DE19848272B4

DE19848272B4 - Passiver Infrarot-Detektor

Info

Publication number: DE19848272B4
Application number: DE19848272A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Hamamatsu Hagiwara
Original assignee: Atsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Atsumi Electric Co Ltd
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1998-10-20
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2018-10-21
Also published as: DE19848272A1; AU8938898A; US6150658A; AU734616B2; JP3695096B2; JPH11118600A

Abstract

Passiver Infrarot-Detektor mit:
mehreren Sensoreinheiten, die jeweils einen Reflexspiegel und ein Fühlerelement aufweisen, das im Brennpunkt des Reflexspiegels angeordnet ist;
einer Sensoranordnungsplatte, an der die Sensoreinheiten in Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei jede Sensoreinheit in vertikaler Richtung drehbar ist;
einem Schlitz, der in der Sensoranordnungsplatte gegenüber jeder der Sensoreinheiten radial ausgebildet ist;
einer Drehplatte, die an der Sensoranordnungsplatte drehbar angeordnet ist;
einem Umfangsspalt, der in der Drehplatte über den Umfang so ausgebildet ist, daß der Abstand von der Mitte der Drehplatte zu dem Umfangsspalt allmählich abnimmt;
und
einer Einstellstange, die an einem Ende mit jeder Sensoreinheit verbunden ist, und deren anderes Ende sich durch den Schlitz und den Umfangsspalt erstreckt;
wobei eine durch Drehung der Drehplatte bewirkte Bewegung des Umfangsspalts auf die Einstellstange übertragen wird, um die Einstellstange zu veranlassen, sich in dem Schlitz zu bewegen, wodurch ein vertikaler Winkel jeder Sensoreinheit eingestellt...

