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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen und ein entsprechendes Verfahren, insbesondere auf eine solche, bei der durch eine Temperaturkompensation mittels Software eine bessere Empfindlichkeitskurve und damit eine höhere Erfassungsgenauigkeit erzielt werden.
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Technischer Hintergrund
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Bei passiven Infrarotsensoren (passive infrared sensor, PIR sensor) wird der sogenannte pyroelektrische Effekt ausgenutzt, um die durch die Temperaturunterschiede zwischen sich bewegenden Gegenständen bzw. sich bewegendem Körper und der Umgebung hervorgerufenen Temperaturänderungen zu erfassen und damit ein entsprechendes elektrisches Signal zu erzeugen. Das so erzeugte elektrische Signal kann z. B. an eine Lampe, ein Läutwerk oder ein Alarmgerät übermittelt werden, um diese oder weitere Einrichtungen zu betätigen.
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Da bei den passiven Infrarotsensoren der thermische Energiefluss passiv erfasst wird, besteht in der Praxis die Möglichkeit, dass die Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen eines passiven Infrarotsensors auf die Umwelteinflüsse falsch reagiert. So kann die Vorrichtung z. B. beim Einsatz im Freien leicht durch Temperaturdifferenzen, Wetteränderungen oder andere Umweltbedingungen ausgelöst werden. Des Weiteren könnte ein warmer Luftstrom als Körperbewegung erkannt werden, wenn die Umgebungstemperatur beispielsweise einen bestimmten Temperaturpunkt erreicht, der sich z. B. der menschlichen Körpertemperatur annähert. Dabei kann für die vom passiven Infrarotsensor erzeugten elektrischen Signale eine Temperaturkompensation durchgeführt werden, um äußere Umwelteinflüsse auf die Erfassungsvorrichtung auszugleichen.
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Die Temperaturkompensation erfolgt typischerweise über eine Temperaturkompensationsschaltung aus Thermistoren. Mit der Temperaturkompensationsschaltung lässt sich die Auslöseempfindlichkeit einer Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen auf eine bestimmte Umgebungstemperatur einstellen. Es wird z. B. bei höheren Umgebungstemperaturen die Zunahme der Auslöseempfindlichkeit der Vorrichtung verlangsamt, um zu vermeiden, dass ein Warmluftstrom usw. als Körperbewegung erkannt wird. In 1A ist die Empfindlichkeitskurve einer bekannten Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen schematisch dargestellt. Hieraus ist zu ersehen, dass bei einer Temperaturkompensation des passiven Infrarotsensors mit einer Temperaturkompensationsschaltung bestehend aus Heißleitern seine Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen in einem Umgebungstemperaturbereich von 0°C bis 40°C eine steigende Empfindlichkeitskurve zeigt. Diese weist in der Nähe von 40°C eine niedrigere Steigung auf, d. h. die Empfindlichkeit nimmt hier weniger zu, um die oben erwähnte Fehlerkennung wegen zu hoher Empfindlichkeit auszuschließen.
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Eine praktische und damit wünschenswerte Lösung besteht jedoch in der Reduktion der Empfindlichkeit bei höheren Umgebungstemperaturen. Dazu wird auf 1B verwiesen, in der eine ideale Empfindlichkeitskurve einer Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen schematisch dargestellt ist. So kann die Empfindlichkeitskurve, wie hier gezeigt, in der Nähe von 40°C abfallen. Mit anderen Worten muss eine ideale Vorrichtung eine U-förmige Empfindlichkeitskurve aufweisen. Mit einer Temperaturkompensationsschaltung aus einem einzigen Thermistor kann dessen physikalischen Eigenschaften entsprechend lediglich entweder eine steigende Kurve gemäß 1A oder eine fallende Kurve realisiert werden. Wenn eine U-Kurve gemäß 1B erwünscht ist, so muss man beim Herstellen einer Temperaturkompensationsschaltung Heißleiter mit Kaltleitern kombinieren. Da aber die Thermistoren zum einen ihre eigenen Arbeitskurven, zum anderen eventuell vergleichsweise große Abweichungen aufweisen, lässt sich selbst mit einer Temperaturkompensationsschaltung, die gleichzeitig durch Heiß- und Kaltleiter aufgebaut ist, nicht immer eine ideale, U-förmige Empfindlichkeitskurve gemäß 1B gewährleisten.
