DE29811221U1

DE29811221U1 - Türhindernisdetektor

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Publication number: DE29811221U1
Application number: DE29811221U
Authority: DE
Original assignee: Memco Ltd
Current assignee: Memco Ltd
Priority date: 1997-06-26
Filing date: 1998-06-23
Publication date: 1998-09-17
Anticipated expiration: 2008-06-24
Also published as: ES1041646U; JPH11125679A; ITTO980117V0; NZ330719A; ITTO980117U1; GB9713524D0; FR2765345A1; US6080981A; CA2241434A1; GB9811142D0; BR7801092U; FI3684U1; GB2324862B; FIU980316U0; GB2324862A; BE1011803A6; ES1041646Y; FR2765345B3; GB2326710A; IT245860Y1

Description

Memco Limited M 4699

Türhindernisdetektor

Diese Erfindung betrifft einen Türhindernisdetektor, der bei einer Vielzahl von Situationen verwendet werden kann, in denen es erforderlich ist, die Bewegung von zumindest einer Tür zu steuern. Beispielsweise kann er als Teil einer Sicherheitsausstattung zum Steuern der Bewegung einer Tür (oder von Türen) in einer Aufzugskabine verwendet werden. Er könnte auch in einer Sicherheitsausstattung zur Überwachung einer Aktivität in einer Drehtür verwendet werden, beispielsweise dort, wo Kunden einen Supermarkt mittels einer großen Drehtür, welche die Verwendung von Einkaufswagen ermöglicht, betreten oder verlassen.

Da die Erfindung insbesondere zur Verwendung bei Aufzügen geeignet ist, wird ihr Gebrauch auf diesem Gebiet nun veranschaulichend beschrieben. Verständlicherweise ist die Erfindung jedoch nicht auf Aufzüge begrenzt und kann auch auf andere sich bewegende Türen angewendet werden, insbesondere, wenn es erforderlich ist, eine Detektionszone zu überwachen und ein Signal zum Steuern einer Türbewegung zu erzeugen.

Im Fall von Aufzügen besitzt die Aufzugskabine gewöhnlich entweder ein Paar Schiebetüren, die aneinander schließen, oder eine einzelne Schiebetür, die an einen Anschlag schließt. In jedem Fall muß die Türöffnung auf Hindernisse überwacht werden, die ein Schließen der Tür verhindern wurden. Das Hindernis kann ein menschlicher Körper (oder ein Tier) sein, wobei sich in diesem Fall der Hindernisdetektor über die Steuerschaltung

zum Öffnen und Schließen der Tür bzw. der Türen hinwegsetzen muß, um Verletzungen zu verhindern. Das Hindernis kann auch unbelebt sein, wie beispielsweise, ein Patienten wagen, ein Krankenbett, ein Einkaufswagen oder eine mit Rädern versehene Palette, und diese Objekte können in sich schließenden Türen festgehalten werden, was zum Verstopfen und zu Schaden führt. Angesichts dieser Probleme ist es im allgemeinen üblich, einen Hindernisdetektor in der Aufzugskabine zur Überwachung der Türöffnung anzubringen. Der Detektor ist mit einer Detektionsschaltung verbunden, die ein Antriebssignal im Falle der Detektion eines Hindernisses erzeugt, und das Antriebssignal wird dazu verwendet, um zu bewirken, daß die Türsteuerschaltung ein Schließen der Tür verhindert.

Einige gewöhnliche Aufzugsanlagen verwenden einen Satz Infrarotdioden zur Aussendung von kurzwelligem Infrarotlicht in eine Detektionszone, und einen Satz ähnlicher Dioden zum Empfang des Lichtes entweder direkt oder durch Reflexion. Bei einem einfachen Strahlunterbrechungssystem senden Infrarotlichtsendedioden auf einer Seite einer Türöffnung Licht zu Empfängerdioden auf der anderen Seite der Öffnung und ein Hindernis wird durch Unterbrechen des Strahles detektiert. Diese Dioden sind mit der Detektionsschaltung verbunden, die auf eine Strahlunterbrechung anspricht, um das Antriebssignal zum Stoppen oder Umkehren des Schließens der Tür zu erzeugen. Bei einem Reflexionssystem reflektiert ein Hindernis in einer Detektionszone Licht auf die Empfängerdioden und das Detektionssignal erzeugt das Antriebssignal. (Dies ist kein einfacher Fall von Strahlreflexion, da das Hindernis eine beliebige Form und ein beliebiges Reflexionsvermögen aufweisen kann und die Sendestrahlen deshalb zufällig reflektiert oder gestreut werden, und die reflektierten Komponenten, die an den Empfängerdioden auftreffen, verschiedene Stärken aufwei-

sen. Dies hat zur Entwicklung von komplexen Schaltungen zur Sicherstellung eines zuverlässigen Betriebes und zur Vermeidung eines fehlerhaften Betriebes als Folge von Streureflexionen geführt.)

Bei einigen modernen Strahlunterbrechungssystemen ist ein Feld an Sendedioden benachbart des Schließrandes der Tür der Aufzugskabine positioniert, um so ein Netz an Infrarotlichtstrahlen in die Türöffnung zu senden. Dies schafft einen sogenannten "Vorhang" aus Licht. Dieser "Vorhang" liegt zwischen einem Paar Schiebetüren, wenn sie offen sind, entlang des Weges der Schiebetürbewegung vor. Ein Feld an Empfängerdioden, die benachbart dem gegenüberliegenden Türrand positioniert sind, empfangen die Lichtstrahlen direkt von den Sendedioden und ein Hindernis wird detektiert, wenn es den "Vorhang" unterbricht.

Bei einigen modernen Strahlreflexionssystemen sendet ein Feld an Sendedioden Licht in eine Zone gleich vor der Tür bzw. den Türen und ein Feld von Empfängerdioden empfängt das Licht, das von dem Hindernis in dieser Zone reflektiert oder an diesem gestreut wird. Solche Systeme sind als Infrarot-"Annäherungs"-Detektionssysteme bekannt.