Description

Die Erfindung betrifft einen passiven Infrarot (IR)-Detektor, der in einer Alarmanlage zur Einbruchserfassung zum Einsatz kommt.
Ein passiver IR-Detektor erfaßt ein bewegliches Objekt, das Infrarot-Strahlen abstrahlt. Der passive IR-Detektor hat ein optisches System, z. B. einen Reflexspiegel oder eine Linse, zum Bestimmen eines Bereichs zur Erfassung eines beweglichen Objekts. Außerdem hat der passive IR-Detektor ein pyroelektrisches Element, das an der Fokusposition des optischen Systems angeordnet ist, sowie eine Signalverarbeitungsschaltung. Übersteigt der Ausgangspegel des pyroelektrischen Elements einen Schwellwert, gibt die Signalverarbeitungsschaltung ein Alarmsignal als Anzeige für die Erfassung eines beweglichen Objekts aus.
Die JP-U-1-46890 offenbart z. B. ein optisches System eines passiven IR-Detektors, mit dem das Feld eine Umfangsausdehnung von 360 Grad haben kann. Jedoch hat das herkömmliche System einen sehr komplizierten Aufbau und benötigt zudem einen schwer zu gestaltenden Reflexspiegel. Soll die Überwachungszone aufgrund des Einbauorts außerdem in bestimmter Richtung verengt werden, muß das herkömmliche System eine als Spiegelabdeckung bekannte Technik verwenden, bei der ein der bestimmten Richtung entsprechender Abschnitt des Reflexspiegels abgedeckt wird. Dadurch erfordert das herkömmliche System einen mühsamen Betrieb und ist aus Sicht einer effektiven Nutzung des Reflexspiegels ungünstig.
Die D-195-17-517 A1 schlägt eine vergleichbare Ausführung eines passiven IR-Detektors vor, welcher auch einen radial erstreckenden Bereich in einer Umfangsausdehnung von 360° überwachen kann. Auch hier müssen zur genaueren Abgrenzung der Überwachungszone bestimmte Flächen des Eintrittsfensters oder des Spiegels abbildungsgemäß abgedeckt werden, welches aus Sicht der Nutzung mit erheblichem Aufwand verbunden ist.
In D-43-37-953-A1 wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche mit einfachen Mitteln einen passiven IR-Detektor mit einem deutlich über 180° hinausreichenden Erfassungswinkel realisieren soll. Hier werden jedoch keine Einstellungsmöglichkeiten zur Einschränkung des zu überwachenden Feldbereiches genannt, welche aufwendige konstruktive Eingriffe in das optische System umgehen können.
Die US-5-414-255-A offenbart einen passiven IR-Detektor, in dem eine separate, auf einem Spiegel angebrachte Linse, wie z. B. eine Fresnel Linse, einen zusätzlichen Strahl zur Nahbereichsüberwachung auf das pyroelektrische Element richtet. Es werden allerdings keine Einstellungsmöglichkeiten offenbart, welche ein einfaches vertikales Einstellen des zu überwachenden Feldbereiches ermöglichen.
Zur Lösung dieser Probleme schlug der Anmelder in der JP-A-9-54401 einen passiven IR-Detektor mit Sensoreinheiten vor, die mehrere, Überwachungszonen bildende Reflexspiegel sowie Fühlerelemente aufweisen, die an den jeweiligen Fokuspositionen der Reflexspiegel angeordnet sind. Durch den passiven IR-Detektor kann die Umfangsausdehnung des Felds etwa 360 Grad mit einer einfachen Anordnung betragen, und ferner läßt sich der Feldbereich in vertikaler Richtung teilweise einstellen.
Allerdings ist dieser passive IR-Detektor mit einigen zu lösenden Problemen im Hinblick auf spezifische Aufbauten zur Einstellung des Feldbereichs in vertikaler Richtung und zur teilweisen Einstellung des Feldbereichs in vertikaler Richtung behaftet.
Die Erfindung kam angesichts der dargestellten Probleme zustande, und eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen passiven IR-Detektor bereitzustellen, durch den das Feld eine Umfangsausdehnung von etwa 360 Grad mit einer einfachen Anordnung haben kann und zudem der Feldbereich in vertikaler Richtung ganz oder teilweise eingestellt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung einen passiven IR-Detektor bereit, der mehrere Sensoreinheiten mit Reflexspiegeln und an den jeweiligen Fokuspositionen der Reflexspiegel angeordneten Fühlerelementen aufweist. An einer Sensoranordnungsplatte sind die Sensoreinheiten in Umfangsrichtung angeordnet. Jede Sensoreinheit ist in vertikaler Richtung drehbar. In der Sensoranordnungsplatte ist ein Schlitz gegenüber jeder der Sensoreinheiten radial ausgebildet. Eine Drehplatte ist drehbar an der Sensoranordnungsplatte angeordnet. Ein Umfangsspalt ist in der Drehplatte über den Umfang so ausgebildet, daß der Abstand von der Mitte der Drehplatte zum Umfangsspalt allmählich abnimmt. Eine Einstellstange ist an einem Ende mit jeder Sensoreinheit verbunden. Das andere Ende der Einstellstange erstreckt sich durch den Schlitz und den Umfangsspalt. Eine durch Drehung der Drehplatte bewirkte Bewegung des Umfangsspalts wird auf die Einstellstange übertragen, was die Einstellstange veranlaßt, sich im Spalt zu bewegen, wodurch der vertikale Winkel jeder Sensoreinheit eingestellt werden kann.
Vorzugsweise ist ein Anzeigevorsprung am Außenumfang der Drehplatte vorgesehen, und eine Deckenhöhe ist auf der Sensoranordnungsplatte gegenüber dem Anzeigevorsprung angegeben.
Vorzugsweise weist der passive IR-Detektor ferner einen Radialspalt auf, der mit dem Umfangsspalt in Verbindung steht und sich gerade in Radialrichtung der Drehplatte erstreckt, damit der vertikale Winkel jeder Sensoreinheit individuell eingestellt werden kann.
