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Die vorliegende Erfindung betrifft Geräte für die Automatisierung bzw. den Komfort in der Wohnung und im Dienstleistungsbereich (Licht, Heizung, Klimatisierung). Sie bezieht sich auf Vorrichtungen, welche ein Erfassen der Anwesenheit und der Bewegung von Personen erlauben, und sie betrifft insbesondere einen Bewegungsmelder, welcher gleichzeitig ein großes Erfassungsgebiet und eine Empfindlichkeit für schwache Bewegungen bietet und die Infrarottechnologie nutzt.
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Kein bisher bekanntes Bewegungserfassungsgerät weist gleichzeitig die Funktion der Bewegungserfassung, d.h. also von Bewegungen großer Amplitude, und die Funktion einer Anwesenheitserfassung, d.h. also die Erfassung von Bewegungen mittlerer Amplitude auf.
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Die
DE 100 49 543 A1 beschreibt einen Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder mit einer auf einer Leiterplatte angeordneten, zumindest zwei Sensorelemente aufweisenden Sensoranordnung und einer der Sensoranordnung vorgelagerten Fresnellinsenanordnung. Hierbei sind die Sensorelemente so angeordnet, dass sich die Zentralachsen der Erfassungskeulen der Sensorelemente bereits im Innenraum eines Gehäuses des Passiv-Infrarot-Bewegungsmelders vor dem Auftreffen auf die Fresnellinsenanordnung kreuzen. Dies führt zu einer Brennweitenverlängerung und erzeugt besonders scharfe Abbilder von Strahlengängen auch in den Übergangsbereichen der Fresnellinsenanordnung.
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Die
DE 42 18 151 A1 beschreibt ein System und Verfahren zum Erfassen einer Wärmequellenbewegung. Hierfür ist ein Sensorteil mit zwei Infrarot-Detektoren X und Y vorgesehen. Der durch den Infrarot-Detektor X überwachte Bereich wird in zwei Zonen A und B unterteilt, während der durch den Infrarot-Detektor Y überwachte Bereich in zwei einzelne Zonen a und b unterteilt wird. Die einzelnen Zonen A und a werden einander zum Bilden einer Überlappungszone (A, a) überlagert. Zum Erfassen der Bewegung der Wärmequelle in dem durch den Sensorteil zu überwachenden Gesamtbereich wird die Bewegung zwischen der einzelnen Zone B und der einzelnen Zone b, zwischen der Überlappungszone (A, a) und der einzelnen Zone B und zwischen der Überlappungszone (A, a) und der einzelnen Zone b ermittelt. Auf diese Weise können drei Überwachungszonen mit zwei Infrarot-Detektoren abgedeckt werden.
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Die
US 5,634,846 A beschreibt einen Bewegungsmelder mit Fresnellinsen, zwischen denen ein Lichtsperrelement vorgesehen ist, um drei Detektionsbereiche zu definieren.
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Die
US 2002 / 0 158 204 A1 betrifft einen Detektor mit einem Erfassungsbereich von über 120°. Der Detektor umfasst eine Linsenanordnung aus mehreren gestapelten und facettenreichen Linsen, wobei die Linsen gebogen sind. Weiterhin ist eine Reflexionsplatte mit zwei Reflexionselementen vorgesehen.
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Die
EP 0 484 293 A2 betrifft einen Infrarot- Anwesenheitssensor zum Schutz vor Eindringlingen in Wohnräumen, Kraftfahrzeugen oder in anderen System. Der Anwesenheitssensor umfasst ein infrarotempfindliches Element und eine Linse zum Fokussieren der Überwachungsstrahlung auf das infrarotempfindliche Element, wobei die Linse eine Vielzahl an ihrer Oberfläche ausgebildeter Fresnel-Linsensegmente aufweist, welche in Form benachbarter Bänder angeordnet sind.
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Aus der
US 6,265,972 B1 ist ein passiver Infrarot-Bewegungssensor bekannt, der einen passiven Infrarotdetektor und eine Fresnel-Fokussierungsanordnung vor dem Infrarotdetektor umfasst, wobei die Fokussierungsanordnung segmentweise Infrarotstrahlung aus dem zu überwachenden Bereich auf den Infrarotdetektor fokussiert. Hierzu ist die Fokussierungsanordnung in mehrere Teile unterteilt.
