DE19744319A1 - Vorrichtung zum Überwachen von Räumen gegen unbefugten Eintritt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen von Räumen gegen unbefugten Eintritt mit einer Infrarot- Sendeeinrichtung und einer Infrarot-Empfangseinrichtung zum Empfang ausgesandter, an einem Objekt reflektierter Infrarot-Strahlung sowie mit einer Auswerteeinrichtung zum Vergleich des empfangenen Infrarot-Signals mit einem Bezugssignal.

Überwachungssysteme auf Infrarot-Basis sind aus der Praxis bekannt. Dabei handelt es sich entweder um passive Systeme, bei denen selbst keine Abstrahlung von Infrarot- Signalen erfolgt sondern die von einem Körper (Mensch, Tier) ausgesandte Infrarot-Strahlung detektiert wird. Andererseits gibt es aktive Infrarot-Überwachungssysteme, bei denen moduliertes Infrarot-Licht abgestrahlt wird. Bei beiden genannten bekannten Vorrichtungen wird die Intensitätsänderung des empfangenen Lichtes im Vergleich zum ausgesandten Licht erfaßt und beim Überschreiten eines vorgebbaren Differenzsignals ein Alarm ausgelöst. Ein Nachteil solcher bekannter Systeme besteht aber darin, daß durch Fremdeinstrahlung von Infrarot eine Verfälschung des Nutzsignales auftritt, beispielsweise wenn Sonnenlicht oder eine andere Wärmequelle zusätzlich auf den Infrarot-Empfänger wirkt und damit dessen Arbeitspunkt verändert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß sie unempfindlich gegenüber Fremdstrahlung ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung Modulationsmittel aufweist zur Modulation des Infrarot-Sendesignals mit einer ersten Modulationsfrequenz und zur Modulation des empfangenen Infrarot-Signals mit einer zweiten Modulationsfrequenz und daß die Auswerteeinrichtung Differenzbildungsmittel aufweist derart, daß zur Erfassung der Laufzeit des modulierten Infrarot-Signals die Phasendifferenz gebildet wird aus dem aus den ersten und zweiten Modulationsfrequenzen gemischten Bezugssignal und dem modulierten empfangenen Signal.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß anstelle der Intensitätsmessung des ausgesendeten bzw. empfangenen Signals eine Laufzeitmessung erfolgt. Da die Laufzeit des Infrarotsignals unabhängig ist von der durch mögliche Fremdlichteinstrahlung beeinflußten Amplitude, wirken sich Fremdlichteinstrahlungen auf die Meßgröße nicht aus.

Als Maß für die Laufzeit des Infrarot-Signals wird herangezogen die Phasendifferenz zwischen einem Bezugssignal und dem empfangenen Infrarot-Signal. Das Bezugssignal wird dabei gebildet aus der Mischung des Signales mit der ersten Modulationsfrequenz F₁, mit der die Infrarot-Sendeeinrichtung beaufschlagt wird und des Signals der zweiten Modulationseinrichtung mit der zweiten Modulationsfrequenz F₂. Demgegenüber wird das empfangene Infrarot-Signal nur mit der zweiten Modulationsfrequenz gemischt und anschließend ebenso wie das Bezugssignal auf den Differenzbildner der Auswerteeinrichtung gegeben. Beide Signale werden in Bezug auf ihre Phasendifferenz hin überprüft und somit die Laufzeit erfaßt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß dem Differenzbildungsmittel der Auswerteeinrichtung sowohl in Bezug auf das Bezugssignal als auch auf das empfangene Signal Tiefpaßfilter vorgeordnet sind derart, daß bei beiden Signalen nur die unteren Seitenbandsignale hindurchgelassen werden. Diese Lösung macht von der Eigenschaft Gebrauch, daß sich die beiden Modulationsfrequenzen nur äußerst gering, beispielsweise einige Promille, voneinander unterscheiden und daß das durch die Tiefpaßfilter gewonnene untere Seitenbandsignal, d. h. entsprechend der Frequenzdifferenz der beiden Modulationsfrequenzen, wesentlich einfacher ausgewertet werden kann als eine der Modulationsfrequenzen selbst.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß mindestens zwei Infrarot- Sendeeinrichtungen vorgesehen sind, die im Zeitmultiplexbetrieb angesteuert werden. Hierdurch lassen sich unterschiedliche Raumbereiche des zu überwachenden Raumes abdecken.

Bevorzugte räumliche Gestaltungen finden sich in den nachfolgenden Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungs­ beispiels der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungs­ beispiels der Erfindung.

Innerhalb eines zu überwachenden Raumbereiches R ist ein Sender S für Infrarot-Strahlung und ein Empfänger E zum Empfang reflektierter Infrarot-Strahlung vorgesehen.

Der Sender S wird von einem Oszillator mit einer ersten Modulationsfrequenz F₁ (8,0000 MHz) als Trägerfrequenz beaufschlagt. Dem ersten Oszillator mit der Trägerfrequenz F₁ ist ein erster Mischer M₁, dessen weiteres Eingangssignal von einem zweiten Oszillator gebildet wird, welcher eine zweite Modulationsfrequenz F₂, beispielsweise 8,0002 MHz, aussendet. Das Signal dieses Oszillators trifft auch auf einen zweiten Mischer (Multiplizierer) M₂, dessen zweites Eingangssignal durch das vom Empfänger E empfangene Infrarot-Signal gebildet wird.