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Aus der
EP 1 705 612 A1 sind ein Informations-Erkennungs-Gerät, ein Informations-Erkennungs-Verfahren und ein Informations-Erkennungs-Programm bekannt, die bestimmte Informationen, die mit einem zu detektierenden Objekt verknüpft sind, anhand einer Ausgabe eines Detektionsmittels für thermische Strahlung eines in einem Detektionsbereich befindlichen zu detektierenden Objektes und anhand eines Verhaltensmuster-Modells entsprechend der Ausgabe des Sensors für thermische Strahlung entsprechend Verhaltensmustern mittels eines Modellierungsverfahrens vor-präparierter Objekte, erkennen können. Das Informations-Erkennungs-Gerät beinhaltet eine Infrarot-Detektions-Einheit, eine Verhaltensmuster-Modell-Erzeugungs-Einheit, eine Verhaltensmuster-Modell-Speicher-Einheit und eine Erkennungseinheit. Die Infrarot-Detektions-Einheit weist einen pyroelektrischen Infrarot-Sensor und einen Signal-Prozessor auf. Das erzeugte Verhaltensmuster-Modell wird ist mit dem Verhaltens-Inhalt und der Attribut-Information korreliert und in der Verhaltensmuster-Modell-Speicher-Einheit gespeichert. Informationen über ein zu detektierendes Objekt werden entsprechend der Ausgabe der Infrarot-Detektions-Einheit und entsprechend dem Verhaltens-Muster-Modell erkannt.
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Aus der
DE 602 02 651 T2 ist ein Objekterkennungsgerät bekannt, umfassend: einen pyroelektrischen Sensor, welcher einen Abfühlstrom gemäß Änderungen in der Menge der Infrarotstrahlung, die von einem Objekt auf den Sensor einfällt, erzeugt; einen I/U-Wandler, welcher den Abfühlstrom vom pyroelektrischen Sensor in eine entsprechende Spannung umwandelt; einen Spannungsverstärker, welcher die Spannung vom I/U-Wandler in eine verstärkte Spannung verstärkt; einen Detektor, der eine Pegelüberwachung umfasst, welche die verstärkte Spannung mit einer vorgegebenen Erkennungsschwelle vergleicht, um ein Erkennungssignal zu liefern, wenn die verstärkte Spannung ein Erkennungskriterium in Bezug auf die Schwelle erfüllt, wobei der Detektor auf das Erkennungssignal zum Ausgeben eines Steuerausgangs anspricht, welcher die Erkennung des Objekts anzeigt und geeignet ist, ein externes Gerät zu betätigen; wobei der Spannungsverstärker einen beschränkten Spannungsausgang niedriger Amplitude liefert, wenn er einen begrenzten Quellenstrom empfängt, und einen Nennspannungsausgang hoher Amplitude liefert, wenn er einen Nennquellenstrom empfängt, der höher als der begrenzte Quellenstrom ist; der Detektor einen Schwellenwähler umfasst, welcher die Erkennungsschwelle und eine Vorschwelle, die niedriger als die Erkennungsschwelle ist, aufweist und normalerweise so eingestellt ist, dass er die Vorschwelle an die Pegelüberwachung liefert; die Pegelüberwachung den beschränkten Spannungsausgang vom Spannungsverstärker mit der Vorschwelle vergleicht, um ein Wecksignal zu liefern, wenn der beschränkte Spannungsausgang ein Vorkriterium in Bezug auf die Vorschwelle erfüllt; der Schwellenwähler die Vorschwelle als Reaktion auf das Wecksignal auf die Erkennungsschwelle umschaltet; das Gerät ferner einen Moduswähler umfasst, welcher als Reaktion auf das Wecksignal einen Betriebsmodus zum Liefern des Nennquellenstroms von einer Energiequelle an den Spannungsverstärker bereitstellt, so dass die Pegelüberwachung den Nennspannungsausgang mit der Erkennungsschwelle zur Erkennung des Objekts vergleicht, und andernfalls einen Bereitschaftsmodus zum Liefern des begrenzten Quellenstroms von der Energiequelle an den Spannungsverstärker bereitstellt.