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In der
US 5,557,106 A wird ein Linsensegment offenbart, das in Passiv-Infrarot-Bewegungsdetektoren verwendet wird. Eine bevorzugte Ausführungsform hat halbkreisförmige Ringe, die durch Nuten getrennt sind. Die halbkreisförmigen Ringe sind um eine Trennachse versetzt, die durch ihre Mittelpunkte oder optischen Achsen verläuft. Die Trennachse teilt das Linsensegment in zwei Untersegmente auf, was eine Projektion von zwei Querschnittsabdeckungsbereichen, die voneinander versetzt sind, bewirkt.
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Die
DE 44 14 078 A1 offenbart eine gewölbte Multilinse für einen Bewegungsmelder, die für den Nahempfangsbereich und den Fernempfangsbereich eine optimale Linsenform aufweist.
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Die
US 5,134,292 A beschreibt einen Infrarotdetektor mit mehreren Sensoren. Stellen die einzelnen Sensoren in bestimmten zeitlichen Abständen ein Signal fest, kann davon ausgegangen werden, dass es sich um die Bewegung einer Person handelt und um kein Signal aufgrund von anderen Störfaktoren. Zwei Sensoren sind unter einem Winkel angeordnet und eine optische Anordnung ist in Form eines Schirmes um diese Sensoren vorgesehen. Die optische Anordnung ist in verschiedene Bereiche eingeteilt, nämlich einen Naherfassungsbereich, einen Fernerfassungsbereich und einen sogenannten Vorhangserfassungsbereich.
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Die
DE 38 03 278 A1 betrifft einen Infrarot-Signalgeber mit einem Infrarot-Strahlungsempfänger für Bewegungsmelder. Der Infrarot-Signalgeber weist zwei Empfangsflächen auf, die einen Winkel größer als 180° miteinander einschließen.
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Aus der
DE 41 00 536 A1 ist ein Infrarotbewegungsmelder bekannt, dessen Gehäuserückwand zwei Infrarotsensoren trägt und dessen Gehäusevorderwand eine Linsenfolie zur Fokussierung der Strahlung auf die Infrarotsensoren aufnimmt.
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In der
DE 196 48 469 A1 wird ein berührungslos wirkendes Überwachungsgerät beschrieben, bei dem ein Panoramalinsenschirm und vier Infrarotsensoren vorgesehen sind. Der Infrarotsensor umfasst den Nahbereich des Bewegungsmelders, während die drei übrigen Infrarotsensoren den Fernbereich des Bewegungsmelders erfassen.
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Die
US 5,637,040 A betrifft einen Infrarotdetektor für eine Klimaanlage, in dem ein Lichtempfänger vorgesehen ist. Der Lichtempfänger umfasst ein Lichtsperrmittel zwischen einem Paar halbkugelförmiger Fresnel-Linsen, die parallel auf einer Leiterplatte angeordnet sind, so dass sich die Lichtempfangsfelder schneiden, um drei Detektionsbereiche zu definieren.
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Die
US 5,986,265 A beschreibt einen Infrarotdetektor mit zwei Infraroterfassungsmitteln, die jeweils mit einem Sensor und einem Linsensystem ausgestattet sind.
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Aus der
US 2002 / 0 020 816 A1 ist ein doppeläugiger Detektor bekannt, der einen Haupt-Infrarotsensorkopf und einen zusätzlichen Infrarotsensorkopf umfasst. Der Haupt-Infrarotsensorkopf enthält einen normalen Bewegungssensor mit einem Gesichtsfeld von ca. 90° bis 180°. Der zusätzliche Infrarotsensorkopf ist schwenkbar in einem Montagekasten angeordnet und umfasst einen eigenen Bewegungssensor mit einem Gesichtsfeld von ca. 90° bis 180°.
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Es gibt in der Praxis zwei Arten von Passiv-IR-Präsenzmeldern, d. h. also Anwesenheitssensoren und Bewegungssensoren.
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Die Anwesenheitssensoren detektieren die Bewegungen mittlerer Amplitude, wie diejenigen, welche von einer sitzenden Person stammen. Sie werden für das Energiemanagement und den Komfort in kollektiv genutzten Räumen, wie z.B. Büros, Sitzungssälen usw., genutzt. Sie erlauben dementsprechend das Einschalten und das Ausschalten von Leuchten oder Heizungen, die Regulierung der Umgebungsleuchtdichte als Funktion der tatsächlichen Anwesenheit von Personen in den Räumlichkeiten usw.
