DE19540299C2 - Infrarotbewegungsmelder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Infrarotbewegungsmelder mit einem Gehäuse, in dem zwei an eine Auswerteschaltung angeschlossene, verschiede­ nen zu überwachenden Raumwinkelbereichen zugeordnete Detektoren und eine diesen vorgeschaltete Linsenanordnung aufgenommen sind.

Ein derartiger Infrarotbewegungsmelder ist in der EP 0 080 114 A1 als bekannt ausgewiesen. Bei diesem bekannten Infrarotbewegungsmelder sind zwei nahe beieinander liegende Detektoren vorgesehen, auf die Infrarotstrahlung aus unterschiedlichen Raumwinkelbereichen fällt. Die Detektoren sind differentiell im Sinne einer Auswertung durch Differenzbildung der beiden Detektorsignale ge­ schaltet, um störende Einflüsse durch Umgebungslicht elektronisch zu kompen­ sieren. Dazu müssen die beiden Detektoren stets gemeinsam wirksam sein, so daß als Überwachungsbereich keine unterschiedlichen Raumwinkelbereiche ein­ stellbar sind. Ein fester Raumwinkelbereich kann je nach örtlichen Gegeben­ heiten nachteilig sein, z. B. wenn der Infrarotbewegungsmelder im Bereich einer Straße angeordnet ist, so daß er von vorbeifahrenden Autos jedesmal ausgelöst wird.

Ein weiterer Infrarotbewegungsmelder dieser Art ist in der DE 41 00 536 A1 angegeben. Bei diesem bekannten Infrarotbewegungsmelder sind nebeneinander zwei Detektoren angeordnet, deren erfaßter Raumwinkelbereich seitlich mittels verstellbarer Blenden je nach örtlichen Gegebenheiten jederzeit verändert wer­ den kann. Eine solche Einstellung ist von einem Anwender nur umständlich und entsprechend ungenau vornehmbar, u. a. weil am Anbringungsort in der Regel keine definierten Einstellbedingungen vorliegen.

Bei anderen Infrarotbewegungsmeldern, wie z. B. gemäß der DE 40 23 341 A1 und der EP 0 542 170 A2 wird der zu überwachende Raumwinkelbereich eben­ falls mit speziellen optischen Elementen eingestellt.

Die US 4,342,987 zeigt einen Infrarotbewegungsmelder mit mehreren Detekto­ ren, auf die Infrarotstrahlung verschiedener Raumwinkelbereiche fällt. Auch hierbei sind sämtliche Detektoren während der Überwachung aktiv, und ihre Signale werden entsprechend mittels einer Auswerteeinrichtung verarbeitet.

Bei einem in der DE 42 198 151 A1 angegebenen Infrarotbewegungsmelder sind ebenfalls zwei Infrarot-Detektoren vorgesehen, deren überwachten Raum­ winkelbereiche sich teilweise überlappen. Eine hierbei vorgesehene Linsenan­ ordnung ist als Fresnel-Linsenvorrichtung mit mehreren Linsenelementen ausge­ bildet. Die Auswerteeinrichtung beinhaltet eine Zonenerkennungsschaltung, die die Bewegung einer Wärmequelle zwischen den verschiedenen Überlappungszo­ nen erkennt. Auch hierfür müssen die den verschiedenen Raumwinkelbereichen zugeordneten Detektoren gemeinsam aktiv sein.

Bei einem in der DE 39 10 514 A1 vorgeschlagenen Infrarotbewegungsmelder weist die Linsenanordnung zwei Gruppen von Fresnellinsenelementen auf. Zum Erfassen verschiedener Überwachungsbereiche ist ein Sensorkopf über ein Ku­ gelgelenk schwenkbar.

In der DE 40 36 342 C1 ist ein Infrarotbewegungsmelder angegeben, bei dem mehrere Infrarotdetektoren vorgesehen sind, mittels derer mindestens ein Abschnitt einer zu überwachenden Strecke aus unterschiedlichen Winkeln be­ trachtet wird. Zur lückenlosen Erfassung müssen auch hierbei die Detektoren gemeinsam wirksam sein, um die gewünschte Zonenauswertung vornehmen zu können.

Bei einer in der US 4,717,821 beschriebenen Vorrichtung sind den Detektoren ebenfalls Fresnellinsen vorgeschaltet, mit denen einem Detektor Infrarotstrah­ lung aus verschiedenen Raumwinkelbereichen zugeführt wird.