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Beschreibung der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen und ein entsprechendes Verfahren anzubieten, mit denen eine gegenüber dem Stand der Technik optimierte Empfindlichkeitskurve und damit eine höhere Erfassungsgenauigkeit erzielt werden können.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen umfasst eine Erfassungseinheit und eine Steuereinheit. Die Erfassungseinheit dient zur Erfassung von Temperaturänderungen und erzeugt ein entsprechendes Temperaturdifferenzsignal, während die Steuereinheit einen Programmcode ausführt, um einen Nichtauslösebereich in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur einzustellen. Befindet sich der Spannungspegel des Temperaturdifferenzsignals nicht im Nichtauslösebereich, erzeugt die Steuereinheit ein Steuersignal, wobei sich der Nichtauslösebereich gegenüber der Umgebungstemperatur so verhält, wie eine erste Kurve zeigt. Diese umfasst ein erstes Extremum, wobei das Produkt der Steigungen der ersten Kurve beidseitig des ersten Extremums negativ ist. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen wird die Empfindlichkeit durch einen Programmcode auf unterschiedliche Umgebungstemperaturen eingestellt. Das heißt, es wird das von der Erfassungseinheit erzeugte Temperaturdifferenzsignal mittels Software temperaturgemäß kompensiert, wodurch sich eine ideale Empfindlichkeitskurve und damit eine bessere Erfassungsgenauigkeit erzielen lassen.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Temperaturerfassung wird in einer Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen verwendet und umfasst folgende Schritte:
- – Ausführung eines Programmcodes, um ein Empfindlichkeitsniveau in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur einzustellen, wobei sich das Empfindlichkeitsniveau gegenüber der Umgebungstemperatur so verhält, wie eine zweite Kurve zeigt, und die zweite Kurve ein zweites Extremum aufweist, wobei das Produkt der Steigungen der zweiten Kurve beidseitig des zweiten Extremums negativ ist;
- – Anpassung der Empfindlichkeit der Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen an das Empfindlichkeitsniveau;
- – Erfassung von Temperaturänderungen durch die Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Temperaturerfassung wird die Empfindlichkeit durch einen Programmcode auf unterschiedliche Umgebungstemperaturen eingestellt. Das heißt, die Temperaturen werden mittels Software kompensiert, wodurch sich eine ideale Empfindlichkeitskurve und damit eine bessere Erfassungsgenauigkeit erzielen lassen.
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Darstellung der Abbildungen
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Es zeigen jeweils schematisch
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1A eine Empfindlichkeitskurve einer bekannten Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen,
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1B eine ideale Empfindlichkeitskurve einer Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen,
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2A ein Funktionsblockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen,
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2B ein Ausführungsbeispiel einer Erfassungseinheit der Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen gemäß 2A,
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2C ein Ausführungsbeispiel einer Steuereinheit der Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen gemäß 2A,
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3 einen Kurvenverlauf eines Nichtauslösebereiches der Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen gemäß 2B,
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4A ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Temperaturerfassung,
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4B den Kurvenverlauf einer Empfindlichkeitskurve des Verfahrens gemäß 4A und
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4C ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels für den Schritt zur Empfindlichkeitseinstellung beim Verfahren gemäß 4A.
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Es werden eine Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen und ein entsprechendes Verfahren vorgeschlagen, welche in bevorzugten Ausführungsbeispielen bei PIR-Sensorvorrichtungen wie PIR-Sensorleuchten oder PIR-Sensorklingeln verwendet werden.
