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Die Erfindung betrifft einen Fensterscheiben-Alarmdetektor zur Detektion eines Durchtritts durch eine Fensterscheibe.
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Zur Absicherung des Einbruchs durch Fenster sind Glasbruchmelder bekannt, die auf die zu überwachende Glasfläche montiert werden und typische Glasbruchschwingungen detektieren. Die Montage ist sehr aufwändig und insbesondere bei Sprossenfenstern oftmals unmöglich.
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Die
US 3,955,184 A offenbart einen Einbruchsdetektor mit Passiv-Infrarot-Sensoren. Bevorzugt werden zwei PIR-Sensoren in diametral gegenüberliegenden Raumecken angeordnet. Zur Ausdehnung der Erfassungsbereiche der PIR-Sensoren sind konvexe oder konkave Polyeder-Reflektoren in den übrigen Ecken eines Raumes vorgesehen, sodass alle sechs Wände eines Raumes von einem jeweiligen schmalen Sensorsichtfeld abgedeckt sind.
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Aus der
US 2011/0130881 A1 ist ein Gebäudeklimatisierungssystem mit einer Personendetektionseinheit bekannt, die zusätzlich als Einbruchsdetektionssystem genutzt werden kann. Durch Überwachung der Hintergrundtemperatur und von auffälligen Temperaturspitzen in mehreren Überwachungsbereichen des Raumes kann ein Einbruch detektiert und gemeldet werden. Die Temperaturüberwachung kann hierbei beispielsweise mit einem thermopilen Sensor erfolgen.
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Die
DE 10 2008 060 325 A1 beschreibt ein Dachschiebefenster mit einer Klemmschutzeinrichtung zum Abschalten eines elektrischen Antriebs, wenn sich ein Gegenstand im Bewegungsweg eines angetriebenen Fensterelements befindet. Hierzu wird ein Infrarotsensor als Bewegungssensor am Fensterrahmen platziert, der den Bewegungsweg des Fensterelements optisch überwacht.
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Die
US 2015/0379845 A1 offenbart einen optischen Flammendetektor mit einem wärmedurchlässigen Gehäuse. Zur Dämpfung von Störstrahlung, die sich außerhalb eines Erfassungsbereichs des Wärmesensors befindet, kann eine wärmeabweisende Folie in dem Gehäuse angeordnet werden, die eine Öffnung im Erfassungsbereich des Wärmesensors aufweist. Als Wärmesensor können beispielsweise Temperatursensoren, Bolometer oder thermopile Sensoren eingesetzt werden.
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Der
US 2017/0122802 A1 ist eine Multisensorvorrichtung für Smart-Technology-Anwendungen zu entnehmen, beispielsweise zur Steuerung elektrochromer Fenster. Die Multisensorvorrichtung umfasst beispielsweise Foto-, Temperatur- und Infrarotsensoren. Weitere Bestandteile können eine Mobilfunkkommunikationsschaltung und ein GPS-Modul sein.
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Die
US 4,800,368 A beschreibt einen pyroelektrischen Detektor zur Erkennung von Personen in einem Überwachungsbereich. Der Überwachungsbereich kann mithilfe von Blenden oder Maskierungen individuell gestaltet werden, um bestimmte Bereiche von der Überwachung auszuschließen.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Fensterscheiben-Alarmdetektor zu schaffen, der als Ersatz der herkömmlichen Glasbruchmelder einen Einbruch durch eine Fensterscheibe erkennen und dabei mit geringem Aufwand zuverlässig auch Sprossenfenster überwachen kann.
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Die Aufgabe wird durch den Fensterscheiben-Alarmdetektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Es wird vorgeschlagen, dass der Fensterscheiben-Alarmdetektor ein Gehäuse mit darin eingebauten thermopilen Sensor hat, wobei der Fensterscheiben-Alarmdetektor zur Montage an einer Fensterlaibung, an ein Fensterflügelprofil oder auf der Fensterscheibe ausgebildet ist, um mit dem fächerförmigen Erfassungsbereich des thermopilen Sensors eine Temperaturänderung in einem der Fensterscheibe vorgelagerten Flächenbereich zu erfassen.