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Diese Anwesenheitssensoren verwenden eine optische, aus Linsen und Spiegeln bestehende Vorrichtung, welche den zu überwachenden Bereich in ein dichtes Netz von aktiven und passiven Bereichen aufteilen. Die eingehenden Signale werden auf die Spiegel reflektiert, welche die genannten Signale zu einem oder mehreren Infrarotsensoren leiten. Der Nachteil dieser Art von Sensoren liegt darin, daß aufgrund der Verwendung von dichten Bereichen, welche nicht das Detektieren mit großer Reichweite ermöglichen, im allgemeinen für eine effiziente Detektierung mehrere Sensoren eingesetzt werden. Dies erhöht die Kosten, welche mit der Installation eines die Detektierung einer eventuellen Anwesenheit erlaubenden Systems verbunden sind.
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Die Bewegungsmelder weisen den Nachteil auf, nur Bewegungen großer Amplitude und vorzugsweise zur Montageebene der genannten Melder senkrechte Bewegungen zu detektieren. In der Tat sind die in den Bewegungsmeldern verwendeten Erfassungsbereiche weniger dicht, haben aber dagegen eine größere Reichweite. Allgemein weisen die Erfassungsbereiche die Form einer horizontalen Projektion im Raum auf, wenn der Melder an einer Mauer befestigt ist. Je größer die Distanz zwischen dem zu erfassenden Gegenstand und dem Melder ist, um so stärker ist die Empfindlichkeit des letzteren gemindert. So wird das Durchqueren eines Erfassungsbereiches vom Melder auch noch in einer großen Entfernung festgestellt, aber bei Bewegungen hin zum Melder ist seine Empfindlichkeit gemindert.
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Der wesentliche Nachteil dieser Melder ist, daß Personen sich vorübergehend außerhalb der Erfassungsbereiche befinden können, und daraus folgt, daß die zu schützenden Bereiche vollständig durch Erfassungsbereiche abgedeckt sein müssen. Darüber hinaus werden Personen, welche Bewegungen geringer Amplitude ausführen, wie z. B. sitzende Personen, nur in dem Bereich in der Nähe des Melders detektiert. Diese Melder werden hauptsächlich verwendet, um automatisch Licht in Korridoren zu aktivieren.
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Es ist also einsichtig, daß die wesentlichen Nachteile dieser beiden Arten von Sensoren, wie sie oben dargestellt wurden, mit der Tatsache zu tun haben, daß sie nicht gleichzeitig die Funktion der Anwesenheits- und Bewegungserfassung besitzen. Dies hat zur Folge, daß diese beiden Arten von Sensoren gleichzeitig montiert werden müssen, um das Erfassen von Bewegung und das Erfassen einer Anwesenheit in einem Raum sicherzustellen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu überwinden und einen Infrarotdetektor vorzuschlagen, welcher die Funktion der Detektierung von Anwesenheit sowie diejenige der Detektierung von Bewegung aufweist und es ermöglicht, den Erfassungsbereich auszuwählen, ohne daß die genannte Vorrichtung demontiert werden muß, wenn es zu Verlegungen von Schreibtischen, Trennwänden usw. kommt.
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Insoweit wird der Infrarotdetektor durch einen Befestigungssockel auf einem Träger und durch ein auf dem genannten Sockel montiertes Gehäuse gebildet und ist dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Gehäuse mindestens zwei Infraroterfassungsmittel und eine elektronische Einheit zur Verarbeitung der auftreffenden Signale aufweist. Jedes Infraroterfassungsmittel weist mindestens einen Erfassungsbereich mit hoher Konzentration und einen Erfassungsbereich mit geringer Konzentration auf, wobei die Erfassungsbereiche mit geringerer Konzentration der Erfassungsmittel sich partiell überlappen, um einen neuen Erfassungsbereich mit hoher Konzentration zu bilden.
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Weitere erfindungswesentliche Merkmale gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine Schnittansicht des Infrarotdetektors nach der Erfindung mit der Darstellung des Erfassungsbereiches und
- 2 eine perspektivische Ansicht der in 1 dargestellten Vorrichtung.
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1 der beigefügten Zeichnungen zeigt beispielhaft einen Infrarotdetektor, der vorteilhafterweise durch einen Befestigungssockel 1 auf einem Träger und durch ein auf dem genannten Sockel 1 montiertes Gehäuse 2 gebildet wird und dadurch gekennzeichnet ist, daß das genannte Gehäuse 2 mindestens zwei Infraroterfassungsmittel 3 und eine elektronische Einheit 8 zur Verarbeitung der auftretenden Signale aufweist. Jedes Infraroterfassungsmittel 3 weist mindestens einen Erfassungsbereich 5 mit hoher Konzentration und einen Erfassungsbereich 6 mit geringerer Konzentration auf, wobei die Erfassungsbereiche 6 mit geringerer Konzentration der Erfassungsmittel 3 sich partiell überlappen, um einen neuen Erfassungsbereich mit hoher Konzentration zu bilden.