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In 2A ist ein Funktionsblockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen dargestellt, die eine Erfassungseinheit 10 und eine Steuereinheit 20 umfasst. Die Erfassungseinheit 10 dient zur Erfassung von Temperaturänderungen und erzeugt ein entsprechendes Temperaturdifferenzsignal ST. Befindet sich der Spannungspegel des Temperaturdifferenzsignals ST nicht im Nichtauslösebereich ΔV (siehe Tabelle 2), erzeugt die Steuereinheit 20 ein Steuersignal SC, um eine elektrische Einrichtung 100 wie z. B. eine PIR-Sensorleuchte, eine PIR-Sensorklingel oder andere PIR-Sensorvorrichtungen zu betätigen. Die Werte des Nichtauslösebereiches ΔV lassen sich in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur T (siehe Tabelle 2) über einen in der Steuereinheit 20 auszuführenden Programmcode einstellen.
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2B zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Erfassungseinheit der Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen gemäß 2A. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Erfassungseinheit 10 eine Sensorschaltung 11 mit einem passiven Infrarotsensor 111 und eine Verstärkerschaltung 12. Der passive Infrarotsensor 111 erkennt an den Temperaturänderungen die Bewegung eines zu erfassenden Körpers oder anderer warmer Gegenstände und sendet entsprechend ein elektrisches Signal an die Verstärkerschaltung 12 aus. Die Verstärkerschaltung 12 umfasst einen ersten Operationsverstärker 121 und einen zweiten Operationsverstärker 122, mit denen das vom passiven Infrarotsensor 111 ausgegebene elektrische Signal, welches im mV-Bereich liegt, um etwa den Faktor 1000 verstärkt wird und dadurch ein Temperaturdifferenzsignal ST entsteht, das an die Steuereinheit 20 weitergeleitet wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gibt die Verstärkerschaltung 12 eine Referenzspannung von 2,5 V ab, wenn kein sich bewegender Gegenstand von der Erfassungseinheit 10 erfasst wird.
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2C zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Steuereinheit der Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen gemäß
2A. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit
20 als Mikrocontroller (Micro Controller Unit, MCU) ausgebildet. In anderen Ausführungsbeispielen können aber auch andere Einrichtungen wie Computer als Steuereinheit
20 vorgesehen werden, bei denen ein Programmcode ausführbar ist. Bei der Tabelle 1 handelt es sich um eine Zuordnungstabelle von Umgebungstemperatur T und Spannung V
NTC1. Mit dem in der Steuereinheit
20 ausgeführten Programmcode kann aus einer einem Anschluss 1 der Steuereinheit
20 zugeführten Spannung V
NTC1 die entsprechende, in der Tabelle 1 angegebene Umgebungstemperatur T abgeleitet werden. Diese Zuordnungstabelle von Umgebungstemperatur T und Spannung V
NTC1 gemäß Tabelle 1 ist beispielsweise in einem Array im Programmcode hinterlegt. Wenn die Spannung V
NTC1 einen Wert zwischen 2,15 V und 2,34 V aufweist, so lässt sich aus der Zuordnungstabelle eine Umgebungstemperatur T zwischen 25°C und 27,5°C ableiten. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel speist die Stromversorgung VDD den Thermistor NTC1 und den Spannungsteilerwiderstand R20 mit einem Widerstandswert von 510 KΩ mit einer Spannung von 5 V, wobei die Teilspannung am Thermistor NTC1 (d. h. die Spannung V