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Das Gehäuse hat zwei im Winkel zueinander ausgerichtete Anbauflächen zum Anbau in eine Ecke einer Fensterlaibung oder eine Ecke der Innenkanten eines Fensterflügelprofils, eine in dem Gehäuse eingebaute Leiterplatte, die eine die beiden Anbauflächen schneidende Ebene aufspannt und auf einer Oberseite den thermopilen Sensor trägt, und eine Gehäuseabdeckung, die das Gehäuse in einer die Anbauflächen schneidenden Ebene abschließt und eine Blende zur Einschränkung der Erfassungsbreite auf einen Winkel β von weniger als 10 Grad hat. Der Erfassungsbereich des thermopilen Sensors erstreckt sich von einer Lotrechten zur Ebene des thermopilen Sensors und ist fächerförmig in einem Erfassungswinkel α um diese Lotrechte ausgerichtet.
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Ein thermopiler Sensor arbeitet nach dem Prinzip der Thermosäule und ist zur Erfassung thermischer Strahlung ausgebildet. Ein thermopiler Sensor ist sehr kompakt und klein und benötigt als passiver Sensor wenig Energie. Er hat einen Erfassungsbereich, der sich von dem thermopilen Sensor fächerförmig erstreckt. Der Erfassungsbereich eines thermopilen Sensors ist schärfer, als der eines PIR-Sensors abgegrenzt. So lässt sich z.B. mit der zusätzlichen Blende ein sehr schmaler Erfassungsbereich einstellen, der im Wesentlichen parallel zu der überwachenden Fensterscheibe verläuft, ohne auf eine thermische Veränderung der Fensterscheibe selbst z.B. über ein Aufwärmen über Sonneneinstrahlung zu reagieren.
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In dem Gehäuse ist eine dem thermopiler Sensor vorgelagerte Blende, insbesondere eine schlitzartige Blende angeordnet. Die Blende kann als ein Schlitz im Gehäuse ausgeführt sein.
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Die Blende kann zur Reduktion des Erfassungswinkels auf weniger als 90 Grad und bevorzugt auf weniger als 45 Grad ausgebildet sein. Auf diese Weise wird der fächerartige Erfassungsbereich soweit reduziert, dass eine Art Vorhang vor dem zentralen Bereich der zu behandelnden Fensterscheiben gebildet wird.
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Die Blende kann zur Reduktion der Erfassungsbreite auf weniger als 5 cm und bevorzugt weniger als 2 cm in einem Abstand von 1 m von der Blende ausgebildet sein. Auf diese Weise wird ein sehr schmalbandiger, fächerförmiger Erfassungsbereich geschaffen, der auf den Flächenbereich fokussiert ist, welcher der Fensterscheibe vorgelagert ist. Thermische Ereignisse außerhalb dieses schmalbandigen Flächenbereichs, insbesondere auf der gegenüberliegenden Seite der zu überwachenden Fensterscheibe(n) und im Innenraum bleiben unberücksichtigt und führen nicht zur ungewollten Alarmauslösung. Dabei wird die Gefahr von Fehlalarmen beispielsweise hervorgerufen durch Haustiere reduziert.
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Das Gehäuse hat eine abgewinkelte Anlagefläche zum Anbau an eine Ecke einer Fensterlaibung oder der Ecke der Innenkante eines Fensterflügelprofils. Die Erfassungsfläche des thermopilen Sensors spannt eine die Anlageflächen des Gehäuses schneidende Ebene auf. Somit verläuft die Lotrechte der Erfassungsrechte diagonal an der zu überwachenden Fensterfläche vorbei. Auf diese Weise kann der Fensterscheiben-Alarmdetektor sehr unscheinbar an einer Ecke einer Fensterlaibung eingebaut werden und mit dem sich von dort fächerförmig erstreckenden Erfassungsbereich diagonal entlang der Fensterfläche einen Durchtritt nach einem Glasbruch zuverlässig erkennen.