Es können sowohl das Strahlunterbrechungssystem als auch das Strahlreflexionssystem für zusätzliche Sicherheit kombiniert werden. Auf jeden Fall besteht der Aufwand, daß die Diodenfelder und die komplexe Schaltung vorgesehen sein müssen, um zu bewirken, daß diese Felder wirksam arbeiten.

Keines dieser modernen Systeme sollte mit den nun veralteten Nahdetektoren verwechselt werden, die kapazitive Detektoren enthielten, die an den

Rändern der Schiebetüren befestigt waren. Diese waren Gegenstand von Fehlern als Folge der Schwierigkeit eines zuverlässigen Abgleichs der Kapazitäten und. einem Beibehalten des Gleichgewichtes. Es war erforderlich, daß dieser Abgleich anfänglich durch Fachleute an jedem bestimmten Aufzugsort ausgeführt werden mußte, so daß die Detektionsschaltung nur auf ein Hindernis ansprach. Überdies war eine komplexe Detektionsschaltung zur Beibehaltung des Gleichgewichtes erforderlich.

Ungeachtet des verwendeten Systems können Probleme als Folge des Schließens der Türen bewirkt werden. Wenn Dioden in die Türränder eingesetzt sind, wird die Stärke des Detektionssignales, wenn sich die Türen schließen, als Folge des verminderten Raumes zwischen den Sendern und Empfängern ansteigen und daher ist irgendeine Form einer Verstärkungssteuerung erforderlich, um einen fehlerhaften Betrieb zu verhindern. Bei kapazitiven Sensoren wird sich das Gleichgewicht, wenn sich die Türen schließen, als Folge der Kapazitäten der Türen und / oder dem Anschlag ändern und es ist eine Kompensationsschaltung erforderlich, um diesem entgegenzuwirken. Solche Maßnahmen tragen auch deutlich zur Komplexität und den Kosten bei.

Die vorliegende Erfindung versucht, diese Probleme des Standes der Technik auf zumindest dem Gebiet der Aufzugtechnik zu vermeiden. Die Erfindung bietet eine kostengünstige, zuverlässige und einfache Alternative ohne Kompromiß bei der Passagiersicherheit an. Dies wird durch eine spezielle Anpassung eines Passivinfrarotstrahlungs-(PIR)-Sensors erreicht, der die Bewegung der Tür bzw. der Türen vorteilhaft verwertet.

Eine Aufzugsanlage ist aus der US-A-5,073,706 bekannt, in der ein

Passivinfrarotstrahlungssensor (PIR) mit einer aus Linsenelementen aufgebauten Linse an der Wand eines Aufzugsraumes befestigt ist, um sich bewegende Leute als potentielle Aufzugspassagiere zu detektieren. Der PIR-Sensor erfaßt jedoch nichts, wenn sich die Leute in dem Raum, die ein thermisches Signal erzeugen, nicht bewegen. PIR-Sensoren sind gut bekannt, aber sie hängen alle von der Tatsache ab, daß sich ein wärmeerzeugendes Ziel bewegen muß, bevor es detektiert wird. Wenn das Ziel feststehend ist, wird es nicht detektiert. Die EP-A-O 572 926 zeigt auch einen Sensor an einem Aufzug zum Detektieren der Anwesenheit von Leuten in einem Raum.

Die WO-A-82/025360 beschreibt eine Aufzugsanlage, in der ein Satz an Nahsensoren in den Schließrand einer Aufzugtür eingesetzt und mit einer Differentialverstärkeranordnung verbunden ist. Diese Sensoren sind jedoch vom kapazitiven Typ, der fehleranfällig und größtenteils abgelöst worden ist. Die Differentialverstärkeranordnung wird dazu verwendet, Ungleichgewichtsprobleme zu lösen, die entstehen, wenn dieser Sensortyp verwendet wird. Die Schrift erwähnt auch kurz Photozellen und Ultraschallsensoren, aber diese leiden an anderen Problemen, welche die Erfindung zu vermeiden sucht.

Die Erfindung löst die oben erwähnten und anderen Probleme des Standes der Technik durch Befestigen einer optischen Vorrichtung, die eine Abbildung erzeugt, und zumindest eines Passivinfrarot-(PIR)-Sensors, der die Abbildung empfängt, an einer Tür. Die optische Vorrichtung bewirkt, daß sich die Abbildung über den Erfassungsbereich des PIR-Sensors bewegt, wenn sich die Tür bewegt, wodurch ermöglicht wird, daß der Passivinfra- . rotsensor sein Signal erzeugen kann.

Die Hauptanforderung der optischen Vorrichtung besteht darin, daß sie, wenn sie ein. Objekt betrachtet und sich dieses bewegt, bewirkt, daß sich eine Abbildung des Objektes über eine Abbildungsebene bewegt, wobei der empfindliche Bereich des PIR-Sensors in dieser Ebene angeordnet ist. Vorzugsweise umfaßt sie eine Fresnel-Linse, statt dessen könnte aber auch ein Spiegel mit einer geeigneten Oberfläche verwendet werden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird eine segmentierte· Fresnel-Linse verwendet, um mehrfache Abbildungen in einer Abbildungsebene (in der die empfindlichen Elemente des PIR-Sensors angeordnet sind) zu erzeugen. Bei einer segmentierten Linse besteht der zusätzliche Vorteil, daß bewirkt wird, daß mehrfache Abbildungen des Objektes nacheinander über den empfindlichen Bereich verlaufen. Beispielsweise kann eine segmentierte Linse, wobei jedes Segment eine positive Fresnel-Linse ist, deren optische Achse in einer vertikalen Richtung in bezug auf das nächste Segment versetzt ist, dazu verwendet werden, einen empfindlichen Bereich über die Türöffnung abzutasten, um einen "Vorhang"-Effekt zu simulieren. Eine aus Linsenelementen aufgebaute Linse könnte dazu verwendet werden, einen ähnlichen Effekt zu bewirken.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird eine segmentierte Fresnel-Linse in einer Konfiguration verwendet, die einen Spiegel enthalten kann, um einen "Annäherungs"-Effekt zu simulieren (d.h. zum Detektieren der Anwesenheit eines Passagiers, der sich der Aufzugskabine annähert). Bei einer weiteren Ausführungsform wird eine einzelne positive Fresnel-Linse mit einem Spiegel verwendet, um einen "Nah"-Effekt zu simulieren. (Dies schafft eine Detektionszone benachbart dem vorderen Rand der Tür ohne Verwendung von veralteten kapazitiven Detektoren