NTC1) über den Anschluss 1 der Steuereinheit
20 eingespeist wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Umgebungstemperatur T in mehrere Intervalle unterteilt, wobei jedes dieser Intervalle einen Bereich von 2,5°C umfasst. Zudem überlappen sich die diesen Intervallen zugeordneten Wertbereiche der Spannung V
NTC1 um eine Pufferspannung von ungefähr 0,03 V. In anderen Ausführungsbeispielen können aber je nach den Anforderungen die Größe der Umgebungstemperaturintervalle T und die Größe der Pufferspannung eingestellt und die Zuordnung von Umgebungstemperatur T und Spannung V
NTC1 auf die Werte des Thermistors NTC1, des Spannungsteilerwiderstands R20 und der Stromversorgung VDD abgestimmt werden. Tabelle 1
| T(°C) | VNTC1(V) |
| unter 0 | 3,90–5,00 |
| 0,0–2,5 | 3,76–3,93 |
| 2,5–5,0 | 3,62–3,79 |
| 5,0–7,5 | 3,47–3,65 |
| 7,5–10,0 | 3,31–3,50 |
| 10,0–12,5 | 3,14–3,34 |
| 12,5–15,0 | 2,98–3,17 |
| 15,0–17,5 | 2,81–3,01 |
| 17,5–20,0 | 2,64–2,84 |
| 20,0–22,5 | 2,48–2,67 |
| 22,5–25,0 | 2,31–2,51 |
| 25,0–27,5 | 2,15–2,34 |
| 27,5–30,0 | 2,00–2,18 |
| 30,0–32,5 | 1,85–2,03 |
| 32,5–35,0 | 1,71–1,88 |
| 35,0–37,5 | 1,58–1,74 |
| 37,5–40,0 | 1,45–1,61 |
| über 40 | 0,00–1,48 |
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Bei der Tabelle 2 handelt es sich um eine Zuordnungstabelle von Umgebungstemperatur T und Nichtauslösebereich ΔV, in der jedem Intervall der Umgebungstemperatur T ein Nichtauslösebereich ΔV zugeordnet ist und die jeweiligen unteren V
L und oberen Grenzspannungen V
H angegeben sind. Das von der Erfassungseinheit
10 erzeugte Temperaturdifferenzsignal S
T wird über einen Anschluss 10 der Steuereinheit
20 in diese eingespeist. Wenn der in der Steuereinheit
20 ausgeführte Programmcode erkennt, dass sich die Spannung des Temperaturdifferenzsignals S
T nicht im Nichtauslösebereich ΔV befindet, erzeugt die Steuereinheit
20 ein Steuersignal S
C, das über einen Anschluss 6 der Steuereinheit
20 einer elektrischen Einrichtung
100 zugeführt wird. Für eine Umgebungstemperatur T zum Beispiel zwischen 25°C und 27,5°C wird ±0,8 als Nichtauslösebereich ΔV angegeben, so dass die untere Grenzspannung V
L 2,5 V (die zuvor genannte Referenzspannung) –0,8 V = 1,7 V und die obere Grenzspannung V
H 2,5 V (Referenzspannung) +0,8 V = 3,3 V beträgt. Das heißt, unter einer Umgebungstemperatur T zwischen 25°C und 27,5°C (V
NTC1 = 2,15–2,34 V) erzeugt die Steuereinheit
20 erst dann ein Steuersignal S
C, wenn der in der Steuereinheit
20 ausgeführte Programmcode erkennt, dass die Spannung des von der Erfassungseinheit
10 an die Steuereinheit
20 übermittelten Temperaturdifferenzsignals S
T die untere Grenzspannung V
L unterschreitet oder die obere Grenzspannung V
H überschreitet. Die Zuordnungstabelle von Umgebungstemperatur T und Nichtauslösebereich ΔV ist beispielsweise wiederum in einem Array im Programmcode hinterlegt. Aus dieser Zuordnungstabelle lässt sich ableiten, dass die Erzeugung eines Steuersignals S
C durch die Steuereinheit
