CN100549640C - 住所墙壁的传感器 - Google Patents

Abstract

一种传感器安装机构，包括适于安装到一结构上的基座部件(14)，以及一具有第一端和第二端的基座颈(16)，其中所述第一端适于以球形支座连接与传感器(12)相连，所述第二端以旋转连接与基座部件相连。该安装机构构成了精确和粗调节装置，用以在不使用工具的情况下，调节诸如PIR住所传感器(10)之类的传感器的扫描范围。传感器包括一可拆卸的镜头支架(24)，以实现镜头的方便更换。

Description

住所墙壁的传感器

本申请要求于2004年8月26日提交、序列号为60/604543的美国临时申请的权益。

技术领域

本发明涉及住所墙壁的传感器。

背景技术

通常，新安装的住所墙壁的传感器，如被动红外线(PIR)和/或超声波住所墙壁传感器，在第一次安装时，必须被定位在墙壁或天花板上，然后使其定向来扫描所关心的区域以提供用户所期望的保护水平。通常情况下，传感器被安装在墙壁或天花板上后，通常需要重新定向几次直到其实际上扫描所期望的区域。此外，当用户需要改变时，可能需要对已有的墙壁传感器重新安装和重新定向，以便可能以不同的视角扫描不同的区域。

当前的一些传感器，需要使用一些生产厂商提供的特殊工具，用于在安装和/或定向传感器到所要求的调整状态时使用。但是，有些时候不太容易得到这些工具，尤其是第一次将传感器安装到墙壁的一段时间后，再进行重新安装或重新定向的时候。这类调整不仅难以实施，而且在把传感器重新安装到墙壁或拆卸然后重新装配时，有时候还可能导致传感器损坏。

传感器的关键部件是PIR镜头。它通常由薄的软塑性材料制成，其表面很容易被划伤。镜头通常相对较大，从而使传感器能够覆盖扫描区域或扫描较大的视场，并且由于镜头安装在传感器的前表面，因此很容易受到损坏。例如，在传感器的制作、运输、装卸和安装过程中，镜头作为传感器的一个精密和至关重要的部件，很容易被划伤或损坏。被划伤或损坏的镜头会妨碍传感器的正常运作。而且传感器的镜头通常是不可更换的。

当前安装在墙壁上的传感器存在的另一个问题是，缺乏一种简单的方法将传感器安装到墙壁或天花板上。通常，尤其是在工业应用中，传感器应位于地面之上30英尺甚至更高的位置。因而，站在梯子上时，安装者不得不用一只手将传感器举过头顶，同时设法用另一只手将传感器安装到墙壁或天花板上。

所需要的是这样的传感器，其可被容易而快速地安装到墙壁或天花板上，被定向扫描所期望区域，并且具有能够快速而容易地更换的镜头。

发明内容

本发明通过提供一种住所传感器来帮助解决上述问题，所述传感器不需要使用特殊安装工具即可被快速而方便地安装和定向，用以扫描一特定的覆盖范围或扫描区域。传感器包括一相对轻质的单件安装基座，其与传感器本体分离，可被安装到诸如墙壁或天花板之类的结构上，而不需要安装者支承传感器本体的重量。此后，将传感器本体安装到已经安装在墙壁或天花板上的基座中，将传感器本体扭转锁定在基座中，以覆盖不同的扫描区域。通过松开螺纹紧固件如位于传感器本体背面的螺母，可进行另外的调整。为帮助解决损坏镜头的问题，传感器包括一可更换的PIR镜头，所述镜头的镜头支架上带有可连接在传感器上的搭扣。

在本发明的一方面，所公开的住所传感器包括一适于安装到诸如墙壁或天花板之类结构上的基座部件，一PIR传感器和一具有第一端和第二端的基座颈。第一端采用球形支座连接与传感器相连，第二端通过旋转连接与基座部件相连。球形支座连接和旋转连接机构提供了两个旋转自由度的组合用以改进传感器的调整。镜头是可更换镜头支架的一部分，从而能够容易地更换损坏的镜头。本发明的技术也可用于其它住所感应技术，如超声波和微波装置。

