Elektrodenanordnung für kapazitive Schutzzäune

Abstract

 Elektrodenanordnung für kapazitive Schutzzäune mit einer Elektrode (E), die einen längsgespannten Leiter (L) mit rechteckigem Querschnitt (Q) oder einen Doppelleiter (L1, L2) mit kreisrunden Querschnitten (Q1, Q2) aufweist, der parallel oder verdrallt sein kann. Eine weitere Elektrodenanordnung besteht aus drei im gleichen Abstand parallel zueinander auf einem Kreisumfang angeordneten Leiter mit sehr kleinem Kreisquerschnitt. Dabei sind in gleichen Abständen Abtropfvorrichtungen angeordnet, die gleichzeitig als Distanzhalter für die Leiter dienen. Eine andere Elektrodenanordnung ist von einem Leitungsdraht gebildet, der die Form einer gedehnten Schraubenfeder aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung für kapazitive Schutzzäune, wobei eine Elektrode mindestens einen, annähernd parallel zum Boden gespannten elektrischen Leitungsdraht aufweist, und mehrere Elektroden untereinander angeordnet sind.

[0002] Für einen sicheren Objektschutz wird häufig zusätzlich zum Gebädeschutz die Umgebung z.B. mit einem Schutzzaun abgesichert, um ein unbefungtes Eindringen zu verhindern oder zumindest zu erschweren. Um ein unbefugtes Eindringen zu erkennen, werden kapazitive Schutzzäune errichtet, die einen Alarm auslösen, wenn sich ein Eindringling ihm nähert oder ihn zu durchdringen versucht. Besonders sicherungsbedürftige Objekte, z.B. Kernkraftwerke, militärische Anlagen, gefährdete Produktionsstätten, benötigen äußerst sichere Raumschutzanlagen.

[0003] Kapazitive Schutzzäune weisen eine Anzahl Elektroden aus längsgespannten Drähten auf, die mit Isolatoren in bestimmten Abständen an Masten befestigt sind. Es werden die Kapazititäten zwischen den einzelnen Elektroden oder die Kapazitäten gegenüber der Erde gemessen und ausgewertet und daraus ein Alarm oder auch ein Störkriterium abgeleitet. Da derartige Freilandanlagen besonders leicht gegen Umwelteinflüsse, z.B. Drahtverdickung durch Regen oder durch das Aufsetzen eines Vogels auf der Elektrode, störempfindlicher sind als Raumschutzanlagen in geschlossenen Gebäuden, werden zur Vermeidung von Fehlalarmen, sogenannten Täuschungsalarmen, verschiedene Maßnahmen getroffen. Derartige Maßnahmen werden im allgemeinen schaltungstechnisch realisiert. Mit Hilfe komplizierter Meß- und Auswertemethoden versucht man bei hinreichend großer Ansprechempfindlichkeit des kapazitiven Schutzzaunes die Täuschungsalarme auf ein Minimum zu reduzieren. Aber diesen Maßnahmen sind Grenzen gesetzt, denn die Kapazitätsänderungen, die beispielsweise durch Regentropfen oder das Aufsetzen von Vögeln auf den Elektroden verursacht werden, lassen sich meß- und auswertetechnisch nicht völlig ausschalten.

[0004] Ein auf einem Elektrodendraht, der im allgemeinen einen kreisrunden Querschnitt aufweist, aufsitzender Vogel bewirkt eine Kapazitätsänderung, die umso geringer ist, je größer der Durchmesser des Drahtes ist. Der Regen, der auf den Drähten in Form von nebeneinander hängenden Tropfen gespeichert wird. bewirkt ebenfalls eine Kapazitätsänderung. Diese Kapazitätsänderung ist umso geringer, je größer der Drahtdurchmesser ist. Das bedeutet, ma_lmüßte die Drahtdurchmesser der Elektroden wesentlich größer machen. Das hat aber den Nachteil, daß die Drähte schwer werden und sich mechanische Probleme ergeben. Außerdem können sich dann auch wieder größere Vögel auf die Drähte setzen.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, zur Vermeidung von Täuschungsalarmen der Elektrode einen eingangs genannten kapazitiven Schutzzaun eine solche Form zu geben und die Elektroden so anzuordnen, daß das Aufsetzen von Vögeln erschwert und die störende Torpfenbildung bei Regen weitgehend vermieden bzw. unwirksam wird.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Hauptanspruchs und der nebengeordneten Ansprüche gelöst.