oder Berührungsdetektoren). Die "Vorhang"-, "Annäherungs"- und "Nah"-Effekte können entweder einzeln oder in beliebiger Kombination verwendet werden (d.h.. abhängig von den Anforderungen der Aufzugsanlage und den Kosten). In einem großen Büroblock würde die Notwendigkeit für einen schnellen Aufzugsservice bestehen, aber es würde auch die Notwendigkeit bestehen, die Passagiersicherheit sicherzustellen, und es könnten die "Nah"- und "Annäherungs"-Effekte an der Aufzugskabine verwendet werden. In einer weniger geschäftigen Umgebung könnte jedoch ein "Vorhang"-Effekt eine angemessene Sicherheit bei geeigneteren niedrigeren Kosten schaffen.

Die "Detektionszone" kann ein enger Raum sein, der sich vollständig über den Boden der Türöffnung erstreckt, wenn der "Vorhang"-Effekt simuliert wird. Dieser "Vorhang" kann sich aufwärts von dem Boden über den größten Teil oder die gesamte Türöffnung erstrecken. Wenn ein "Nah"-Effekt simuliert wird, erstreckt sich die Detektionszone vorzugsweise nahe dem vorderen Rand der Tür und sie kann nur einen kleinen Bereich auf dem Boden abdecken (dies kann gleich außerhalb der Kabinentür sein, um so ein Auslösen der Türhindernisschaltung zu verhindern, wenn der Aufzug voll ist und einer oder mehrere Passagiere nahe der Kabinentür stehen). Bei einem Paar Schiebetüren erstreckt sich die Detektionszone benachbart jedem vorderen Rand jeder Kabinentür. (Obwohl dies eine nicht überwachte Zone zwischen den beiden Detektionszonen zurücklassen würde, würden die Detektionszonen zusammenkommen, wenn sich die Türen schließen und irgendein Hindernis würde entweder durch einen PIR oder den anderen oder schließlich durch die beiden sich überlappenden Zonen detektiert werden). Im Falle der "Annäherungs"-Erfassung liegt die Detektionszone außerhalb der Kabinentür bzw. der Kabinentüren,

&zgr;. B. um die sich dem Aufzug annähernden Passagiere zu detektieren. Sie könnte auch innerhalb der Aufzugskabine liegen, wenn es erforderlich ware, zu detektieren, daß die Kabine leer ist, z. B. durch Überwachen der Passagiere, die die Kabine verlassen.
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Das Sichtfeld oder die Erfassungszone des PIR-Sensors ist vorzugsweise durch die Verwendung von undurchlässigen Lichtbarrieren begrenzt, wie beispielsweise durch speziell konstruierte Gehäuse, Maskierungen,. Abschirmplatten, einstellbare Flügel etc. Die Konstruktion der Linse, die Licht in bestimmte Bereiche auf einer Fokalebene fokussiert, und die Verwendung von anderen optischen Vorrichtungen, wie beispielsweise Spiegeln, werden das Sichtfeld auch modifizieren.

Das "Objekt" ist nicht notwendigerweise ein menschlicher Körper (der ein gutes thermisches Abbild schafft), da es beispielsweise ein Einkaufswagen sein kann, der Gefriergut enthält, das gegenüber einem wärmeren Hintergrund erfaßt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform verwendet die Erfindung die selbstzerhackende Wirkung einer segmentierten Linse, wie durch die Türbewegung bewirkt wird, um zuzulassen, daß ein oder mehrere Passivinfraroterfassungselemente den Türdurchgang auf die Anwesenheit von Infrarotquellen oder -senken überwachen, und wobei das Schließen der Tür verhindert wird, wenn solche Signale detektiert werden. Es wird zumindest ein Infrarotstrahlungssensor für lange Wellenlängen (verglichen mit der Wellenlänge der Infrarotstrahldetektoren) dazu verwendet, die gewünschte Detektionszone zu betrachten und auf das Auftreten irgendeines warmen Körpers in seinem Sichtfeld anzusprechen. Obwohl solche

Körperwärmedetektionsvorrichtungen seit vielen Jahren als das aktive Element bei vielen Einbruchsmeldevorrichtungen erhältlich sind, sind dies feststehende. Detektoren, die auf die Bewegung des Eindringlings angewiesen sind, um ein detektierbares Signal zu erzeugen, und sie sind nicht auf eine Vorrichtung angewendet worden, die sich selbst bewegt, um Information über ihre Umgebung zu bekommen.

Während die Erfindung in den meisten Fällen für die thermische Erfassung eines warmen Objektes gegenüber einem relativ kälteren Hintergrund wirksam verwendet werden kann, ist der PIR-Sensor anfällig für Änderungen des natürlichen Hintergrundes der Infrarotstrahlung und es ist wahrscheinlich, daß dies einen Verlust an wirksamem Bereich darstellt, wenn sich die Umgebungstemperatur 37°C annähert, da der menschliche Körper eine ähnliche Temperatur hat und sein "Kontrast" zu dem Hintergrund stark verringert wird. Ein ähnlicher aber entgegengesetzter Effekt kann bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen gesehen werden, wenn der Bereich des Detektors so groß wird, daß er durch unbeabsichtigte kleine Änderungen in dem Gesamthintergrund ausgelöst wird.

