CN101680784A - 可调节传感器 - Google Patents

Abstract

一种传感器安装机构包括适于安装到一种结构的基座元件和具有第一端和第二端的基座颈部，其中所述第一端适于用球窝连接器连接到传感器并且所述第二端用旋转连接器连接到所述基座元件。所述安装机构提供细和粗调节手段以用于调节传感器例如PIR占据传感器的扫描区域而不使用工具。所述传感器包括易于更换透镜的可拆卸透镜固定器。

Description

可调节传感器

相关申请的相互参照

本申请是2005年8月27日提交的美国申请No.11/207,729的部分继续申请并且据此要求它的优先权。该申请要求2004年8月26日提交的临时申请No.60/604,543的申请日的权利，其中两个申请的公开内容全文在此被引入作为参考。

技术领域

本发明涉及占据壁传感器。

背景技术

通常，当首次安装时，新安装的占据壁传感器例如无源红外(PIR)和/或超声占据壁传感器需要被定位在墙壁或天花板上并且然后被定向以扫描关心区域，从而提供用户期望的保护级。经常地，在被安装到墙壁或天花板之后，传感器通常然后必须被再定向几次直到它们真正扫描期望的区域。而且，当用户需要改变时，现有的壁传感器可能需要被再定位和再定向以可能的不同视角扫描不同区域。

当安装和/或定向传感器以用于所需的调节时目前的一些传感器可能需要由制造商提供使用的专用工具。有时工具可能不容易获得，特别是在首次安装在墙壁上一段时间之后当再定位或再定向传感器时。这种调节不仅难以执行，而且有时当传感器被安装到墙壁或被拆卸并且然后再组装时导致传感器受损。

传感器的关键部件是PIR透镜。它通常由薄、软塑料材料制造，它的表面易于被划破。透镜通常相对较大以允许传感器覆盖扫描区域或扫描大视野，并且当透镜安装到传感器的前表面上时，它易于受损。例如，在制造、运输、操作和安装传感器期间，精细的且是传感器的关键部件的透镜会容易划破或损坏。划破或损坏的透镜会阻止传感器正确地操作。传感器上的透镜通常是不可更换的。

目前的壁装传感器的另一问题是缺少将传感器安装到墙壁或天花板的简单方式。经常并且特别是在工业应用中，传感器会位于地面上方30英尺或以上。因此，当在梯子上时，安装者可能不得不用一只手将传感器保持在他/她的头上，同时试图用另一只手将传感器安装到墙壁或天花板。

需要一种传感器，该传感器可以容易地和快速地安装到墙壁或天花板，并且被定向成扫描期望区域，以及具有可快速和容易更换的透镜。

发明内容

本发明通过提供一种占据传感器有助于克服一些以上问题，所述占据传感器可以快速地和容易地安装和定向成扫描特定覆盖范围或扫描区域而不需要专用安装工具。传感器包括相对轻质、整体安装基座，该安装基座从传感器的主体分离并且可以安装到诸如墙壁或天花板这样的结构而不需要安装者支撑传感器主体的重量。其后，传感器的主体被安装到基座中，所述基座被安装到墙壁或天花板，并且传感器主体扭转锁定到基座以获得不同扫描区域的覆盖。通过松动传感器主体的背面上的螺纹紧固件例如螺母可以进行另外的调节。为了帮助克服损坏透镜问题，传感器包括在透镜固定器上带有卡扣的可更换PIR透镜，所述透镜固定器可以附连到传感器。

在本发明的一个方面中，公开了一种占据传感器，其包括适于安装到诸如墙壁或天花板这样的结构的基座元件，PIR传感器和具有第一端和第二端的基座颈部。第一端由球窝连接器连接到传感器，并且第二端由旋转连接器连接到基座元件。球窝连接器和可旋转连接器机构提供两个旋转自由度的组合以用于改进传感器调节。透镜是可更换透镜固定器的一部分，所述透镜固定器允许容易更换受损透镜。本发明的技术也可应用于其它占据感测技术例如超声和微波手段。

前面相当宽泛地概述了本发明的优选特征使得本领域的技术人员可以更好地理解接下来的本发明的详细描述。在下文中将描述形成本发明的权利要求的主题的本发明的附加特征。本领域的技术人员应当理解他们可以容易地使用公开的概念和具体实施例作为设计或改进用于实现本发明的相同目的的其它结构的基础并且其它这样的结构并不脱离本发明最广义的精神和范围。