[0007] Die übliche Elektrodenanordnung für kapazitive Schutzzäune weist in gewissen Abständen untereinander angeordnete, längsgespannte Drähte auf, die im allgemeinen einen kreisrunden Querschnitt besitzen. Dabei sind die Elektroden senkrecht übereinander und parallel zueinander waagrecht zum Boden an Masten angeordnet, wobei eine Elektrode im allgemeinen einen einzigen Leitungsdraht aufweist. Demgegenüber weist die erfindungsgemäße Elektrode einen Leitungsdraht mit einem rechteckigen Leiterquerschnitt auf, dessen schmale Seite wesentlich kleiner als dessen Breitseite ist. Dadurch erhält die Elektrode die Form eines Bandleiters. Die sehr kleine Schmalseite des Bandleiters, beispielsweise von 0, 1mm gegenüber einer Breite von 3 mm erschwert durch die Schneidewirkung das Aufsetzen von Vögeln. Zweckmäßiger Weise ist dieser Bandleiter am kapazitiven Schutzzaun so angeordnet, daß eine Schmalseite nach unten weist, die Elektrode also ein hochkant gestellten Band bildet. Dadurch wird bei Regen das Wasser an der Seitenfläche, der Breitseite des Bandleiters, gespeichert. Eine gleichmäßige Tropfenbildung an der Unterkante (Schmalseite des Bandleiters) ist praktisch ausgeschlossen. Der geringere Strömungswiederstand für das Wasser an den Seitenflächen (Breitseite des Bandleiters) ermöglicht einen schnellen Transport des Wassers längs des Bandleiters. Ein an der Unterkante befindlicher Wasserfilm wirdmn der Seitenfläche her aufgesogen, so daß sich an der Unterkante der Elektrode keine Tropfen bilden können. Das elektromagnetische Feld bildet sich zwischen zwei übereinander angeordneten Elektroden aus, so daß die Feldlinien hauptsächlich an der jeweiligen Schmalseite und den Kanten des Bandleiters austreten. Das an den Breitseiten des Bandleiters befindliche Wasser hat somit in vorteilhafter Weise keinen störenden Einfluß auf die Kapazitätsbedingungen des Schutzzauns.

[0008] Eine vorteilhafte Ausführungsform einer Elektrode ist durch mindestens zwei dicht aneinander angeordnete Leiter gegeben, die einen kreisförmigen Leiterquerschnitt aufweisen können. Dabei können beispielsweise zwei Leiter vorgesehen sein, die parallel zueinander angeordnet sind und einen Doppelleiter bilden. Zweckmäßiger Weise kann der Doppelleiter hochkant angeordnet sein. Im jeweiligen Zwickel zwischen einem derartigen Doppelleiter sammelt sich bei Regen das Wasser, so daß an der Unterseite der Elektrode eine Tropfenbildung verhindert wird, ähnlich wie beim Bandleiter.

[0009] In vorteilhafter Weise können auch beispielsweise zwei Leiter verdrallt angeordnet sein, die zudem in bestimmten Abständen Drahtstückchen eingeflochten haben können, so daß die Elektrode die Form eines Stacheldrahtes aufweist. Das hat den Vorteil, daß definierte Abtropfstellen angeordnet sind, die bei Regen ein rasches Abtropfen des sich bildenden Wasserfilms bewirken.

[0010] Eine zweckmäßge Ausführungsform ist durch eine weitere Elektrode gegeben, die aus mehreren, z.B. drei Leitern gebildet ist, die auf einem Kreisumfang mit vorgegebenem Radius angeordnet sind. Die Leitungsdrähte können mit beispielsweise einer Scheibe aus Isoliermaterial, auf deren Umfang in Einkerbungen die Leiter angeordnet sind, in gewünschtem Abstand zueinander gehalten werden.

[0011] Eine derartige Elektrodenform bildet einen Mehrfachleiter, der beispielsweise aus drei im allgemeinen sehr dünnen Drähten bzw. Leitern besteht. Dies hat den Vorteil, daß die Drähte einen sehr kleinen Durchmesser aufweisen, so daß sich keine Vögel mehr aufsetzen können.