20 bei einer Umgebungstemperatur T zwischen 25°C und 27,5°C erst dann erfolgt, wenn das in die Steuereinheit
20 eingespeiste Temperaturdifferenzsignal S
T eine Spannung unter 1,7 V oder über 3,3 V aufweist. Tabelle 2
| T(°C) | VL(V) | VH(V) | ΔV |
| unter 0 | 1,82 | 3,18 | ±0,68 |
| 0,0–2,5 | 1,80 | 3,20 | ±0,70 |
| 2,5–5,0 | 1,70 | 3,30 | ±0,80 |
| 5,0–7,5 | 1,60 | 3,40 | ±0,90 |
| 7,5–10,0 | 1,49 | 3,51 | ±1,01 |
| 10,0–12,5 | 1,38 | 3,62 | ±1,12 |
| 12,5–15,0 | 1,26 | 3,74 | ±1,24 |
| 15,0–17,5 | 1,17 | 3,83 | ±1,33 |
| 17,5–20,0 | 1,27 | 3,73 | ±1,23 |
| 20,0–22,5 | 1,41 | 3,59 | ±1,09 |
| 22,5–25,0 | 1,55 | 3,45 | ±0,95 |
| 25,0–27,5 | 1,70 | 3,30 | ±0,80 |
| 27,5–30,0 | 1,82 | 3,18 | ±0,68 |
| 30,0–32,5 | 1,94 | 3,06 | ±0,56 |
| 32,5–35,0 | 2,06 | 2,94 | ±0,44 |
| 35,0–37,5 | 1,98 | 3,02 | ±0,52 |
| 37,5–40,0 | 1,90 | 3,10 | ±0,60 |
| über 40 | 1,82 | 3,18 | ±0,68 |
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Da die Möglichkeit, dass sich die Spannungswerte des Temperaturdifferenzsignals ST außerhalb eines kleineren Nichtauslösebereiches ΔV befinden, verhältnismäßig groß ist, werden die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung eines Steuersignals SC durch die Steuereinheit 20 und damit die Empfindlichkeit erhöht. Dagegen werden die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung eines Steuersignals SC durch die Steuereinheit 20 und auch die Empfindlichkeit reduziert, wenn es um ein vergleichsweise großen Nichtauslösebereich ΔV geht, wobei sich die Spannungswerte des Temperaturdifferenzsignals ST nur mit relativ geringer Wahrscheinlichkeit außerhalb dieses Nichtauslösebereiches ΔV befinden. Mit anderen Worten sind die Werte des Nichtauslösebereiches ΔV umgekehrt proportional zur Empfindlichkeit der Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen.
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In 3 ist schematisch ein Kurvenverlauf eines Nichtauslösebereiches der Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen gemäß 2B dargestellt. Die dargestellte erste Kurve CA zeigt das Verhalten des Nichtauslösebereiches ΔV gegenüber der Umgebungstemperatur T. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält die erste Kurve CA ein Minimum ΔVmin und ein Maximum ΔVmax. Das Minimum ΔVmin entspricht dem absoluten Minimum der ersten Kurve CA und das Produkt der Steigungen der ersten Kurve CA beidseitig des Minimums ΔVmin ist negativ, so dass die erste Kurve CA im Bereich des Minimums ΔVmin U-förmig verläuft. Dabei ist dem Minimum ΔVmin eine obere Grenztemperatur TH zugeordnet. So wird der Nichtauslösebereich ΔV mit sinkender oder steigender Umgebungstemperatur T, wenn sich diese der oberen Grenztemperatur TH annähert, durch die Steuereinheit 20 vergrößert. Dadurch wird die Auslöseempfindlichkeit der Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen reduziert, um zu vermeiden, dass z. B. ein Warmluftstrom unter einer höheren Umgebungstemperatur T als Körperbewegung erkannt wird. Bevorzugterweise liegt die obere Grenztemperatur TH zwischen 31°C und 36°C, im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen 32,5°C und 35°C. In anderen Ausführungsbeispielen kann die obere Grenztemperatur TH aber auch andere Werte aufweisen.
