DE102005042567A1 - Bewegungsmelder mit Infrarotsensor und Solarmodul - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Bewegungsmelder (13) mit einem Infrarotsensor (10) und einem Solarmodul (1) zur Energieversorgung vorgeschlagen, wobei gemäß einer ersten Ausführungsform alle Schichten (2, 3, 4, 5, 6) des Solarmoduls (1) transparent, zumindest jedoch semitransparent für IR-Strahlung ausgebildet sind und wobei eine frontseitige Einkapselung (5) des Solarmoduls (1) in Form einer auf den Infrarotsensor (10) ausgerichteten Sammellinse ausgebildet ist, so dass das optische Linsensystem für den Infrarotsensor (10) und das Solarmodul (1) zu einem einzigen, ein Gehäusefenster (20) des Bewegungsmelders (13) bildenden Bauteil zusammengefasst sind. Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist eine erste Teilfläche des Gehäusefensters (20) als optisches Linsensystem (22) zum Empfang der IR-Strahlung sowie eine zweite Teilfläche des Gehäusefensters (20) als Solarmodul (21) ausgebildet.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Bewegungsmelder mit Infrarotsensor und Solarmodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Aus der
DE 32 30 728 A1 ist ein Infrarotsensorgerät zur Erfassung von Bewegungsvorgängen mit einem Infrarotsensor bekannt, der die von einem Objekt ausgesandte Infrarotstrahlung aufnimmt und bei einer Relativbewegung des Objekts zum Infrarotssensorgerät ein Signal für einen Alarmgeber abgibt. Als Stromversorgungseinrichtung für den Infrarotsensor und den Alarmgeber dienen ein Solarzellenpanel und ein mit diesem verbundener Akkumulator. - Aus der
DE 201 04 428 U1 ist eine Diebstahlverhütungseinrichtung mit einer durch Solarenergie durchgeführten Funkübertragung bekannt, wobei ein pyroelektrischer Detektor mit Mikroprozessor zur Überwachung der Sicherheit innerhalb eines voreingestellten Bereichs vorgesehen ist sowie ein Energieaufnahmegerät zur Umwandlung von Solarenergie in den benötigten Strom und zum Aufladen einer Speicherbatterie dient. - Aus der
DE 41 37 560 C1 ist ein Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder (PIR-Melder) bekannt, bei welchem eine mit einer Vielzahl von einzelnen, vorzugsweise als Fresnellinsen ausgebildeten Sammellinsen versehene streifenförmige Kunststofffolie so bemes sen und in ein Gehäusefenster eingesetzt ist, dass sie sich der zylindrischen oder konischen Form des Gehäusemantels anpasst. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen äußerst kompakt aufgebauten Bewegungsmelder mit Infrarotsender und Solarmodul anzugeben.
- Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
- Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein energieautarker Bewegungsmelder, vorzugsweise Funk-Bewegungsmelder, in äußerst kompakter Form realisierbar ist, denn das Gehäusefenster des Bewegungsmelders mit „Fresnellinsen-Struktur" dient nicht nur wie allgemein bekannt zur Schaffung einer bezüglich des Infrarot-Strahlengangs optimalen Optik, sondern zusätzlich zur Energieerzeugung. Es ist kein separates Solarmodul erforderlich. Insgesamt ergeben sich außer der Einsparung an Raum auch Kostenvorteile, da ein Bauteil entfällt. Mit anderen Worten werden durch die Kombination aus Sammellinse (Fresnellinse) und Solarmodul quasi zwei z. B. für einen energieautarken Funk-Bewegungsmelder wichtige Funktionen respektive separate Bauteile platzsparend zusammengefasst. Selbstverständlich ergibt sich hierdurch eine Reduktion der insgesamt für die Aufnahme von Sonnenlicht und IR-Strahlung benötigten Gehäuse-Oberfläche.
- Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
-
1 den prinzipiellen Aufbau eines Bewegungsmelders mit Infrarotsensor und Solarmodul gemäß einer ersten Ausführungsform, -
2 die äußere Form des Bewegungsmelders, -
3 den prinzipiellen Aufbau eines Bewegungsmelders mit Infrarotsensor und Solarmodul gemäß einer zweiten Ausführungsform, -
4 eine Sicht auf das Gehäusefenster der zweiten Ausführungsform. - In
1 ist der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen Bewegungsmelders gemäß einer ersten Ausführungsform dargestellt. Der Bewegungsmelder wird gebildet aus: - • einem
Solarmodul
1 , welches gleichzeitig das optische Linsensystem des Sensorkopfes und das Gehäusefenster20 darstellt, - • einem
Infrarotsensor (PIR-Sensor)
10 , - • einer
Bewegungsmelder-Elektronik
9 , - • einem
Energiewandler/-speicher
7 , z. B. einem Akkumulator. - Das Solarmodul
1 besitzt einen schichtförmigen, transparenten, zumindest jedoch semitransparenten Aufbau in Dünnfilmtechnik, bestehend aus - • einer
zentralen, IR-durchlässigen
Solarzellen-Halbleitermaterialschicht
2 mit PN-Übergang, - • einer
frontseitigen IR-durchlässigen
Elektrodenschicht
3 , - • einer
rückseitigen
IR-durchlässigen
Elektrodenschicht
4 , - • einer
frontseitigen IR-durchlässigen
Einkapselung
5 mit eingeprägter, eingegossener oder geschliffener Fresnellinsen-Struktur und - • einer
rückseitigen
IR-durchlässigen
Einkapselung
6 . - Selbstverständlich sind die einzelnen Schichten
2 –6 jeweils entsprechend gekrümmt, um eine Strahlen-Bündelung mit dem Infrarotsender10 im Fokus zu erzielen. Als Halbleitermaterial für die Solarzellen-Halbleitermaterialschicht2 kann z. B. Silizium oder Cadmium-Tellurid (CdTe) verwendet werden. Einzelne Solarzellen können in Serie oder parallel zum Solarmodul verschaltet sein. - Die frontseitige Einkapselung
5 des Solarmoduls1 bildet das Gehäusefenster20 des Bewegungsmelders, wie nachfolgend noch näher erläutert wird und weist eine Vielzahl von einzelnen, als Fresnellinsen ausgebildeten Sammellinsen auf. - Der Energiewandler/-speicher
7 ist über Anschlussleitungen8 mit den beiden Elektrodenschichten3 ,4 verbunden. Ausgangsseitig speist der Energiewandler/-speicher7 die Bewegungsmelder-Elektronik9 und den Infrarotsensor10 . Auf das Solarmodul1 einwirkendes Sonnenlicht11 bewirkt aufgrund des Photoeffektes eine Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektrodenschichten3 ,4 und folglich einen Stromfluss über die Anschlussleitungen8 , d. h. ein Teil des sichtbaren Anteils des Sonnenlichts71 wird im Solarmodul1 absorbiert. - Infolge der IR-durchlässigen Schichten
2 –6 des Solarmoduls1 wird der IR-Anteil12 des Sonnenlichts11 transmittiert und gelangt zum Infrarotsensor10 . Erfasst der Infrarotsensor10 eine Bewegung einer Person innerhalb seines Erfassungsbereiches, so gibt die Bewegungsmelder-Elektronik9 ein Befehlssignal19 zum Einschalten eines Beleuchtungskörpers ab. - Vorzugsweise handelt es sich um einen Funk-Bewegungsmelder mit von der Bewegungsmelder-Elektronik
9 beaufschlagtem Funksender, welcher eine drahtlose Kommunikation mit einem Funk-Aktor (bestehend aus Funkempfänger und Aktoreinheit respektive Schaltglied zum Einschalten/Ausschalten eines Beleuchtungskörpers) ermöglicht. - Selbstverständlich weist der Bewegungsmelder nicht gezeigte (und im vorliegenden Sachverhalt nur untergeordnet wichtige) Einstellvorrichtungen zur Vorgabe der Dämmerungseinstellung bzw. Helligkeitsschaltschwelle (bei welcher das Gerät mit der Erfassung der Infrarotstrahlung innerhalb eines definierten Erfassungsbereiches beginnen soll) und zur Vorgabe der Ausschaltverzögerung bzw. Nachlaufzeit des anzusteuernden Beleuchtungskörpers auf.
