DE4040812A1

DE4040812A1 - Miniaturisierter passiv-infrarot-bewegungsmelder

Info

Publication number: DE4040812A1
Application number: DE19904040812
Authority: DE
Inventors: Ralf Gast; Andreas Thun; Andre Dr Haufe; Andreas Wermke
Original assignee: Iris GmbH IG Infrared and Intelligent Sensors
Current assignee: Iris GmbH IG Infrared and Intelligent Sensors
Priority date: 1990-12-14
Filing date: 1990-12-14
Publication date: 1992-06-25
Also published as: WO1992010819A1

Description

Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder werden hauptsächlich als Einbruchsmeldeanlagen, aber auch als Bewegungsmelder, z. B. zum Einschalten von Beleuchtungen, eingesetzt. Dabei wird die von einer Person oder einer anderen Wärmequelle emittierte Infrarotstrahlung von einer Optik gebündelt und auf einen pyroelektrischen Detektor gerichtet. Im Meßbereich der Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder können kleinste Strahlungsflußänderungen, das heißt zeitliche Änderungen der Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur und der jeweiligen Oberflächentemperatur der Person/des Objektes, detektiert werden.

Nach dem bisherigen Stand der Technik wird der Überwachungsbereich von Passiv-Infrarot-Bewegungsmeldern durch Fresnel-Linsen-Anordnungen oder Spiegeloptiken in mehrere Gesichtsfelder mit dazwischenliegenden Dunkelfeldern eingeteilt, um bereits geringe Bewegungen einer Person/eines Objektes nachweisen zu können, welche die Gesamtstrahlung noch nicht wesentlich ändern würden. Die Größe der Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder wird hauptsächlich durch die verwendeten Fresnel-Linsen-Anordnungen bzw. Spiegeloptiken bestimmt, welche keine Miniaturisierung der Geräte ermöglichen. Diese Geräte werden meistens in kastenförmigen Gehäusen untergebracht, die an der Decke oder an einer Wand befestigt werden und somit die uneingeschränkte Erfassung von Bewegungen im überwachten Bereich ermöglichen. Nachteilig ist jedoch, daß die Bewegungsmelder ohne weiteres als solche zu erkennen sind und unbefugte Personen sich über die installierten Sicherheitsmaßnahmen einfach informieren können.

In vielen Fällen, z. B. in Kultureinrichtungen, sind bei der Auswahl und Installation der Sicherungsanlagen neben den sicherheitstechnischen Aspekten auch die Erhaltung der Raumästhetik von großer Bedeutung.

In der DE-OS 39 00 605 wird ein Bewegungsmelder beschrieben, dessen äußere Form der einer herkömmlichen Glühlampe nachgebildet ist.

Wie in der DE-OS 29 20 217 erwähnt, wurden Bewegungsmelder auch schon in Buchform hergestellt und in Bücherregalen untergebracht. Eine derartige Tarnung setzt aber voraus, daß in dem zu überwachenden Raum auch Bücher vorhanden sind.

Aus der DE-OS 29 20 217 ist ein Infrarotbewegungsmelder bekannt, dessen äußeren Umrisse die Form und die Abmessungen einer Unter-Putz-Dose einer Standard-Stromversorgungs-Netzanlage aufweisen. Damit ist der Infrarot-Bewegungsmelder als solcher zwar ausreichend getarnt, sind aber auch die möglichen Installationsorte auf die für Unter-Putz-Dosen üblichen Plätze beschränkt.

In der DE-PS 34 47 350 wird die Kombination eines Reiseweckers mit einem Bewegungsmelder vorgeschlagen. Einen Vorteil dieser Erfindung stellt die Tarnung des Bewegungsmelders dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder anzugeben, die die uneingeschränkte Erfassung des zu überwachenden Bereiches gewährleistet und so klein ist, das er nicht ohne weiteres als solcher zu erkennen ist.

Diese Aufgabe wurde durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben und werden im folgenden Ausführungsbeispiel erläutert.

Fig. 1 zeigt eine mögliche Anordnung der Mehrelementesensoren in einer Zeile.

Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den dazugehörigen Gesichtsfeldern.

Der wesentliche Erfindungsgedanke besteht in der Anordnung eines passiven Infrarotdetektors, der als Mehrelementesensor in Form einer oder mehrerer Zeilen ausgebildet ist, hinter einer Sammellinse, wodurch das Gesichtsfeld des miniaturisierten Passiv-Infrarot-Bewegungsmelders vor der Sammellinse, entsprechend der Anzahl, Geometrie und Anordnung der Mehrelementesensoren in mehrere kleinere Gesichtsfelder mit dazwischenliegenden Dunkelfeldern unterteilt wird, und die Auswerteschaltung einen Alarm auslöst, wenn eine Bewegung von Personen und/oder Objekten im Gesichtsfeld der erfindungsgemäßen Vorrichtung registriert wird.