Dieses Problem wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Verstärkungssteuereinrichtung vorgesehen ist, um die Detektionsempfindlichkeit zu erhöhen, wenn die Umgebungstemperatur ansteigt und der Unterschied zwischen der Temperatur des Objektes und der Umgebung abnimmt, und die Detektionsempfindlichkeit zu verringern, wenn dieser Unterschied ansteigt. Beispielsweise kann die Verstärkungssteuereinrichtung eine Verstärkungssteuerung in der Schaltung zum Erzeugen des Antriebssignales sein und sie kann einen oder mehrere "Thermistoren" enthalten, die derart angeordnet sind, daß

&iacgr;&ogr;

. die Detektionsempflndlichkeit bei hohen Umgebungstemperaturen erhöht wird und diese bei niedrigen Temperaturen verringert wird. Eine vorsichtige Optimierung der thermischen Verstärkungssteuerung wird dadurch die Wirkung von Umgebungstemperaturschwankungen stark verringern. 5

Wie oben erläutert ist, können PIR-Sensoren in verschiedenen Kombinationen verwendet werden, um "Vorhang"-, "Annäherungs"- und "Nah"-Effekte zu simulieren. Weitere Vorteile können jedoch durch Kombination der thermischen Erfassung durch die vorliegende Erfindung mit herkömmlicheren Erfassungstechniken erzielt werden (die nicht von der Detektion thermischer Objekte gegenüber einem kälteren oder wärmeren Hintergrund abhängig sind).

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind Zusatzerfassungseinrichtungen enthalten, die eine Schaltung zum Erfassen eines Objektes in der Detektionszone und zum Erzeugen eines Antriebssignales zur Steuerung der Türbewegung aufweisen, wobei die Zusatzerfassungseinrichtung vom Typ ist, der ein Objekt anders als thermisch erfaßt, wie beispielsweise durch Abfangen oder Reflektieren von Infrarotstrahlen oder durch Erzeugen von kapazitiven Änderungen, so daß das Objekt durch zumindest eine Erfassungseinrichtung oder die andere detektiert wird. Ein solches kombiniertes System kann eine verbesserte Zuverlässigkeit und Unempfindlichkeit gegenüber "falschen Auslösern" aufweisen. Es kann auch viele wenig zufriedenstellende herkömmliche Techniken besser realisierbar machen. Beispielsweise kann die Erfindung mit einem durchlässigen Infrarotvorhang kombiniert werden, um eine erhöhte Vorhang-"Dichte" und eine Verbesserung der Detektion an jeder Vorhangzone zu ergeben. Alternativ dazu kann die Erfindung mit einem "kapazitiven Nah-Rand"-Detektor

verwendet werden, um eine "Vorhang"-Zone vor dem kapazitiven Kurzbereichssensor zu ergeben.

Die Schaltung, die ein Antriebssignal in Ansprechen auf das Signal schafft, das durch die thermische Erfassungseinrichtung erzeugt wird (wobei das Antriebssignal dazu verwendet wird, die Bewegung der Tür und ihrer Zusatzausstattung zu steuern), besitzt eine gut bekannte Konstruk- : tion und erfordert deshalb keine weitere Beschreibung. Fachleute werden verstehen, daß das Signal, das durch die Erfassungseinrichtung entweder als Ergebnis einer thermischen Erfassung eines Objektes oder einer nicht thermischen, wie beispielsweise durch Abfangen eines Infrarotstrahles oder durch Empfangen von reflektierter infraroter Strahlung oder durch Ansprechen auf eine kapazitive Änderung, erzeugt wird, ein Eingangssignal ist, das geeignet verarbeitet und zum Auslösen einer herkömmlichen Schaltung verwendet werden kann, so daß sie ein Antriebssignal für die Türsteuerung schafft. Bei thermischen Sensoren kann jedoch eine Verstärkungseinstellung verwendet werden, wie oben angemerkt ist, um Änderungen der Differenztemperatur zwischen einem thermischen Objekt und seinem Hintergrund zu kompensieren.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teiles einer Aufzugskabine ist,

die mit zwei Sensoren gemäß einer Ausführungsform

der Erfindung ausgerüstet ist; einen zum Vorsehen eines "Vorhang"-Effektes (der über die Türöffnung sieht)

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und den anderen zum Vorsehen eines "Nah"-Effektes (der entlang dem vorderen Rand der Tür sieht);

Fig. 2 eine Ansicht unter rechtem Winkel zu der Ansicht in

Fig. 1 ist, welche die Sichtfelder jedes Sensors zeigt;

Fig. 2a ein schematisches Blockdiagramm ist, das die Erfas

sungseinrichtung mit der Schaltung verbunden zeigt, die eine (wahlweise) Verstärkungssteuerung zum Einstellen der Empfindlichkeit infolge von Änderungen der

Umgebungstemperatur des Hintergrundes enthält;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Aufzugskabine ist, die

den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Sensor aufweist; 15

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Aufzugskabine ist,

die mit einem Sensor für einen "Annäherungs"-Betriebsmodus ausgerüstet ist;

Fig. 5-7 jeweils Ausführungsformen der Erfindung detaillierter

veranschaulichen, die dazu verwendet werden, "Vorhang"-, "Nah"- und "Annäherungs"-Betriebsmoden zu simulieren;

Fig. 8 eine andere Ausführungsform veranschaulicht, die an

einer Drehtür befestigt ist; und die Nebenansicht Fig. 8a ein Detail des Betriebs zeigt.