- In
2 ist die äußere Form eines Bewegungsmelders dargestellt. Der Bewegungsmelder13 besitzt - • ein
Montagesockel-Unterteil
14 für die Befestigung an einer Wand, - • eine
Montagesockel-Abdeckung
15 , welche zusammen mit dem Montagesockel-Unterteil14 einen Innenraum zur Aufnahme von Komponenten des Bewegungsmelder bildet, - • eine
Bewegungsmelderkopf-Haube
17 , welche über ein Scharniergelenk16 an der Montagesockel-Abdeckung15 befestigt ist, - • einen
an der Bewegungsmelderkopf-Haube
17 drehbeweglich befestigten Sensorkopf18 , in welchem das gleichzeitig das optische Linsensystem darstellende Solarmodul1 in Form eines Gehäusefensters20 integriert ist. - In
3 ist der prinzipielle Aufbau eines Bewegungsmelders mit Infrarotsensor und Solarmodul gemäß einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Bei dieser zweiten Ausführungsform - • ist eine
erste Teilfläche
des Gehäusefensters
20 , z. B. der zentrale innere Flächenabschnitt, als optisches Linsensystem (Sammellinse, Fresnellinsen-Struktur)22 ausgebildet und wird zum IR-Empfang für den Infrarotsensor10 genutzt, - • ist
eine zweite Teilfläche
des Gehäusefensters
20 , z. B. der sich rings um den zentralen inneren Flächenabschnitt erstreckende Bereich, als Solarmodul21 ausgebildet und wird zur Energieversorgung mittels Solarstrahlung genutzt. - In
4 ist eine Sicht auf das im Sensorkopf befindliche Gehäusefenster20 der zweiten Ausführungsform dargestellt. Es sind das optische Linsensystem22 und das Solarmodul21 zu erkennen. Selbstverständlich ist das Solarmodul21 aus den Schichten frontseitige Einkapselung/frontseitige Elektrodenschicht/Solarzellen-Halbleitermaterialschicht/rückseitige Elektrodenschicht/rückseitige Einkapselung aufgebaut. Ein Vorteil dieser zweiten Ausführungsform besteht darin, dass die Solarzellen-Halbleitermaterialschicht nicht zwingend semi-transparent bzw. transparent sein muss, sie kann auch lichtundurchlässig sein. Es können demnach auch andere Materialen als die zuvor genannten Materialien Silizium oder Cadmium-Tellurid (CdTe) verwendet werden. -
- 1
- Solarmodul und gleichzeitig optisches Linsensystem des Sensorkopfes
- und gleichzeitig Gehäusefenster
- 2
- Solarzellen-Halbleitermaterialschicht mit PN-Übergang (IR-durchlässig)
- 3
- frontseitige Elektrodenschicht (IR-durchlässig)
- 4
- rückseitige Elektrodenschicht (IR-durchlässig)
- 5
- frontseitige Einkapselung mit Fresnellinsen-Struktur (IR-durchlässig)
- 6
- rückseitige Einkapselung (IR-durchlässig)
- 7
- Energiespeicher
- 8
- Anschlussleitungen
- 9
- Bewegungsmelder-Elektronik
- 10
- Infrarotsensor
- 11
- Sonnenlicht
- 12
- IR-Anteil des Sonnenlichts
- 13
- Bewegungsmelder
- 14
- Montagesockel-Unterteil
- 15
- Montagesockel-Abdeckung
- 16
- Scharniergelenk
- 17
- Bewegungsmelderkopf-Haube
- 18
- Sensorkopf
- 19
- Befehlssignal
- 20
- Gehäusefenster im Sensorkopf
- 21
- Solarmodul
- 22
- optisches Linsensystem
Claims (8)
- Bewegungsmelder (
13 ) mit einem Infrarotsensor (10 ) und einem Solarmodul (1 ) zur Energieversorgung, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Linsensystem (1 ,22 ) für den Infrarotsensor (10 ) und das Solarmodul (1 ,21 ) im Gehäusefenster (20 ) des Bewegungsmelders (13 ) zusammengefasst sind. - Bewegungsmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Schichten (
2 ,3 ,4 ,5 ,6 ) des Solarmoduls (1 ) transparent, zumindest jedoch semitransparent für IR-Strahlung ausgebildet sind und dass eine frontseitige Einkapselung (5 ) des Solarmoduls (1 ) in Form einer auf den Infrarotsensor (10 ) ausgerichteten Sammellinse ausgebildet ist. - Bewegungsmelder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die frontseitige Einkapselung (
5 ) des Solarmoduls (1 ) eine Fresnellinsen-Struktur mit einer Vielzahl von einzelnen, als Fresnellinsen ausgebildeten Sammellinsen aufweist. - Bewegungsmelder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Silizium als Solarzellen-Halbleitermaterialschicht (
2 ) verwendet ist. - Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass Cadmium-Tellurid als Solarzellen-Halbleitermaterialschicht (
2 ) verwendet ist. - Bewegungsmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Teilfläche des Gehäusefensters (
20 ) als optisches Linsensystem (22 ) für den Infrarotsensor und eine zweite Teilfläche des Gehäusefensters (20 ) als Solarmodul (21 ) ausgebildet ist. - Bewegungsmelder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale innere Flächenabschnitt des Gehäusefensters (
20 ) als optisches Linsensystem (22 ) und der sich um den zentralen inneren Flächenabschnitt ersteckende Bereich als Solarmodul (21 ) ausgebildet sind. - Bewegungsmelder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Solarzellen in Serie oder parallel zum Solarmodul (
1 ) verschaltet sind.
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Publications (1)
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DE102005042567A1 true DE102005042567A1 (de) | 2007-04-19 |
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ID=37896207
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DE200510042567 Withdrawn DE102005042567A1 (de) | 2005-09-08 | 2005-09-08 | Bewegungsmelder mit Infrarotsensor und Solarmodul |
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2005
- 2005-09-08 DE DE200510042567 patent/DE102005042567A1/de not_active Withdrawn
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