附图说明

从以下详细描述、附带权利要求和附图将更全面地理解本发明的其它方面、特征和优点，在附图中类似的元件由类似的附图标记表示：

图1A-1D是根据本发明的原理的占据传感器的等轴视图、前视图、侧视图和后视图；

图2是图1的传感器的分解图；

图3A-3C显示了调节到不同位置的图1的传感器；

图4A显示了图1的传感器的另一分解图；

图4B显示了图1的传感器的紧固件的分解图；

图5显示了图1的传感器的更换透镜特征；

图6A-6B显示了图1的传感器安装结构；

图7是另一实施例的后视图；

图8A是图7中所示的实施例的另一后视图；

图8B是图7中所示的实施例的另一后视图；

图9是图7中所示的实施例的侧视横截面图；

图10是图7中所示的实施例的侧视图。

具体实施方式

本发明公开了一种占据传感器，其具有连接到在不使用工具的情况下调节传感器的扫描或覆盖区域的通用安装机构的无源红外(PIR)透镜固定器。安装机构包括基座颈部元件，该基座颈部元件具有用于PIR透镜固定器传感器主体的球窝连接器的第一端和使用用于安装基座的可旋转连接器的第二端。球窝连接器和可旋转连接机构提供用于增强传感器调节的两个旋转自由度。透镜是允许容易更换受损透镜的可更换透镜固定器的一部分。尽管本发明的一个实施例涉及PIR感测方法，本发明的技术也可应用于其它占据感测技术例如超声微波手段或它们的组合。

参考图1A-1D，显示了根据本发明的原理的占据传感器10的不同视图。传感器10包括带有可更换透镜固定器24的传感器主体12和包括基座颈部16、螺母18或其它螺纹紧固件的安装机构、以及用于将主体12安装到诸如墙壁或天花板这样的表面或结构的安装基座14。透镜固定器24具有带有由扫描角80限定的固定扫描范围82的PIR透镜，该固定扫描范围82用于检测不同扫描(覆盖)区域例如84、86和88中占据者的存在。安装机构提供细和粗调节手段以用于调节或定向传感器主体12的位置以允许扫描范围82覆盖不同扫描区域84，86，88。例如，传感器10的扫描范围82被显示成覆盖扫描区域84。然而，传感器主体12可以容易地被调节以覆盖扫描区域86或88(以及重叠区域)，而不必调节扫描范围82或角80。通过从基座14拆卸基座颈部16，围绕安装基座14将基座颈部16旋转到预期位置并且然后将基座颈部再插入基座中实现粗调节手段。通过松开螺母18，围绕基座颈部将传感器主体12旋转到预期位置并且然后再上紧螺母实现细调节手段。通过提供从安装基座14分离的传感器主体12，安装者可以安装和定向传感器10而不必支撑传感器主体12的重量并且不需要独立工具。另外，可更换透镜固定器24可以容易地被拆卸以用于更换受损的PIR透镜。

图2显示了根据本发明的原理的图1的传感器10的分解图。透镜固定器24的后侧安装到框架26的前侧，并且具有占据感测电路的印刷电路板(PCB)28安装到框架26的后侧以形成传感器单元组件。传感器单元组件安装在后盖22的室内。前盖20安装在传感器单元组件之上以形成密封传感器主体12。前盖20具有开口21以暴露透镜固定器24的前侧或透镜部分。基座颈部16的前端具有球形元件36以连接到从后盖22的后侧延伸的圆柱形元件30以提供球窝连接器。基座颈部16的前端由螺母18紧固到圆柱形元件30。基座颈部16的后端具有圆柱形元件40，该圆柱形元件配装和可旋转地连接到从安装基座14的前侧延伸的圆柱形元件44。半球形基座盖17安装在安装基座14之上以提供美观的外观。传感器10的部件可以由各种材料例如塑料、金属或它们的组合制造。

图3A-3C显示了用于调节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，包括基座颈部16、螺母18和安装基座14的安装机构提供用于调节传感器10的扫描或覆盖区域的粗和细调节手段。在图3A中，传感器主体12被定向或定位成提供带有角80的扫描范围82以覆盖特定扫描区域。应当注意的是扫描范围82和角80典型地具有三维圆锥形轮廓，但是为了便于解释仅仅显示了二维扇形轮廓。图3B显示了细调节手段怎样可以用于沿方向92旋转传感器主体12以覆盖带有与图3A相同的扫描范围82的新扫描区域。为了调节，通过从传感器主体12拧松螺母松开螺母18，沿箭头92所示的方向将传感器主体12扭转或旋转到新位置以覆盖新扫描区域，并且螺母18然后被再上紧以固定传感器主体12的新位置。图3C显示了粗调节手段怎样可以用于沿方向90旋转传感器主体12以覆盖带有与图3A相同的扫描范围82的新扫描区域。为了调节，从安装基座14拆卸或拔出基座颈部16，沿箭头90所示的方向将基座颈部旋转到新位置以覆盖新扫描区域并且然后将它再附连或再插入安装基座中以将传感器主体12固定到新位置。