Die DE 43 08 983 A1 lehrt, mittels zweier Detektoren zwei Erfassungsbereiche zu überwachen und die Ausgangssignale der Detektoren über ein Oder-Gatter zu einem Ausgangssignal miteinander zu verknüpfen. Auch bei diesem Infrarotbe­ wegungsmelder werden die Detektoren stets gemeinsam betrieben.

In der US 4,795,908 ist ebenfalls eine Linsenanordnung aus Fresnellinsen­ elementen angegeben, die vor einen Infrarot-Detektor geschaltet sind.

Ein in der DE 31 28 256 C2 offenbarter Bewegungsmelder weist ebenfalls zwei Detektoren auf, deren Signale gemeinsam von einer Auswerteeinrichtung mit­ einander in Beziehung gesetzt werden, um ein bestimmtes Alarmkriterium zu erzeugen.

Aus der DE 86 14 679 U1 geht die Verwendung einer folienartigen Fresnellinse bei einem Infrarotbewegungsmelder hervor, ebenso wie auch bei dem Bewe­ gungsmelder gemäß der EP 0 633 554 A1. Die EP 0 633 554 A1 zeigt auch die Erfassung verschiedener Überwachungsbereiche mit mehreren Linsenelementen und zugeordneten, matrixförmig angeordneten Detektorelementen.

Die US 4,321,594 führt aus, bei einem Infrarotbewegungsmelder mehrere Fres­ nellinsenelemente und Detektoren vorzusehen. Auch hierbei wirken die Detek­ torelemente zur Auswertung zusammen.

In der DE 35 00 152 A1 sind bei einem Kraftfahrzeug die Infrarotbewegungs­ melder in zwei getrennten Blinkergehäusen als zwei getrennte Überwachungs­ systeme (Früh- und Späterfassung) ausgebildet. Es ist erläutert, daß beide Warnsysteme miteinander verknüpft sind. Mit Setzen des Blinkers werden beide Warnsysteme eingeschaltet. Auch hierbei ist der überwachte Raumwinkelbe­ reich durch die beiden Keulen des Frühwarnsystems und des Spätwarnsystems vorgegeben.

In der DE 36 22 091 A1 ist ein Infrarotbewegungsmelder für Kraftfahrzeuge gezeigt, bei dem in einem Blinkergehäuse zwei Sensoren untergebracht sind, die unterschiedlichen Raumwinkelbereichen zugeordnet sind und entweder gemein­ sam gruppenweise aktiviert sind, wenn die Nebelleuchten eingeschaltet sind, oder von denen nur einer aktiviert ist, wenn die Nebelleuchten abgeschaltet sind und der betreffende Blinker aktiviert ist. Zum Aktivieren der den verschiedenen überwachten Raumwinkelbereichen zugeordneten Detektoren sind zwei ver­ schiedene Schalter vorgesehen. Über die Anordnung der Sensoren bezüglich einer Linsenanordnung sind in dieser Entgegenhaltung keine Ausführungen ge­ macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Infrarot­ bewegungsmelder bereitzustellen, bei dem die Einstellung verschiedener zu überwachender Raumwinkelbereiche bei zuverlässiger Detektierbarkeit von Ob­ jekten einfach und eindeutig vornehmbar ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Infrarotbewegungsmelder mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hiernach ist also vorgesehen, daß die Detektoren übereinander hinter einer Fokussierebene nahe derselben derart angeordnet sind, daß der obere Detektor außerhalb einer Hauptachse der Linsenanordnung zum Erfassen der Strahlung lediglich eines Nah-Raumwinkelbereiches und der untere Detektor im Bereich der Hauptachse der Linsenanordnung zum Erfassen der Strahlung eines Fern-Raumwinkelberei­ ches positioniert sind, wobei die Hauptachse durch ein Zentrum der Linsen­ anordnung und durch einen Fokussierungsfleck verläuft. Aufgrund dieser An­ ordnung der Detektoren bezüglich der Hauptachse der Linsenanordnung liegt der für den Nahbereich zuständige Detektor, verglichen mit dem für den Fernbereich zuständigen Detektor, mehr im Randbereich, so daß zu seiner Erregung eine etwas höhere Bestrahlungsstärke erforderlich ist als für den Fernbereich- Detektor. Andererseits liefert ein Objekt, das sich im Nahbereich befindet, wegen der kürzeren Entfernung eine stärkere Änderung der Bestrahlungsstärke, so daß die geringere Empfindlichkeit durch die Anordnung im wesentlichen kom­ pensiert ist. Dagegen ist der für den Fernbereich zuständige Detektor im Bereich höherer Bestrahlungsstärke angeordnet, so daß auch die schwächeren Signale des Fernbereiches gut erfaßt werden. Die Detektoren sind zum Erfassen des Fern-Raumwinkelbereiches gemeinsam oder zum Erfassen des Nah-Raumwinkel­ bereiches ist der obere Detektor allein mittels nur eines von Hand einstellbaren Schalters an die Auswerteeinrichtung anschaltbar. Ein Benutzer kann somit die Anpassung des überwachten Raumwinkelbereiches leicht selbst vornehmen, so daß z. B. bei der Montage an einem Haus nahe an der Straße die Reaktion auf vorbeifahrende Autos durch Einschalten des Nah-Raumwinkelbereiches vermie­ den wird. Hingegen kann bei anderen örtlichen Gegebenheiten die Einstellung auf den Fern-Raumwinkelbereich (einschließlich des Nah-Raumwinkelbereiches) einfach durch Umstellen des Schalters vorgenommen werden. Dabei wird zum Erfassen des Nah-Raumwinkelbereiches der obere Detektor allein an die Aus­ werteeinrichtung angeschaltet, während zum Erfassen des Fern-Raumwinkel­ bereiches der untere Detektor und der obere Detektor gemeinsam an die Auswerteeinrichtung angeschlossen sind.