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Der Fensterscheiben-Alarmdetektor kann eine Energieversorgungseinheit und eine mit dem thermopilen Sensor verbundene Funkkommunikationseinheit haben, die zum Übertragen von Sensordaten ausgebildet ist. Diese Funkkommunikationseinheit ist dann vorzugsweise zur Funkkommunikation mit einer Alarmzentrale koppelbar. Die Funkkommunikation kann unidirektional sein, um Sensordaten beispielsweise in Form von Status- und Alarmmeldungen an die Alarmzentrale abzugeben. Denkbar ist aber auch eine bidirektionale Funkkommunikation derart, dass die Alarmzentrale den Status des Fensterscheiben-Alarmdetektors abfragen kann und in diesem Zusammenhang über die mit dem thermopilen Sensor erfasste Temperatur hinaus gegebenenfalls auch weitere Zustandsdaten, wie Batterieladezustand empfängt.
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Die Funkkommunikationseinheit kann einen Mikrocontroller haben, der zum Empfang von Sensordaten und bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes durch die empfangenen Sensordaten zum drahtlosen Aussenden einer Alarmmeldung an eine Zentraleinheit eingerichtet ist. Der vorgegebene Schwellwert kann in dem Mikrocontroller fest eingestellt oder mit Hilfe der Funkkommunikationseinheit über eine Zentrale frei parametrisierbar sein.
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Vorteilhaft ist es, wenn der thermopile Sensor einen Datenspeicher zum Abspeichern eines vorgegebenen Schwellwertes hat und zur Kommunikationsaktivierung des thermopilen Sensors und zum Übertragen einer Statusmeldung an den Mikrocontroller eingerichtet ist. Damit kann der Energieverbrauch erheblich reduziert werden. In einem sogenannten Schlafmodus muss der thermopile Sensor nur das Überschreiten des abgespeicherten Schwellwertes durch die erfasste Temperatur überwachen. Erst dann wird die Kommunikationslogik aktiviert und an die Funkkommunikationseinheit übermittelt. Hierbei kann der Mikrocontroller von einem Energieruhezustand aufgeweckt werden, um sodann die Statusmeldung des thermopilen Sensors zu empfangen und drahtlos beispielsweise an einer Alarmzentrale in Form einer Alarmmeldung zu übermitteln.
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Der Fensterscheiben-Alarmdetektor kann eine Solarzelle zur Energieversorgung haben. Damit kann während des Tages ein Energiespeicher aufgeladen und ein Langzeitbetrieb sichergestellt werden.
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Die Solarzelle kann in dem Gehäuse so angeordnet sein, dass die Solarzelle an eine Fensterscheibe angrenzt, wenn der Fensterscheiben-Alarmdetektor an der Innenkante eines Fensterflügelprofils angebracht ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 - Skizze eines Fensterscheiben-Alarmdetektors im Querschnitt;
- 2 - Skizze des Fensterscheiben-Alarmdetektors an einer Ecke einer Fensterlaibung eingebauten Zustands;
- 3 - Skizze eines Fensterscheiben-Alarmdetektors an einer Ecke eines Fensterflügelprofils eingebauten Zustands;
- 4 - Skizze von mehreren an einer Fensterlaibung angeordneten Fensterscheiben-Alarmdetektoren zur Überwachung einer größeren Fensterfront.
