DE19520890A1 - Anordnung zur Erfassung der Bewegungsrichtung von Personen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Überwachung von Räumen genügt es bisweilen nicht allein die Anwesenheit der sich in einem Raum bewegenden Personen zu erfassen, sondern es kann auch, besonders im Tür- oder Gangbe­ reich, sehr wichtig sein, die Bewegungsrichtung der Personen zu ermitteln. So könnte man die sich in einen Raum hineinbewegenden Personen ebenso zählen wie diejenigen, die ihn wieder verlassen, um festzustellen, ob der Raum leer ist, und anschließend bei­ spielsweise automatisch die Raumbeleuchtung auszuschalten.

Es ist bekannt die Bewegungsrichtung mit Hilfe von Lichtschran­ ken zu ermitteln, die von vorbeigehenden Personen unterbrochen werden und dabei einen auswertbaren Schaltimpuls liefern. Zur Richtungsbestimmung sind hierbei mindestens zwei Lichtschranken erforderlich, die jede für sich einen eigenen Sender und einen eigenen Empfänger benötigen, die optisch exakt aufeinander aus­ gerichtet sein müssen.

Alternativ dazu besteht zwar noch die bisweilen ebenfalls ge­ nutzte Möglichkeit, unter Verwendung optischer Umlenkelemente wie Spiegel und Prismen mehrere Lichtschranken aufzubauen, doch ist auch damit ein beachtlicher Installationsaufwand verbunden, der wiederum wesentlich durch die optisch exakte Ausrichtung der einzelnen Elemente aufeinander verursacht wird und sich beson­ ders dann auswirkt, wenn ein großer Raumbereich, z. B. ein langer Gang in eine Überwachung einbezogen werden soll. Ein weiterer Nachteil derartiger Anordnungen besteht darin, daß sich die op­ tischen Elemente nur schwer verbergen lassen und der Strahlen­ verlauf der üblicher Weise mit sichtbarem Licht aufgebauten Lichtschranken ohne Schwierigkeit mit normalen Photoapparaten sichtbar gemacht werden kann, was bei Anwendungen zur Objektsi­ cherung sehr unerwünscht ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 zu schaffen, die leicht zu installieren ist und keiner kritischen Justierung einzelner optischer Ele­ mente bedarf.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen genannt.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß mehrere, auf einer Seite des Raumbereichs angeordnete Infrarotsender mit nur einem gemeinsamen Infrarotempfänger zu­ sammenwirken, wobei dieser auf der anderen Seite des Raumbe­ reichs angebracht ist. Sofern der Empfänger einen entsprechend breiten Erfassungswinkel aufweist, bedarf es keiner kritischen optischen Ausrichtung auf die Sender. Dabei bilden die von den Sendern zu dem Empfänger gelangenden Lichtstrahlen mindestens zwei im Empfänger zusammentreffende Lichtschranken. Die Licht­ schranken müssen allerdings insoweit unterscheidbar sein, daß eine im Empfänger vorgesehene Auswerteeinheit die jeweilige Lichtschranke identifizieren kann und damit deren räumliche Po­ sitionierung erkennt. Eine zum Empfänger gehörige Logikschaltung muß dann nur noch aus der ermittelten Reihenfolge der an den Lichtschranken registrierten Unterbrechungen die Bewegungsrich­ tung der die Lichtschranken unterbrechenden Person ermitteln.

Durch den großen Erfassungswinkel des zum Einsatz kommenden In­ frarotempfängers können in einer Weiterbildung des Erfindungsge­ genstandes die Infrarotsender auf der Wandoberfläche einer den Raumbereich begrenzenden Wand in einem so großen Abstand zuein­ ander angebracht werden, daß die Lichtschranken einen sich in horizontaler Richtung erstreckenden entsprechend großen Raumbe­ reich einschließen. Die innerhalb dieses Raumbereiches gebilde­ ten Lichtschranken liegen dadurch soweit auseinander, daß der Empfänger bei einer Unterbrechung gut die einzelnen Lichtschran­ ken unterscheiden kann.

