CH650605A5 - Infrarot-einbruchdetektor. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Infrarot-Einbruchdetektor sehen, der beispielsweise als Kugelspiegel mit einem Mittel-

mit optischen Bündelungsmitteln und einer Sensoranord- punkt C ausgebildet sein kann. Die Focus-Fläche F eines sol-

nung, bei dem die aus mehreren getrennten Empfangsberei- chen Kugelspiegels ist bekanntlich eine dazu konzentrische chen einfallende Infrarot-Strahlung aufgenommen und zur Kugel mit halbem Radius. In dieser Focus-Fläche F ist ein

Alarmsignalgabe bei einer vorbestimmten Änderung der auf- 65 langgestrecktes Element 2 angeordnet, welches zur Sammlung genommenen Strahlung ausgewertet wird. der auf die Focus-Fläche F gebündelten Infrarotstrahlung

Bei solchen Einbruchdetektoren wird die von einer Person dient. Dieses Strahlungssammelelement 2 kann beispielsweise im überwachten Bereich ausgehende Infrarot-Strahlung aus- als luftzugängliches Rohr mit verspiegelter Innenfläche 3 aus-

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gebildet sein, oder als IR-strahlungsdurchlässiger Transpa- eingenommen wird, das als zentraler Abschnitt einer Fresnel-rentkorper auf dessen Oberflache eine reflektierende Schicht stufenlinse ausgebildet ist. An der Rückseite 9", deren Ab-3 aufgebracht ist. Der Querschnitt dieses Elementes kann bei- stand von der Frontseite 9' der Brennweite f der Fresnel-Linse spielsweise aus Gründen der einfacheren Herstellung oder Ju- n entSpricht, ist wiederum ein rohrförmiges Strahlungssam-stierbarkeit kreisförmig ausgebildet sein. Die Achse dieses 5 meielement 2 mit verschiedenen, der Fresnel-Linse 11 zugelangegestreckten Elementes 2 ist entsprechend der Focus-Fla- kehrten Öffnungen 4 vorgesehen. An einer Stirnseite des Roh-°?iei, Sekrummt. Um das Strahlungssammelelement 2 auf res wiederum ein Infrarotsensorelement 5 angeordnet, das einfache Weise im Einbruchdetektor montieren zu können, ^ ejner integrierten Schaltung 7 verbunden ist, welche beikann es zweckmässigerweise biegsam ausgebildet sein. Bei spielsweise gemäss US 4 179 691 oder US 4 166 955 ausgebil-Verwendung einer entsprechend korrigierten Optik als Bün- 10 det sejn ]jann Jeder Öffnung 4 entspricht wiederum ein Strah-delungsmittel kann jedoch auch em Rohr oder Transparent- lungsempfangsbereich, und diese Auswerteschaltung 7 gibt korper mit gerader Achse Verwendung finden. An einer Stirn- über Signalleitungen 8 ein Signal ab, sobald sich die vom Sensate des Rohres ist ein Sensorelement 5 angebracht, die an- sorelement 5 aufgenommene Infrarotstrahlung in einer für die dere ist verspiegelt oder trägt ein weiteres Sensorelement. Bewegung eines Eindringlings durch die Strahhragsemp-

Um die vom Reflektor 1 auf die Oberfläche des Strah- 15 fangsbereiche charakteristischer Weise ändert lungssammelelementes 2 fokussierte Strahlung in das Element In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kön-

eintreten zu lassen, sind auf dessen Oberfläche Strahlungsem- nen vor oder Mnter Teilen der Sammellinse ein oder mehrere trittsöffnungen 4 vorgesehen. Diese können bei der Ausfuh- Prismen vorgesehen sein, durch die die einzelnen Empfangs-

rung des Sammelelementes 2 als luftgefülltes Rohr als Löcher strahlen jeweils in mehrere Strahlen aufgespalten werden kön-

m dessen Mantel ausgebildet sein, bei der Ausfuhrung als 20 nen £)adurch kann die Anzahl der Strahlungsempfangsberei-

Transparentkörper als Unterbrechungen im reflektierenden che vervieifacht werden, falls eine gewisse Intensitätsschwä-Belag 3. Die durch diese Strahlungseintrittsöffnungen 4 emge- chung der einzelnen Bereiche in Kauf genommen werden tretene Strahlung wird im Inneren des Strahlungssammelele- jcann mentes 2 an dessen Innenfläche 3 vielfach reflektiert und ge- Bei dem in Figur 3 dargestellten Infrarot-Einbruchdetek-

langt schliesslich auf das an einer Stirnseite angebrachte Sen- 2s tor kann beispielsweise vor der unteren Hälfte der Fresnel-

sorelement 5, das mit Anschlussleitungen 6 an eine Auswerte- Linse 11 ein Prisma 12 angeordnet' sein. Dieses bewirkt, dass

