DE3346699A1

DE3346699A1 - Bewegungsmelder

Info

Publication number: DE3346699A1
Application number: DE19833346699
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Ing. 8000 München Zierhut
Original assignee: HIRSCHMANN RADIOTECHNIK; RICHARD HIRSCHMANN RADIOTECHNISCHES WERK 7300 ESSLINGEN; Richard Hirschmann Radiotechnisches Werk
Current assignee: Richard Hirschmann & Co 7300 Esslingen De GmbH
Priority date: 1983-12-23
Filing date: 1983-12-23
Publication date: 1985-07-04
Also published as: JPS60157694A; EP0148368A2; US4645930A; EP0148368A3

Description

Richard Hirschmann
Radiotechnisches Werk
Richard-Hirschmann-Str. 19
7300 Esslingen a.N.

Esslingen, 19.12.1983 TPA/Stad/El

Patentanmeldung Be we gu η gsme 1 der

Die Erfindung betrifft einen auf elektromagnetische Strahlung, insbesondere im Infrarot-Bereich ansprechenden Bewegungsmelder mit einer als Hohlspiegel ausgebildeten Optik zur Bündelung der aus Gesichtsfeldern horizontaler und vertikaler Ebenen des Überwachungsbereiches ankommenden Strahlung auf einen Strahlungsempfänger und einem Verbindungsteil, an dessen einem Ende der Hohlspiegel und vor dessen anderem, der Eingangsöffnung benachbarten Ende der Strahlungsempfänger angeordnet ist.

Ein derartiger Bewegungsmelder mit sphärischem Hohlspiegel ist aus der DE-OS 31 19 720 bekannt. Bei ihm ist zur Erhöhung der Auslösesicherheit die Erzeugung mehrerer Gesichtsfelder durch zur optischen Achse geneigte reflektierende Innenflächen des Verbindungsteils vorgesehen. Die mit dieser Methode erreichbare Anzahl von Gesichtsfeldern in der Vertikal-Ebene reicht zwar für die Überwachung kleinerer räumlicher Bereiche aus, jedoch nicht für große Reichweiten von z.B. bis zu 200 m, weil dabei schon in geringer Entfernung vom Bewegungsmelder die gegen seitigen vertikalen Abstände der Gesichtsfelder so groß sind, daß unerwünschten Eindringlingen ein nicht identifizierbares, gegebenenfalls sogar aufrechtes Durchschreiten des Überwachungs· bereiches ermöglicht ist. Außerdem ist in manchen Anwendungsfällen auch die Auslösesicherheit durch die geringe Zahl horizontaler Gesichtsfelder nicht ausreichend. Darüberhinaus ist die Herstellung dieses Verbindungsteiles aufwendiger als eines solchen mit zueinander parallelen Wänden.

Es ist zwar denkbar, in an sich bekannter Weise durch Ver größerung der Eintrittsöffnung des Verbindungsteiles und/oder dessen Länge und/oder der Anzahl von Sensoren die Zahl der

Gesichtsfelder in beiden Ebenen zu erhöhen. Solche Aus führungen sind jedoch nicht nur teurer, sondern vor allem für den praktischen Einsatz ungeeignet, da es gerade bei Geräten wie Bewegungsmeldern entscheidend darauf ankommt, daß sie durch geringe Abmessungen von unerwünschten Ein dringlingen nicht oder zumindest nur schwer zu entdecken und damit zu umgehen sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Be wegungsmelder nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, bei dem auf möglichst einfache und kostensparende Weise ohne räumliche Vergrößerung und bei gleicher Sensoranzahl mehr Gesichtsfelder in der horizontalen wie der vertikalen Ebene des Überwachungsbereiches zu erzeugen.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß jeweils wenigstens ein vom Eingang des Strahlungsempfängers in Richtung zum Hohlspiegel unter einem Winkel von zwischen 0 und 20 zur optischen Achse des Strahlungsempfängers divergierend angeordneter, den horizontalen bzw. vertikalen Gesichtsfeldebenen zugeordneter Spiegel vorgesehen ist.