上述内容已经粗略地概述了本发明的优选特征，因而本领域技术人员可以更好地理解随后本发明的详细描述。下面将描述本发明的其它特征，它们构成了本发明权利要求的主题。本领域技术人员应当认识到，他们能够容易地使用公开的概念和特定实施例，并以此为基础，来设计或修改其它结构以实现和本发明相同的目的，所述这些其它结构在其最宽的形式中也不会脱离本发明的实质和范围。

附图说明

从下面详细的描述、所附权利要求和附图中，本发明的其它方面、特征和优点将变得完全清楚，其中在所述附图中相同的元件用同样的附图标记表示：

图1A-1D是根据本发明原理的住所墙壁的传感器的等距视图、前视图、侧视图和后视图；

图2是图1所示传感器的分解图；

图3A-3C显示图1所示的传感器被调整到不同的位置；

图4A显示了图1所示传感器的另一个分解图；

图4B显示了图1所示传感器的紧固件的分解图；

图5显示了更换图1所示传感器的镜头特征；以及

图6A-6B显示了图1所示传感器的安装布置。

具体实施方式

本发明公开了一种住所传感器，所述传感器具有一连接到通用安装机构上的被动红外线(PIR)镜头支架，以便在不使用工具的情况下调整传感器的扫描或覆盖区域。安装机构包括一基座颈(base neck)部件，该基座颈部件具有一采用球形支座连接与PIR镜头支架传感器本体相连的第一端和利用可旋转连接与安装基座相连的第二端。球形支座连接机构和可旋转连接机构提供了两个旋转自由度的组合，用以增强传感器的调节。镜头是可更换镜头支架的一部分，所述镜头支架允许方便地更换损坏的镜头。虽然本发明的一个实施例指的是PIR传感装置，但本发明的技术也可用于其它住所传感技术，如超声波微波装置或者它们的组合。

参考图1A-1D，显示了按照本发明原理的住所传感器10的不同视图。传感器10包括一带有可更换镜头支架24的传感器本体12和包括基座颈16、螺母18或其它螺纹紧固件的安装机构，以及将传感器本体12安装到诸如墙壁或天花板之类表面或结构上的安装基座14。镜头支架24具有一PIR镜头，用于探测在不同的扫描(覆盖)区域如84，86，88中居住者的存在，其中所述镜头具有一由扫描角80限定的固定扫描范围82。安装机构提供精确和过程调整装置，来调整或定向传感器本体12的位置，以允许扫描范围82覆盖不同的扫描区域84，86，88。例如，图示的传感器10的扫描范围82覆盖了扫描区域84。然而，在不是必须调整扫描范围82或角度80的情况下，可容易地将传感器本体12调整为覆盖扫描区域86或88(以及重叠区域)。将基座颈16从基座14上分离，围绕安装基座14转动基座颈16到所要求的位置，然后再将基座颈重新插入到基座中，如此实现过程调整。松开螺母18，围绕基座颈转动传感器本体12到所要求的位置，然后再重新拧紧螺母，如此实现精确调整装置。通过使传感器本体12与安装基座14相分离，安装人员可以在不必支承传感器本体12的重量，不需要使用独立的工具的情形下来安装和定向传感器10。此外，可以容易地拆卸可更换的镜头支架24，以更换受损的PIR镜头。

图2显示了根据本发明原理的图1所示传感器10的分解视图。镜头支架24的后侧安装于框架26的前侧，一具有住所感应电路的印刷电路板(PCB)28被安装到框架26的后侧，形成传感器单元组件。传感器单元组件安装在后罩22的腔室内。前罩20安装在传感器单元组件上形成密封的传感器本体12。前罩20带有一开口21用以将镜头支架24的前侧或镜头部分暴露出来。基座颈16的前端具有一球形元件36，用以连接从后罩22的后侧伸出的圆柱形部件30，从而提供球形支座连接。基座颈16的前端用螺母18固定在圆柱形元件30上。基座颈16的后端具有一圆柱形部件40，其被配合并可旋转地连接于从安装基座14的前侧伸出的圆柱形部件44上。一半球形基座罩17安装在安装基座14上方，以提供美学上令人愉悦的外形。传感器10的组件可以采用各种材料制造，如塑料，金属或它们的组合。