Im vorstehend beschriebenen passiven IR-Detektor ist ein Zeichen bzw. Buchstabe zur Einstellung des Überwachungsabstands vorzugsweise auf einer Seite des Radialspalts angegeben.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus der Beschreibung.
Somit weist die Erfindung die Merkmale des Aufbaus, der Kombinationen von Elementen und der Anordnung von Teilen auf, die als Beispiel im nachfolgenden Aufbau dargestellt sind.
1 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines passiven IR-Detektors gemäß der Erfindung, Teil (A) eine Schnittansicht und Teil (B) eine Draufsicht auf die Ausführungsform von Teil (A) mit einem davon abgenommenen Basisteil ist.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Drehplatte und einer Sensoranordnungsplatte, die in 1 gezeigt sind.
3 ist eine 1 ähnelnde Darstellung, die den Zustand der Sensoreinheit bei Drehung der Drehplatte zeigt.
4 ist eine Darstellung zur Beschreibung der Deckenhöhe und der Winkeleinstellung der Sensoreinheit.
5 zeigt eine Tabelle zur Einstellung des längsten Überwachungsabstands.
6 ist eine Draufsicht zur Skizzierung eines passiven IR-Detektors gemäß der Erfindung.
7 ist eine Seitenansicht zur Beschreibung der Winkeleinstellung in vertikaler Richtung für jede Sensoreinheit des passiven IR-Detektors von 6.
Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. 6 und 7 sind Darstellungen zur Skizzierung eines passiven IR-Detektors gemäß der Erfindung. In den Darstellungen bezeichnen M₁, M₂ und M₃ Reflexspiegel, und P₁, P₂ und P₃ bezeichnen pyroelektrische Elemente, die Fühlerelemente sind.
Der Reflexspiegel M₁ hat mehrere Teilspiegel. Jeder Teilspiegel bildet eine Überwachungszone. Die Brennpunkte der Teilspiegel liegen an der gleichen Position, und das pyroelektrische Element P₁ ist an der Fokusposition angeordnet.
Anders gesagt bilden der Reflexspiegel M₁ und das pyroelektrische Element P₁ eine Sensoreinheit S₁. Die Ausdehnung des Felds der Überwachungszonen, die durch die Spiegelabschnitte an beiden Enden des Reflexspiegels M₁ gebildet sind, d. h. die Ausdehnung eines Bereichs zwischen der Überwachungszone Z₁ und der Überwachungszone Z₁' in 6, ist auf etwa 120 Grad eingestellt.
Außerdem kann die Sensoreinheit S₁, die den Reflexspiegel M₁ und das pyroelektrische Element P₁ aufweist, den Winkel in vertikaler Richtung (nach oben und unten) gemäß 7 einstellen. In 7 kann der Winkel in vertikaler Richtung um die Drehmitte O in dem durch die Voll- und Strichlinien gezeigten Bereich eingestellt werden. Zu beachten ist, daß ein solcher Einstellmechanismus für den vertikalen Winkel breiten Einsatz in herkömmlichen passiven IR-Detektoren findet; auf seine nähere Beschreibung wird daher verzichtet.
Angesichts der vorstehenden Beschreibung kann die Sensoreinheit S₁, die den Reflexspiegel M₁ und das pyroelektrische Element P₁ aufweist, als normaler passiver IR-Detektor bezeichnet werden, bei dem die Umfangsausdehnung des Felds etwa 120 Grad beträgt und der einen Einstellmechanismus für den vertikalen Winkel hat.
Gleiches gilt für eine Sensoreinheit S₂, die den Reflexspiegel M₂ und das pyroelektrische Element P₂ aufweist, sowie eine Sensoreinheit S₃ mit dem Reflexspiegel M₃ und dem pyro elektrischen Element P₃. Die Ausdehnung des Bereichs zwischen der Überwachungszone Z₂ und Überwachungszone Z₂' ist auf etwa 120 Grad eingestellt, und die Ausdehnung des Bereichs zwischen der Überwachungszone Z₃ und Überwachungszone Z₃' ist auf etwa 120 Grad eingestellt. Die Sensoreinheiten S₂ und S₃, die die Reflexspiegel M₂ und M₃ sowie die pyroelektrischen Elemente P₂ und P₃ aufweisen, können ebenfalls den Winkel in vertikaler Richtung gemäß 7 einstellen.
Die beschriebenen drei Sensoreinheiten S₁ bis S₃ sind so angeordnet, daß die Reflexspiegel M₁ bis M₃ Rücken an Rücken plaziert sind. Deutlich ist, daß durch die beschriebene Anordnung die Umfangsausdehnung des Felds 360 Grad betragen kann. Da zudem jede Sensoreinheit den Winkel in vertikaler Richtung einstellen kann, kann bei erwünschter Verengung der Überwachungszone in einer bestimmten Richtung aufgrund der Bedingungen am Einbauort die Forderung erfüllt werden, indem eine Einstellung so vorgenommen wird, daß man den vertikalen Winkel einer Sensoreinheit mit einer Überwachungszone in dieser Richtung erhöht.
1 und 2 zeigen eine Ausführungsform des passiven IR-Detektors gemäß der Erfindung. Teil (A) von 1 ist eine Schnittansicht, und Teil (B) von 1 ist eine Draufsicht auf die Ausführungsform von Teil (A) in 1 mit einem davon abgenommenen Basisteil. 2 ist eine explodierte Perspektivansicht einer Drehplatte und einer Sensoranordnungsplatte, die in 1 gezeigt sind.
Ein passiver IR-Detektor 1 hat ein Basisteil 2 in Form eines Zylinders, bei dem ein Ende geschlossen ist. Das Basisteil 2 ist an einer Deckenoberfläche befestigt. Ein zylindrisches Gehäuseteil 3 ist in das Basisteil 2 eingeschraubt. Eine Sensoranordnungsplatte 5 ist so befestigt, daß sie die Oberseite des Gehäuseteils 3 abdeckt. Ein Abdeckteil 6 ist abnehmbar so angeordnet, daß es die Unterseite des Gehäuseteils 3 abdeckt.