Durch diese fertigungstechnisch sehr einfache Maßnahme ist ohne nennenswerten Mehraufwand auch bei Verwendung eines Verbindungsteils mit einander parallel gegenüberliegenden Innenwänden eine höhere Auslösesicherheit durch mehr Übergänge von innerhalb auf außerhalb der Gesichtsfelder bzw. umgekehrt liegende räumliche Bereiche in der horizontalen Ebene des Über wachungsbereiches, sowie eine dichtere Belegung der vertikalen Ebene mit Gesichtsfeldern und daher eine größere Reichweite erzielt, wie sie zum Beispiel zur wirksamen Überwachung langer Hochregal-Legerstraßen benötigt wird.

Ist nur ein Spiegel je Ebene vorgesehen, so ergibt sich eine asymmetrische Ausleuchtung mit einer geringeren Strahlvervielfachung, die in Einzelfällen sinnvoll sein kann. In der Regel aber wird eine symmetrische Verteilung der Gesichtsfelder erwünscht sein, wie sie mit der Anordnung gemäß Anspruch 2 er-

reichbar ist. Bei Anwendungen, in denen lediglich eine Ver -

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vielfachung der Vertikal-Ebene angestrebt wird, können selbstverständlich die für die Horizontal-Ebene wirksamen Spiegel entfallen.
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Besonders kostengünstig ist die in Anspruch 3 angegebene Verwendung ebener Spiegel. Dagegen sind die bei einer Ausführung nach Anspruch 4 vorgesehenen, vorzugsweise asphärischen Zylinderspiegel zwar teurer, ermöglichen jedoch eine vielseitigere Anpassung an räumliche Gegebenheiten, weil die Abbildung in einer Ebene unabhängig von der anderen durch entsprechende Wahl der Krümmungsradien verformbar ist.

Eine weitere Vervielfachung der Abbildung, begrenzt durch die Eingangsöffnung ist auf einfache Weise durch eine Ausgestaltung des Verbindungsteiles gemäß Anspruch 5 erreichbar. Damit ist es zum Beispiel möglich, den für sehr große Reichweiten nötigen dichten Vorhang von Gesichtsfeldern (Strahlungsfächer) in der vertikalen Ebene durch Verspiegeln der relevanten Innenwände des Verbindungsteiles herzustellen.

Für Geräte mit Reichweite von 20 bis 150 m ist eine Ausführung des erfindungsgemäßen Bewegungsmelders nach Anspruch 6 besonders vorteilhaft, weil hierdurch unter vollständiger Ausnutzung der Öffnung handelsüblicher Detektoren eine optimale Raumwinkelbe— legung erreicht wird. Dabei ist gegenüber dem bekannten Be wegungsmelder der eingangs genannten Art in jeder Ebene eine Verdreifachung der Anzahl der Gesichtsfelder und somit eine fünf fache Alarmauslösesicherheit (fünf Alarmmöglichkeiten durch fünf Übergänge von positiven zu negativen Spannungen am Ausgang des Strahlungsempfängers bzw. umgekehrt) und eine der Verdreifachung der Gesichtsfelder in der Vertikal-Ebene entsprechend größere Reichweite erzielt.

Durch eine Ausbildung des erfindungsgemäßen Bewegungsmelders nach Anspruch 7 ist ein äußerst flacher Aufbau des Gerätes ermöglicht, das dadurch unauffällig an der Wand anzubringen ist

und sich gegebenenfalls sogar für den Einbau in handelsübliche Unterputzdosen eignet. Zweckmäßigerweise ist dabei der Strahlungsempfänger in der für die vertikalen Gesichtsfelder relevanten Ebene so weit zur Rückwand des Verbindungsteils hin versetzt, daß der Spiegelrand daran anliegt.

Die in Anspruch 8 angegebene Bemessung ergibt bei Geräten mit einer Reichweite von 50 bis 200 m einen derart dichten Strahlenfächer in der Vertikal-Ebene, daß ein unbemerkter Durchschlupf eines menschlichen Körpers praktisch unmöglich ist.

Bei den in den Ansprüchen 9 und 10 beschriebenen Bewegungsmeldern ist in vorteilhater Weise eine Dehnung der Gesichts felder in einer (z.B. der vertikalen) Ebene bis zur Überlappung und damit ein vollkommen dichter Vorhang ohne Verspiegelung von Innenflächen des Verbindungsteiles herstellbar.