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1 zeigt eine Skizze eines Fensterscheiben-Alarmdetektors 1 in einer Querschnittsansicht. Der Fensterscheiben-Alarmdetektor 1 hat ein Gehäuse mit zwei im Winkel zueinander ausgerichteten Anbauflächen 3a, 3b und eine in dem Gehäuse 2 eingebauten Leiterplatte 4. Die Leiterplatte 4 spannt eine die beiden Anbauflächen 3a, 3b schneidende Ebene auf und trägt auf einer Oberseite einen thermopilen Sensor 5. Das Gehäuse 2 ist in einer die Anbauflächen 3a, 3b schneidenden Ebene mit einer Gehäuseabdeckung 6 abgeschlossen. In der Gehäuseabdeckung 6 ist eine Blende 7 beispielsweise in Form einer schlitzförmigen Öffnung oder zu Form eines für Thermostrahlung insbesondere im infraroten Lichtwellenbereich durchlässigen Fensters vorhanden. Der thermopile Sensor 5 ist zur Detektion von Thermostrahlung ausgebildet und hat hierzu in Reihe geschaltete Thermoelemente. Durch die Blende 7 wird die Erfassungsbreite auf einen Winkel β eingeschränkt, der vorzugsweise kleiner als 10 Grad und bevorzugt kleiner als 5 Grad ist. Auf diese Weise wird ein sehr schmaler, fächerförmiger Erfassungsbereich des thermopilen Sensors 5 sichergestellt.
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Die Leiterplatte 4 trägt weitere elektronische Bauelemente, die einen Mikrocontroller 8 und einen Funkkommunikationsbaustein 9 umfassen. Ferner ist eine Energieversorgungseinheit 10 beispielsweise in Form einer Batterie, einer Solarzelle oder einer Kombination hiervon in das Gehäuse 2 eingebaut.
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Das Gehäuse 2 kann aus Kunststoffmaterial gebildet sein und vorzugsweise eine zusätzliche thermische Isolierung haben oder aus elektrisch und thermisch isolierendem Material gebildet sein.
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Die Abdeckfläche 6 kann auf den durch die Anbauflächen 3a, 3b begrenzten Korpus als separates Teil aufrastbar sein. Vorteilhaft ist es dann, wenn dieses aufrastbare Abdeckelement in einem Set mit verschiedenen Farben verfügbar ist, um auf diese Weise den Fensterscheiben-Alarmdetektor an die Farbgestaltung der Fensterlaibung oder des Fensterrahmens anzupassen.
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Deutlich wird, dass die Erfassungsfläche des thermopilen Sensors 5 eine die beiden Anbauflächen 3a, 3b schneidende Ebene aufspannt, die parallel zur Leiterplatte 4 ist. Der Erfassungsbereich des thermopilen Sensors 5 erstreckt sich von einer Lotrechten zur Ebene des thermopilen Sensors 5 und ist fächerförmig in einem Erfassungswinkel um diese Lotrechte ausgerichtet.
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2 zeigt eine Skizze einer Fensteranordnung in einem Gebäude mit einer Fensterlaibung 11. Der Fensterscheiben-Alarmdetektor 1 ist beispielsweise in die obere Ecke der Fensterlaibung 11 montiert. Hierzu sind die im Winkel zueinander stehenden Anbauflächen 3a, 3b jeweils an den winklig zueinanderstehenden Laibungsflächen angebaut. Die Montage kann beispielsweise durch Ankleben oder Anschrauben erfolgen. Dabei können die Anbauflächen 3a, 3b ein beidseits klebfähiges Klebstoffband haben.