Gemäß 2 ist die Sensoranordnungsplatte 5 mit drei Sätzen von Tragstützen 7 zum Anordnen der beschriebenen drei Sensoreinheiten S₁ bis S₃ in Umfangsrichtung versehen. In Teil (A) von 1 ist nur die Sensoreinheit S₁ gezeigt, die den Reflexspiegel M₁ und das pyroelektrische Element P₁ aufweist. Die Sensoreinheit S₁ wird drehbar durch eine Welle 7a getragen, die an der zugehörigen Tragstütze 7 vorgesehen ist, wodurch der Winkel in vertikaler Richtung eingestellt werden kann. Die Sensoranordnungsplatte 5 ist mit drei Schlitzen 8 ausgebildet, die jeweils gegenüber den drei Sensoreinheiten S₁ bis S₃ liegen. Zu beachten ist, daß die Bezugszahl 4 eine Leiterplatte zum Anordnen des pyroelektrischen Elements P₁ bezeichnet.
Eine Festwelle 9 ist in der Mitte der Sensoranordnungsplatte 5 mit einem Befestigungsteil 9a befestigt. Auf die Festwelle 9 ist eine Drehplatte 10 drehbar aufgepaßt. Die Drehplatte 10 ist mit drei Einstellschlitzen 11 zum Einstellen der Winkel der drei Sensoreinheiten S₁ bis S₃ ausgebildet. Jeder Schlitz 11 hat einen Umfangsspalt 11a, der in Umfangsrichtung der Drehplatte 10 so ausgebildet ist, daß der Abstand von der Mitte der Drehplatte 10 zum Umfangsspalt 11a allmählich abnimmt. Ferner hat jeder Schlitz 11 einen Radialspalt 11b, der mit einem Ende des Umfangsspalts 11a in Verbindung steht und sich in geradliniger Form zur Radialaußenseite der Drehplatte 10 erstreckt. Zu beachten ist, daß sich die Stelle des Radialspalts 11b an jeder gewünschten Position am Umfangsspalt 11a befinden kann. Kurz gesagt ist es nur erforderlich, daß jeder Radialspalt 11b an einer bestimmten Position (Position "Frei") zum zugehörigen Schlitz 8 ausgerichtet ist, wenn die Drehplatte 10 gedreht wird. Somit ist der Radialspalt 11b mit der gleichen Konfiguration wie der Schlitz 8 ausgebildet.
Ein Ende einer Einstellstange 12 ist mit der Oberseite jeder der drei Sensoreinheiten S₁ bis S₃ verbunden und daran befestigt. Das andere Ende der Einstellstange 12 erstreckt sich durch den zugehörigen Schlitz 8 der Sensoranordnungsplatte 5 und weiter durch den zugehörigen Schlitz 11 der Drehplatte 10 und ragt von der Oberseite der Drehplatte 10 vor. Ein Anzeigevorsprung 13 ist am Außenumfang der Drehplatte 10 vorgesehen. Deckenhöhen 14 (5 m, 4,5 m, 4 m, 3,5 m, 3 m, 2,5 m und Frei) sind auf der Sensoranordnungsplatte 5 gegenüber dem Anzeigevorsprung 13 angegeben. Zusätzlich sind Zeichen bzw. Buchstaben 15 (A bis F) zur Einstellung des Überwachungsabstands auf einer Seite jedes Radialspalts 11b der Drehplatte 10 angegeben.
Im folgenden wird die Winkeleinstellung des erfindungsgemäßen passiven IR-Detektors mit der zuvor beschriebenen Anordnung erläutert. 3 ist eine 1 ähnelnde Darstellung, die den Zustand der Sensoreinheit S₁ zeigt, wenn die Drehplatte 10 gedreht wird.
1 zeigt einen Zustand, in dem die Deckenhöhe auf 5 Meter eingestellt ist. Wird in diesem Zustand die Drehplatte 10 im Uhrzeigersinn mit Blick auf die Zeichnung gedreht, bewegt sich die Einstellstange 12 im Umfangsspalt 11a des Schlitzes 11. Dadurch wird die Einstellstange 12 veranlaßt, sich nach rechts im Schlitz 8 mit Blick auf die Zeichnung durch die Bewegung des Umfangsspalts 11a zu bewegen. Ist der Anzeigevorsprung 13 an der Deckenhöhenposition von 3,5 Metern eingestellt, wird der Zustand gemäß 3 erreicht. Folglich wird die Sensoreinheit S₁ im Uhrzeigersinn um die Welle 7a gedreht und dadurch so eingestellt, daß der Winkel zur Deckenoberfläche verringert ist.
4 ist eine Darstellung zur Beschreibung der Deckenhöhe und Winkeleinstellung der Sensoreinheit. 4 zeigt, daß eine Überwachungszone je nach Deckenhöhe einzustellen ist, indem der Winkel der Sensoreinheit so verstellt wird, daß sich mit zunehmender Deckenhöhe von 2,5 Meter über 3,5 Meter bis 5 Meter der Winkel der Sensoreinheit von 9 Grad über 15 Grad bis 23 Grad erhöht, d.h. die Sensoreinheit allmählich nach unten gerichtet wird.
Als nächstes wird ein Betrieb beschrieben, der bei Einstellung des Anzeigevorsprungs in der Position "Frei" durchlaufen wird. In diesem Fall ist die Einstellstange 12 im Radialspalt 11b des Schlitzes 11 beweglich. Daher lassen sich die vertikalen Winkel der drei Sensoreinheiten S₁ bis S₃ durch direktes Drehen der drei Sensoreinheiten S₁ bis S₃ individuell einstellen. Befindet sich eine Wärmequelle im Erfassungsbereich der Sensoreinheiten S₁ bis S₃, kann dadurch die Wärmequelle umgangen werden. Hierbei ist es möglich, den längsten Überwachungsabstand anhand der Buchstaben 15 (A bis F) zur Einstellung des Überwachungsabstands und einer Tabelle zur Abstandseinstellung gemäß 5 festzustellen. Betragen z. B. die Deckenhöhe 3 Meter und der längste gewünschte Überwachungsabstand 8 Meter, sollte die Einstellstange 12 auf die Position "D" eingestellt werden.
Obwohl vorstehend eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann auf vielfältige Weise abgewandelt werden. Während z. B. die vorstehende Ausführungsform drei Sensoreinheiten verwendet, bei denen die Umfangsausdehnung des Felds jeweils etwa 120 Grad beträgt und der Winkel in vertikaler Richtung einstellbar ist, können auch vier Sensoreinheiten zum Einsatz kommen, bei denen die Umfangsausdehnung des Felds jeweils etwa 90 Grad beträgt und der Winkel in vertikaler Richtung einstellbar ist.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, kann durch die Erfindung mit einer einfachen Anordnung die Umfangsausdehnung des Felds 360 Grad betragen, und zudem läßt sich der Feldbereich in vertikaler Richtung ganz oder teilweise einstellen.