Eine besonders einfache Methode zur Bildung mehrerer Infrarot­ sender besteht darin, elektrisch erwärmbare Leiter, vorzugsweise dünne Drähte, mit einem definierten Widerstand so auf die Wan­ doberfläche aufzubringen, daß diese sich vertikal entlang der Wandoberfläche erstrecken und in vorgegebenen Abständen zueinan­ der angeordnet sind. Hierbei muß darauf geachtet werden, daß die Abmessungen des mit erwärmbaren Leitern versehenen Wandbereichs auf den Erfassungsbereich des Empfängers abgestimmt sind.

Damit der Infrarotempfänger in beiden Bewegungsrichtungen mit einer etwa gleichen Empfindlichkeit reagieren kann, ist es vor­ teilhaft, diesen so zu positionieren, daß die von den erwärmba­ ren Leitern zum Empfänger gelangenden Lichtstrahlen mit der Wan­ doberfläche gleichschenklige Dreiecke bilden.

Für die Wirkungsweise der Anordnung wesentlich ist eine Unter­ scheidbarkeit der errichteten Lichtschranken. Diese wird bei­ spielsweise dadurch ermöglicht, daß die elektrisch erwärmbaren Leiter mit einer Steuervorrichtung verbunden sind, die einzelne Leiter oder bestimmte Leitergruppen so ansteuert, daß sie unter­ scheidbare Infrarotsignale erzeugen. Dies kann z. B. dadurch ge­ schehen, daß die Steuervorrichtung die elektrisch erwärmbaren Leiter sequenziell in gleichbleibender Reihenfolge nacheinander erwärmt. Alternativ kann auch eine Kodierung dadurch erfolgen, daß die Steuervorrichtung die elektrisch erwärmbaren Leiter in einem unterschiedlichen Takt ansteuert.

Beim Installieren der Anordnung genügt es nicht darauf zu ach­ ten, daß die mit Infrarotsendern versehene Wandoberfläche auf den Erfassungswinkel des Empfängers abgestimmt ist, sondern es sollte auch dafür gesorgt werden, daß der am Empfänger zwischen den Lichtschranken eingeschlossene Winkel so groß gewählt ist, daß selbst im Nahbereich des Empfängers ein für die getrennte Wirksamkeit der Lichtschranken ausreichender Abstand zwischen diesen entsteht.

Die elektrisch erwärmbaren Leiter können unmittelbar auf eine fertige, ggf. tapezierte Wandoberfläche, an dieser haftend, auf­ gebracht, z. B. aufgelebt werden. Es ist aber auch möglich diese in eine Tapete zu integrieren und dann mit der Tapete auf eine Wand aufzubringen.

Einerseits aus geschmacklichen Gründen, damit das Aussehen einer Wandfläche nicht beeinträchtigt wird, und andererseits wegen ei­ ner ggf. aus Sicherheitsgründen geforderten möglichst versteck­ ten Montage der optisch wirksamen Elemente, ist es von Vorteil, wenn die elektrisch erwärmbaren Leiter so dünn sind und/oder die zum Aufbringen auf die Wand benötigten zusätzlichen Mittel nur so geringe Kontraste bilden, daß sie weitgehend unsichtbar blei­ ben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dar­ gestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitensicht eines überwachten Raumbereichs mit mehreren Infrarotsendern und einem gemeinsamen Infrarotempfänger,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen der Fig. 1 entspre­ chenden Raumbereich,

Fig. 3 ein Signaldiagramm mehrerer sequenziell ange­ steuerter Infrarotsender,

Fig. 4 verschiedene, durch unterschiedliche Bewe­ gungsrichtungen ausgelöste Empfangssignale am Infrarotempfänger,

Fig. 5 ein Blockschaltbild der Anordnung.

Wie die Fig. 1 und 2 erkennen lassen, sind in einem als Flur dienenden Raumbereich I auf einer den Flur begrenzenden Wan­ doberfläche 7 mehrere Infrarotsender 3 in Form elektrisch er­ wärmbarer Leiter aufgebracht. Diese besitzen einen definierten Widerstand R1 bis Rn, sind einzeln ansteuerbar und verlaufen vertikal entlang der Wandoberfläche 7 einer Wand 8 mit gleich­ bleibendem gegenseitigen Horizontalabstand. Im Grenzfall würde es genügen mit nur zwei in ausreichendem gegenseitigem Abstand angeordneten elektrisch erwärmbaren Leitern 3 zu arbeiten, doch steigt mit ihrer Zahl die Häufigkeit registrierbarer Unterbre­ chungen und damit die Zuverlässigkeit der hieraus ableitbaren Erkenntnisse und Maßnahmen.