Die Figuren zeigen den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Passiv-Infrarot-Bewegungsmelders, wobei Figur 1 eine teilweise geschnittene Ansicht der Frontseite und Figur 2 einen dazu senkrechten Schnitt mit beispielhaft eingezeichnetem Verlauf eines der vereinfachend durch Striche gekennzeichneten Gesichtsfelder darstellt.

Der Bewegungsmelder besteht aus einem metallischen, im Quer schnitt rechteckigen Verbindungsteil 1, mit je zwei einander parallel gegenüberliegenden Innenflächen, einem durch ein Verschlußstück 2 des Verbindungsteiles 1 an dessen einem Ende fixierten sphärischen Hohlspiegel 3, sowie einem zwei im Gegentakt geschaltete Infrarot—Sensoren 4 aufweisenden Strahlungsempfänger, dessen Eingangsöffnung in einer Querwand 5 des Verbindungsteiles 1 und dessen nicht dargestellte elektronische Schaltung in einer Kammer 6 zwischen der Querwand 5 und dem geschlossenen anderen Ende des Verbindungsteiles 1 angeordnet ist. Die Sensoren 4 weisen eine Länge und einen gegenseitigen Abstand von 3 mm auf.

Von der Umrandung der Eingangsöffnung des Strahlungsempfängers (Länge 7 mm, Breite 6 mm} ausgehend, sind senkrecht zu den Seitenwänden 7, sowie zur Frontwand 8 und der in montiertem Zustand an einer senkrechten Wand des Uberwachungsbereiches anliegenden Ruckwand 9 des Verbindungsteiles 1 jeweils zwei symmetrisch zur optischen Achse des Strahlungsempfängers divergierende ebene Spiegel 10 und 11 angeordnet und zu einem geschlossenen Trichter zusammengefaßt. Die Spiegel 10 verlaufen unter einem Winkel von 15 , die Spiegel 11 unter einem solchen von 20° zur optischen Achse des Strahlungsempfängers.

Bezüglich der Seitenwände 7 liegen der Hohlspiegelscheitel und die Eingangsöffnung des Strahlungsempfängers zentrisch und weisen eine gemeinsame optische Achse auf, in der dazu senkrechten Ebene ist zum einen die optische Achse des Strahlungsempfängers so weit zur Rückwand 9 hin versetzt, daß das freie Endteil des ihr benachbarten Spiegels 10 gerade an ihrer Innenfläche an liegt und zum anderen der Scheitel des Hohlspiegels 3 zur Rückwand 9 hin so versetzt, daß insgesamt die Abstände der optischen Achse des Strahlungsempfängers, derjenigen der Optik, sowie der Frontwand des Verbindungsteiles von dessen Rückwand zueinander im Verhältnis 2:3:7 stehen.

Durch ein mit einer für Infrarotstrahlung durchlässigen Folie abgedecktes Fenster 13 in der Frontwand 8 des Verbindungsteiles 1 kann in der Vertikal-Ebene unter den durch einfache Striche angedeuteten Winkeln jeweils ein Parallelstrahlenbündel (Gesichtsfeld) 14 in das Verbindungsteil 1 eindringen, wo es entweder direkt oder durch Reflexion an einem unter 45° angeordneten Umlenkspiegel 15 und/oder an den verspiegelten Innenflächen von Frontwand 8 bzw. Rückwand 9 des Verbindungsteiles 1 zum Hohlspiegel 3, sowie von dort - gegebenenfalls durch weitere Reflexionen an den Innenflächen von Frontwand 8 und Rückwand 9 — durch eine Öffnung 16 des Umlenkspiegels 15 und gegebenenfalls weitere Reflexionen an den Spiegeln 10 scharf gebündelt auf die Sensoren 4 treffen. Die vier erfindungsgemäßen Spiegel 10, 11 bewirken auf höchst einfache und kostengünstige Weise in jeder Ebene eine Verdreifachung (insgesamt also eino Verneunfachung) der Gesichtsfelder 14,

BAD ORIGINAL

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist in der Vertikal — Ebene durch verspiegelte Innenflächen der Front- und Rückwand 8, 9 eine weitere Vervielfachung der Gesichtsfelder 14 erzeugt, deren Abstände auch in einer Entfernung von 100 m so gering sind, daß ein unbemerktes Durchschreiten des Überwachungs bereiches durch einen unerwünschten Eindringling praktisch unmöglich ist.