I · &diams; ·

Für die folgende Beschreibung ist anzumerken, daß ein Sensor an entweder einer einzelnen Tür (und möglicherweise an einem Anschlag) oder an einer oder beiden Türen eines Türpaares befestigt ist. Um die Erläuterung zu erleichtern, ist nur eine Tür beschrieben.
5

Die Fig. 1 bis 3 veranschaulichen eine Ausführungsform der Erfindung, in der "Vorhang"- und "Nah"-Betriebsmoden kombiniert sind. Eine "Vorhang"-PIR-(Passivinfrarot)-Erfassungseinrichtung enthält ein Zweifacherfassungselement 1 und eine segmentierte Fresnel-Linse 6 (in der Form eines gekrümmten Bandes), das in einem abgeschirmten Gehäuse 2 positioniert ist. (Diese Anordnung ist detaillierter unten in bezug auf Fig. 5 beschrieben). Das Gehäuse 2 ist vorzugsweise nahe dem oberen Teil des vorderen Randes 3 einer Aufzugskabinentür 4 angeordnet, so daß die Erfassungszone ein enger Bereich A auf dem Boden der Türöffnung 5 ist. Die Erfassungszone enthält einen Bereich oberhalb des Bereiches A, der durch die Türöffnung 5 eingeschlossen ist (d.h. der normalerweise durch einen Licht-"Vorhang" abgedeckt ist). Der Bereich A erstreckt sich vorzugsweise als ein enger Streifen über die Türöffnung und er kann sich gleich außerhalb der Türöffnung erstrecken, um so ein versehentliches Auslösen der Türhindernisschaltung zu verhindern, wenn der Aufzug voll ist und die Passagiere nahe der Tür stehen.

In dem gleichen Gehäuse ist eine "Nah"-PIR-(Passivinfrarot)-Erfassungseinrichtung befestigt, die ein Zweifacherfassungselement 9, eine Fresnel-Linse 10 und einen Spiegel 7 enthält (wie detaillierter unten in bezug auf Fig. 5 beschrieben ist). Ihre Erfassungszone erstreckt sich entlang der vorderen Ränder der Türen 4 und 8 und bedeckt einen kleinen Bereich B auf dem Boden nahe dem Bodenrand. Im "Nah"-Betriebsmodus wird ein

Hindernis in der engen Erfassungszone nahe dem Türrand (eher, als über die gesamte Türöffnung) detektiert.

Fig. 5 zeigt die "Vorhang"-PIR-Erfassungseinrichtung detaillierter. Diese enthält eine gekrümmte segmentierte Fresnel-Linse 6, die eine Serie von Segmenten 6a, 6b, 6c, ... aufweist, wobei jedes Segment eine positive Fresnel-Linse ist, deren optische Achse in einer vertikalen Richtung in bezug auf das nächste Segment versetzt ist. Dies ermöglicht, daß mehrfache überlagerte Abbildungen des Sichtfeldes mit kleinen Positionsversetzungen auf das Zweifachsensorelement bzw. die Zweifachsensorelemente 20, 21 einfallen. Das Gehäuse 2 (Fig. 1 und 2) besitzt einen engen Aufbau mit einer schlitzförmigen Betrachtungsöffnung, deren lange Abmessung in der vertikalen Ebene und parallel zu den Türrändern liegt. Bei den Erfassungselementen 20, 21, die tief innerhalb dieses Hohlraumes befestigt sind, wird das Sichtfeld in der horizontalen Ebene streng eingeschränkt und auf einen engen Bereich über die Türschließzone begrenzt, um eine "Vorhang"-Erfassungszone zu simulieren.

Fig. 6 zeigt den "Nah"-Modus-Sensor detaillierter. Eine einzelne Fresnel-Linse 10 und ein Kupferspiegel 7 schaffen ein Sichtfeld (oder eine Erfassungszone) nahe benachbart dem vorderen Rand der Kabinentür (wie in Fig. 3 gezeigt ist). Der "Platzbedarf' dieses Sichtfeldes ist eine kleine enge Zone B auf dem Anlegeboden gleich außerhalb der Aufzugstüren. Bei einem Paar Schiebetüren liegen diese Erfassungszonen benachbart der jeweiligen vorderen Ränder der Kabinentüren.

Die "Vorhang"-Erfassungsfunktion könnte mit der "Nah"-Erfassungsfunktion durch die Verwendung einer PIR-Erfassungseinrichtung und geeigneter Optik und Schaltung kombiniert werden.

Die Fig. 4 und 7 veranschaulichen eine Ausführungsform, die einen "Annäherungs"-Betriebsmodus aufweist. Diese umfaßt einen geraden Abschnitt einer segmentierten Fresnel-Linse 16 und einen angewinkelten Kupferspiegel 17, um ein Sichtfeld durch eine Öffnung 18 in einer Seitenwand eines Gehäuses 2 (ähnlich zu der, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist) zu schaffen. Das Gehäuse ist an der Kabinentür befestigt, um so eine Erfassungszone vor der Türöffnung der Aufzugskabine 19 zu schaffen. Ein sich bewegendes thermisches Objekt wird in dieser Zone bei Annäherung an die Aufzugskabine 19 erfaßt. Es ist herausgefunden worden, daß diese Anordnung überraschend empfindlich ist, und daß sie ein Objekt erfassen kann, das beispielsweise etwa 3 Meter von der Türschwelle entfernt ist. Die asymmetrische Beschaffenheit der Empfindlichkeit der PIR-Erfassungseinrichtung macht diese insbesondere für warme Objekte empfindlich, die sich in Richtung zu oder weg von den Türen bewegen, und sie kann dazu verwendet werden, die "Vorhang"- und / oder "Nah"-Effekte zu steigern, um die Türen für einen Passagier offen zu halten, der versucht, im letzten Moment den Aufzug zu betreten. Sie ist so angeordnet, daß der Bereich unmittelbar außerhalb des Türdurchgangs betrachtet wird, d. h. der Bereich C auf dem Anlegeboden und ein Bereich unmittelbar oberhalb dieses Bereichs. Diese "Annäherungs"-Erfassungseinrichtung weist auch ein Zweifacherfassungselement 9 auf. Der Spiegel 7 richtet das Sichtfeld abwärts, um thermische Ziele gleich außerhalb der Türen zu erfassen. Die "Annäherungs"-Erfassungsfunktion und entweder die "Vorhang"- oder

"Nah"-Erfassungsfunktionen könnten eine PIR-Erfassungseinrichtung mit geeigneter Optik und Schaltung verwenden.