Claims

Passiver Infrarot-Detektor mit: mehreren Sensoreinheiten, die jeweils einen Reflexspiegel und ein Fühlerelement aufweisen, das im Brennpunkt des Reflexspiegels angeordnet ist; einer Sensoranordnungsplatte, an der die Sensoreinheiten in Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei jede Sensoreinheit in vertikaler Richtung drehbar ist; einem Schlitz, der in der Sensoranordnungsplatte gegenüber jeder der Sensoreinheiten radial ausgebildet ist; einer Drehplatte, die an der Sensoranordnungsplatte drehbar angeordnet ist; einem Umfangsspalt, der in der Drehplatte über den Umfang so ausgebildet ist, daß der Abstand von der Mitte der Drehplatte zu dem Umfangsspalt allmählich abnimmt; und einer Einstellstange, die an einem Ende mit jeder Sensoreinheit verbunden ist, und deren anderes Ende sich durch den Schlitz und den Umfangsspalt erstreckt; wobei eine durch Drehung der Drehplatte bewirkte Bewegung des Umfangsspalts auf die Einstellstange übertragen wird, um die Einstellstange zu veranlassen, sich in dem Schlitz zu bewegen, wodurch ein vertikaler Winkel jeder Sensoreinheit eingestellt wird
Detektor nach Anspruch 1, wobei ein Anzeigevorsprung an dem Außenumfang der Drehplatte vorgesehen und eine Deckenhöhe auf der Sensoranordnungsplatte gegenüber dem Anzeigevorsprung angegeben ist.
Detektor nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einem Radialspalt, der mit dem Umfangsspalt in Verbindung steht und sich gerade in Radialrichtung der Drehplatte erstreckt, damit der vertikale Winkel jeder Sensoreinheit individuell eingestellt werden kann.
Detektor nach Anspruch 3, wobei ein Zeichen zur Einstellung des Überwachungsabstands auf einer Seite des Radialspalts angegeben ist.