Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung eines Zustands eines Fensters oder einer Tür gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Eine derartige Vorrichtung wird üblicherweise z.B. in Fensters oder Türen eingesetzt, um festzustellen, ob das jeweilige Bauteil geschlossen, geöffnet oder in einem Zwischenzustand, z.B. gekippt, ist. Die Vorrichtung ist mit einer Alarmanlage oder dgl. gekoppelt.
Das Dokument
Im Zuge immer häufiger werdender gewaltsamer Einbrüche und auch extern bedingter Gewalteinwirkungen, wie z.B. Wettereinwirkungen, Unfälle und dgl., besteht ein Bedarf an verbesserten und erweiterten Vorrichtungen dieser Art.
Die Druckschrift
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung zur Erfassung eines Zustands eines Fensters oder einer Tür zu schaffen, bei der insbesondere Schwingungen, die auf eine Gewalteinwirkung schließen lassen, zuverlässig erkannt werden.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Eine Vorrichtung zur Erfassung eines Zustands eines Fensters oder einer Tür umfasst mindestens eine erste Sensoreinheit zur Erfassung eines Zustands eines/einer geöffneten, gekippten oder geschlossenen Fensters/Tür mittels eines Potentiometers als erster Sensor und eines damit verbundenen Betätigers. Die Vorrichtung ist mit mindestens einer zweiten Sensoreinheit zur Erfassung eines weiteren Zustands des Fensters oder der Tür versehen, wobei dieser Zustand Vibrationen bzw. Schwingungen aufweist, die durch Gewalteinwirkung herbeigeführt sind. Weiter weist die Vorrichtung eine Steuervorrichtung mit einer Anpassungseinheit für die mindestens eine zweite Sensoreinheit, zwei Auswertungseinheiten für jeweils eine Sensoreinheit und eine Sendeeinheit auf. Erfindungsgemäß ist eine zusätzlich Auswertungseinheit vorgesehen, welche der ersten Sensoreinheit zugeordnet ist und deren Ausganssignale auf Schwingungen untersucht. Auf diese Weise kann eine Plausibilisierung der erfassten Signale ermöglicht werden. Zudem ist ein kompakter Aufbau ermöglicht.
In einer Ausführung weist die die mindestens eine zweite Sensoreinheit mindestens einen zweiten Sensor auf, welcher ein Schwingungssensor ist. Schwingungssensoren sind in großer Auswahl und hoher Qualität kostengünstig erhältlich und weisen nur geringen Bauraum auf.
Eine weitere Ausführung sieht hierfür vor, dass der mindestens eine zweite Sensor als Schwingungssensor mit mindestens einem piezokeramischen bimorphen Element ausgebildet ist.
Wenn der mindestens eine zweite Sensor mindestens eine bevorzugte Wirkrichtung aufweist, kann er in der Vorrichtung entsprechend angeordnet werden, wodurch die bevorzugte Wirkrichtung den Vorteil erbringt, dass eine Signalamplitude eines in dieser Wirkrichtung erfassten Signals besonders hoch ist. Somit ist kann ein ursprünglicher Einbauort der Vorrichtung weiterhin verwendet werden, wobei das Sensorelement mit seiner Wirkrichtung in die Richtung ausgerichtet werden muss, in welcher eine Wahrscheinlichkeit einer Gewalteinwirkung am größten ist. Dazu können einschlägige Erfahrungswerte herangezogen werden.
In einer anderen Ausführung weist die Anpassungseinheit mindestens eine Filterschaltung auf, die zur selektiven Filterung eines Ausgangssignals des zweiten Sensors dient. Hierin ergibt sich der Vorteil einer besonderen Signalselektierung zur Reduzierung von Fehlmeldungen.