Beiden Mischern M₁, M₂ nachgeordnet sind jeweils Tiefpässe TP₁, TP₂, deren beide Ausgangssignale gemeinsam auf den Eingang eines Differenzbildners Δ gegeben werden, welcher Teil einer Auswerteeinrichtung ist. Das Ausgangssignal der Auswerteeinrichtung wird durch die gemessene Laufzeit des Infrarot-Signals (τ) dargestellt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Durch die Mischung der beiden Modulationsfrequenzen F₁, F₂ im Mischer M₁ und nachgestaltete Tiefpaßfilterung im Tiefpaß TP₁ wird auf den ersten Eingang des Differenzbildners das untere Seitenbandsignal entsprechend der Differenz der Modulationsfrequenzen (im Beispiel 200 Hz) gegeben.

Das mit der ersten Modulationsfrequenz F₁ modulierte Sendesignal tritt in den Raumbereich R ein und wird dort an den dort befindlichen Objekten reflektiert. Nach Durchlaufen des Raumbereiches R trifft das Infrarot- Signal auf den Empfänger E.

Das empfangene Signal wird im Mischer M₂ mit der zweiten Modulationsfrequenz F₂ gemischt und anschließend im Tiefpaßfilter TP₂ im Tiefpaß gefiltert. Auch dieses Signal wird auf den Eingang des Differenzbildners der Auswerteeinrichtung gegeben.

Wenn die Laufzeit des Infrarot-Signals zwischen Sendeeinrichtung S und Empfangseinrichtung E gleich Null ist, entspricht das empfangene Signal im unteren Eingang des Differenzbildners dem Bezugssignal im oberen Eingang und der Ausgangssignalwert τ ist gleich Null.

Mit zunehmender Laufzeit vergrößert sich die Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen an den Ausgängen der Tiefpässe TP₁, TP₂.

Somit kann die Phasensignaldifferenz als Information für die Laufzeit des Infrarot-Signals ausgewertet werden.

Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von demjenigen, welches in Fig. 1 dargestellt wurde, dadurch, daß mehrere Sendeeinrichtungen S₁, S₂, S₃ vorgesehen sind, mittels denen der Raumbereich R mit Infrarot-Strahlung versorgt wird.

Die Beaufschlagung der Sendeeinrichtung S₁, S₂, S₃ erfolgt im Multiplexbetrieb, indem dem Oszillator mit der ersten Modulationsfrequenz F₁ (8,0000 MHz) ein Modulator MUX nachgeordnet ist, welcher die Sendeeinrichtung S₁, S₂, S₃ beaufschlagt.

Im Bereich des Empfängers E ist ein entsprechender Demodulator DMUX vorgesehen, der dem zweiten Mischer M₂ vorgeordnet ist.

Durch entsprechenden Zeitmultiplexbetrieb lassen sich somit verschiedene Infrarot-Sendeeinrichtungen unabhängig voneinander, beispielsweise unterschiedlichen Raumbereichen zugeordnet, betreiben.

Die Wirkungsweise des zweiten Ausführungsbeispieles entspricht dabei demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Überwachen von Räumen gegen unbefugten Eintritt mit einer Infrarot-Sendeeinrichtung (S) und einer Infrarot-Empfangseinrichtung (E) zum Empfang ausgesandter, an einem Objekt reflektierter Infrarot-Strahlung sowie mit einer Auswerteeinrichtung (Δ) zum Vergleich des empfangenen Infrarot-Signals mit einem Bezugssignal, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung Modulationsmittel (F₁, M₁, F₂, M₂) aufweist zur Modulation des Infrarot-Sendesignals mit einer ersten Modulationsfrequenz (F₁) und zur Modulation des empfangenen Infrarot-Signals mit einer zweiten Modulationsfrequenz (F₂) und daß die Auswerteeinrichtung (Δ) Differenzbildungsmittel aufweist derart, daß zur Erfassung der Laufzeit des modulierten Infrarot-Signals die Phasendifferenz gebildet wird aus dem aus den ersten und zweiten Modulationsfrequenzen gemischten Bezugssignal und dem modulierten empfangenen Signal.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Differenzbildungsmittel (Δ) der Auswerteeinrichtung sowohl in bezug auf das Bezugssignal als auch auf das empfangene Signal Tiefpaßfilter (TP₁, TP₂) vorgeordnet sind derart, daß bei beiden Signalen nur die unteren Seitenbandsignale hindurchgelassen werden.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Modulationsfrequenzen (F₁, F₂) von zwei getrennten Quarzoszillatoren gebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Modulationsfrequenzen (F₁, F₂) von zwei gegeneinander verstimmten Resonatoren gebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Infrarot-Sendeeinrichtungen (S₁, S₂, S₃) vorgesehen sind, die im Zeitmultiplexbetrieb angesteuert werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Infrarot-Sendeeinrichtungen (S₁, S₂, S₃) und der Multiplexer als einheitliches digitales Bauelement ausgeführt sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarot-Empfangseinrichtung (E) im Zeitmultiplexbetrieb angesteuert wird.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sendeeinrichtung (S) und Empfangseinrichtung (E) in mindestens zwei räumlich voneinander getrennte Sensormodule eingebaut sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarot-Sendeeinrichtung und/oder die Infrarot- Empfangseinrichtung in eine oder mehrere Innenleuchten des Fahrzeugs integrierbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarot-Sendeeinrichtung und/oder die Infrarot- Empfangseinrichtung in der Fahrzeugdachmitte integrierbar sind.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarot-Sendeeinrichtung und/oder die Infrarot- Empfangseinrichtung im B-Holm des Fahrzeugs integrierbar sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarot-Sendeeinrichtung und/oder die Infrarot- Empfangseinrichtung im A-Holm des Fahrzeugs integrierbar sind.