Die Innenflächen der Seitenwände 7 des Verbindungsteiles 1 sind dagegen nicht verspiegelt, sodaß es in der horizontalen Ebene bei der Verdreifachung der Gesichtsfelder 14 je Sensor bleibt, die bereits eine fünffach höhere Auslösesicherheit bewirkt und im Anwendungsfall völlig ausreichend ist. Sollte sie im Einzelfall jedoch noch größer sein, so ist durch Verspiegeln der Innenflächen der Seitenwände 7 auch hier eine Vervielfachung ohne weiteres möglich.

Durch die angeführten Bemessungsangaben und die Verwendung ebener Spiegel 10, 11 ist insgesamt ein kostengünstig aufgebauter, sehr flacher und damit unauffälliger Infrarot-Bewegungsmelder für eine Reichweite von ca. 20 bis 200 m geschaffen.

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Claims

Patentansprüche

1. Auf elektromagnetische Strahlung, insbesondere im Infrarot-Bereich ansprechender Bewegungsmelder mit einer als Hohlspiegel ausgebildeten Optik zur Bündelung der aus Gesichtsfeldern horizontaler und vertikaler Ebenen des Überwachungsbereiches ankommenden Strahlung auf einen Strahlungsempfänger und einem Verbindungsteil, an dessen einem Ende der Hohlspiegel und vor dessen anderem, der Eingangsöffnung benachbarten Ende der Strahlungsempfänger angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils wenigstens ein vom Eingang des Strahlungsempfängers in Richtung zum Hohlspiegel (3) unter einem Winkel von zwischen 0 und 20° zur optischen Achse des Strahlungsempfängers divergierend angeordneter, den horizontalen bzw. vertikalen Gesichtsfeldebenen zugeordneter Spiegel (1O, 11) vorgesehen ist.

2. Bewegungsmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei einander gegenüberliegende Spiegel (10, 11) symmetrisch zur optischen Achse des Strahlungsempfängers angeordnet sind.

3. Bewegungsmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegel (10, 1i) eben sind.

4. Bewegungsmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegel als Zylinderspiegel ausgebildet sind.

5. Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei einander gegenüberliegende Wände (8, 9) des Verbindungsteiles (i) spiegelnde Innenflächen aufweisen.

6. Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 5 mit zwei im Gegentakt geschalteten Infrarot-Sensoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung des Strahlungsempfängers

rechteckig ist, ihre fur die horizontalen bzw. vertikalen Gesichtsfeldebenen relevanten Randteile bei einem Sensorabstand von 2 ... 3 mm und einer ebenso großen Sensorlänge einen gegenseitigen Abstand von 5 ... 7 mm bzw. 4 ... 6 mm aufweisen und die entsprechenden Spiegelpaare (10 bzw. 1i) unter einem Winkel von ± 20 bzw. + 15 zur optischen Achse des Strahlungsempfängers geneigt sind.

7. Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung durch eine Öffnung (i3) der Frontwand (β) des Verbindungsteiles (i) eintritt und über einem Umlenkspiegel (15), die Optik (3), sowie eine Ausnehmung (16) des Umlenkspiegels (15) zum Strahlungs empfänger gelangt, der in der für die. horizontalen Gesichtsfeldebenen relevanten Ebene auf der Mittelachse des Verbindungsteiles (i) liegt und in der für die vertikalen Gesichtsfeldebenen maßgeblichen Ebene zur Rückwand (9) des Verbindungsteiles (1) hin versetzt angeordnet ist.

8. Bewegungsmelder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der optischen Achse des Strahlungsempfängers, derjenigen der Optik (3), sowie der Frontwand (β) des Verbindungsteiles (1) von dessen Rückwand (9) zueinander im Verhältnis 2:3:7 stehen.

9. Bewegungsmelder gemäß Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlspiegel (3) in der für die horizontalen Gesichtsfeldebenen maßgebenden Ebene einen anderen Krümmungsradius aufweist als in der dazu senkrechten Ebene.

1O. Bewegungsmelder nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, wobei die Strahlung durch eine Öffnung der Frontwand des Verbindungsteiles eintritt und über einen Umlenkspiegel und die Optik zum Strahlungsempfänger gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel (15) in der für die horizontalen Gesichtsfeldebenen maßgeblichen und/oder der dazu senkrechten Ebene gekrümmt ist.