Kapazitives Intrusionsschutzsystem

Abstract

 Das kapazitive Intrusionsschutzsystem weist eine Viel­zahl von Elektroden (E) auf, die über koaxiale Verbindungsleitungen (VL) mit einer Auswerteeinrichtung (AWE) verbunden sind. Mit einer im Elektrodenstromkreis angeordneten Meßeinrichtung (MIM) wird der vom Sender (SEN) zur Elektrode (E) fließende Strom (IM) gemessen. Mit einer weiteren Meßeinrichtung (MIK) in der Auswerteeinrichtung (AWE) wird der über die Kabelkapa­zität (CK) fließende Kabelstrom (IK) gemessen, wobei der Schirmleiter (Sch) der Koaxialleitung (VL) über die Meßeinrichtung (MIK) auf Erdpotential (EP) gelegt ist. Durch die Differenzbildung des gemessenen Stromes (IM) und des Kabelstromes (IK) wird der tatsächliche Elektrodenstrom (IE) erhalten. Die Strommeßeinrichtungen (MIM, MIK) können von einem Meßwandler (MW) gebildet sein, der eine dritte Wicklung (W3) mit gleicher Windungszahl wie die Primärwicklung (PW) aufweist. Die Primärwicklung (PW) liegt im Elektrodenstromkreis, die dritte Wicklung (W3) liegt zwischen Schirmleiter (Sch) und Erdpotential (EP).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein kapazitives Intrusionsschutzsystem, bei dem die Elektroden über koaxiale Verbindungsleitungen mit einer Auswerteein­richtung verbunden sind, in der mit in den Verbindungs­leitungen angeordneten Meßeinrichtungen die jeweiligen Elektrodenströme gemessen werden.

[0002] Bei kapazitiven Intrusionsschutzsystemen sind die Elektroden über Kabel, im allgemeinen Koaxialkabel, mit der Auswerteeinrichtung verbunden. Zur Erfassung von Eindringlingen werden die Kapazitäten bzw. Kapazitäts­änderungen zwischen Sende- und Empfangselektroden und/oder aber auch zwischen den Sendeelektroden und der Erde (Erdpotential) gemessen und daraus Alarmkriterien für einen Alarm abgeleitet. Zur Erfassung der Elektroden­kapazitäten werden die über die Elektrodenkapazität fließenden Ströme gemessen und bewertet. Beispielsweise ist in der DE-OS 33 29 554 ein derartiges Verfahren beschrieben. Dort werden zur Messung der kapazitiven Zustandsänderungen an einem Schutzzaun in jedem Elektrodenstromkreis mit Hilfe von Strommeßeinrichtungen die Elektrodenströme gemessen und daraus die jeweilige Betriebskapazität der Elektrode gewonnen. Insbesondere bei längeren Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Elektroden und der Auswerteeinrichtung überlagern sich zu den gemessenen Strömen in der Auswerteeinrichtung störende Ströme, die durch die Kabelkapazität fließen und dadurch das Meßergebnis verfälschen. Dies führt in nachteiliger Weise zu Falschmessungen und dadurch häufig zu Fehlalarmen.

[0003] In der DE-OS 33 21 471 wurde daher schon eine Meßanordnung zur Kapazitätsmessung vorgeschlagen, bei der die störenden Einflüsse durch die Kabelkapazitäten vermieden werden. Bei der dort beschriebenen Anordnung sind für jede Elektrode zusätzliche und Rückleitungen vorgesehen, die über zusätzliche Übertrager an der Elektrode angeschlossen sind. Diese Maßnahmen sind sehr aufwendig und verteuern derartige Intrusions­schutzsysteme.