[0012] Ebenso ist durch den verhältnismäßig dünnen Draht, d.h. durch den kleinen Leiterquerschnitt, eine Tropfenbildung bei Regen kaum störend, weil die nur sehr kleinen Tropfen auf der Unterseite der Leiter keine störende Kapazitätsveränderung verursachen. Die erfindungsgemäße Elektrodenform bewirkt einen scheinbaren Radius der Elektrode, der kleiner als der Radius des Kreisumfanges ist, auf dem die Leiter angeordnet sind, aber wesentlich größer als der Radius des einzelnen Leiterquerschnitts ist. Die Isolierscheibe dient gleichzeiti als Abtropfvorrichtung.

[0013] Eine weitere Ausführungsform einer Elektrode ist durch einen Leitungsdraht gegeben, der die Form einer längsgedehnten Schraubenfeder hat. Diese besitzt in definierten Abständen tief liegende Stellen, an denen sich die kleinen Wassertropfen zu einem größeren Tropfen sammeln können und dadurch abtropfen. Im Gegensatz zu einem geraden, längsgespannten Draht, auf den sich bei Regen ein sehr dünner Wasserfilm bildet, der dann in annähernd gleichmäßigen Abständen zu kleinen Tröpfchen führt, wird bei der erfindungsgemäßen Elektrode ein schnelleres Bilden der Regentropfen bewirkt. Der dünne Wasserfilm hat bei einem längsgestreckten Draht einen sehr hohen Strömungswiderstand, der ein sehr langsames Abtropfen bewirkt. Bei einem sehr starken Wind können die wie an einer Perlenschnur aneinander gereihten Tropfen zusammengeschoben werden. Diese sich dadurch bildenden sehr großen Tropfen führen beim Abtropfen zu einem Kapazitätssprung, der einen Täuschungsalarm verursacht. Bei der erfindungsgemäßen gedehnten schraubenfederförmigen Elektrode können derartige Störungen nicht auftreten und zu einem Täuschungsalarm führen, da der Wind die Tropfen nicht bergauf treiben kann. Es bilden sich lediglich kleine Tropfen in definierten Abständen, die beim Abtropfen eine nur sehr geringe Kapazitätsänderung verursachen, die bei der Auswertung der Kapazitätsänderung

[0014] berücksichtigt werden kann. Die gedehnte Schraubenfeder weist einen scheinbaren Radius auf, der größer als der tatsächliche Radius des Drahtes ist. Dieser scheinbare Radius ist für die Kapazitätsbedingungen am Schutzzaun maßgebend.

[0015] Um ein rasches Abtropfen des an den Leitungsdrähten gespeicherten Wassers zu erreichen, kann die Elektrode gegenüber der Waagrechten geneigt sein. Dabei reicht schon eine geringe Neigung der Elektrode von weniger als ₅⁰_.

[0016] Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Elektroden nicht senkrecht übereinander, sonder versetzt zueinander anzuordnen. Das hat den Vorteil, daß das heruntertropfende Wasser auf die darunter befindlichen Elektroden keinen störenden Einfluß hat und somit zu keinem Täuschungsalarm führt.

[0017] Weitere Einzelheiten der Erfindung und sich daraus ergebende Vorteile werden anhand der Zeichnung im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 eine Elektrodenanordnung mit einer hochkant angeordneten, bandförmigen Elektrode mit rechteckigem Querschnitt,

Fig. 2 eine Elektrodenanordnung gemäß Fig. 1 in perspektivischer Darstellung,

Fig. 3 eine Elektrodenanordnung mit zwei zueinander verdrallten Leitern mit jeweils kreisförmigen Querschnitten,

Fig. 4 eine Elektrodenanordnung gemäß Fig. 3, in perspektivischer Darstellung,

Fig. 5 eine Elektrodenanordnung mit einem Dreifachleiter im Schnitt,

Fig. 6 den Dreifachleiter gemäß Fig. 1 in perspektivischer Darstellung mit zusätzlichen Abtropfvorrichtungen und

Fig. 7 eine Elektrodenanordnung mit einem Leiter, der die Form einer gedehnten Schraubenfeder aufweist, in perspektivischer Darstellung.

