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Dokumentenidentifikation DE3814062C2 27.01.1994
Titel Isolatoranordnung an einem kapazitiven Intrusions-Schutzzaun
Anmelder Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München, DE
Erfinder Thilo, Peer, Dr.-Ing., 8000 München, DE
DE-Anmeldedatum 26.04.1988
DE-Aktenzeichen 3814062
Offenlegungstag 09.11.1989
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 27.01.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.01.1994
IPC-Hauptklasse G08B 13/26
IPC-Nebenklasse H01B 3/18   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Isolatoranordnung an einem kapazitiven Intrusions-Schutzzaun gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei kapazitiven Intrusions-Schutzzäunen werden Elektroden benötigt, die isoliert am Schutzzaun befestigt sind. Gemessen und ausgewertet werden die durch die Elektroden-Kapazitäten fließenden Ströme, wie dies beispielsweise aus der DE-OS 33 29 554 bekannt ist. Das dort beschriebene Verfahren zur Messung von kapazitiven Zustandsänderungen an einem Schutzzaun mit mehreren parallel angeordneten Elektroden weist einen Sender auf, dessen Wechselspannung mindestens an eine der Elektroden angelegt ist, während die übrigen Elektroden als Empfangs-Elektroden geerdet sind. In jedem Elektrodenstromkreis ist eine Strommeßeinrichtung vorgesehen, mittels der der Elektrodenstrom gemessen und daraus ein der Betriebskapazität dieser Elektrode entsprechender Meßwert gewonnen wird. Aus diesen Meßwerten werden durch Vergleich mit früheren Meßwerten der gleichen oder der anderen Elektroden und durch Vergleich mit bestimmten Meßwertmustern Störungsfaktoren kompensiert und nur bei nicht kompensierbaren Meßwerten Alarm ausgelöst.

Diese zu messenden Ströme werden jedoch durch Ströme, die durch die Isolatoren fließen, verfälscht. Dieser Einfluß ist besonders störend, weil die Isolatorströme z. B. durch Witterungseinflüsse stark schwanken können. Hochwertige Isolatorsysteme, die dieser Aufgabe wenigstens teilweise genügen, sind relativ aufwendig und teuer. Es wurden daher immer bessere Isolatoren und Anordnungen entwickelt (z. B. DE-GM 83 33 086).

In der EP 02 59 627 A2 ist eine Isolatoranordnung an einem kapazitiven Intrusions-Schutzzaun mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 beschrieben.

Auch diese bekannte Isolatoranordnung erfordert einen hohen konstruktiven und kostenintensiven Aufwand. Dennoch läßt es sich nicht vermeiden, daß wegen der endlichen Isolatorwiderstände Ströme durch die Isolatoren fließen und der Meßeinrichtung verloren gehen und dadurch das Meßergebnis falsch beeinflussen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Nachteile zu vermeiden und eine Isolatoranordnung zu verbessern, die größtenteils die Verwendung einfacher Isolatoren zuläßt, ohne dabei Fehlmessungen zu verursachen.

Diese Aufgabe wird bei einer eingangs geläuterten Isolatoranordnung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an jedem Stützmast ein oberer und ein unterer Querträger angeordnet ist, und daß die Isolatoren von isolierenden Seilen gebildet sind, die zwischen den oberen und unteren Querträgern befestigt und an denen die Elektroden angebracht sind.

Die erfindungsgemäße Isolatoranordnung verringert den Einfluß der Isolationsstrecken bei Sende- und Empfangselektroden, wobei eine besonders einfache und preiswerte Isolatorausführung angewandt ist. Denn die sonst üblichen Stützisolatoren zum Halten und Abstützen der einzelnen Elektroden sind von Isolierseilen gebildet, die zwischen den oberen und den unteren Querträgern gespannt sind. Dabei sind die einzelnen Elektroden, beispielsweise durch Verknoten, am Isolierseil befestigt. Mit der zusätzlichen Hilfselektrode, die auf Senderpotential liegt, wird erreicht, daß an den Sendeisolatoren lediglich Spannungsverhältnisse vorherrschen, wie an den Empfangsisolatoren. Dadurch werden die Meßergebnisse in den Meßeinrichtungen, die in dem Sendeelektrodenstromkreis angeordnet sind, nicht mehr durch über die Isolatoren abfließende Ströme verfälscht.

Zweckmäßigerweise kann die unmittelbar am Sender angeschlossene Elektrode als Hilfselektrode oberhalb oder unterhalb der Sende- und Empfangselektroden vorgesehen werden. Es ist auch vorteilhaft, zwei Hilfselektroden vorzusehen, wovon beispielsweise eine oberhalb und die andere unterhalb der Elektroden angeordnet ist.