Schaltung angeschlossen ist. Da die Fläche der Strahlungsein- die auf die untere Hälfte auftreffende Strahlung um einen be-

trittsöffnungen 4 nur einen sehr geringen Teil der gesamten stimmten Winkel abgelenkt wird, während die auf die obere

Innenoberflache des Strahlungssammelelementes 2 ausmacht, Hälfte auftreffende Strahlung unbeeinflusst bleibt. Jeder so erreicht dabei praktisch die gesamte in das Innere des Sam- 30 Empfangsbereich wird daher in zwei getrennte Bereiche auf-

melelementes 2 eingetretene Strahlung das Sensorelement 5, gespalten. Beispielsweise focussiert die obere Linsen-Hälfte ohne nennenswerte Verluste. Die genannten Strahlungsein- Strahlung aus Richtung A31 auf die mittlere Öffnung 4, die trittsöffnungen 4 sind nun gerade an den Stellen angebracht, untere Hälfte aus der dazu geneigten Richtung A32. Bei einer

W0JE?ie tus ^es^mm^n gewünschten Empfangsbereichen ein- Vielzahl von Öffnungen lässt sich so auf einzelne Weise ein treffende Strahlung durch den Reflektor 1 focussiert wird. Je- 35 Infrarot-Einbruchdetektor schaffen, dessen Empfangsberei-

der Strahlungseintrittsöffnung 4 ist dabei ein bestimmter che die Form zweier nacheinander zu passierender Strah-

Strahlungsempfangsbereich zugeordnet, dessen Öffnungswin- lungsvorhänge haben.

kel von den Abmessungen der Strahlungseintrittsöffnung 4 j)as Prismen-Element kann auch mit der Sammellinse und der Güte der Abbildung abhängt. Die Strahlungsein- vereint und in diese integriert sein, indem sie als Mehr-Zonen-

trittsöfffnungen 4 können je nach gewünschtem Muster von 40 Linse mit Zonen unterschiedlicher optischer Achse ausge-

Empfangsbereichen entsprechend auf der Oberfläche des führt ist. In Figur 3 kann beispielsweise eine Hälfte der Fres-

Strahlungssammelelementes 2 vorgesehen sein. nel-Linse 11 auf ihrer Vorder- oder Rückseite die Form eines

Die Anordnung kann also auf einfache Weise an die ge- Keiles 13 aufweisen, der das Prisma 12 ersetzt und die gleiche wünschten Verwendungsbedingungen angepasst werden. Da- optische Wirkung zeigt. Ein solches optisches Element ist be-

bei ist eine besonders einfache Optik völlig ausreichend, und 45 sonders einfach herstellbar und erfordert keine spezielle Ju-

es ist nur ein einziges Sensorelement erforderlich, welches an stierung.

eine entsprechend einfache und störunanfallige Auswerteschaltung angeschlossen werden kann. Da zu dem keine Seg- Der dargestellte Infrarot-Einbruchdetektor besitzt trotz mentoptik erforderlich ist, sondern nur ein einziger Reflektor, seiner flachen unauffälligen Form und seiner kleinen Abmes-so kann eine optimale Empfindlichkeit erreicht werden. 50 sungen eine optimale Empfindlichkeit und weist zu dem eine Die in dem beschriebenen Beispiel verwendeten, als Ku- besonders einfache und störunanfallige Konstruktion auf. Er gelspiegel ausgebildeten Bündelungsmittel können auch in eignet sich besonders für Verwendungen wo ein Infrarotanderer Weise ausgeführt sein. Beispielsweise kann ein Para- Schutzvorhang mit eng nebeneinander in einer Ebene liegen-bolspiegel verwendet werden, der zumindest in der Nähe der den Empfangsbereichen erwünscht ist. Um den Detektor op-Achse eine bessere Abbildung liefert, oder es kann eine Re- 55 timal zum Nachweis von Personen auszubilden, ist es dabei fraktions-Optik Verwendung finden, die leicht so korrigiert zweckmässig, die Fresnel-Linse aus einem Material auszubil-werden kann, dass die Focus-Fläche wenig gekrümmt, d.h. den, das vorzugsweise im Spektralbereich der Körperstrah-fast eben ist, so dass das Strahlungssammelelement 2 Zylin- lung im fernen Infrarot durchlässig ist und als Sensorelement derform mit gerader Achse besitzen kann. ebenfalls ein vorzugsweise im Infrarot empfindlichen Element