[0004] Ferner ist bekannt, kurze kapazitätsarme Kabel zu verwenden, um die störenden Einflüsse genügend klein zu halten. Dies hat aber den Nachteil, daß die Einsatzmöglichkeiten im Falle von kürzeren Verbindungs­kabeln eingeschränkt sind, und daß andererseits das Intrusionsschutzsystem mit teueren Spezialkabeln sehr verteuert wird. Da diese störenden Einflüsse insbesondere durch die Sendeströme, da hier hohe Spannungen anliegen, verursacht werden, hat man schon auf die Messung der Sendeströme verzichtet. Dies wiederum führt zu beträchtlichen Informationsverlusten, so daß ein zuverlässiges Auswerten und ein sicheren Ansprechen des Intrusionsschutzsystems nicht immer gewährleistet ist.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es daher, die oben geschilderten Nachteile zu vermeiden und für ein kapazi­tives Intrusionsschutzsystem eine Meßanordnung zur Messung der Sendeströme im Elektrodenstromkreis anzugeben, bei dem die Kabelkapazitäten keinen störenden Einfluß auf das Meßergebnis haben. Dabei sollen weder teuere Spezialkabel noch aufwendige Schaltungsanordnungen verwendet werden.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem eingangs ge­schilderten Intrusionsschutzsystem dadurch gelöst, daß im Sendestromkreis zwischen dem Sender und dem Koaxial­leiter der Verbindungsleitung eine Strommeßeinrichtung angeordnet ist, daß zwischen dem Schirmleiter der Ver­bindungsleitung und dem Erdpotential eine weitere Strom­meßeinrichtung angeordnet ist, und daß die Differenz aus dem Meßstrom und dem durch die Kabelkapazität fließenden Kabelstrom gebildet und der tatsächlich ermittelte Elektrodenstrom weiterverarbeitet wird.

[0007] Bei der erfindungsgemäßen Meßanordnung werden beide Ströme einzeln gemessen. Durch die Differenzbildung wird der Kabelstrom eliminiert, so daß der tatsächlich über die Elektroden fließende Elektrodenstrom gemessen und ausgewertet wird.

[0008] Dabei kann in vorteilhafter Weise der jeweils gemessene Strom mit einem Analog-Digital-Wandler umgesetzt werden und die Differenz in einem angeschlossenen Mikrorechner gebildet werden.

[0009] In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann als Meßeinrichtung zur Messung des im Koaxialleiter fließenden Meßstroms und zur Messung des Kabelstroms über den Schirmleiter ein besonders ausgebildeter Meßwandler vorgesehen sein. Die Primärwicklung ist dabei, wie bekannt, im Elektrodenstromkreis angeordnet. Über die Sekundärwicklung wird der zu messende Strom oder die dazu proportionale Spannung abgegriffen. Erfindungsgemäß ist eine zusätzliche, dritte Wicklung im Meßwandler angeordnet, die einerseits am Schirmleiter der koaxialen Verbindungsleitung angeschlossen ist und andererseits auf Erdpotential liegt. Durch diese zusätzliche Wicklung wird der Kabelstrom derart geführt, daß er vom ursprünglichen Meßstrom subtrahiert wird. Dadurch wird in einfacher jedoch vorteilhafter Weise erreicht, daß der über die unvermeidbaren Kabelkapazitäten fließende Kabelstrom die Messung nicht mehr störend beeinflußt. Erfindungsgemäß weist dabei die Primärwicklung und die zusätzliche dritte Wicklung die gleiche Windungszahl auf, so daß der durch die dritte Wicklung fließende Kabelstrom entgegen dem eigentlichen Meßstrom fließt und auf die Weise subtrahiert wird. Es wird daher an der Sekundärwicklung der tatsächlich über die Elektrodenkapazität zur Erde fließende Strom gemessen.

[0010] Anhand der Figuren wird die Erfindung im folgenden kurz erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 eine bekannte Meßanordnung,

Fig. 2 die erfindungsgemäße Meßanordnung und

Fig. 3 die erfindungsgemäße Meßanordnung mit einem Meßwandler.

[0011] In Fig. 1 ist im Elektrodenstromkreis in der Auswerteein­richtung AWE ein Meßwandler MW mit seiner Primärwicklung PW angeordnet. Der Meßwandler ist am Sender SEN ange­schlossen, der beispielsweise eine Wechselspannung US von 100 Volt erzeugt. Der Sender liegt mit seinem zweiten An­schluß auf Erdpotential EP. In den Koaxialleiter KL der Verbindungsleitung VL fließt der Meßstrom IM, der über die Sekundärwicklung SW des Meßwandlers MW gemessen, bei­spielsweise in Form einer proportionalen Spannung dort abgegriffen werden kann. Der gemessene Strom IM besteht jedoch aus der Summe des über die Elektrode E und die Elektrodenkapazität CE zum Erdpunkt EP fließenden Elektrodenstroms IE und dem über die Kabelkapazität CK zum Schirm Sch des Koaxialkabels bzw. Erdpotential EP fließenden Kabelstroms IK. In Abhängigkeit von der Kabelkapazität CK wird der gemessene Stromwert verfälscht.