图3A-3C显示了用以调整传感器的扫描或覆盖区域的传感器10的安装机构。如上所述，包括基座颈16、螺母18和安装基座14的安装机构提供用于调整传感器10的扫描或覆盖区域的过程和精确调整装置。在图3A中，传感器本体12被定向或定位成以角度80提供扫描范围82，以覆盖特定的扫描区域。应当注意的是，扫描范围82和角度80通常具有三维圆锥形轮廓，但是为了方便解释仅显示出二维饼形轮廓。图3B显示了如何使用精确调整装置在方向92上旋转传感器本体12，以使用和图3A中相同的扫描范围82覆盖一个新的扫描区域。为进行调整，需从传感器本体12上旋松螺母18使其松开，在箭头92所示方向上扭转或旋转传感器本体12，使其到达新的位置以覆盖新的扫描区域，随后重新拧紧螺母18以便将传感器本体12固定在新位置上。图3C显示了如何使用过程调整装置在方向90上旋转传感器本体12，以便利用和图3A中相同的扫描范围82覆盖新的扫描区域。为进行调整，需将基座颈16从安装基座14上分离或拔出，将基座颈在箭头90所示方向上旋转到新的位置，以覆盖新的扫描区域，然后将基座颈重新连接或重新插入到安装基座中，使传感器本体12固定在新的位置。

图4A显示了传感器本体组件12连接在图2所示的传感器10的安装机构上。如上所述，包含有螺母18、基座颈16和安装基座14的安装机构为传感器10提供了精确和过程调整装置。后罩22的圆柱形部件30的内圆周是一个具有半球形表面32的球窝，其适于可旋转地接收基座颈16的球形元件36。当螺母18(18a，18b)拧紧时球形元件36被螺母固定在适当的位置上，当螺母18松开时，传感器本体12可围绕球形元件36自由转动，从而提供精确调整装置。螺母18由第一半螺母18a和第二半螺母18b组成，两者可拆卸地连接在一起形成单个螺母组件18。

例如，在一实施例中，图4B示出的第一半螺母18a具有突出物27a和孔29a，用以接合第二半螺母18b上相应的孔27b和突出物29b，将半螺母18a和18b固定或锁定在一起形成单个螺母组件18。位于相应半螺母18a，18b内圆周的内螺纹19a，19b，适于拧到位于后罩22的圆柱形部件30外圆周的外螺纹31上。位于相应半螺母18a，18b内圆周的局部球形表面23a，23b适于与基座颈16的球形元件36一起旋转，以提供球形支座或可旋转连接。

参考图4A，基座颈16的后端允许传感器本体12被旋转到几个不同位置之一，并提供与过程调整装置相关的第二自由度。基座颈16的后端具有一圆柱形部件40，该圆柱形部件和安装基座14中的圆柱形部件44配合，将基座颈定向和锁紧到部件40上。基座颈16可具有一弯曲部分34，其位于基座颈中部，具有一特定角度，如图3C中所示的30度。在一实施例中，基座颈16的圆柱形部件40的尺寸被设计为可在安装基座14的圆柱形部件44中滑动并紧密配合。圆柱形部件40具有两个搭扣凸起38，它们间隔180度分开并从圆柱形部件的圆周上伸出。两个搭扣凸起38适于与在圆柱形部件44的内圆周上均匀地分布着的8个狭槽42中的一对配合。这种布置允许基座颈16在与安装基座14相同的平面上旋转至8个不同位置中的一个。