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer Sammel- 60 zu verwenden, beispielsweise ein pyroelektrisches Element,

Linse 10 als Bündelungsmittel. Das Strahlungssammelele- vom Lithium-Tantalat-, Polyvinyldifluorid- oder Blei-Zirko-

ment 2 ist analog wie beim vorhergehenden Beispiel ausgebil- nat-Titanat-Typ.

det und in der Focus-Fläche F der Sammel-Linse 10 angeord- Der Einbruchdetektor nach Figur 3 lässt sich noch da-

net. Jeder der Strahlungseintrittsöffnungen 4 entspricht eine durch weiterbilden, dass das strahlungssammelnde Rohr 2

getrennte Empfangsrichtung oder Empfangsbereich Aj, 65 gleichmässig um seine gerade ausgebildete Achse rotierend

A2... A5. angeordnet ist. Die Öffnungen liegen dann nicht fest auf einer

Figur 3 zeigt einen Infrarot-Einbruchdetektor mit einem achsenparallelen Geraden, sondern sind bei verschiedenen

Gehäuse 9, dessen Frontseite von einem Bündelungsmittel 11 Drehwinkeln auf der Rohroberfläche vorgesehen, beispiels-

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weise auf einer Schraubenlinie. Bei der Rotation des Rohres 2 geraten die einzelnen Öffnungen 14 dann nacheinander in die Focus-Fläche, d.h. sie erhalten zu verschiedenen Zeiten

Strahlung aus dem zugeordneten Empfangsbereich. Dieser ermöglicht es, die verschiedenen Empfangsbereiche zeitlich gestaffelt abzutasten.

C

1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

650 605 2 PATENTANSPRÜCHE gewertet. Wenn der überwachte Bereich in mehrere getrennte

1. Infrarot-Einbruchdetektor mit optischen Bündelungs- Empfangsbereiche mit dazwischen liegenden Dunkelfeldern mittein und einer Sensoranordnung, bei dem die aus mehre- aufgeteilt ist, so bewirkt jede Bewegung einer Person eine Mo-ren getrennten Empfangsbereichen einfallende Infrarotstrah- dulation der vom Sensorelement empfangenen Infrarotstrahlung aufgenommen und zur Alarmsignalgabe bei einer vorbe- 5 lung, welche mittels einer bekannten Auswerteschaltung zur stimmten Änderung der aufgenommenen Strahlung ausge- Anzeige eines Eindringlings und zur Alarmsignalgabe ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranord- wertet werden kann.

nung ein wenigstens angenähert in der Focus-Fläche (F) der Zur Schaffung der erforderlichen getrennten Empfangsbe-

Bündelungsmittel (1,10,11) angeordnetes langgestrecktes reiche sind verschiedene optische Anordnungen bekannt.

Strahlungssammelelement (2) aufweist, dessen Oberfläche (3) i0 Eine besonders gute Empfindlichkeit lässt sich erreichen,

nach innen reflektierend ausgebildet ist und welches an seiner wenn aus allen Empfangsbereichen eine möglichst grosse

Längsseite mehrere Strahlungseintrittsöffnungen (3) und an Strahlungsmenge aufgenommen und ausgewertet wird. Aus einer Stirnseite ein Infrarot-Sensorelement (5) aufweist. US 3 760 399, US 3 829 693 oder US3 958 118 vorbekannte

2. Einbruchdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Einbruchdetektoren verwenden dazu einen für alle Emp-zeichnet, dass das Strahlungssammelelement (2) einen kreis- 15 fangsbereiche gemeinsamen Reflektor, der die aus diesen förmigen Querschnitt aufweist. Empfangsbereichen einfallende Strahlung auf mehrere neben-

(3) ein reflektierender Belag aufgebracht ist, der an mehreren Aus anderen Vorpublikationen, beispielsweise US

Stellen (4) unterbrochen ist. 25 3 703 718, US 4 058 726 oder US 4 081 680 ist es zwar be-

3. Einbruchdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- einander angeordnete Sensorelemente bündelt. Da eine Vielkennzeichnet, dass das Strahlungssammelelement (2) als in- zahl solcher Sensorelemente verwendet wird, ist jedoch eine nen verspiegeltes luftgefülltes Rohr ausgebildet ist, dessen komplizierte und störanfällige Auswerteschaltung erforder-Mantel (3) Strahlungseintrittsöffnungen (4) aufweist. 20 lieh, an welche diese Vielzahl von Sensorelementen ange-

4. Einbruchdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- schlössen ist. Zudem ist die Zahl der möglichen Sensorele-kennzeichnet, dass das Strahlungssammelelement (2) als mente und damit die Anzahl und Auswahl der Empfangsbe-Transparentkörper (2) ausgebildet ist, auf dessen Oberfläche reiche stark eingeschränkt.

5. Einbruchdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, kannt, diesen Nachteil dadurch zu vermeiden, dass eine Viel-dadurch gekennzeichnet, dass das Bündelungsmittel als Re- zahl von Reflektoren vorgesehen wird, welche jeweils Strah-flektor (1) ausgebildet ist. lung aus einem Empfangsbereich auf ein gemeinsames Sen-

6. Einbruchdetektor nach Anspruch 5, dadurch gekenn- sorelement focussieren. Hierbei muss jedoch der Nachteil in zeichnet, dass der Reflektor (1) als Kugelspiegel ausgebildet 30 Kauf genommen werden, dass aus jedem Empfangsbereich ist und dass das Strahlungssammelelement (2) am Ort einer nur eine geringe Strahlungsmenge aufgenommen wird und zum Kugelspiegel (1) konzentrischen Kugel (F) mit halbem die Empfindlichkeit daher vermindert ist oder die Zahl der Radius angeordnet ist. Empfangsbereiche beschränkt werden muss.

7. Einbruchdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, Aufgabe der Erfindung ist es, die erwähnten Nachteile des dadurch gekennzeichnet, dass das Bündelungsmittel als Sam- 35 Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere einen In-mellinse (10) ausgebildet ist. frarot-Einbruchdetektor zu schaffen, der bei hoher Empfind-

8. Einbruchdetektor nach Anspruch 7, dadurch gekenn- lichkeit mit einem einzigen Sensorelement und einer einfachen zeichnet, dass die Sammellinse als Fresnel-Linse (II) ausge- optischen Anordnung bei kleinen Abmessungen Infrarotbildet ist. Strahlung aus einer Vielzahl beliebig wählbarer Empfangsbe-

9. Einbruchdetektor nach Anspruch 8, dadurch gekenn- 40 reiche sicher und störunanfällig aufzunehmen vermag, zeichnet, dass die Fresnel-Linse (11) aus im fernen Infrarot Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, durchlässigem Material besteht. dass die Sensoranordnung ein wenigstens angenähert in der

10. Einbruchdetektor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, Focus-Fläche der Bündelungsmittel angeordnetes langge-dadurch gekennzeichnet, dass vor oder hinter Teilen der Sam- strecktes Strahlungssammelelement aufweist, dessen Oberflä-mellinse (10,11) wenigstens ein Prismen-Element (12,13) zur 45 che nach innen reflektierend ausgebildet ist und welches an Aufspaltung und Vervielfachung der Empfangsbereiche (A,, seiner Längsseite mehrere Strahlungseintrittsöffnungen und A2 ... A5) angeordnet ist. an einer Stirnseite ein Infrarot-Sensorelement aufweist.

11. Einbruchdetektor nach Anspruch 10, dadurch ge- Die Erfindung wird an Hand der in den Figuren dargekennzeichnet, dass das Prismen-Element (13) mit der Sam- stellten Ausführungsbeispiele beschrieben.

mellinse (11) zu einer Mehrzonenlinse vereint ist, die mehrere so Figur la zeigt die optische Anordnung für einen EinZonen mit verschiedener optischer Achse aufweist. bruchdetektor mit Reflektor in Aufsicht.

12. Einbruchdetektor nach Anspruch 2, dadurch gekenn- Figur lb zeigt dieser Anordnung im Schnitt.

zeichnet, dass das Strahlungssammelelement (2) gleichmässig um seine gerade ausgebildete Achse rotierend angeordnet ist Figur 2 zeigt eine zweite optische Anordnung mit Sam-

und die Strahlungseintrittsöffnungen (4) bei verschiedenen 55 mel-Linse.

Drehwinkeln auf der Oberfläche so vorgesehen sind, dass sie Figur 3 zeigt einen Infrarot-Einbruchdetektor mit Fres-

bei der Rotation periodisch zu verschiedenen Zeiten in die nel-Linse.

Focus-Fläche (F) gebracht werden. Die Figuren la und lb zeigen eine optische Anordnung für einen Infrarot-Einbruchdetektor in Aufsicht und im Quer- 60 schnitt. Als Bündelungsmittel ist dabei ein Reflektor 1 vorge-