图4A显示了连接到图2的传感器10的安装机构的传感器主体组件12。如上所述，包括螺母18、基座颈部16和安装基座14的安装机构提供用于传感器10的细和粗调节手段。后盖22的圆柱形元件30的内周边是具有半球形表面32的凹窝，所述半球形表面适于可旋转地接纳基座颈部16的球元件36。当螺母被上紧时，球元件36由螺母18(18a，18b)固定就位，并且当螺母18被松开时，传感器主体12围绕球元件36自由旋转以提供细调节手段。螺母18由第一螺母半部18a和第二螺母半部18b形成，所述两个螺母半部可以可拆卸地彼此连接以形成单个螺母组件18。

例如，在一个实施例中，图4B显示了第一螺母半部18a具有的凸柱27a和开口29a用于与第二螺母半部18b上的相应开口27b和凸柱29b啮合以将两个半部18a，18b固定或锁定在一起以形成单个螺母组件18。位于各自螺母半部18a，18b的内周边上的内螺纹19a，19b适于被螺纹连接到位于后盖22的圆柱形元件30的外周边上的外螺纹31上。位于各自螺母半部18a，18b的内周边上的部分球形表面23a，23b适于随着基座颈部16的球元件36旋转以提供球窝或可旋转连接器。

参考图4A，基座颈部16的后端允许传感器主体12旋转到几个不同位置中的一个并且提供与粗调节手段关联的第二运动自由度。基座颈部16的后端具有圆柱形元件40，该圆柱形元件与安装基座14中的圆柱形元件44配合以将基座颈部定向和锁定至圆柱形元件40。基座颈部16可以具有位于基座颈部中途的弯曲部分34，其带有特定角例如如图3C中所示的30度。在一个实施例中，基座颈部16的圆柱形元件40尺寸被确定成在安装基座14的圆柱形元件44内滑动和贴合地适配。圆柱形元件40具有间隔180度并且从圆柱形元件的周边延伸的两个卡扣突舌38。两个卡扣突舌38适于与均匀间隔地位于圆柱形元件44的内周边上的8个成对狭槽42配合。该结构允许基座颈部16旋转或转动到与安装基座14相同的平面中的8个不同位置中的一个。

在组装期间，螺母半部18a，18b被组装以形成螺母组件18并且然后被放置到基座颈部16的球元件36之上。当球元件36被插入后盖22的圆柱形元件30中时，螺母18(图4A)的内螺纹19a，19b接合后盖22的圆柱形元件30的外螺纹31。当螺母18被紧固到螺纹31时，两个部分球形表面23a，23b(图4B)将球元件36推靠在后盖22的半球形表面32上。球元件36由三个球形表面23a，23b，32锁定就位，并且传感器主体12被固定到基座颈部16的前端。

传感器主体12围绕球元件36的旋转提供主体旋转的第一自由度，从而提供可以容易地通过松动并且然后再上紧螺母改变的扫描区域。也就是说，上紧螺母组件18(18a，18b)将传感器主体12锁定到基座颈部16以固定传感器主体的新位置。松动螺母组件18允许改变传感器主体的位置以提供新的扫描或覆盖区域。

当基座颈部16的圆柱形元件40被插入安装基座14的圆柱形元件44中时，两个挠性卡扣突舌38朝着元件40的开口的中心被向内推动。圆柱形元件40可以在圆柱形元件44内部旋转直到卡扣突舌38接合8个狭槽42中的一个，导致卡扣突舌38将它们自身定位在狭槽内以将传感器主体锁定到8个位置中的一个。基座颈部16的不同位置提供主体旋转的第二自由度。传感器主体12的总旋转是两个旋转自由度的组合：第一旋转自由度由球窝连接器提供，允许球元件36围绕传感器主体12旋转，并且第二旋转自由度由可旋转连接器提供，允许基座颈部16围绕安装基座14旋转。