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, zwei isolierende Seile, nämlich ein Isolatorseil für die Sendeelektroden und ein eigenes Isolatorseil für die Empfangselektroden anzuordnen, so daß mit dem einen Isolatorseil nur die Sendeelektroden und mit dem anderen Isolatorseil die Empfangselektroden gehaltert werden. Mit dieser Isolatoranordnung wird eine mechanische Halterung vieler Elektroden mit wenigen, billigen Teilen auf eine sehr einfache Weise erreicht. Des weiteren wird erreicht, daß durch die alleinige Zugbeanspruchung der Isolatoren Querschnitt und Oberfläche klein und damit die Isolationswiderstände groß sind. Die Anforderungen an die Isolationseigenschaften können gering sein, weil Isolationsströme nur zwischen Elektroden gleicher Art, nämlich Sende- oder Empfangselektroden, fließen können. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß die mittleren Elektroden einer Gruppe besonders gut isoliert sind, weil Isolationsströme nur zu den Nachbarelektroden fließen könnten, die auf praktisch gleichem Potential liegen, weil die entsprechenden Spannungen zwischen den Elektroden nahezu gleich groß sind.

Die einzelnen Isolatorseile können aus Kunststoff, beispielsweise Perlon, gebildet sein. Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ergibt sich jedoch dadurch, daß zumindest das Isolatorseil für die Sendeelektroden von einem metallischen Innenleiter und einem Isoliermantel gebildet ist, wobei nur eine Hilfselektrode vorgesehen ist und diese elektrisch leitend mit dem Innenleiter des Isolatorseils verbunden ist. Die andere, d.h. die hiervon entfernte Seite des Isolatorseiles, weist eine leitende Fläche auf, die eventuelle Isolationsströme zur Hilfselektrode abführen kann. Dabei kann die leitende Fläche schon allein dadurch gegeben sein, daß ein kurzes Stück der Isolation des Isolatorseiles entfernt ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann zur Verbesserung der stärker beanspruchten Isolatoren der Außenelektroden zusätzlich ein handelsüblicher Isolator zwischen dem Isolatorseil für die Sendeelektroden und dem oberen und/oder dem unteren Querträger eingeschleift werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Ausführungsbeispielen im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 eine bekannte Isolatoranordnung,

Fig. 2 schematisch dargestellt die erfindungsgemäße Isolatoranordnung,

Fig. 3 und 5 Beispiele für die Querträger und

Fig. 4 eine Isolatoranordnung mit einem Isolatorseil, das von einem Innenleiter mit einem Isoliermantel gebildet ist.

In Fig. 1 ist schematisch der hier interessierende Teil eines kapazitiven Schutzzaunes bekannter Art mit den Empfangselektroden EEl bis EEk und den Sende-Elektroden SE2 bis SE1 dargestellt. Die zu messenden Schutzkapazitäten Cn,m sind durch gestrichelt gezeichnete Kondensatoren zwischen den Elektroden angedeutet. Die Auswerteeinrichtung AWE weist Meßeinrichtungen Ml bis Mi bzw. Mk, mit denen die Elektrodenströme Il bis Ik bzw. Ii bestimmt werden, auf. Die an den Meßeinrichtungen abfallenden Spannungen sind mit Ul bis Uk bzw. Ui bezeichnet. Ferner sind auch an den Isolatoren ISOl bis ISOk bzw. ISOi fließenden Isolatorströme I&min;l bis I&min;k bzw. I&min;i gezeigt. Die Sende-Elektroden SE werden über die entsprechenden Meßeinrichtungen vom Sender SEN mit einer Senderspannung US von beispielsweise 100 Volt und 10 kHz gespeist. Liegen die Isolatoren der Sende-Elektroden gegen Erde ER, so müssen sie dieser vollen Senderspannung US widerstehen, was entweder aufwendige Isolatoren erfordert oder zu hohen, die Messung verfälschenden Isolatorströmen führt. Liegen dagegen die Fußpunkte der Isolatoren der Sende-Elektroden an einem Stützpunkt SP, der unmittelbar mit der Senderspannung US beaufschlagt ist (gestrichelt dargestellt), und dieser über einen eigenen Hilfsisolator HI an Erde ER, so liegen an den Sende-Elektroden-Isolatoren nur noch die an den Meßeinrichtungen abfallenden Spannungen U2 bis Ue, so daß die gleichen Verhältnisse wie bei den Empfangselektroden erzielt werden.

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Isolatoranordnung gezeigt. Der Sender SEN speist über die Meßeinrichtungen M2, M4 und M6 die Sendeelektroden SE2, SE3 und SE4 und direkt die obere und untere Hilfselektrode HEo und HEu. Die Ströme an den Empfangselektroden EE1, EE3 und EE5 werden mit den Meßeinrichtungen M1, M3 und M5 gemessen und in der Auswerteeinrichtung verarbeitet. Die über der Erde ER angeordnete Erdelektrode ERE ist mit den Masten MA elektrisch leitend verbunden und vorteilhafterweise im Bereich der Auswerteeinrichtung AWE mit der Erde ER verbunden. Zwischen dem oberen und dem unteren Quermast QTo und QTu sind je ein Isolatorseil IE für die Empfangselektroden und ein Isolatorseil IS für die Sendeelektroden gespannt. Dabei werden beispielsweise durch Verknoten die Empfangselektroden EE von dem Isolatorseil IE und die Sendeelektroden SE von dem Isolatorseil IS gehaltert. Die obere und untere Hilfselektrode HEo, u werden ebenfalls von dem Isolatorseil IS für die Sendeelektroden gehaltert.