An der der Wandoberfläche 7 gegenüberliegenden Wand ist ein In­ frarotempfänger 4 befestigt, dessen Erfassungswinkel so groß ist, daß auch die beidseitig jeweils äußersten elektrisch er­ wärmbaren Leiter 3 bzw. die von ihnen emittierten Lichtstrahlen 2 noch erfaßt werden. Die sich fächerartig über der Horizontal­ ebene ausdehnenden, im Infrarotempfänger 4 zusammentreffenden Lichtstrahlen 2 wirken als Lichtschranken S, deren Unterbrechung im Infrarotempfänger 4 Schaltimpulse verursacht, die in geeigne­ ter Weise zur Bestimmung der Bewegungsrichtung von Personen aus­ gewertet werden können. Den Infrarotempfänger 4 kann man, sofern das aus Sicherheitsgründen erforderlich sein sollte, relativ gut verbergen und auch die elektrisch erwärmbaren Leiter 3 kann man so in eine Tapete integrieren oder bei entsprechend dünnen Dräh­ ten Befestigungsmittel solcher Art verwenden, daß sie einem un­ erwünschten Besucher nicht auffallen.

In den Fig. 3 und 4 ist verdeutlicht, wie mit Hilfe einer se­ quenziellen Ansteuerung der elektrisch erwärmbaren Leiter 3 un­ terscheidbare Signale erzeugt werden können, aus denen sich nach ihrer Auswertung die Bewegungsrichtung ergibt. Nach Fig. 3 sei an einen zweiten elektrisch erwärmbaren Leiter mit dem Wider­ stand R2 ein erster Stromimpuls angelegt, den ersten elektrisch erwärmbaren Leiter mit dem Widerstand R1 erreiche ein zweiter Stromimpuls und einen weiteren elektrisch erwärmbaren Leiter mit dem Widerstand Rn erhitze ein dritter Stromimpuls.

Kommt keine Person und wird damit keine der Lichtschranken S un­ terbrochen, so ergibt sich der in Fig. 4 unter I dargestellte Signalverlauf am Infrarotempfänger 4. Kommt eine Person von links, also mit der Bewegungsrichtung A, so unterbricht sie zunächst die Lichtschranke S mit dem Widerstand R1. Im Diagramm II von Fig. 4 fehlt somit der jeweils mittlere Impuls. Kommt da­ gegen eine Person von rechts mit der Bewegungsrichtung B, so un­ terbricht sie zunächst die äußerste rechte Lichtschranken S mit dem Widerstand Rn und im Diagramm III entfällt der jeweils letzte Impuls. Der Infrarotempfänger 4 ist nun so aufgebaut, daß er die unterschiedlichen Signale unterscheiden und daraus die Bewegungsrichtung A,B ermitteln kann.

Das in Fig. 5 dargestellte einfache Blockschaltbild soll den funktionellen Aufbau der Anordnung verdeutlichen. Mehrere Infra­ rotsender 3, die hier als gemeinsamer Block dargestellt sind, erzeugen in Form von Wärmestrahlung unsichtbare Lichtstrahlen 2, die zu einem Infrarotempfänger 4 gelangen. Dieser besitzt, um nur die im Rahmen der Erfindung wesentlichsten Funktionseinhei­ ten zu nennen, eine Auswerteeinheit 5 und eine Logikschaltung 6. Eine Steuervorrichtung 9 dient zum Ansteuern der Infrarotsender 3, was durch einen Stromimpuls geschieht, der an dem jeweiligen elektrisch erwärmbaren Leiter 3 eine momentane Temperaturerhö­ hung bewirkt. Zur Synchronisierung der Impulssteuerung ist die Steuervorrichtung 9 auch mit dem Infrarotempfänger 4 verbunden. Räumlich kann man die Steuervorrichtung 9 somit dem Infrarotemp­ fänger 4 oder dem Infrarotsender 3 zuordnen und dort in eine dieser Baueinheiten integrieren oder separat anordnen.

