved mikrofonen, hvilket rippeldel er proportional med størrelsen af bevægelsen i 15 luftmasserne inde i det pågældende område. Herved fjernes følgelig den signalkomposant, som skyldes en pludselig ændring i trykket, således som det f.eks. tilvejebringes ved ituslåning af en glasplade.

Udgangssignalet fra filterkredsløbet overføres til 20 en spidsdetektor 7, som er udformet som en vindueskomparator, hvor de to spændingsreferencer VI og V3 er således tilvejebragt at V3 er større end VI.

Udgangssignalet fra spidsdetektoren 7 virker ved at modulere indstillingsspændingen VI i et kredsløb 9, for at 25 tilvejebringe reguleringssignalet.

Udgangssignalet fra kredsløbet 9 overføres til en spændingsintegrator, hvis udgangssignaler overføres til en spændingsfølger 10.

Spændingsfølgeren 10 anvendes endelig som tærskel-30 niveau i komparatoren 5.

Udgangssignalet fra komparatoren 5 virker ved gennem forbindelsen 13 at aktivere en oscillatortæller 14. Som nævnt tidligere aktiverer denne oscillatortæller en monostabil omskifter 16, når det forud fastsatte antal impulser 35 er blevet optalt. Ved omskiftningen bevirker kredsløbet 16 magnetisering af et relæ 21, som styrer alarmorganet.

6 DK 169647 B1

Relæets driftspolaritet, positiv eller negativ, kan udpeges af brugeren ved anvendelse af en omskifter 30 og et omvendekredsløb 19.

I overensstemmelse hermed repræsenteres atmosfæriske 5 bevægelser, som er opfanget ved mikrofonen 1, på udgangen af filterkredsløbet 6 ved ændringer i spændingen, som bevirker ændringer i udgangstilstanden på spidsdetektoren 7.

Hvis den selvvirkende reguleringomskifter 8, som er placeret på udgangen af kredsløbet 7, står i sluttet stilling, 10 moduleres spændingen VI, som overføres til den postive indgang på modulatorkredsløbet 9, når udgangsspændingen fra filtrerkredsløbet ikke længere ligger mellem VI og V3, da et signal så udsendes efter spidsdektoren 7.

En lysemitterende diode (LED) 11 er placeret på ud-15 gangen af spændingsfølgeren 10, hvorved den selvvirkende reguleringssløjfes driftstilstand kan kontrolleres.

Når en aperiodisk bølge forårsaget ved en åbning eller et indbrud bliver opfanget ved mikrofonen 1 og herefter forstærket i forstærkeren 2, 3 vil komparatoren 5, hvis 20 signalet et større end det indstillelige tærskelniveau i komparatoren 5, ændre sin logiske tilstand i en periode, som er proportional med længden af den omtalte bølge. En anden lysemitterende diode (LED) 12, som viser tærskelniveauet, aktiveres herefter.

25 Hvis længden af den detekterede aperiodiske bølge er tilstrækkelig stor, aktiverer oscillatortælleren 14 alarmen.

Det skal bemærkes, at en detekteringsomskifter 15 tilvejebringer muligheder for at udpege detektorens drifs-arbejdsmåde (chok eller åbning) ved at udpege den oscil-30 lationsstørrelse, som skal til for at aktive alarmen.

Alarmsignalerne, som tilvejebringes ved en LED 17 og en akustisk vibrator 18 muliggør, at detektorens drift kan overvåges, når egentlige alarmorganer ikke er tilvejebragt, idet den nævnte vibrator yderligere styres ved en udpeg-35 ningsomskifter 23.

Medens der i det i fig. 2 viste kredsløb anvendes DK 169647 B1 7 tre referencespændinger, VI, V2 og V3, som er fastlagt ved en spændingsbro, hvor V2 er placeret i midten af intervallet mellem VI og V3 af størrelsen 0,1V, er den anden udformning, som er vist i fig. 3, baseret på et system med et sæt på 5 fire referencespændinger VI til V4.

Reguleringsgrenen er baseret på det samme princip, som i fig. 2, idet den indbefatter et lavpas totrinsfilter 6, som er ændret en lille smule i forbindelse med indgangsspændingen, efterfulgt af en vindueskomparator 7, en selv-10 virkende reguleringsomskifter 8 og et uafhængigt tilpasningskredsløb 9. I denne udformning er den referencespænding, som skal moduleres, V4, idet størrelsen af denne er større end VI, V2 og V3.

Filterkredsløbet 6, hvori tages hensyn til det rip-15 pelsignal, som opfanges ved cellen 1, forstærker den filtrerede information, før denne sendes videre til detektortrinnet på spidsdetektorkredsløbet med to tærskler 7. De to referencespændinger VI og V3 udgør de grænser, hvorudover de rip-pelvariationer som forårsages ved atmosfæriske forstyrrelse 20 eller turbulens, uundgåelig vil medføre en ændring i tilstanden på komparatoren 5 over forstærkerne 2 og 3, hvorved de endelige alarmtrin så aktiveres, hvis tærskelværdien for komparaten 5 var indstillet og forud fastsat.

Tre omskiftersignallys 11, 12 og 17 angiver henholds-25 vis driftstilstanden i den selvvirkende reguleringssløjfe, indretningens tærskelniveau og aktiveringen af de endelige alarmtrin. De første tp, som angiver den konstante driftsfølge i en beredskabstilstand, er tilvejebragt med henholdsvis en grøn og en gul farve. Signallyset 17, som 30 angiver en alarmfase, er af en rød farve. En omskifter 22 kan deaktivere alle signallys samtidig.

Naturligvis er et af de basale elementer i det forklarede kredsløb mikrofonen, hvis rolle er at opfange de betydningsfulde signaler. Som det er set, er de bølger, som 35 kan anvendes af en indretning af den her foreliggende art, aperiodiske og som følge heraf kræves der indretninger, som DK 169647 B1 8

Jean påvirkes ved meget lave frekvenser på en hertz eller endog lavere. Mikrofonerne skal derfor udpeges yderst omhyggeligt, eftersom hele detektoreren er afhængig af kvaliteten af optagelsesorganet.

5 I forhold til den foranstående forklaring kan der foretages ændringer og modifikationer uden herfor at falde udenfor grænserne for det foreliggende opfindelses ånd og omfang.

Claims (2)

1. Differentialdetektor til akustisk tryk til detektering af den aperiodiske bølge, som følger efter åbningen af en dør eller et vindue i et lukket rum, indbefattende en 5 mikrofon (1) og indstillingsorganer (6,7,9,10) til at indstille en tærskelniveaustørrelse, hvilke organer indbefatter en gren til indstilling af spændingen på en første indgang på en komparator (5), hvilken indstillingsgren på sin indgang modtager et første signal fra mikrofonen (1), som er ændret 10 ved et filterkredsløb (6), og som efter denne ændring modulerer en forud fastsat spænding (9), hvilken spænding på den første indgang på komparatoren (5) er afledt fra den ændrede spænding, og hvor den anden indgang på komparatoren modtager et andet signal fra mikrofonen (1), kende-15 tegnet ved, at differentialdetektoren indbefatter en oscillatortæller (14), som styres af komparatoren (5) til optælling af udgangsimpulserne fra en fri oscillator, og udløsningsorganer (16) til udløsning af en alarm, når indholdet af tælleren overstiger en forud fastlagt størrelse. 20

2. Differentialdetektor ifølge krav 1, kende tegnet ved, at udløsningsorganerne indbefatter en monostabil gren (16), som tilvejebringer magnetisering af et relæ (21), som styrer alarmorganerne.