Eine einfache Bedienung zum Umschalten des Infrarotbewegungsmelders wird dadurch erhalten, daß der Schalter als ein von der Außenseite des Gehäuses zugänglicher Schalter ausgebildet ist. Vorzugsweise ist dabei der Schalter geschützt auf der Rückseite des Gehäuses angeordnet.

Für die Entfernungsbereiche kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß der Nah- Raumwinkelbereich sich horizontal zwischen 1 bis 4 Meter und der Fern-Raum­ winkelbereich sich bis 15 Meter erstreckt.

Eine günstige Ausbildung der Linsenanordnung besteht darin, daß sie als Fresnellinse mit mehreren Reihen von Linsenelementen ausgebildet ist und daß die Hauptachse durch ein Zentrum der Linsenanordnung und durch einen ge­ meinsamen Fokussierungsfleck der Linsenelemente verläuft. Durch die einzelnen Linsenelemente werden Bereiche größerer optischer Verstärkung gebildet, die innerhalb des gesamten überwachten Raumwinkelbereiches einzelne Raumwin­ kelelemente höherer Empfindlichkeit ergeben. Zudem läßt diese Ausbildung der Optik einen kompakten Aufbau des Infrarotbewegungsmelders zu.

Ist vorgesehen, daß die normal zur Linsenanordnung gerichtete Hauptachse schräg nach unten geneigt ist und entsprechend der Linse schräg zur Vertikalen orientiert ist, so ist bei entsprechender Neigung auch die obere Grenze des erfaßten Raumwinkelbereiches nach unten geneigt und eine physikalische Ent­ fernungsgrenze eingestellt.

Der gesamte Aufbau des Infrarotbewegungsmelders wird ferner dadurch verein­ facht, daß den beiden Detektoren in der Auswerteeinrichtung ein gemeinsamer Verstärker zugeordnet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Be­ zugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Aufteilung eines überwachten Raumwinkelbereiches auf zwei Detektoren eines Infrarotbewe­ gungsmelders,

Fig. 2 eine schematische Blockdarstellung zur Schaltung der beiden in Fig. 1 gezeigten Detektoren und

Fig. 3A bis 3C die Anordnung von Linsenelementen einer Fresnellinse sowie deren Strahlbündelung in Draufsicht bzw. in Seitenansicht.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines zu überwachenden Raumwinkelbereichs RB und die diesbezügliche Anordnung einer Linse L und zweier Infrarot-Detektoren D1 und D2. Der Raumwinkelbereich RB besteht in einem Nah-Raumwinkelbereich N, nachfolgend kurz Nahbereich genannt, und einem Fern-Raumwinkelbereich F, nachfolgend kurz Fernbereich genannt, die unterschiedlich weit von der Linse L bzw. den beiden Detektoren D1 und D2 in einem Abstand a entfernt sind. Der für den Nahbereich N zuständige Detektor D2 ist oberhalb des für den Fernbereich F zuständigen Detektors D1 angeordnet, wobei der für den Fernbereich F zuständige Detektor D1 im Bereich einer (in Fig. 3B gezeigten) optischen Hauptachse HA angeordnet ist, während der für den Nahbereich zuständige Detektor oberhalb der Hauptachse HA positioniert ist. Beide Detektoren sind etwas außerhalb der Brennweite von der Linse L angeordnet. Die geometrischen Verhältnisse des Strahlengangs zwischen der Linse L und den beiden Detektoren D1 und D2 sind in Fig. 1 wegen der Übersichtlichkeit nicht maßstabsgetreu und nicht in der exakten Anordnung und im exakten Verlauf wiedergegeben. Jedoch ist aus Fig. 1 der prinzipielle Aufbau ersichtlich. In der Praxis ist der Übergang zwischen dem Nahbereich N und dem Fernbereich F nicht scharf, sondern fließend, oder wenn zwischen den beiden Detektoren D1 und D2 ein größerer Abstand gewählt ist, auch mit einer Lücke behaftet. Wesentlich ist, daß ein in den zu überwachenden Bereich eindringendes Objekt eine Änderung der Bestrahlungsstärke eines oder beider Detektoren hervorruft, die in einer Auswerteeinrichtung A (siehe Fig. 2) erfaßt wird und zur Schaltung einer Lichtquelle oder zum Auslösen eines Alarms über eine Betätigungseinrichtung B führt.