Vorzugsweise wird ein Zweifachsensorelement 1 verwendet (das einen bekannten Aufbau besitzen kann), in dem die Abbildung oder die Abbildungen zuerst über ein Element 20 und dann über das nächste 22 verlaufen. Die Elemente besitzen entgegengesetzt gepolte Ansprechen, wodurch der resultierende Ausgang, der sinuswellenähnlich erscheint, wirksam verdoppelt wird. Die bevorzugte segmentierte Linse 6 erzeugt mehrfache Abbildungen des Objektes und es wird bewirkt, daß sich diese nacheinander über die Sensorelemente 20, 21 bewegen, wenn sich die Tür 4 bewegt. In der Aufzugskabine liegt die Segmentierung der Linse vorzugsweise in der vertikalen Ebene vor, so daß die Bewegung der Tür (und daher des PIR-Sensors) bewirken wird, daß diese Abbildungen über die Sensorelemente in der vertikalen Ebene wandern. Wenn ein Objekt mit einer Temperaturdifferenz in bezug auf seine Umgebung im Sichtfeld ist, wenn die Tür 4 beginnt, sich zu bewegen, werden die Wärmeabbildungen des Objektes über den Sensor bzw. die Sensoren 1 in schneller Folge wandern und werden bewirken, daß ein alternierendes Signal an dem Sensorausgang auftritt. Dieses Signal kann dann durch eine Schaltung verarbeitet werden, die nicht gezeigt ist, die aber einen bekannten Aufbau besitzen kann, um so ein Antriebssignal zu schaffen, das bewirkt, daß die Türsteuerschaltung (nicht gezeigt, aber von bekanntem Aufbau) die Kabinentüren 4 stoppt oder umkehrt. Die Anlegetüren 8, die auch in den Zeichnungen gezeigt sind, bewegen sich zusammen mit den Kabinentüren, wie Fachleuten bekannt ist.

Obwohl die PIR-Erfassungseinrichtung so gestaltet ist, daß sie warme Objekte detektieren kann, die gegen einen kalten Hintergrund betrachtet werden, ist sie auch in der Lage, Objekte zu detektieren, die kälter als ihre Umgebung sind. Dies ermöglicht ihr, Einkaufswagen zu erkennen, die kalte Nahrungsartikel aus einem Kühlschrank enthalten, oder andere Objekte, die aus kälteren Bereichen transportiert worden sind.

In vielen Fällen ist es wünschenswert, die empfindliche Detektionszone der "Vorhang"-Erfassungseinrichtung auf einen engen Bereich gleich vor dem vorderen Rand jeder Tür zu begrenzen. Dies ergibt eine "Nah"-Wirkung, die bewirkt, daß sich die Türen nur dann erneut öffnen, wenn sich die eintretende Person nahe dem Türrand befindet. Dies ist nützlich, wenn der schnellstmögliche Stockwerk-zu-Stockwerk-Service erforderlich ist, da die Türen gewöhnlich fortfahren, sich zu schließen, sogar, wenn sich Passagiere immer noch hinein und heraus bewegen, solange, wie keiner den Türrand zu nahe passiert.

Wenn der Linsenöffnungsschlitz lang ist, erstreckt sich die empfindliche Zone, die durch den Detektor abgedeckt wird, über die gesamte Türöffnung und füllt den gesamten Bereich des Eintritts wirksam. Es wird deshalb unmöglich, den Aufzug zu betreten, ohne daß die Tür zur Umkehr ausgelöst wird, und das Verhalten wird ähnlich zu dem eines Infrarotvorhangs sein.

Die "Nah"-Wirkung mit der "Vorhang"-Erfassungseinrichtung kann leicht dadurch erreicht werden, daß eine einstellbare Barriere in das optische System eingebaut wird, so daß das Sichtfeld verändert werden kann, um die gewünschte Leistung zu ergeben. Dies wird vorzugsweise durch den

Zusatz eines gekrümmten Flügels ausgeführt, der sich vor der Fresnellinse drehen und in eine beliebige Position gesperrt werden kann.

Bei einer anderen Ausführung können zwei PIR-Sensoren dazu verwendet werden, den Bereich vor den Aufzugstüren zu betrachten und sowohl die "Vorhang"-Wirkung als auch die "Nah"-Wirkung zu erreichen. Einem der Sensoren ist ein breites Sichtfeld in der vertikalen Ebene und dem anderen ein enges Sichtfeld nahe der Ebene des Türrandes zugeordnet. Der Breitfeldsensor sieht dann eine "Vorhang"-Detektionsfunktion vor, welche die gesamte Türöffnung abdeckt, während der Engfeldsensor eine "Nah"-Detektionsfunktion ergibt. Bei dieser Ausführung sind die beiden Moden unabhängig einstellbar und einer der beiden kann vollständig außer Funktion sein, wenn nur ein bestimmter Modus erwünscht ist. Das Sichtfeld des Nahsensors muß so eingestellt werden können, daß der erforderliche Nahbereich festgelegt werden kann, und so ist die Verwendung eines Schwenkspiegels unmittelbar vor dem Sensor von Vorteil. Dieser Spiegel kann eingestellt und dann an einem Ort gesperrt werden, so daß der Detektionsbereich vor dem Türrand auf einen befriedigenden Wert voreingestellt wird.