Claims (12)

1. Anordnung zur Erfassung der Bewegungsrichtung (A, B) von Personen, die einen Raumbereich (1) durchschreiten und dabei Lichtstrahlen (2) unterbrechen, die mindestens ein Sender (3) erzeugt und mindestens ein Empfänger (4) auswertet, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf einer Seite des Raumbereichs (1) horizon­ tal hintereinander mindestens zwei Infrarotsender (3) vorgesehen sind und diesen auf der anderen Seite des Raumbereichs (1) ein gemeinsamer Infrarotempfänger (4) so zugeordnet ist, daß die von den Infrarotsendern (3) zu dem mit einem entsprechend großen Er­ fassungswinkel ausgestatteten Infrarotempfänger (4) gelangenden Lichtstrahlen (2) mindestens zwei im Infrarotempfänger (4) zu­ sammentreffende Lichtschranken (S) bilden und daß sich die Lichtschranken (S) derart unterscheiden, daß eine im Infra­ rotempfänger (4) vorgesehene Auswerteeinheit (5) die jeweilige Lichtschranke (S) identifizieren kann und damit deren räumliche Positionierung erkennt und eine zum Infrarotempfänger (4) gehö­ rige Logikschaltung (6) aus der ermittelten Reihenfolge erfolg­ ter Unterbrechungen der Lichtschranken (S) die Bewegungsrichtung (A, B) der vorbeigehenden Person ermittelt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotsender (3) auf der Wandoberfläche (7) einer den Raumbereich (1) begrenzenden Wand (8) so angebracht sind, daß die Lichtschranken (S) einen sich in horizontaler Richtung er­ streckenden großen Raumbereich (1) einschließen.

3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Infrarotsender (3) als elektrisch erwärmbare Leiter, vorzugsweise dünne Drähte, mit einem defi­ nierten Widerstand (R) ausgebildet sind, sich vertikal entlang der Wandoberfläche (7) erstrecken und in vorgegebenen Abständen zueinander angeordnet sind.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abmessungen des mit erwärmbaren Leitern (3) versehenen Wandbereichs auf den Erfassungsbereich des Empfängers (4) abgestimmt sind.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die von den elektrisch erwärmbaren Leitern (3) zum Infrarotempfänger (4) gelangenden Lichtstrahlen (2) mit der Wandoberfläche (7) Dreiecke, vorzugsweise gleich­ schenklige Dreiecke bilden.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die elektrisch erwärmbaren Leiter (3) mit einer Steuervorrichtung (9) verbunden sind, die es ermög­ licht einzelne Leiter oder bestimmte Leitergruppen so anzusteu­ ern, daß die von ihnen ausgehenden Infrarotsignale und damit die zugehörigen elektrisch erwärmbaren Leiter (3) und deren Positio­ nierung unterscheidbar sind.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung die elektrisch erwärmbaren Leiter (3) se­ quenziell in gleichbleibender Reihenfolge nacheinander erwärmt.

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (9) die elektrisch erwärmbaren Leiter (3) in einem unterschiedlich kodierten Takt ansteuert.

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der am Infrarotempfänger (4) zwischen den Lichtschranken (S) eingeschlossene Winkel so groß gewählt ist, daß auch im Nahbereich des Infrarotempfängers (4) ein für die getrennte Wirksamkeit der Lichtschranken (S) ausreichender Abstand zwischen diesen entsteht.

10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die elektrisch erwärmbaren Leiter (3) auf eine fertige, ggf. tapezierte Wandoberfläche (7) an ihr haf­ tend aufbringbar sind.

11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch erwärmbaren Leiter (3) in eine auf die Wandoberfläche (7) aufbringbare Tapete (10) integriert sind.

12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch erwärmbaren Lei­ ter (3) so dünn sind und/oder die zum Aufbringen auf die Wand (8) benötigten Mittel nur so geringe Kontraste erzeugen, daß sie weitgehend unsichtbar bleiben.