Wie Fig. 2 zeigt, kann der für den Nahbereich N zuständige Detektor D2 entweder allein an die Auswerteeinrichtung A oder, nach Schließen eines Schalters S, zusammen mit dem für den Fernbereich zuständigen Detektor D1 an die Auswerteschaltung A angeschlossen sein, so daß entweder der gesamte Raumwinkelbereich RB aus Nahbereich N und Fernbereich F oder nur der Nahbereich N überwacht wird. Tritt ein Objekt in den überwachten Raumwinkelbereich ein, so wird die Änderung der Bestrahlungsstärke mittels der Auswerteschaltung A erfaßt und ein Signal an die Betätigungseinrichtung B weitergegeben, die eine Lichtquelle oder ein Alarmsignal schaltet. Mittels des Schalters S kann somit auf einfache Weise und bei einfachem Aufbau der überwachte Raumwinkelbereich geändert und den örtlichen Gegebenheiten angepaßt werden. Soll der Infrarotbewegungsmelder beispielsweise an einer Hauswand in der Nähe der Straße montiert werden, so wird der Anwender den Schalter S öffnen, so daß nur der für den Nahbereich N zuständige Detektor D2 anspricht und ein Auslösen des Infrarotbewegungsmelders durch im Fernbereich F vorbeifahrende Autos vermieden wird. Soll dagegen ein größeres Gebiet überwacht werden, so kann der Anwender durch einfaches Schließen des Schalters S den Fernbereich F zuschalten. Dadurch entfallen umständliche Einstellarbeiten vor Ort. Die Raumwinkelbereiche sind werkseitig unter den dort vorliegenden definierten Bedingungen genau justiert, so daß sich eine eindeutige Einstellung des erfaßten Bereichs auf einfache Weise erzielen läßt.

Ähnlich wie vorstehend beschrieben, könnte der zu überwachende gesamte Raumwinkelbereich RB mit mehr Detektoren auch noch weiter unterteilt werden.

Wegen des einfachen Aufbaus und der einfachen Bedienung ist jedoch die Aufteilung in der beschriebenen Weise vorteilhaft.

Da der für den Nahbereich N zuständige Detektor D2 oberhalb der Hauptachse HA angeordnet ist, liegt er, bezogen auf die Gesamtbestrahlungsstärke gegenüber dem für den Fernbereich F zuständigen Detektor D1 mehr im Randbereich, so daß zu seiner Erregung eine etwas höhere Bestrahlungsstärke erforderlich ist als für den Detektor D1. Andererseits liefert ein Objekt, das sich im Nahbereich N befindet, wegen der kürzeren Entfernung eine stärkere Änderung der Bestrahlungsstärke, so daß die geringere Empfindlichkeit durch die Anordnung im wesentlichen kompensiert ist. Dagegen ist der für den Fernbereich F zuständige Detektor D1 im Bereich höherer Bestrahlungsstärke angeordnet, so daß auch die relativ schwachen Signale durch ein in den Fernbereich F eindringendes Objekt noch gut erfaßt werden können. In der Auswerteschaltung A kann ein gemeinsamer Verstärker für beide Detektoren D1 und D2 vorgesehen sein, wobei erforderlichenfalls die Ansprechschwelle für die beiden Detektoren getrennt einstellbar sein kann. Im übrigen kann eine stufenlose Einstellung der Ansprechschwelle (Strahlungsempfindlichkeit) auch durch eine stufenlose Reguliereinrichtung vorgesehen sein.