Hierzu kann die Auswertungseinheit für die zweite Sensoreinheit mindestens für eine Auswertung von zeitlicher Länge und Amplitude der Signale der zweiten Sensoreinheit ausgebildet sein. Dadurch wird eine Selektierung und Präzision erhöht. Wenn z.B. bei Gewalteinwirkung mit einem Hammer eine Glasscheibe erst beim zweiten oder dritte Mal zerstört wird, kann durch Auswerten der dadurch erzeugten Signale über einen bestimmten Zeitraum die Häufigkeit ihres Auftretens erfasst und somit von z.B. anderen periodischen Geräuschen bzw. Signalen unterschieden werden. Diese gilt auch bei anderen Werkzeugen, mit denen Rahmen oder andere Bauteile aufgebrochen werden sollen.
In einer noch weiteren Ausführung kann die Auswertungseinheit für die zweite Sensoreinheit zur Analyse von Signalverläufen der Signale der zweiten Sensoreinheit ausgebildet sein, wobei ein Vergleich mit vorher gespeicherten Kurvenformen durchgeführt wird. Hiermit ist eine besonders vorteilhafte Auswertung mit bedeutender Reduzierung von Fehlalarmen möglich. Auch eine Anpassung an unterschiedliche Umgebungs- und Einbaubedingungen lässt sich somit einfach realisieren.
Ein besonders vorteilhafter raumsparender Aufbau ergibt sich, wenn die mindestens eine erste Sensoreinheit und die mindestens eine zweite Sensoreinheit in einem Gehäuse angeordnet sind. Das Gehäuse kann z.B. aus einem wetterfesten Kunststoff hergestellt sein, wobei eine geeignete Schutzart gegen Eindringen von Feuchtigkeit und Staub in einfacher Weise auf ein Minimum reduziert werden kann.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Gleiche Bauelemente bzw. Funktionseinheiten mit gleicher Funktion sind mit gleichen Bezugszeichen in den Figuren gekennzeichnet.
Koordinaten x, y und z dienen zur besseren Orientierung.
Die Vorrichtung 1 zur Erfassung eines Zustands eines Fensters oder einer Tür weist eine erste Sensoreinheit 3 und eine zweite Sensoreinheit 7 in einem gemeinsamen Gehäuse 2 auf.
Die Vorrichtung 1 ist zum Einbau in ein Fenster oder eine Tür vorgesehen. Hierzu wird auf das Dokument
Das Gehäuse 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einem wetterfesten Kunststoff hergestellt und weist eine im Wesentlichen quaderförmige Gestalt auf. Es erstreckt sich in einer Längsrichtung hier in Richtung der y-Koordinate und in einer Breitenrichtung in Richtung der x-Koordinate, wobei eine Höhe in z-Richtung verläuft.
Die erste Sensoreinheit 3 ist hier in einem oberen Viertel des Gehäuses 2 angeordnet und weist einen ersten Sensor 4 auf. Der Sensor 4 ist als ein Potentiometer ausgebildet. Das Potentiometer wirkt mit einem Betätiger 5 zusammen, welcher in einer Wirkrichtung 5a in x-Richtung verschiebbar ist. Die erste Sensoreinheit 3 dient zur Erfassung von den folgenden Zuständen eines Fensters oder einer Tür, nämlich "offen", "gekippt", "geschlossen". Eine detaillierte Beschreibung ist dem Dokument
In einem mittleren Längsabschnitt des Gehäuses 2 ist eine Trägereinheit 6 mit der zweiten Sensoreinheit 7 und einer Steuervorrichtung 10 angeordnet.
Die Trägereinheit 6 ist hier eine Leiterplatte, z.B. in Multilayerausführung mit entsprechenden SMD-Bauteilen, um geringsten Bauraum zu beanspruchen.