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Das Maximum ΔVmax stellt das absolute Maximum der ersten Kurve CA dar, und das Produkt der Steigungen der ersten Kurve CA beidseitig des Maximums ΔVmax ist negativ, so dass die erste Kurve CA im Bereich des Maximums ΔVmax umgekehrt U-förmig verläuft. Dabei ist dem Maximum ΔVmax eine untere Grenztemperatur TL zugeordnet. So wird der Nichtauslösebereich ΔV mit sinkender oder steigender Umgebungstemperatur T, wenn sich diese der unteren Grenztemperatur TL annähert, durch die Steuereinheit 20 verkleinert. Dadurch wird die Auslöseempfindlichkeit der Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen erhöht, um zu vermeiden, dass die Körperbewegungen wegen zu viel bzw. zu dicker Kleidung bei niedrigen Umgebungstemperaturen T nur schwer zu erfassen sind. Bevorzugterweise liegt die untere Grenztemperatur TL zwischen 15°C und 20°C, im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen 15°C und 17,5°C. In anderen Ausführungsbeispielen kann die untere Grenztemperatur TL aber auch andere Werte aufweisen.
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Alternativ kann auch je nach Bedarf nur das Minimum ΔVmin oder nur das Maximum ΔVmax gewählt werden. D. h. die Vorrichtung ist so ausgebildet, dass sie nur eine Vergrößerung des Nichtauslösebereiches ΔV bei einer Annäherung der Umgebungstemperatur T an die untere Grenztemperatur TL oder nur eine Verkleinerung des Nichtauslösebereiches ΔV bei einer Annäherung der Umgebungstemperatur T an die obere Grenztemperatur TH durchführt. Hierbei soll die Zuordnung von Umgebungstemperatur T und Nichtauslösebereich ΔV gemäß Tabelle 2 entsprechend angepasst werden.
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Bei der Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen wird die Empfindlichkeit durch einen Programmcode auf unterschiedliche Umgebungstemperaturen eingestellt. Das heißt, es wird das von der Erfassungseinheit 10 erzeugte Temperaturdifferenzsignal ST mittels Software temperaturgemäß kompensiert, wodurch gegenüber der bisher bekannten Temperaturkompensation mit Thermistoren ohne weitere Umstände eine ideale Empfindlichkeitskurve und damit eine bessere Erfassungsgenauigkeit realisiert werden können.
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4A zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Temperaturerfassung. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Verfahren in einer Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen mit einer Erfassungseinheit und einer Steuereinheit verwendet. Dabei dient die Erfassungseinheit zur Erfassung von Temperaturänderungen und erzeugt ein entsprechendes Temperaturdifferenzsignal, während die Steuereinheit einen Programmcode ausführt und, wenn sich der Spannungspegel des Temperaturdifferenzsignals nicht in einem zur Empfindlichkeit umgekehrt proportionalen Nichtauslösebereich befindet, ein Steuersignal erzeugt, um eine mit der Vorrichtung verbundene elektrische Einrichtung zu betätigen. Wie aus 4A zu ersehen ist, wird im Schritt 410 ein Programmcode ausgeführt, um ein Empfindlichkeitsniveau in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur einzustellen. Aus 4B geht eine zweite Kurve CB vor, die das Verhalten der Empfindlichkeit S gegenüber der Umgebungstemperatur T darstellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält die zweite Kurve CB ein Minimum Smin, und ein Maximum Smax. Die Empfindlichkeit steht wie erwähnt in einem umgekehrt proportionalen Verhältnis zu den Werten eines Nichtauslösebereiches, so dass die zweite Kurve CB eine Umkehrung der ersten Kurve CA in 3 darstellt. Beim Minimum Smin handelt es sich um das absolute Minimum der zweiten Kurve CB und das Produkt der Steigungen der zweiten Kurve CB beidseitig des Minimums Smin ist negativ, so dass die zweite Kurve CB im Bereich des Minimums Smin U-förmig verläuft. Dabei ist dem Minimum Smin eine untere Grenztemperatur TL zugeordnet. So wird die Auslöseempfindlichkeit der Vorrichtung mit sinkender oder steigender Umgebungstemperatur T, wenn sich diese der unteren Grenztemperatur TL annähert, durch die Steuereinheit erhöht, um zu vermeiden, dass die Körperbewegungen wegen zu viel bzw. zu dicker Kleidung bei niedrigen Umgebungstemperaturen T nur schwer zu erfassen sind. Beim Maximum Smax handelt es sich um das absolute Maximum der zweiten Kurve CB und das Produkt der Steigungen der zweiten Kurve CB beidseitig des Maximums Smax ist negativ, so dass die zweite Kurve CB im Bereich des Maximums Smax umgekehrt U-förmig verläuft. Dabei ist dem Maximum Smax eine obere Grenztemperatur TH zugeordnet. So wird die Auslöseempfindlichkeit der Vorrichtung mit sinkender oder steigender Umgebungstemperatur T, wenn sich diese der oberen Grenztemperatur TH annähert, durch die Steuereinheit reduziert, um zu vermeiden, dass z. B. ein Warmluftstrom unter einer höheren Umgebungstemperatur T als Körperbewegung erkannt wird.