Die Schaltvorrichtung S kann ein vorzugsweise auf der Rückseite des Gehäuses angeordneter und von außen manuell bedienbarer Schalter S oder ein automatisch ansprechbarer Schalter sein.

In den Fig. 3A bis 3C sind eine Linse L in Form einer Fresnellinse mit mehreren Linsenelementen LE (Fig. 3A) sowie die von den Linsenelementen LE gebildeten Strahlenbündel in Draufsicht (Fig. 3B) und in Seitenansicht (Fig. 3C) gezeigt. Die Linsenelemente LE sind in drei Reihen R1, R2 und R3 um ein Linsenzentrum Z angeordnet. Vorliegend wird von den Linsenelementen LE in der Reihe R1 der am weitesten reichende Raumwinkelbereich gebildet, wie in den Fig. 3B und 3C ersichtlich ist. Die Linsenelemente LE in der zweiten Reihe R2 sind für einen mittleren Raumwinkelbereich M vorgesehen, während die Linsenelemente LE der dritten Reihe R3 den nahen Raumwinkelbereich N1 abdecken. Die Hauptachse HA verläuft durch das Zentrum Z und den Fokussierungsfleck F, in dem sich die optischen Achsen der einzelnen, keulenartigen Teil-Raumwinkelbereiche der einzelnen Linsenelemente LE treffen. Die Linse L kann gegenüber der Vertikalen leicht nach unten geneigt sein. Eine Linse der vorstehenden Art ist für den beschriebenen Infrarotbewegungsmelder vorteilhaft, wobei in dem Falle, daß nur zwei Detektoren D1 und D2 vorgesehen sind, zwei Reihen R1 und R2 von Linsenelementen LE zweckmäßig sind. Eine derartige Linse ist sehr dünn, folienartig ausgebildet und ergibt zusammen mit den übrigen Elementen des Infrarotbewegungsmelders einen kompakten, einfachen und stabilen Aufbau.

Claims (6)

1. Infrarotbewegungsmelder mit einem Gehäuse, in dem zwei an eine Auswerteschaltung angeschlossene, verschiedenen zu überwachenden Raumwinkelbereichen zugeordnete Detektoren und eine diesen vorge­ schaltete Linsenanordnung aufgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren (D1, D2) übereinander hinter einer Fokussierebene nahe derselben derart angeordnet sind, daß der obere Detektor (D2) außerhalb einer Hauptachse (HA) der Linsenanordnung (L) zum Erfassen der Strahlung lediglich eines Nah-Raumwinkelbereiches (N) und der untere Detektor (D1) im Bereich der Hauptachse (HA) der Linsenan­ ordnung (L) zum Erfassen der Strahlung eines Fern-Raumwinkelbereiches (F) positioniert sind, wobei die Hauptachse (HA) durch ein Zentrum der Linsenanordnung (L) und durch einen Fokussierungsfleck (F) verläuft, und daß die Detektoren (D1, D2) zum Erfassen des Fern-Raumwinkelbereiches (F) gemeinsam oder zum Erfassen des Nah-Raumwinkelbereiches (N) der obere Detektor (D2) allein mittels eines von Hand betätigbaren Schalters (S) an die Auswerteeinrichtung (A) anschaltbar sind, wobei zum Erfassen des Nah-Raumwinkelbereiches (N) der obere Detektor (D2) allein an die Auswerteeinrichtung (A) angeschaltet ist, während zum Erfassen des Fern-Raumwinkelbereiches (F) der untere Detektor (D1) und der obere Detektor (D2) gemeinsam an die Auswerteeinrichtung angeschlossen sind.

2. Infrarotbewegungsmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (S) als ein von der Außenseite des Gehäuses zugänglicher Schalter ausgebildet ist.

3. Infrarotbewegungsmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nah-Raumwinkelbereich (N) sich horizontal zwischen 1 bis 4 Meter und der Fern-Raumwinkelbereich (F) sich bis 15 Meter erstreckt.

4. Infrarotbewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenanordnung (L) als Fresnellinse mit mehreren Reihen (R1, R2, R3) von Linsenelementen (LE) ausgebildet ist und daß die Hauptachse (HA) durch ein Zentrum (Z) der Linsenanordnung (L) und durch einen gemeinsamen Fokussierungsfleck (F) der Linsenelemente (LE) verläuft.

5. Infrarotbewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die normal zur Linsenanordnung (L) gerichtete Hauptachse (HA) waagrecht verläuft oder schräg nach unten geneigt ist.

6. Infrarotbewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Detektoren (D1, D2) in der Auswerteeinrichtung (A) ein gemeinsamer Verstärker zugeordnet ist.