Die zweite Sensoreinheit 7 weist mindestens einen zweiten Sensor 8 auf, welcher hier in x-Richtung ausgerichtet angeordnet ist. Der zweite Sensor 8 dient zur Erfassung eines weiteren Zustands des Fensters oder der Tür, bei welchem Schwingungen bzw. Vibrationen erzeugt werden. Diese Schwingungen können sowohl mechanisch als auch akustisch sein. Ein solcher Zustand ist z.B. durch eine Gewalteinwirkung herbeigeführt und einem Vorgang einer Beschädigung, Zerstörung oder eines Brechens von Bauteilen des Fensters oder der Tür zugeordnet. Dies kann z.B. bei Zerschlagen und Bersten von Glas (Fensterscheiben), Brechen und/oder Zersplittern von Holz- oder/und Kunststoffbauteilen, Brechen, Verbiegen oder Knirschgeräusche von Metallbauteilen, Knackgeräusche von Werkzeugen wie Brecheisen, Hammer, Meißel, Schraubendreher im Zusammenhang mit anderen Bauteilen auftreten.
Die Gewaltanwendung kann bewusst, z.B. als Einbruch oder Sachbeschädigung, aber auch umständehalber, z.B. durch Wetter oder Unfall u.dgl. erfolgen.
Auf diese Weise kann ein Zustand eines Fensters oder einer Tür nicht nur bei einem Einbruch bzw. einer Gewalteinwirkung sondern auch bei Unfällen aller Art mit Gewalteinwirkung erfasst werden. Dies kann zusätzlich zu der ersten Sensoreinheit 3 erfolgen. Ein Erfassen mit der zweiten Sensoreinheit 7 ist aber auch selbständig möglich, z.B. wenn die erste Sensoreinheit 3 defekt ist (z.B. durch Gewaltanwendung klemmt) oder nicht aktiviert wird.
Mechanische und akustische Schwingungen, die z.B. durch Einwirkungen wie Regen, Sturm, Hagel, Gewitter u.dgl. sowie z.B. Vogelschlag bedingt sind und von der zweiten Sensoreinheit 7 erfasst werden, können in einer Auswertung der von der zweiten Sensoreinheit 7 dadurch erzeugten Signale ausgenommen werden. Es ist auch möglich, dass der zweite Sensor 8 für einen spezifischen Frequenzbereich von Geräuschen bei Gewalteinwirkung so ausgestaltet ist, dass gerade solche Vibrationen besonders sicher erfasst werden können.
Der zweite Sensor 8 ist ein Vibration-/Schwingungssensor, beispielsweise mit einem piezokeramischen bimorphen Element. Ein solcher Messumformer wandelt mechanische oder/und akustische Schwingungsenergie in elektrische Energie um.
Eine Ansteuerschaltung einschließlich der notwendigen elektrischen Spannungsversorgung ist in der Nähe des zweiten Sensors 8 angeordnet. Weiterhin befindet sich die Steuervorrichtung 10 hier auf der Trägereinheit. Die Steuervorrichtung 10 wird unten noch näher im Zusammenhang mit den
In dem unteren Abschnitt des Gehäuses 2 in
In
Die Steuervorrichtung 10 umfasst eine Anpassungseinheit 11, zwei Auswertungseinheiten 13 und eine Sendeeinheit 14 mit einer Antenne.
Die erste Sensoreinheit 3 mit dem ersten Sensor 4 ist mit der Auswertungseinheit 13 verbunden, welche ihrerseits an die Sendeeinheit 14 angeschlossen ist. Dies ist in dem Dokument
Die zweite Sensoreinheit 7 mit dem zweiten Sensor 8 ist an die Anpassungseinheit 11 angeschlossen. Die Anpassungseinheit 11 kann z.B. Filterschaltungen aufweisen, die zur selektiven Filterung eines Ausgangssignals des zweiten Sensors 8 dienen. Zudem ist eine Verstärkerschaltung für das ungefilterte und gefilterte Signal vorgesehen. Die Filterschaltung(en) kann (können) auch einstellbar sein, um eine Anpassung an unterschiedliche Materialien von Fenster und Tür (Glas/Metall/Holz usw.) vornehmen zu können.
Die Anpassungseinheit 11 weist auch eine elektrische Spannungsversorgung für den zweiten Sensor 8 auf. Dies ist z.B. bei Sensorelementen erforderlich, für die eine höhere Betriebsspannung als die Versorgungsspannung der Energieversorgung notwendig ist.