Da die Sensoren nicht auf Körper bei Umgebungstemperatur empfindlich sind, kann der Detektor für eine Umgebung ungeeignet sein, in der üblicherweise Wagen oder Paletten etc. verwendet werden. Um diese Einschränkung zu überwinden, ist es möglich, den PIR-Kopf mit einer kostengünstigen kapazitiven Vorrichtung oder einer Infrarotstrahlvorrichtung zu kombinieren, um seine Leistung bei solchen Hindernissen zu steigern.

Es gibt einige Umgebungen, in denen die Detektion eines menschlichen Körpers innerhalb einer großen, aber gut definierten Zone erforderlich ist und in denen andere Detektionseinrichtungen schwer auszuführen sind. Dies ist dann der Fall, wenn sehr große leistungsbetriebene Drehtüren an den Eingängen von Supermärkten etc. verwendet werden. Die Notwendigkeit hier besteht darin, die Türflügel zu stoppen, bevor sie eine sich langsam bewegende Person innerhalb der Türdrehzone einholen und so mit dieser zusammenstoßen und möglicherweise Verletzungen erzeugen.

In Fig. 4 ist eine Variation der oben beschriebenen PIR-Einheit gezeigt, in der eine Vielzahl von PIR-Sensoren 12 entlang des oberen Randes jedes Türflügels 13 (oder nach außen weisend von der Zentralnabe 14, nicht veranschaulicht) einer Drehtür angeordnet ist. Diese Sensoren sind derart angeordnet, daß sie in einer Serie von sich eng überlappenden "Fächern" 14 empfindlich sind, die gleich vor dem Türflügel positioniert sind.

Wenn ein menschlicher Körper diese Zone an einem beliebigen Punkt betritt, wie in Fig. 4a gezeigt ist, wird der Sensor bzw. die Sensoren einen plötzlichen Signalanstieg registrieren und dieser kann dazu verwendet werden, die Türen zu stoppen oder zu verlangsamen. Beispielsweise wird ein Antriebssignal erzeugt, das die Wellengeschwindigkeit eines Antriebsmotors für die sich drehende Tür steuert. Die Glastafeln solcher Türen sind für die langwellige Infrarotstrahlung, die durch die Sensoren detektiert wird, undurchlässig und so definieren die Türtafeln die empfindliche Zone sehr genau und eine falsche Detektion von Personen hinter der Tür oder außerhalb der Außenwand ist nicht möglich.

Alternativ dazu kann sich die Tür normalerweise mit einer gegebenen konstanten Geschwindigkeit drehen. Wenn eine Person mit der gleichen Geschwindigkeit geht, mit der sich die Tür dreht (Schritthalten mit der Tür), spricht der Sensor nicht an. Er wird jedoch auf eine Person, die stoppt oder umfällt oder sich langsam bewegt, infolge des größeren Unterschiedes der relativen Bewegung ansprechen.

Die Erfindung kann in Kombination mit anderen bekannten Sensorformen verwendet werden, um eine bestimmte Anwendung anzupassen. Dies würde dann ein System mit einer verbesserten Erfassung von allen Hindernisformen und einer größeren Gesamtzuverlässigkeit schaffen. Beispielsweise würde der PIR-Sensor in einer Aufzugskabine nicht auf einen Wagen gegenüber einem Hintergrund eines ähnlich unbelebten Materiales mit gleicher Umgebungstemperatur ansprechen. Deshalb könnte gegebenenfalls ein Zusatzdetektor, vorzugsweise eine Aktivinfrarotstrahlvorrichtung, oder eine mechanische Randvorrichtung oder kapazitive Vorrichtung enthalten sein. Das System kann auch Vorrichtungen und Schaltungen umfassen, um die Detektorumgebung zu erfassen und die Leistung der PIR-Sensoren (und irgendwelcher anderer Sensoren) selbst einzustellen, um die Betriebsbedingungen anzupassen. Dies kann vorzugsweise durch die Verwendung eines Mikrocontrollers durchgeführt werden, um die Signale aufzuzeichnen, die während verschiedener Testläufe ohne Hindernis empfangen werden, und um diese Information dazu zu verwenden, um die Umgebungssignale, die im normalen Betrieb erwartet werden, zu charakterisieren.

Fig. 2a zeigt ein schematisches Blockdiagramm mit einer wahlweisen Modifikation oder Verbesserung zum Kompensieren von Umgebungstempe-

raturschwankungen. Beispielsweise wird, wenn das zu detektierende Objekt ein menschlicher Körper mit einer Temperatur von 37°C ist, die Detektionsempfindlichkeit verringert, wenn die relative Temperatur des Hintergrundes ansteigt. Ähnlicherweise wird die Detektionsempfindlichkeit bei niedrigen Umgebungstemperaturen ansteigen. Fig. 2a zeigt die Verwendung einer Verstärkersteuerungseinrichtung, die einen oder mehrere Thermistoren einschließt und die die Verstärkung mit ansteigender Umgebungstemperatur erhöht und die Verstärkung mit abnehmender Umgebungstemperatur verringert. Somit weist die Schaltung eine hohe Verstärkung auf, wenn die Temperaturdifferenz zwischen dem Objekt und dem Hintergrund klein ist, um so die Detektionsempfindlichkeit zu verbessern. Wenn jedoch eine große Temperaturdifferenz vorliegt, wird die Verstärkung verringert, um so ein Auslösen durch unbeabsichtigte kleine Schwankungen des Gesamthintergrundes zu vermeiden.