Die Mehrelementesensoren stellen Strahlungsempfänger zur Aufnahme der von Personen und/oder Objekten emittierten Wärmestrahlung dar. Besonders geeignet sind hierfür pyroelektrische Sensoren, die billig hergestellt und ohne zustätzliche Kühlung betrieben werden.

Die Sammellinse ermöglicht die Fokussierung der einfallenden Wärmestrahlung auf die Mehrelementesensoren und außerdem die wesentliche Miniaturisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Vergleich zu bekannten Geräten.

Durch die zentrale Anordnung einer Lochblende vor der Sammellinse werden der Einfall von flachen Strahlen und Streulicht auf die Linse und Totalreflexionen innerhalb der Linse vermieden.

Die Gesichtsfelder des miniaturisierten Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder werden so dimensioniert, daß zu detektierende Personen und/oder Objekte sicher erfaßt werden. Die an den Mehrelementesensoren auftretenden Signale werden in den dazugehörigen Vorverstärkern verstärkt, im A/D-Wandler digitalisiert und in der Auswerteschaltung verarbeitet. Diese löst einen Alarm aus, wenn in den Gesichtsfeldern der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Bewegung registriert wird. Durch die Verwendung eines Interferenzfilters vor der Sammellinse wird verhindert, daß Störstrahlung, wie z. B. Sonnenlicht und Autoscheinwerfer, auf die Mehrelementesensoren fallen kann.

In Fig. 1 ist der Detektor 1, bestehend aus 8 in einer Zeile angeordneten Mehrelementesensoren 1.1-1.8 dargestellt. Jedem Mehrelementesensor ist ein Gesichtsfeld zugeordnet. Die Geometrie und Anordnung der Mehrelementesensoren entspricht der Geometrie und Anordnung der gewünschten Gesichtsfelder, wird aber wesentlich von der Form und dem Brechungsindex der Linse, und vom Abstand der Mehrelementesensoren zur Linse bestimmt.

Die Fig. 2 zeigt die Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit ihrem Gesichtsfeld 4. Vorverstärker, Multiplexer, Analog/Digital-Wandler und Auswerteschaltung sind nicht dargestellt.

In der Brennebene einer halbkugelförmigen Linse 2 befindet sich der Detektor 1. Vor der planen Seite der Linse ist eine Lochblende 3 zentrisch angeordnet, die flache Strahlen und Streulicht von der Linse fernhält und das Auftreten von Totalreflexionen in der Linse verhindert. Das gesamte Gesichtsfeld der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welches einen Winkelbereich von 120° parallel zur Zeile und einen Winkelbereich von 8° senkrecht zur Zeile umfaßt, besteht aus 8 kleineren Gesichtsfeldern 4.1-4.8, die alle einen Öffnungswinkel von 8° besitzen und dazwischenliegenden Dunkelfeldern.

Durch die Erfindung wurde eine Vorrichtung geschaffen, die trotz großem Erfassungsbereich wesentlich kleiner als mit Fresnel-Linsen-Anordnungen oder Spiegeloptiken aufgebaute Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder und somit als solcher nicht ohne weiteres erkennbar ist, und deren Installation den ästhetischen Raumeindruck nicht verschlechtert.

Claims

1. Miniaturisierter Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder, bestehend aus Optik, passivem Infrarotdetektor, Vorverstärker, Multiplexer, Analog-Digital-Wandler und Auswerteschaltung, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Detektor als Mehrelementesensor in Form einer oder mehrerer Zeilen ausgebildet ist,
- daß der Detektor hinter einer einzigen Sammellinse angeordnet ist, und
- daß die Auswerteschaltung einen Alarm auslöst, wenn eine Bewegung von Personen und/oder Objekten im Erfassungsbereich des Detektors registriert wird.

2. Miniaturisierter Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich vor der Sammellinse eine Lochblende befindet.

3. Miniaturisierter Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich vor der Sammellinse ein Interferenzfilter befindet.

4. Miniaturisierter Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammellinse aus Kunststoff besteht.

5. Miniaturisierter Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammellinse eine Fresnel-Linse ist.

6. Miniaturisierter Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor aus pyroelektrischem Material besteht.

7. Miniaturisierter Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der als Mehrelementesensor ausgebildete Detektor aus Dualsensoren besteht.

8. Miniaturisierter Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ein Gebiet teilweise oder ganz umschließt.

9. Miniaturisierter Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Sensorelement eine separate Zuleitung hat und elektrisch einzeln angeschlossen ist.

10. Miniaturisierter Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Sensorelement ein separater Vorverstärker nachgeschaltet ist.

11. Miniaturisierter Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß alle Vorverstärker in einem integrierten Baustein realisiert sind.

12. Miniaturisierter Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß alle Sensorelemente elektrisch gemeinsam angeschlossen sind.

13. Miniaturisierter Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß allen Sensorelementen ein gemeinsamer Vorverstärker nachgeschaltet ist.