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Im Schritt 420 wird mit dem Programmcode die Empfindlichkeit der Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen an das Empfindlichkeitsniveau angepasst. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der Schritt 420 in 4A einen Schritt 421 gemäß 4C, bei dem ein Vergleich der Umgebungstemperatur mit der unteren Grenztemperatur durch den Programmcode erfolgt. Nähert sich die Umgebungstemperatur der unteren Grenztemperatur an, wird der Nichtauslösebereich mit sinkender oder steigender Umgebungstemperatur verkleinert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt die untere Grenztemperatur zwischen 15°C und 20°C. In anderen Ausführungsbeispielen kann sie aber auch andere Werte aufweisen. Im Schritt 422 erfolgt ein Vergleich der Umgebungstemperatur mit der oberen Grenztemperatur durch den Programmcode, wobei der Nichtauslösebereich mit sinkender oder steigender Umgebungstemperatur vergrößert wird, wenn sich die Umgebungstemperatur der oberen Grenztemperatur annähert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt die obere Grenztemperatur zwischen 31°C und 36°C. In anderen Ausführungsbeispielen kann sie aber auch andere Werte aufweisen. Alternativ kann der Schritt 420 aber auch lediglich entweder den Schritt 421 oder den Schritt 422 enthalten.
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Im Schritt 430 werden mit der Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturänderungen Temperaturänderungen erfasst. Da die Vorrichtung bereits einer Temperaturkompensation unterzogen worden ist, ist eine höhere Erfassungsgenauigkeit zu erwarten.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Temperaturerfassung wird die Empfindlichkeit durch einen Programmcode auf unterschiedliche Umgebungstemperaturen eingestellt. Das heißt, die Temperaturen werden mittels Software kompensiert, wodurch gegenüber der bisher bekannten Temperaturkompensation mit Thermistoren ohne weitere Umstände eine ideale Empfindlichkeitskurve und damit eine bessere Erfassungsgenauigkeit realisiert werden können.
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Bisher wurde die vorliegende Erfindung mit Hilfe von einigen Ausführungsbeispielen beispielhaft beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die offenbarten Ausführungsbeispiele keine Einschränkung der Erfindung darstellen. Hingegen sind alle Modifikationen und gleichwertige Anordnungen, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, vom Schutzumfang der Patentansprüche der Erfindung umfasst.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Erfassungseinheit
- 11
- Sensorschaltung
- 111
- Passiver Infrarotsensor
- 12
- Verstärkerschaltung
- 121
- Erster Operationsverstärker
- 122
- Zweiter Operationsverstärker
- 20
- Steuereinheit
- 100
- Elektrische Einrichtung
- NTC1
- Thermistor
- R20
- Spannungsteilerwiderstand
- ST
- Temperaturdifferenzsignal
- SC
- Signal
- VDD
- Stromversorgung