[0018] In Fig. 1 ist im Querschnitt eine bandförmige Elektrode E1 dargestellt. Der Querschnitt.Q der Elektrode E1 hat die Form eines Rechtecks, dessen Schmalseite SS gegenüber der Breitseite BS sehr klein ist, z.B. 0,1 mm zu 3 mm. Die Elektrode ist am Schutzzaun so angeordnet, daß eine Schmalseite SS nach unten weist.

[0019] Bei Regen bildet sich ein Wasserfilm W auf der Breitseite BS, d.h. an der feldschwachen Seitenfläche des hochkant gestellten Bandleiters. Der Wasserfilm hat nur einen geringen Einfluß auf die Kapazitätsänderung, weil das elektrische Feld vornehmlich an den Kanten und an der Schmalseite der Elektroden seine größte Feldstärke aufweist. Ein an der Schmalseite SS des Bandes befindlicher Wasserfilm W wird von der Seitenfläche BS wegen des geringen Strömungswiderstandes aufgesaugt; so daß sich an der unteren Schmalseite SS des Bandleiters keine die Kapazität des Schutzzaunes ändernden Wassertropfen bilden können. Ein derartiges Band kann an den Breitseiten BS eine große Wassermenge halten, weil der Wasserquerschnitt W groß werden kann. Bei einer geringen Neigung (weniger als 5⁰) wird ein verhältnismäßig rasches Abtropfen des Wassers, wenn die Wassermenge an der Seitenfläche zu groß geworden ist, ermöglicht. Bei den überlicherweise verwendeten runden Drähten wäre dazu eine Neigung von mehr als 10° erforderlich.

[0020] In Fig. 3 ist eine weitere Elektrodenform dargestellt. Die Elektrode E2 hat im Schnitt dargestellt zwei dicht aneinander gepackte Leiter L1 und L2 mit den Querschnitten Q1 und Q2, wobei die Leiter L1 und L2 zueinander verdrallt sind. In dem jeweiligen Zwickel zwischen den Leitern L1 und L2 kann sich bei Regen das WasserW speichern. Es bildet im Schnitt gesehen einen Wasserkeil W. Das Wasser W zeigt hier ein ähnliches Verhalten wie beim ersten Ausführungsbeispiel, Elektrode E1 gemäß Fig. 1. Der relativ große Wasserquerschnitt W im Zwickel der Leiter L1 und L2 hat einen relativ geringen Strömungswiderstand längs des Leiters zur Folge, so daß dadurch ein leichtes Aufsaugen des sich insbesondere an der Unterseite der Elektrode (E2) bildenden Wasserfilms gewährleistet ist. Bei einem zu starken Anwachsen des Wassers im Leiterzwickel topft es ab. Wenn die Elektrode gegenüber der Waagrechten eine geringe Neigung von weniger als 5° aufweist, wird der Abtropfvorgang beschleunigt. Die beiden Leiter L1 und L2 können auch parallel zueinander angeordnet sein und wie der Bandleiter (Elektrode E1) hochkant am kapazitiven Schutzzaun angeordnet sein. Dabei sind ähnliche Verhältnisse wie bei der Elektrode E1 gegeben.

[0021] In Fig. 4 ist eine Elektrode E2 gemäß der Fig. 3 aus verdrallten Leitern L1 undL2 perspektivisch dargestellt. Dort sind in gleichmäßigen Abständen d kleine Drahtstükke ST eingeflochten, so daß sich eine stacheldrahtförmige Elektrode ergibt. Dadurch sind definierte Abtropfstellen für das Wasser geschaffen. Eine Neigung der Elektrode gegenüber der Waagrechten ist hierbei nicht mehr notwendig.

[0022] In Fig. 5 ist eine Elektrodenanordnung dargestellt, bei der die Elektrode E3 ein Dreifachleiter ist, der aus drei dünnen Einzelleitern L1, L2 und L3 mit.jeweils kreisförmigem Querschnitt Q1, Q2 und Q3 besteht, der einen Durchmesser von 2 Ro aufweist. Diese drei Leiter L1 bis L3 sind in gleichmäßigem Abstand zueinander parallel angeordnet, so daß in der Schnittdarstellung die drei Leiter L1 bis L3 mit ihren Querschnitten Q1 bis Q3 auf einem Kreisumfang mit dem Radius R liegen. Sie bilden somit ein gleichseitiges Dreieck. Obwohl der Radius Ro der Leiter sehr klein ist, ergibt sich durch diese Anordnung eine Elektrode E, die einen scheinbaren Radius Rs besitzt, der folgende Größe aufweist: Rs =

, wobei n die Anzahl der Leiter ist.

