Kapazitiver Schutzzaun

Abstract

 Ein kapazitiver Schutzzaun mit Sende- und Empfangs­elektroden, die mittels Isolatoren am Schutzzaun angeord­net sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß jeder Isolator (J) für die Sendeelektroden (EL) als aktiver Isolator mit einer Strom-Kompensationseinrichtung (V,S,C) für den Isolatorstrom (IJ) ausgebildet ist. Dabei ist der aktive Isolator von einem einfachen Isolator (J) und in Reihe dazu von einem Widerstand (R) und einem diesen parallel geschalteten Verstärker (V) gebildet, der eine Strom­quelle (S) steuert, die über einen Koppelkondensator (C) einen Kompensationsstrom (IK) an den Elektrodenanschluß (EL) des Isolators (J) gibt. Die gesteuerte Stromquelle kann mit ihrem Fußpunkt entweder an Erde (E) oder am Verbindungspunkt (VP) der Reihenschaltung von Isolator (J) und Widerstand (R) liegen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen kapazitiven Schutz­zaun mit Sende- und Empfangselektroden, die mittels Isolatoren an geerdeten Zaunmasten angeordnet sind, wobei die über die Elektrodenkapazitäten fließenden Elektroden­ströme gemessen und in einer zentralen Auswerteein­richtung aus ermittelten Kapazitätsänderungen ein Intruder-Alarm abgeleitet wird.

[0002] Bei Intrusionsschutzsystemen mit einem kapazitiven Schutzzaun werden Sende- und Empfangs-Elektroden benötigt, die isoliert befestigt sind. Gemessen und bewertet werden die durch die Elektrodenkapazitäten fließenden Ströme, wie dies beispielsweise in der DE-OS 33 29 554 beschrieben ist. Aus den gemessenen Elektrodenströmen bzw. ermittelten Betriebskapazitäten werden durch Intruder verursachte Kapazitätsänderungen abgeleitet, die zu einer Alarmgabe führen. Die Elektrodenströme werden jedoch durch Ströme, die durch die Isolatoren fließen, verfälscht. Besonders kritisch sind hier die Sendeelektroden, da bei diesen eine hohe Spannung (z.B. 100 Volt) am Isolator liegt und deswegen schon relativ große Isolationsströme fließen können, selbst wenn der Isolator noch einen recht großen Wider­stand hat.

[0003] Es wird daher häufig auf die Messung der Sendeelektroden­ströme verzichtet und dadurch ein beträchtlicher Informationsverlust in Kauf genommen. Außerdem wurden bereits immer bessere Isolatoren entwickelt, so z.B. spezielle Isolatoren, die für den kapazitiven Intrusions­schutz geeignet sind (DE-GM 83 33 086) und mit deren Hilfe die Fehlereinflüsse verringert werden können. Für einen kapazitiven Schutzzaun sind jedoch ein Vielzahl hochwertiger, daher teuerer Spezialisolatoren erforder­lich, wobei störende Kriechströme dennoch nicht ganz zu vermeiden sind.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, die oben geschilderten Nachteile zu vermeiden und bei einem eingangs geschilderten kapazitiven Schutzzaun die störenden Einflüsse an den Isolatoren zu verringern, um die Elektrodenströme präziser messen und die Kapazitäts­änderungen zuverlässiger erkennen zu können.

[0005] Diese Aufgabe wird bei einem oben beschriebenen kapazi­tiven Schutzzaun erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Isolator für die Sendeelektroden als aktiver Isolator mit einer Strom-Kompensationseinrichtung für den Isolatorstrom ausgebildet ist.

[0006] Der erfindungsgemäße Isolator ist als aktiver Isolator ausgebildet und verwendet zusätzlich zu einem herkömm­lichen (passiven) Isolator ein aktives Element, das den störenden Isolatorstrom mißt und einen kompensierenden Strom in die Isolationsstrecke derart einspeist, daß die Summe aus beiden Strömen nahezu Null ist und somit der aktive Isolator keinen störenden Einfluß besitzt und sich wie ein idealer Isolator verhält. Das ist vorteilhafter­weise auch dann der Fall, wenn der passive Isolator relativ schlecht isoliert. Dabei kann erfindungsgemäß der passive Isolator durch einen einfachen und billigen Isolator realisiert werden, so daß auch die Mehrkosten für das aktive Element kompensiert werden. Die dazu jeweils notwendige Energieversorgung kann durch Primär­elemente, z.B. Siliziumbatterien, Solarzellen mit zu­sätzlichen Akumulatoren oder durch Ankopplung an die Elektrodenspannung erfolgen.

[0007] Zweckmäßigerweise ist der passive Isolator in Reihe mit einem Meßwiderstand angeordnet, durch den ebenfalls der Isolatorstrom fließt. Am Meßwiderstand wird der dadurch hervorgerufene Spannungsabfall gemessen und einem Ver­stärker zugeführt, der den gemessenen Isolatorstrom verstärkt und eine nachgeschaltete gesteuerte Strom­quelle derart steuert, daß über einen Koppelkondensator ein entsprechender Kompensationsstrom an den Elektroden­anschluß des Isolators gegeben wird. Dabei kann der andere Anschluß der gesteuerten Stromquelle an Erde liegen. In jedem Fall wird auf diese Weise erreicht, daß die Summe der Ströme, nämlich Isolatorstrom und Kom­pensationsstrom, nahezu Null wird und damit keine störende Belastung an der Sendeelektrode darstellt.