图5显示了图1的传感器10的可更换PIR透镜固定器24的详图。透镜50通过超声焊接或其它附连手段固定到透镜固定器24的前面。带有开口的凸耳52和间隔开的卡扣突舌56从顶部延伸，并且另一凸耳和突舌对从透镜固定器24的底部分(未显示)延伸。框架26上的两个间隔定位销54相对于透镜固定器24的凸耳52相配合地定位并且尺寸被确定成由凸耳中的开口接收。类似地，框架26上的两个间隔狭槽58相对于透镜固定器24的卡扣突舌56配合地定位并且尺寸被确定成接收卡扣突舌56。销54和凸耳52被键接用于单向组装，从而当透镜固定器24附连到框架时其相对于框架26适当地被定位。透镜固定器24附连(卡扣)到框架26上，并且框架被固持在包括前盖20和后盖22的外壳内部。该结构允许透镜适当地被定向并且必要时容易地被更换。前盖20具有在顶缘上的卡扣突舌46和底缘上的另一卡扣突舌(未显示)。后盖22具有在顶缘和底缘上的两个相应狭槽48。卡扣突舌46相对于狭槽48被定位以允许盖20，22可拆卸地彼此连接以形成单个组件传感器主体。

另外，为了使用PIR感测技术，本发明也可应用于其它占据感测技术例如超声和微波手段。例如，传感器10可以被配置成发射超声信号和监视信号返回时间的变化以检测占据。传感器也可以组合PIR和超声感测技术以用于带有最小假触发的高精度监视。本发明的传感器10可以用于各种应用，例如用于监视商业和公共场所的会议室、休息室、储藏室、电梯间和车库。另外，传感器可以适于监视住宅中的玄关、天井、过道和后院。

参考图6A-6B，安装基座14被提供用于将传感器10安装到墙壁、天花板或其它结构或表面。安装基座14具有开口64以用于接收用于附连到墙壁、天花板或电接线盒的螺钉。一旦安装基座14被附连，电缆66(图6B)或来自墙壁或天花板内部的其它导线可以被牵拉通过圆柱形元件44的中心开口并且附连到传感器主体12的端子。基座颈部16的圆柱形元件40被插入安装基座14的圆柱形元件44中。两个卡扣38的前导端成大约45度被倒角，并且后端成大约30度被倒角以允许基座颈部16容易地被插入圆柱形元件44中和从其被去除。通过让两个卡扣突舌38越过狭槽42的肩部使基座颈部16从安装基座14拆卸。当基座颈部16上的圆柱形元件40被插入圆柱形元件44中时，基座颈部16上的肩部接合圆柱的顶端以限定穿透深度。基座颈部16可以稍稍旋转以允许两个卡扣突舌38接合八个狭槽42中最近的两个以将传感器主体12锁定就位。为了完成安装，参考图6B，基座盖17被放置在圆柱形元件40之上并且被推进直到唇边62接合圆柱形元件40上的凹槽60以形成牢固连接。

图7是包括用于基座颈部116的可调节基座100的实施例的另一例子，其基本类似于颈部16但是被修改以包括基座主体110。基座主体110基本为球形并且具有用于接收臂120和130的孔112和114。臂120在第一端通过第一延伸臂124连接到基座盖140，并且以基本L形的方式向上延伸到基本垂直的连接部分126。

臂130在第一端连接到基座盖140并且具有第一延伸臂部分134和基本垂直的连接部分136。尽管被设计可以由任何合适的材料制造，在一个实施例中，所有这些部件由塑料材料制造使得当可调节基座100被卡扣到臂120和130中时这些臂可以暂时移动。由于基座主体110为基本球形，它具有圆形表面，当基座主体110被下压到臂120和130中时，所述圆形表面导致这些臂侧向弯曲以接纳主体110。一旦主体110完全被下压到基座盖140中，臂120和130卡扣到图8B中所示的相应孔112和114中。这样，连接部分126和136卡扣到相应孔112和114中，使得基座主体110可围绕由连接部分126和136形成的轴线旋转。

基座主体110也包括两个锁定元件150和160(参见图8A和8B)。锁定元件150和160可以以任何方式形成，但是在该情况下被形成为从主体110向外延伸的具有基本三角形横截面的斜坡状突出部。主体110具有两个锁定元件150和160，使得基座主体110可以半永久地锁定在至少两个不同位置。在第一位置中，颈部116围绕连接部分126和136旋转直到颈部116接触基座盖140。在该旋转期间，锁定元件150通过使基座盖140移动而挤压通过基座盖140，使得锁定元件150挤涨通过(pop through)基座盖140。在这时，锁定元件150被定位在基座盖140的外部并且被通过与基座盖140的摩擦和机械干涉被保持就位(参见图9)。在该位置中，臂116通过臂116接触主体140被锁定以防止沿第一方向进一步移动。臂116也通过锁定元件150半永久地沿另一方向被锁定。