Die Auswertungseinheit 12 führt eine Auswertung der von der Anpassungseinheit 11 verstärkten und gefilterten Signale durch. Dabei wird eine zeitliche Länge und Amplitude mit ausgewertet. Es können auch Signalverläufe analysiert werden, wobei diese mit vorher gespeicherten Kurvenformen verglichen werden, die bestimmten charakteristischen Geräuschen von Gewaltanwendung entsprechen.
Ein Vogelschlag ist z.B. zeitlich kurz, weist aber eine nur mäßige Amplitude im Signalverlauf auf. Im Gegensatz dazu ist ein Hammerschlag zum Zerschlagen einer Scheibe auch zeitlich kurz, aber das erfasste Signal hat dabei eine wesentlich höhere Amplitude und kann zu einem Vogelschlag unterschiedliche Frequenzen und Frequenzverläufe aufweisen.
Selbstverständlich können auch andere Signalcharakteristika und weitere Unterscheidungsmerkmale in die Auswertung mit eingehen. So kann die Auswertungseinheit 12 auch eine Einrichtung zur Plausibilisierung von Signalen aufweisen.
Wenn die Auswertungseinheit 12 nach Auswertung festgestellt hat, dass ein Zustand des Fensters oder der Tür einer Gewaltanwendung entspricht, erzeugt die Auswertungseinheit 12 ein entsprechendes Signal, das sie an die Sendeeinheit 14 weiterleitet.
Die Sendeeinheit 14 sendet das von der jeweiligen Auswertungseinheit 12, 13 erhaltene Signal an einen Empfänger, z.B. eine Überwachungsstation, der dann zuvor festgelegte Schritte, z.B. Alarmierung entsprechender Stellen, einleitet.
Im Unterschied zu der Ausführung nach
Die zusätzliche Auswertungseinheit 15 wertet das Ausgangssignal des ersten Sensors 4 derart zusätzlich aus, dass sie Unregelmäßigkeiten bzw. Artefakte in der Amplitude, die dem üblicherweise ausgegebenen Gleichspannungssignal überlagert sind. Diese Artefakte können von einer Gewalteinwirkung stammen. Auf diese Weise kann die zusätzliche Auswertungseinheit 15 auch Vibrationen erfassen und auswerten. Diese können zur Plausibilisierung der von der zweiten Sensoreinheit 7 erfassten Signale herangezogen werden.
Wenn z.B. in einem gekippten Zustand des Fensters, der durch die ersten Sensoreinheit 3 erfasst ist, eine Gewaltanwendung erfolgt, wird diese durch die zweite Sensoreinheit 7 erfasst. Somit ist eine Erfassung mehrerer Zustände des Fensters oder der Tür gleichzeitig möglich.
Die Anpassungseinheit 11 und die Auswertungseinheiten 12, 13, 15 können auch zumindest teilweise durch ein Programm eines Mikroprozessors bzw. Mikrocomputers der Steuervorrichtung 10 realisiert sein.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann im Rahmen der Ansprüche modifiziert werden.
Es kann möglich sein, dass eine bevorzugte Ausrichtung des zweiten Sensors 8 in einer bestimmten Richtung aufgrund eines Aufbaus des Sensorbauelementes bedingt ist. Für eine Erfassung aller Richtungen können beispielsweise mehrere Sensorbauelemente der zweiten Sensoreinheit 7 zugeordnet sein, von denen z.B. jeweils eines in x-Richtung, eines in y-Richtung und eines in z-Richtung mit der jeweiligen empfindlichste Wirkrichtung angeordnet ist.
So ist es z.B. denkbar, dass die Auswertungseinheit 13 und die zusätzliche Auswertungseinheit 15 zusammengefasst sind.
Es ist auch möglich, dass eines zusätzliche gemeinsame Auswertung der Festlegungen der Auswertungseinheiten 12, 13 und 14 durch eine weitere, übergeordnete Auswerteschaltung erfolgen kann.
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