[0012] In der in Fig.2 dargestellten erfindungsgemäßen Meßanordnung ist im Elektrodenstromkreis, also zwischen dem Sender SEN und dem Koaxialleiter KL der Verbindungs­leitung VL eine erste Meßeinrichtung MIM angeordnet. Der Schirmleiter Sch der koaxialen Verbindungsleitung VL ist nicht unmittelbar geerdet, sondern führt zur Auswerte­einrichtung AWE. Dort ist der Schirmleiter Sch an einer weiteren Meßeinrichtung MIK angeschlossen, die mit ihrem zweiten Anschluß auf Erdpotential EP liegt. Über eine in der Auswerteeinrichtung befindliche Subtrahiereinrichtung wird der Kabelstrom IK vom Meßstrom IM subtrahiert, so daß der tatsächlich über die Elektrode E und Elektroden­kapazität CE fließende Elektrodenstrom IE gemessen wird.

[0013] Ein einfaches Ausführungsbeispiel für die erfindungs­gemäße Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt. Dort ist in der Auswerteeinrichtung AWE die Meßeinrichtung ME von einem Meßwandler MW gebildet, der neben der bekannten Primärwicklung PW im Elektrodenstromkreis und der Sekundärwicklung SW zum Abgreifen des Meßstroms IM eine dritte Wicklung W3 aufweist. Diese dritte Wicklung W3 ist entsprechend der Fig. 2 einerseits am Schirm­leiter Sch der koaxialen Verbindungsleitung VL ange­schlossen, über den der durch die Kabelkapazität CK her­vorgerufene Kabelstrom IK fließt. Das andere Ende der dritten Wicklung W3 liegt auf Erdpotential EP. Die Windungszahlen der Primärwicklung PW und der dritten zusätzlichen Wicklung W3 sind gleich groß, so daß die Zusatzwicklung W3 entgegengesetzt durchströmt wird und der störende Kabelstrom IK vom Meßstrom IM subtrahiert wird, so daß der tatsächlich zu messende Elektrodenstrom IE ermittelt wird.

[0014] Mit der erfindungsgemäßen Anordnung werden ausschließ­lich die Elektrodenströme IE gemessen, auch wenn die Elektroden E über lange Verbindungskabel VL mit den Aus­werteeinrichtungen AwE verbunden sind. Die erfindungs­gemäße Anordnung wird bei einem kapazitiven Intrusionsschutzsystem für mehrere Elektroden angewandt, die von einem Sender gespeist werden und bei denen die Elektrodenströme zur Ermittlung der Elektrodenkapazitäten gemessen werden.

Ansprüche

1. Kapazitives Intrusionsschutzsystem, bei dem die Elektroden (E) über koaxiale Verbindungsleitungen (VL) mit einer Auswerteeinrichtung (AWE) verbunden sind, in der mit in den Verbindungsleitungen (VL) angeordneten Meßeinrichtungen (ME) die jeweiligen Elektrodenströme (IE) gemessen werden,
dadurch gekennzeichnet, daß im Sende­stromkreis zwischen dem Sender (SEN) und dem Koaxial­leiter (KL) der Verbindungsleitung (VL) eine Strommeß­einrichtung (MIM) angeordnet ist,
daß zwischen dem Schirmleiter (Sch) der Verbindungs­leitung (VL) und dem Erdpotential (EP) eine weitere Strommeßeinrichtung (MIK) angeordnet ist,
und daß die Differenz aus dem Meßstrom (IM) und dem durch die Kabelkapazität (CK) verursachten Kabelstrom (IK) gebildet und der tatsächlich ermittelte Elektrodenstrom (IE) weiter verarbeitet wird.

2. Kapazitives Intrusionsschutzsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils gemessenen Meß- und Kabelströme (IM und IK) digitalisiert und in einem Mikrorechner weiterver­arbeitet werden.

3. Kapazitives Intrusionsschutzsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strommeßeinrichtungen (MIM, MIK) von einem Meßwandler (MW) gebildet sind, der zusätzlich zur Primärwicklung (PW), die im Sendestromkreis liegt, und zur Sekundär­wicklung (SW), an der der Meßstrom (IM) angegriffen wird, eine dritte Wicklung (W3) aufweist, die zwischen dem Schirmleiter (Sch) der Verbindungsleitung (VL) und Erd­potential (EP) liegt, wobei die Primärwicklung (PW) und die dritte Wicklung (W3) gleiche Windungszahlen aufweisen und gegensinnig durchströmt werden.

Zeichnung