在装配过程中，半螺母18a，18b装配在一起形成螺母组件18，然后被放置在基座颈16的球形元件36上。当把球形元件36插入后罩22的圆柱形部件30中时，螺母18的内螺纹19a，19b(图4A)和后罩22的圆柱形部件30的外螺纹31接合在一起。当螺母18拧紧在螺纹31上时，两个局部球面23a，23b(图4B)推动球形元件36抵靠在后罩22的半球形表面32上。球形元件36被三个球形表面23a，23b，32锁定在位置上，传感器本体12则被固定在基座颈16的前端。

传感器本体12围绕球形元件36的旋转提供了本体旋转的第一自由度，这样可通过松开然后重新拧紧螺母提供一个容易改变的扫描区域。也就是说，拧紧螺母组件18(18a，18b)将传感器本体12锁定在基座颈16上，以固定传感器本体的新位置。松开螺母组件18可允许传感器本体的位置被改变，以提供新的扫描或覆盖区域。

当把基座颈16的圆柱形部件40插入到安装基座14的圆柱形部件44中时，两个弹性搭扣凸起38朝着部件40的开口中心被向内推动。圆柱形部件40可在圆柱形部件44中旋转直到搭扣凸起38与8个狭槽42中的一个接合，这就使搭扣凸起38在狭槽中自行定位，从而将传感器本体锁定在8个位置中的一个上。基座颈16的不同位置提供了本体旋转的第二自由度。传感器本体12的总的旋转由两个旋转自由度组合而成：第一旋转自由度由球形支座连接提供，其允许球形元件36围绕传感器本体12旋转，第二旋转自由度由可旋转连接提供，其允许基座颈16围绕安装基座14旋转。

图5显示了图1所示传感器10的可更换PIR镜头支架24的详细视图。镜头50通过超声波焊接或其它连接方式固定在镜头支架24的前面。一带有开孔的凸出部52和隔开的搭扣凸起56从镜头支架24的顶部伸出，另一对凸出部和凸起从镜头支架24的底部(未示出)伸出。在框架26上间隔分布的两个定位销54相对镜头支架24的凸出部52同样地设置，并且其尺寸被设计成可容纳到凸出部的开孔中。同样，框架26上间隔分布的两个狭槽58相对镜头支架24的搭扣凸起56同样地设置，其尺寸被设计成可接收搭扣凸起56。定位销54和凸出部52都锁定成单向组件，以确保镜头支架24连接到框架26上时镜头支架24相对于框架26被正确定向。镜头支架24被连接(扣入)到框架26上，框架则被保持在由前罩20和后罩22组成的封闭件中。这种布置使镜头被正确定向，并且在必要时也可容易地更换。前罩20的顶部边缘处具有一搭扣凸起46，在其底部边缘处也具有一搭扣凸起(未示出)。后罩22的顶部边缘和底部边缘处则具有两个相应的狭槽48。搭扣凸起46相对于狭槽48设置，允许罩20，22能够可分离地互相连接以形成单独组件的传感器本体。

除了使用PIR感应技术，本发明也可以用于其它住所感应技术，如超声波和微波方法。例如，传感器10可被配置成传输超声波信号并监测信号返回时间的变化来检测住所。传感器也可以结合PIR和超声波感应技术，以最小的假触发来执行高精确度监测。本发明的传感器10可使用在各种应用中，例如用于监控商业和公共机构的会议室，休息室，仓库，楼梯间和停车库。另外，传感器适于用来监控住宅环境中的门廊，院子，门厅和后院。