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Diese Anordnung ermöglicht es, den Erfassungsbereich, insbesondere die Detektierung schwacher Bewegungen, zu erweitern. In der Praxis hat die Überlappung der Erfassungszonen der Erfassungsmittel 3 zur Folge, die Empfindlichkeit der Bereiche zu erhöhen, auf deren Niveau die Erfassungszonen der genannten Erfassungsmittel 3 sich überlappen.
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In vorteilhafter Weise ist jedes Erfassungsmittel 3 für Infrarotstrahlung durch eine Schale 4 aus Fresnel-Linsen und durch einen Sensor 9 gebildet. Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann jede Schale 4 aus Fresnel-Linsen in Form eines Kugelteils ausgeführt werden, von dem eine kleine Oberfläche mindestens einen Erfassungsbereich 5 mit hoher Konzentration aufweist, wobei die restliche Oberfläche der Schale 4 einen Erfassungsbereich 6 mit geringerer Konzentration aufweist. Die Konzeption in Kugelform ermöglicht den Erhalt der größtmöglichen Erfassungszone, d.h. also einen Aktionsradius von mindestens 360°, wenn der Melder an der Decke montiert ist. Außerdem ist der Erfassungsbereich 5 sehr empfindlich und kann Bewegungen geringer Amplitude erfassen. Der Erfassungsbereich 6 ist weniger empfindlich und erfaßt so die Bewegungen mit größerer Amplitude.
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Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist der Erfassungsbereich 5 zentrisch auf der Schale 4 angeordnet. Diese Konfiguration ist insbesondere für die Erfassung von Präsenz und Bewegung beispielsweise in einem Büro geeignet, wo die Vorrichtung an der Decke oberhalb eines Büromöbels befestigt wird. Hier stellt die Vorrichtung die Detektierung schwacher Bewegungen sowohl in dem Erfassungsbereich sicher, der durch die Erfassungsbereiche 5 mit hoher Konzentration (in Form von Kegeln) gebildet wird, wie auch in dem Bereich, der der Überdeckung durch die Erfassungsbereiche 6 mit geringer Konzentration entspricht. Die Detektierung der Bewegungen größerer Amplitude erfolgt in dem Erfassungsbereich, der durch die Erfassungsbereiche 6 mit geringer Konzentration gebildet wird, welche um den genannten ersten Bereich herum angeordnet sind. Daraus resultiert, daß die Fläche der Detektierung der Bewegungen geringer Amplitude vergrößert wird und sich innerhalb des Erfassungsbereiches geringerer Empfindlichkeit befindet. Entsprechend kann die Vorrichtung eine an ihrem Schreibtisch sitzende und minimale Bewegungen ausführende Person, die beispielsweise an einem Computer arbeitet, detektieren.
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Diese Detektierung kann, beispielsweise über die Elektronikeinheit 8, die Beleuchtung durch eine für den genannten Schreibtisch bestimmte Lampe steuern, so daß die Elektronikeinheit 8 die Versorgung der Lampe abschaltet, wenn die Vorrichtung keine Präsenzbewegungen mehr detektiert. Im übrigen ermöglicht die genannte Vorrichtung die Detektierung von Bewegungen großer Amplitude in dem weniger empfindlichen Erfassungsbereich.
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Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung kann der Erfassungsbereich 5 mit hoher Konzentration exzentrisch auf der Schale 4 angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform ermöglicht beispielsweise die Überwachung eines ganz bestimmten Bereiches in einem Raum.
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Jedes Erfassungsmittel 3 kann auch mindestens zwei Erfassungsbereiche 5 mit hoher Konzentration aufweisen. Je nach der Konfiguration der Räumlichkeit, in der der erfindungsgemäße Infrarotdetektor plaziert wird, sowie je nach Lage der genannten Vorrichtung relativ zu den zu überwachenden Bereichen können die Erfassungsbereiche 5 mit hoher Konzentration symmetrisch oder unsymmetrisch auf der Oberfläche der Schale 4 angeordnet sein.