[0023] Mit einer Vielzahl von dünnen Leitern (n > 3) vergrößert sich der scheinbare Radius Rs. Der kleine Radius Ro der jeweiligen Leiter (L1 bis Ln) der Elektrode E verhindert das Aufsetzen von Vögeln. Sollte sich dennoch ein sehr kleiner Vogel auf einen Draht der Elektrode setzen, so ist der Einfluß nicht zu spüren, weil bei dem großen scheinbaren Radius Rs der Elektrode E die Kapazitätsänderung verhältnismäßig klein ist und zu keinem Täuschungsalarm führt. Ebenso hat eine Tröpfchenbildung bei Regen an der Unterseite der Leiter (L1 bis Ln) keinen störenden Einfluß, weil.dort ein feldschwacher Bereich der Elektrode gegeben ist, denn die Elektrode weist für das elektrische Feld des kapazitiven Schutzzaunes einen scheinbaren Radius Rs auf, wie oben erläutert.

[0024] In Fig. 6 ist die Elektrode E3 gemäß Fig. 5 perspektivisch dargestellt, wobei in gewissen Abständen, die gliechmäßig sein können, Abtropfvorrichtungen AV angeordnet sind, die in vorteilhafter Weise ein definiertes Abtropfen ermöglichen. Diese Abtropfvorrichtungen AV können gleichzeitig als Distanzhalter zwischen den einzelnen Leitern L1 bis L3 des Dreifachleiters dienen. In Fig. 7 ist perspektivisch eine gedehnte schraubenfederförmige Elektrode E4 dargestellt, die einen einzigen Leiter L1 aufweist.

[0025] Es können auch bei anderen Elektrodenformen und -anordnungen definierte Abtropfstellen vorgesehen werden, wenn in bestimmten Abständen Ringe oder ähnliche Abtropfvorrichtungen auf den Elektrodendrähten angeordnet werden.

Ansprüche

1. Elektrodenanordnung für kapazitive Schutzzäune, wobei eine Elektrode mindestens einen, annähernd parallel zum Boden gespannten elektrischen Leitungsdraht aufweist, und mehrere Elektroden untereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektrode (E1) einen Leitungsdraht (2) mit rechteckigem Leiterquerschnitt (Q) aufweist, dessen Schmalseite (SS) wesentlich kleiner als dessen Breitseite (BS) ist.

2. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schmalseite (SS) des rechteckförmigen Leiterquerschnitts (Q) nach unten weisend angeordnet ist.

3. Elektrodenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (E2) zwei dicht aneinander angeordnete Leitungsdrähte (L1, L2) mit annähernd kreisrunden Leiterquerschnitten (Q1, Q2) aufweist.

4. Elektrodenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitungsdrähte (L1, L2) parallel zueinander angeordnet sind.

5. Elektrodenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitungsdrähte (L1, L2) miteinander verdrallt sind.

6. Elektrodenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektrode (E2) in gleichen Abständen (d) eingeflochtene Drahtstücke (ST) aufweist.

7. Elektrodenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektrode (E3) mindestens zwei auf einem Kreisumfang (R) angeordnete Leitungsdrähte (L1, L2 ....) mit annähernd kreisrunden (Ro) Leiterquerschnitten (Q1, Q2 ...) aufweist.

8. Elektrodenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektrode (E3) drei in gleichen Abstand parallel zueinander auf einen Kreisumfang (R) angeordnete Leitungsdrähte (L1 bis L3) mit jeweils sehr kleinem Kreisquerschnitt (Q1 bis Q3) aufweist.

9. Elektrodenanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektrode (E3) äquidistant angeordnete Abtropfvorrichtungen (AV) aufweist.

10. Elektrodenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (E4) einen Leitungsdraht (L1) aufweist, der die Form einer gedehnten Schraubenfeder besitzt.

11. Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektrode (E1 bis E3) in einem bestimmten Winkel gegenüber der Waagrechten geneigt ist.

12. Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die untereinander angeordneten Elektroden zueinander versetzt sind.

Zeichnung