为了使得旋转臂116向回旋转，用户必须使用附加力通过使基座盖140移动迫使锁定元件150通过和经过基座盖140。运动的阻力基本由基座盖140的结构刚性提供。基座主体110也具有一定的最小挠性并且因此也可以在该运动期间发生挠曲。

备选地，在相对位置中，用户可以沿相反方向推动臂116，使得锁定元件160挤涨通过基座盖140并且然后延伸到基座盖140的外部，如图10中所示。在该位置中，如上所述，颈部16半永久地被锁定，使得颈部16有效地保持在该位置，进一步的旋转运动在一端通过臂116压靠在基座盖140上被阻止，并且第二端通过锁定件160压靠在盖140上被阻止，类似于图9中所示。如上所述，颈部116可以通过用户向回移动颈部116从该位置解锁，使得锁定元件160卡扣通过盖140，由此使释放颈部116以向回移动到解锁位置。

臂116的相对端连接到如上所述连接到传感器10的球形元件36。因此该实施例为传感器10提供进一步的可调节性，使得传感器10可以被定位在适当位置。

尽管装置可以半永久地被锁定就位，颈部或臂116可以重复地移动到上述这两个不同位置中。另外，基座盖140可以安装在基本竖直表面例如墙壁上或基本水平表面例如天花板上。

尽管显示和描述并且指出了应用于优选实施例的本发明的主要新颖特征，应当理解本领域的技术人员可以在操作中进行所示方法和装置的形式和细节的各种省略和替代和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (17)

1.一种传感器安装机构包括：

适于安装到一结构上的基座元件；和

具有第一端和第二端的基座颈部，所述第一端适于通过球窝连接器连接到传感器，并且所述第二端通过旋转连接器连接到所述基座元件。

2.根据权利要求1所述的传感器安装机构，进一步包括：拼合螺母，其具有两个部分球形表面和连接到所述基座颈部的第一端以接合所述传感器上的螺纹的拼合式内螺纹。

3.根据权利要求1所述的传感器安装机构，进一步包括：用于将基座颈部紧固到传感器和从传感器上释放基座颈部的螺纹紧固件。

4.根据权利要求3所述的传感器安装机构，其中螺纹紧固件是两件式螺母组件，其包括适于形成所述两件式螺母组件的第一螺母半部和第二螺母半部。

5.根据权利要求1所述的传感器安装机构，其中基座颈部具有延伸通过其中的通道，以允许电导线从基座元件连接到传感器。

6.根据权利要求1所述的传感器安装机构，其中球窝连接器包括位于基座颈部上的球元件和位于传感器上的凹窝。

7.根据权利要求1所述的传感器安装机构，其中旋转连接器包括位于基座颈部上的第一圆柱形元件和位于基座元件上的第二圆柱形元件。

8.根据权利要求7所述的传感器安装机构，其中第一圆柱形元件配装在第二圆柱形元件内。

9.根据权利要求7所述的传感器安装机构，其中第一圆柱形元件具有至少两个卡扣突舌，所述至少两个卡扣突舌被定位成与位于第二圆柱形元件上的至少两个狭槽接合。

10.根据权利要求1所述的传感器安装机构，进一步包括基座盖，其用于安装在基座元件之上以提供美观的外观。

11.根据权利要求1所述的传感器安装机构，其中传感器包括框架和由卡扣固持到框架的可拆卸PIR透镜固定器。

12.根据权利要求11所述的传感器安装机构，其中传感器包括具有前盖和后盖的两件式外壳组件，其中前盖具有用于暴露可拆卸PIR透镜固定器的前表面的一部分的开口，并且后盖连接到基座颈部。

13.根据权利要求11所述的传感器安装机构，其中框架具有用于保持可拆卸透镜固定器的前侧和用于保持具有用于传感器的电路的印刷电路板的后侧。

14.根据权利要求1所述的传感器安装机构，其中基座颈部具有位于基座颈部的第一和第二端之间的弯曲部。

15.根据权利要求1所述的传感器安装机构，其中基座颈部是管状元件，其具有位于基座颈部的第一和第二端之间的弯曲部。

16.根据权利要求1所述的传感器安装机构，其中传感器是具有透镜的PIR传感器，该传感器带有具有前凸表面的矩形透镜。

17.根据权利要求1所述的传感器安装机构，其中所述结构是预先存在的结构，其包括墙壁和天花板中的一个。

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