[0008] In einer anderen, vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist der Fußpunkt der gesteuerten Stromquelle, die bei­spielsweise mit Hilfe eines Transistors realisiert werden kann, mit dem Verbindungspunkt des Isolators und des Meßwiderstandes verbunden. Das hat den Vorteil, daß die Summe von Isolatorstrom und Kompensationsstrom durch den Meßwiderstand fließt und somit eine sehr kleine Spannung am Meßwiderstand anliegt. Mit dieser Gegenkopplung wird erreicht, daß weder der Verstärker noch die gesteuerte Stromquelle in ihren Eigenschaften sehr präzise und konstant sein müssen, weil die Verstärkung unkritisch ist, wenn sie nur hinreichend groß ist.

[0009] Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert.

[0010] Dabei zeigen

Fig. 1 und 2 schematisch zwei mögliche Strom-Kompen­sationsschaltungen des erfindungsgemäßen aktiven Isolators.

[0011] In Fig. 1 ist schematisch die prinzipielle Wirkungsweise der Erfindung dargestellt. Die Elektrodenspannung UL, d.h. die Spannung zwischen der Sendeelektrode EL und Erde E, liegt an der Reihenschaltung des Isolators J und des Strommeßwiderstandes R. Der über den Isolator J fließende Strom IJ wird als Spannungsabfall am Meßwiderstand R gemessen und in dem Verstärker V derart verstärkt, daß die vom Verstärker V gesteuerte Stromquelle S über den Koppelkondensator C einen Kompensationsstrom IK in die Sendeelektrode EL einspeist. Dabei ist der Kompensations­strom IK ebenso groß, jedoch entgegengesetzt gerichtet, wie der Isolatorstrom IJ. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Summe der Ströme IJ und IK zu Null wird und somit keine störende Belastung der Elektrode EL darstellt. Der über die Elektrodenkapazität fließende Isolator­strom, der gemessen und ausgewertet wird, wird also nicht durch einen über den Isolator J fließenden Isolatorstrom IJ verfälscht. Der durch den Meßwiderstand R fließende Isolatorstrom hat keinen Einfluß auf den gemessenen Elektrodenstrom.

[0012] Fig. 2 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung. Sie ist ähnlich der in der Fig. 1 dargestellten Anordnung aufgebaut, jedoch mit der Aus­nahme, daß der Fußpunkt der gesteuerten Stromquelle S nicht mit der Erde E, sondern mit dem Verbindungspunkt VP des Isolators J und des Meßwiderstandes R verbunden ist.

[0013] Aufgrund dieser Schaltungsanordnung fließt die Summe vom Isolatorstrom IJ und Kompensationsstrom IK durch den Meßwiderstand R und führt im Falle der Kompensation zu einer verschwindend kleinen Spannung am Meßwiderstand R. Durch diese Anordnung ist erreicht, daß der Verstärker V und die gesteuerte Stromquelle S nicht als präzise und konstante Schaltungselemente ausgebildet sein müssen. Wesentlich hierbei ist nur, daß die Verstärkung hinreichend groß sein muß. Die Strom- oder Spannungs­quellen, die zur Energieversorgung der Verstärker und gesteuerten Stromquelle erforderlich sind, sind hier nicht eigens dargestellt.

Ansprüche

1. Kapazitiver Schutzzaun mit Sende- und Empfangs­elektroden, die mittels Isolatoren am Schutzzaun an geerdeten Zaunmasten angeordnet sind, wobei die über die Elektrodenkapazitäten fließenden Elektrodenströme gemessen und in einer zentralen Auswerteeinrichtung aus ermittelten Kapazitätsänderungen ein Intruder-Alarm abgeleitet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder Isolator (J) für die Sendeelektroden (EL) als aktive Isolator mit einer Strom-Kompensationseinrichtung (V,S,C) für den Isolatorstrom (IJ) ausgebildet ist.

2. Kapazitiver Schutzzaun nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Isolator von einem einfachen Isolator (J) und in Reihe dazu einem Widerstand (R) und einem diesen parallel geschalteten Verstärker (V) gebildet ist, dessen Ausgang (A) eine Stromquelle (S) steuert, die über einen Koppel­kondensator (C) einen Kompensationsstrom (IK) an den Elektrodenanschluß (EL) des Isolators (J) gibt.

3. Kapazitiver Schutzzaun nach Anspruch 2
, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerte Stromquelle (S) mit ihrem Fußpunkt an Erde (E) liegt.

4. Kapazitiver Schutzzaun nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerte Stromquelle (S) mit ihrem Fußpunkt am Ver­bindungspunkt (VP) der Reihenschaltung von Isolator (J) und Widerstand (R) liegt.

Zeichnung