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Diese Anordnung hängt von der Konfiguration der Räumlichkeit und der oder den zu überwachenden Bereichen ab. Beispielsweise kann für den Fall, daß eine Vorrichtung an der Decke befestigt und durch zwei Erfassungsmittel, welche jeweils zwei Erfassungsbereiche 5 mit hoher Konzentration aufweisen, gebildet wird, wobei der eine Bereich auf der Schale 4 zentrisch und der andere Bereich exzentrisch angeordnet ist, die genannte Vorrichtung drei Erfassungsbereiche mit großer Empfindlichkeit aufweisen. Der erste Bereich entspricht den beiden Erfassungsbereichen 5 mit hoher Konzentration, welche mit einem zentralen Überlappungsbereich kombiniert sind, und die beiden anderen Bereiche entsprechen den Erfassungsbereichen 5 mit hoher Konzentration, welche in exzentrischer Weise auf den Schalen 4 angeordnet sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht die Überwachung eines zentralen Bereiches, wie z.B. eines Büromöbels oder beispielsweise von zwei Bildschirmen, mit hoher Empfindlichkeit.
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Wie in 1 gezeigt, die einen durch zwei Erfassungsmittel gebildeten Infrarotdetektor darstellt, können die Infraroterfassungsmittel 3 symmetrisch im Gehäuse 2 angeordnet sein. Diese Anordnung ermöglicht eine Erweiterung der Erfassungszone und dabei gleichzeitig eine große Empfindlichkeit gegenüber schwachen Bewegungen zu bewahren, welche für die Detektierung von Anwesenheit notwendig sind. In 1 ist gut zu sehen, daß jedes Infraroterfassungsmittel 3 einen Erfassungsbereich 5 mit hoher Konzentration und einen Erfassungsbereich 6 mit geringerer Konzentration aufweist. Der Bereich, der sich aus der Überlappung der beiden Erfassungsbereiche 6 mit geringerer Konzentration ergibt, wird zu einem gegenüber schwachen Bewegungen empfindlichen Bereich, denn er weist mehr aktive Bereiche auf, weil sich die genannten Erfassungsbereiche 6 mit geringerer Konzentration überlappen. Es wird so ein großer Erfassungsbereich für Präsenz erhalten, welcher in 1 mit Z1 bezeichnet wird, und ein Bereich für die Detektierung von Bewegungen, welcher mit Z2 bezeichnet wird und um den ersten Bereich Z1 herum liegt.
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Je nach der Geometrie des Raumes, in dem der Infrarotdetektor genutzt werden soll, aber auch je nach dem gewünschten Verwendungszweck können die Infraroterfassungsmittel 3 auch in unsymmetrischer Weise in dem Gehäuse 2 angeordnet sein. Dies ermöglicht es beispielsweise, über eine zu der vorstehend beschriebenen identische Detektierung zu verfügen, die jedoch relativ zum Infrarotdetektor exzentrisch angeordnet ist.
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Jede Schale 4 kann vorteilhafterweise durch Kippen und Drehung auf dem Gehäuse 2 ausrichtbar sein, um eine Veränderung der Erfassungszone zu erlauben. Diese Maßnahme ermöglicht eine mühelose Verlegung des Erfassungsbereiches nach einer Umgestaltung der überwachten Räumlichkeiten, ohne daß dafür die Meldevorrichtung zu demontieren wäre. Um die Möglichkeit der Verlegung des Erfassungsbereiches weiter zu verbessern, kann das Gehäuse 2 auf dem Sockel 1 drehbar montiert sein.
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Nach einem Erfindungsmerkmal weist der Infrarotdetektor ein Indexierungsmittel 7 auf, das auf dem Gehäuse bzw. dem Sockel 1 angeordnet ist, welches die Form einer (nicht dargestellten) elastisch verformbaren Positionierungsvorrichtung annimmt, mit der das Gehäuse 2 oder der Sockel 1 ausgestattet ist, und das durch Reibung mit einer (nicht dargestellten) korrespondierenden Oberfläche des Sockels 1 oder des Gehäuses 2 oder formschlüssig mit einer (nicht dargestellten) korrespondierenden in dem Sockel 1 oder dem Gehäuse 2 vorgesehenen Aufnahme zusammenwirkt.
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Nach einem Erfindungsmerkmal kann das Indexierungsmittel 7 auf dem Gehäuse 2 bzw. dem Sockel 1 oder dem Gehäuse 2 die Form eines auf dem Gehäuse 2 oder dem Sockel 1 montierten Aufsatzes haben. Ein solcher Aufsatz ist von vorteilhafterweise an sich bekannter Art und besteht im allgemeinen aus einer elastischen Klaue, welche hier nicht im Detail beschrieben wird.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebene und in den beigefügten Zeichnungen dargestellte Ausführungsform beschränkt. Veränderungen bleiben möglich, insbesondere hinsichtlich des Aufbaus der verschiedenen Elemente oder durch Ersatz mit technisch gleichwertigen Lösungen, ohne daß damit der Schutzumfang der Erfindung verlassen würde.