参考图6A-6B，安装基座14被提供用来把传感器10安装到墙壁、天花板或其它结构或表面上。安装基座14具有用来容纳螺钉的开孔64，以连接到墙壁、天花板或电气接线盒上。一旦安装基座14得以连接，墙体或天花板内的电缆66(图6B)或其它导体就可以通过圆柱形部件44的中心开孔被拉出来并连接到传感器本体12中的接线端上。将基座颈16的圆柱形部件40插入到安装基座14的圆柱形部件44中。两个搭扣38的前端被倒角成约45度，后端被倒角成约30度，以允许基座颈16很容易地插入和移出圆柱形部件44。通过使两个搭扣凸起38越过狭槽的台肩，使基座颈16与安装基座14分离。当把基座颈16上的圆柱形部件40插入到圆柱形部件44中时，基座颈16上的台肩与圆柱体的顶端接合，从而限定了穿透的深度。基座颈16能够稍微旋转，以允许两个搭扣凸起38与8个狭槽42中最接近的两个接合，将传感器本体12锁定到适当位置上。参考图6B，为了完成安装，将基座罩17放置在圆柱形元件40上并向前直到唇缘62与圆柱形部件40上的凹槽60接合，形成可靠连接。

尽管已经显示、描述和指出了本发明的主要新颖性特征，如在优选实施例中所应用，但应当理解的是，在不脱离本发明实质的情况下，本领域技术人员可以对示出的和实施的方法和装置的构成和细节进行各种省略、替代和改变。

Claims (14)

1.一种传感器安装机构，其包括：

适于安装到一结构上的基座部件；以及

具有第一端和第二端的基座颈，所述第一端适于以球形支座连接与传感器相连，所述第二端以旋转连接与所述基座部件相连，所述传感器安装机构进一步包括具有两个局部球形表面和分离的内螺纹的拼合螺母，其连接到所述基座颈的第一端以接合所述传感器上的螺纹。

2.如权利要求1所述的传感器安装机构，其特征在于，所述拼合螺母是两件式螺母组件，其包括适于形成两件式螺母组件的第一半螺母和第二半螺母。

3.如权利要求1所述的传感器安装机构，其特征在于，基座颈具有延伸贯穿的通道，以允许电导体从基座部件连接到传感器。

4.如权利要求1所述的传感器安装机构，其特征在于，球形支座连接包括位于基座颈上的球形元件和位于传感器上的球窝。

5.如权利要求1所述的传感器安装机构，其特征在于，旋转连接包括位于基座颈上的第一圆柱形部件和位于基座部件上的第二圆柱形部件。

6.如权利要求4所述的传感器安装机构，其特征在于，第一圆柱形部件安装在第二圆柱形部件中。

7.如权利要求4所述的传感器安装机构，其特征在于，第一圆柱形部件具有至少两个搭扣凸起，其定位为与位于第二圆柱形部件上的至少两个狭槽相接合。

8.如权利要求4所述的传感器安装机构，进一步包括安装在基座部件上的基座罩，用于隐蔽所述基座部件。

9.一种传感器安装机构，其包括：

适于安装到一结构上的基座部件；以及

具有第一端和第二端的基座颈，所述第一端适于以球形支座连接与传感器相连，所述第二端以旋转连接与所述基座部件相连，所述传感器安装机构包括外壳，所述外壳具有用来保持可拆卸PIR镜头支架的前表面，其中外壳是包括前罩和后罩的两件式外壳组件，其中前罩具有用于把可拆卸的PIR镜头支架前表面的一部分显露出来的开孔，所述后罩连接到基座颈上；

具有两个局部球形表面和分离的内螺纹的拼合螺母。

10.如权利要求9所述的传感器安装机构，进一步包括一框架，所述框架具有用于保持可拆卸镜头支架的前侧和用于保持印刷电路板的后侧，其中所述印刷电路板具有用于传感器的电路。

11.如权利要求9所述的传感器安装机构，其特征在于，基座颈具有位于基座颈的第一和第二端之间的弯曲部。

12.如权利要求9所述的传感器安装机构，其特征在于，所述结构是包括墙壁和天花板其中之一的预先存在的结构。

13.如权利要求9所述的传感器安装机构，其特征在于，基座颈是带有弯曲部的管形元件，该弯曲部位于基座颈的第一端和第二端之间。

14.如权利要求9所述的传感器安装机构，其特征在于，传感器是带镜头的PIR传感器，其矩形镜头具有凸形前表面。

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