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Deutlich wird, dass der Fensterscheiben-Alarmdetektor einen der in der Fensterlaibung 11 eingebauten Fensterscheibe 12 eines Fensters 13 vorgelagerten Flächenbereich mit einem durch die gestrichelten Linien angedeuteten fächerförmigen Erfassungsbereich überwacht. Der Erfassungswinkel α des Erfassungsbereichs des thermopilen Sensors 5 ist dabei auf einem Winkel von weniger als 90 Grad und vorteilhafter Weise auf einen Bereich von 30 Grad bis 50 Grad eingeschränkt. Dabei deckt der Erfassungsbereich einen wesentlichen Bereich von bevorzugt mehr als 70 % der Fensterscheibenfläche ab und sollte den zentralen Fensterscheibenbereich erfassen. Wenn nun bei einem Einbruch das Fensterglas zerstört wird, reagiert der thermopile Sensor auf eine Temperaturänderung, die sich beim Durchtritt durch das Fenster beispielsweise beim Durchgreifen mit dem Arm ergibt. Auf diese Weise kann der Fensterscheiben-Alarmdetektor 1 so eingerichtet sein, dass bei einem Temperaturanstieg um einen vorgegebenen Schwellwert ein Alarmsignal drahtlos ausgesendet wird. Denkbar ist aber auch ein zusätzlicher Schwellwert zur Auslösung des Alarmsignals, wenn durch einen aufgrund des Glasbruchs auftretenden Luftzug die Temperatur reduziert und sich damit der Temperaturgradient über ein vorgegebenes Toleranzmaß hinaus positiv oder negativ verändert.
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Deutlich wird, dass der vorgelagerte Flächenbereich, der von dem Fensterscheiben-Alarmdetektor 1 überwacht wird, parallel versetzt zur Fensterscheibenfront ist. Damit können auch mehrere Fensterscheiben beispielsweise eines Sprossenfensters mit Hilfe eines einzigen Fensterscheiben-Alarmdetektors überwacht werden.
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3 zeigt eine Anordnung eines Fensterscheiben-Alarmdetektors 1, der mit seinem Gehäuse 2 an einer Ecke angrenzend zur Innenkante 14 des Fensterflügelprofils 15 angeordnet ist. Damit wird der Erfassungsbereich des thermopilen Sensors 5 auf einen Flächenbereich parallel zur überwachenden Fensterscheibe 12 reduziert. Dabei wird die Fensterscheibe 12 auch überwacht, wenn das Fenster gekippt ist oder offen steht.
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Bei der Anordnung der Fensterlaibung gemäß 2 sollte der Fensterscheiben-Alarmdetektor 1 vorzugsweise in einem solchen Abstand zum Fensterrahmen 16 angeordnet sein, dass der Erfassungsbereich sich nicht mit dem Fensterflügel 15 eines gekippten Fensters überschneidet.
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In 4 zeigt eine Fensterfront mit mehreren Fenstern, und deren Fensterscheiben 12 überwacht werden sollen. Dies ist insofern noch komplexer, als die Fensterscheiben 12 als Sprossenfenster ausgeführt sind. Da der Erfassungsbereich, der durch jeweils ein Paar im Winkel zueinander stehender gestrichelter Linien dargestellt ist, die von dem einen Fensterscheiben-Alarmdetektor 1 ausgehen, nicht ausreicht, um den wesentlichen Flächenbereich der gesamten Fensterfront abzudecken, sind zwei Fensterscheiben-Alarmdetektoren 1 beispielsweise diagonal gegenüberliegend an der oberen und unteren Ecke der Fensterlaibung 11 angeordnet. Denkbar ist aber auch, dass an den beiden oberen, einander gegenüberliegenden Ecken der Fensterlaibung 11 jeweils ein Fensterscheiben-Alarmdetektor 1 vorhanden ist, wobei sich die Erfassungsbereiche schneiden und sich von links oben nach rechts unten bzw. von rechts oben nach links unten diagonal über die Fensterfront erstrecken.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Erfassungsbereiche der Fensterscheiben-Alarmdetektoren 1 in entgegengesetzter Richtung zueinander diagonal zur Fensterscheibenfront ausgerichtet und überlappen sich nur teilweise.
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Denkbar ist aber auch eine Anordnung der Fensterscheiben-Alarmdetektoren 1 an der Oberseite einer Fensterlaibung 11 so, dass die Erfassungsbereiche im Wesentlichen von oben nach unten weisen, d.h. dass die Lotrechte auf den thermopilen Sensor 5 vertikal ausgerichtet ist.