In Fig. 3 ist dies in Draufsicht schematisch noch einmal angedeutet, wobei eine Ausführungsform für die Querträger QTo, u am Mast MA zu erkennen ist.

In Fig. 5 ist ein anderes Beispiel für den Querträger QTo, u am Mast MA zur Aufnahme der Isolatorseile IE, IS schematisch dargestellt.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäße Isolatoranordnung, wobei für die Sendeelektroden ein Isolatorseil IS vorgesehen ist, welches von einem Innenleiter IL und einer Ummantelung aus Isoliermaterial IM gebildet ist. Dieses Isolierseil ist ebenfalls zwischen dem oberen Querträger QTo und dem unteren Querträger QTu gespannt und die einzelnen Elektroden beispielsweise durch Knotenbildung gehaltert. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist jedoch der Innenleiter im Bereich der Hilfselektrode, hier am Beispiel einer oberen Hilfselektrode MEo dargestellt, mit der Hilfselektrode HEo elektrisch leitend verbunden. Um eine zweite, an diesem Ausführungsbeispiel eine untere Hilfselektrode zu sparen, ist im unteren Bereich an dem Isolatorseil IS eine leitende Fläche LF vorgesehen, die beispielsweise durch eine abisolierte Stelle gebildet ist, so daß eventuelle Isolationsströme hier zur Hilfselektrode abgeführt werden können.


Anspruch[de]
  1. 1. Isolatoranordnung an einem kapazitiven Intrusions- Schutzzaun, der von einem Sender (SEN) beaufschlagt eine Anzahl (i) von Sende-Elektroden (SE) und eine Anzahl (k) von Empfangs- Elektroden (EE) aufweist, die jeweils mittels Isolatoren (ISO) am Schutzzaun bzw. am Stützmast (MA) befestigt sind und ein Elektrodensystem (ESY) bilden, wobei in einer Auswerteeinrichtung (AWE) die durch die Elektroden-Kapazitäten (Cn, m) fließenden Ströme (Ii; k) mit in jedem Sende- und Empfangsstromkreis angeordneten Meßeinrichtungen (Mi; k) gemessen und daraus Alarmkriterien abgeleitet werden, wobei zumindest eine Eektrode (HE) unmittelbar am Sender angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet,

    daß an jedem Stützmast (MA) ein oberer und ein unterer Querträger (QTo, QTu) angeordnet sind, und

    daß die Isolatoren von isolierenden Seilen (IE; IE) gebildet sind, die zwischen den oberen und unteren Querträgern (QTo; u) befestigt und an denen die Elektroden (SE, EE; HE) angebracht sind.
  2. 2. Isolatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar am Sender (SEN) angeschlossene Elektrode als Hilfselektrode (HE) oberhalb (o) oder unterhalb (u) der Sende- und Empfangselektroden (SE, EE) angeordnet ist.
  3. 3. Isolatoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Hilfselektroden (HEo, HEo) vorgesehen sind, wovon eine oberhalb (o) und die andere unterhalb (u) der Sende- und Empfangselektroden (SE, EE) angeordnet sind.
  4. 4. Isolatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Sende- Elektrode (SE) und für die Empfangs-Elektrode (EE) jeweils ein eigenes Isolatorseil (IS und IE) vorgesehen ist.
  5. 5. Isolatoranordnung nach den Ansprüchen 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolatorseile aus Kunststoff (z. B. Perlon) gebildet sind.
  6. 6. Isolatoranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das Isolatorseil (IS) für die Sende-Elektroden (SE) von einem Innenleiter (IL) und einem Isoliermantel (IM) gebildet ist, daß an der einen Seite der Innenleiter (IL) mit der Hilfselektrode (HE) in bekannter Weise leitend verbunden ist, und daß an der anderen Seite das Isolatorseil (IS) eine leitende Fläche (LF) aufweist.
  7. 7. Isolatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Erdelektrode (ERE) angeordnet ist, die mit den Stützmasten (MA) und zumindest einmal mit Erde (ER) elektrisch leitend verbunden ist.
  8. 8. Isolatoranordnung nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode bzw. -elektroden (HEo, u) und die Erdelektrode (ERE) innerhalb der Sende- und Empfangselektroden (SE, EE) angeordnet sind.
  9. 9. Isolatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Außenelektroden des Elektrodensystems (ESY) noch handelsübliche lsolatoren zwischen dem Isolatorseil (IS, IE) und den Querträgern (QTo; u) angeordnet sind.
  10. 10. Isolatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querträger (QTo; u) vorzugsweise aus Metall sind und mit den Stützmasten (MA) elektrisch leitend verbunden sind.
  11. 11. Isolatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Querträger (QTo; u) vorzugsweise aus Kunststoff sind und als zusätzliche Isolatoren wirken.






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