Wie in Fig. 2a gezeigt ist, spricht der PIR-Sensor (an der Tür) auf das thermische Ziel infolge der relativen Türbewegung an und gibt ein Signal an OP.AMPS OPl, OP2 aus. Die Verstärkung der Schaltung wird durch die Verhältnisse Rl : R2 + THl und VRl : R3 + TH2 festgelegt, wobei Rl, R2, R3 Widerstände sind, THl und TH2 Thermistoren mit Widerstandswerten sind und VRl ein veränderlicher Widerstand ist, der für die Schaltung geeignet eingestellt ist. Durch Verwendung eines Thermistors mit negativem Temperaturkoeffizienten für jede der Positionen THl und TH2 ist ein Grad an Steuerung der thermischen Verstärkung möglich. Der Widerstand von THl und TH2 fällt mit ansteigender Temperatur, so daß die letztgenannten Verhältnisse ansteigen und die Schaltungsverstärkung proportional ansteigt. Das Verhältnis von R2 : TH1 und R3 : TH2 kann verändert werden, um den erforderlichen relativen Grad an Temperatur-

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kompensation zu ändern. Der Ausgang von OP2 wird an eine Auslöseschaltung (TR) geliefert, welche Energie liefert. Ein Relais (REL) weist Kontakte (C) in Serie mit einem Elektromotor (nicht gezeigt) auf, der die Tür bzw. die Türen (nicht gezeigt) eines Aufzuges (nicht gezeigt) antreibt. Ein OP.AMP, entweder mit oder ohne Standardverstärkungssteuerung, kann die OP.AMPS OPl, 0P2 ersetzen, wenn keine Temperaturkompensation erforderlich ist.

Claims

Memco Limited M 4699 Ansprüche

1. Vorrichtung zum Detektieren eines Türhindernisses, umfassend:

eine Erfassungseinrichtung zum thermischen Erfassen eines Objektes in einer Detektionszone benachbart der Tür, wobei die Erfassungseinrichtung zumindest einen Passivinfrarotsensor und eine optische Vorrichtung zum Erzeugen einer Abbildung umfaßt, und

eine Schaltung, die auf ein Signal anspricht, das durch die Erfassungseinrichtung erzeugt wird, um ein Antriebssignal zum Steuern der Bewegung der Tür zu erzeugen,

dadurch gekennzeichnet,

daß die optische Vorrichtung und der PIR-Sensor so an der Tür befestigt sind, daß bewirkt wird, daß die optische Vorrichtung die Abbildung über den Erfassungsbereich des PIR-Sensors bewegt, wenn sich die Tür bewegt, wodurch ermöglicht wird, daß der PIR-Sensor das Objekt in der Detektionszone erfassen und dadurch sein Signal erzeugen kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

wobei die optische Vorrichtung eine Linse oder einen Spiegel umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,

wobei die Linse eine segmentierte Fresnel-Linse oder eine aus Linsenelementen aufgebaute Linse zum Erzeugen von mehrfachen Abbildungen des Objektes ist, die über den Erfassungsbereich des PIR-Sensors bewegt werden können.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,

wobei Segmente oder Linsenelemente der Linse nacheinander in einem Gehäuse angeordnet sind, um so die Erfassungszone auf einen begrenzten Bereich in der Türöffnung zu beschränken, wodurch die Bewegung der Tür bewirkt, daß nur Abbildungen in dem begrenzten Bereich über einen Erfassungsbereich des PIR-Sensors verlaufen können.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Teil einer Aufzugsanlage ist, und wobei die Erfassungseinrichtung an einer Schiebeaufzugstür befestigt ist, die eine Türöffnung schließt, oder wobei eine jeweilige Erfassungseinrichtung an jeder eines Paares von Schiebetüren befestigt ist, die über eine Türöffnung aneinander schließen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,

wobei die Erfassungseinrichtung an dem vorderen Rand und dem oberen Teil der Schiebetür befestigt oder benachbart zu diesen angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5,

wobei die Erfassungszone auf eine enge Zone begrenzt ist, die sich über die Türöffnung erstreckt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5,

wobei die Erfassungszone auf eine enge Zone begrenzt ist, die sich entlang dem vorderen Rand der Tür erstreckt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5,

wobei die Erfassungszone auf eine Zone gleich außerhalb der Türöffnung begrenzt ist, um so eine Annäherungserfassungsfunktion zu schaffen.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein empfindliches Sichtfeld der Erfassungseinrichtung zumindest teilweise durch lichtundurchlässige Barrieren definiert ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1,

wobei die Tür eine Drehtür ist, die radiale Flügel aufweist, und wobei ein oder mehrere PIR-Sensoren angeordnet sind, um eine Aktivität zwischen den Flügeln zu überwachen, wobei das Antriebssignal erzeugt wird, um die Drehung der Tür gemäß der Aktivität zu steuern.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum thermischen Erfassen eines Objektes in einer Detektionszone, in der sich die Umgebungstemperatur ändert, ferner umfassend: eine Verstärkungssteuereinrichtung zum Erhöhen der Detektionsempfmd-

lichkeit, wenn die Umgebungstemperatur ansteigt und die Differenz zwischen der Temperatur des Objektes und der Umgebung abnimmt, und zum Verringern der Detektionsempfmdlichkeit, wenn die Differenz ansteigt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12,

wobei die Verstärkungssteuereinrichtung eine Verstärkungssteuerung in der Schaltung zum Erzeugen des Antriebssignales ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13,

wobei die Verstärkungssteuereinrichtung einen Thermistor enthält, der auf Änderungen der Umgebungstemperatur anspricht, um die Verstärkung einzustellen.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Zusatzerfassungseinrichtung und eine Schaltung zum Erfassen eines Objektes in der Detektionszone und zum Erzeugen eines Antriebssignales zum Steuern der Türbewegung, wobei die Zusatzerfassungseinrichtung vom Typ ist, der ein Objekt anders als thermisch erfaßt, wie beispielsweise durch Abfangen oder Reflektieren von infraroten Strahlen oder Erzeugen von kapazitiven Änderungen, so daß das Objekt durch zumindest eine Erfassungseinrichtung oder die andere detektiert wird.