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(Fliehensicherunr
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bio vorliegende Erfindung betrifft eine passiv Infrarot i'lächensicherung,
bei der die von einer Person ausgehenden Wärmestrahlen bcim Durchdringen der zu
schützenden Fläche durch ein Reflektorsystem auf einen oder mehrere Sensoren geleitet
wird, so daß Alarm ausgelöst wird, falls ein zulässiger Schwellwert überschritten
wird.
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In der Literatur sind schon mehrere mit Licht als Strahlung arbeitende
Flächensicherungen beschrieben worden. So ist es bekannt, eine Fläche durch mehrere
Lichtschranken abzusichern, wobei auf der einen Seite der Fläche die Lichtquellen
und auf der anderen Seite die Lichtempfänger angeordnet sind. Abgesehen von dem
großen apparativen Aufwand ergeben sich große Justierprobleme, da die verschiedenen
Lichtschranken jeweils für sich justiert werden müssen.
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Aus der GB - PS 715 444 ist eine Flächensicherung bekannt, bei der
ein Lichtstrahl mittels eines rotierenden Spiegels iiber eine lichtreflektierende
Leiste bewegt wird, die auf einer Seite der zu überwachenden Fläche angeordnet ist.
Von dieser Leiste wird der Lichtstrahl einem parabelförmig gestalteten Reflektor
auf der anderen Flächenseite zugeführt und gelangt nach Reflexion zurück zum rotierenden
Spiegel und von dort zu einem Empfänger. Diese Einrichtung ist sehr aufwendig und
zudem sehr schwer zu justierten, Aus der DE - PS 765 353 ist eine Flächensicherung
bekannt, bei der auf beiden Seiten der zu überwachenden Fläche reflektierende Leisten
angeordnet sind und das von einer, auf einer Seite der Fläche vorgesehenen Lichtquelle
ausgehende Licht nach mehreren Reflexionen an diesen Leisten einem, auf der anderen
Flächenseite vorgesehenen Empfänger zugeführt wird.
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Diese Einrichtung ist ebenfalls sehr aufwendig und schwer zu justieren,
da dazu eine exakte Einstellung von mehreren Spiegeln und reflektierenden Leisten
erforderlich ist. Diese optisehen E ente machen die Anordnung auch erschütterungsempfindlich.
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Weiter ist es bekannt Räume durch passiv Infrarot- Melder abzusichern,
welche auf lokale Veränderungen der Wärmestrahlung reagieren, wie sie z.B. von einer
Person hervorgerufen werden, die den zu schützenden Raum durchquert.
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Aufgabe der Erfindung ist es nun eine Flächensicherung der beschriebenen
Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau justier-und erschütterungsunempfindlich
ist und keine nicht überwachten Bereiche aufweist. Die Einrichtung zeichnet sich
demzufolge durch eine hohe Ansprechempfindlichkeit' aus ohne j jedoch störempfindlich
zu sein. Es ist denkbar, selbst große Flächen abzusichern, bei nur geringem apparativem
Aufwand; so daß ein großes Anwendungsspektrum zu erwarten ist.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Flächensicherung nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß entlang einer Seite der abzusichernden
Fläche eine Reflexionsleiste angeordnet ist, und daß an der gegenüberliegenden Seite
an den Enden einer weiteren Reflexionsleiste Strahlungsempfcsnger vorgesehen sind,
die mit einer Auswerteelektronik verbunden rind.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Fig.1 - 10 der beigefügten
Zeichnungen in ihrem Aufbau, ihrer Wirkung und 4nTNendung näher erläutert.
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Dabei zeigen im einzelnen: Fig.1 ein Ausführungsbeispiel der Flächensicherung;
Fig.2 einen Schnitt entlang der Linie II - II der Fig.1; Fig.3 einen Prinzipaufbau
der passiv Infrarot - Empfänger optik; Fig.4a - 4d einige mögliche Strahlengänge
der Wärmestrahlung vom eingebrachten Gegenstand zu den Empfängern; Fig.5 ein Prinzipaufbau
der Flc-ichensicherung mit nur einem Empfänger;
L'il;.C oixt Mi'führungsbeispicl
einer Flächensicherung zur Üterwachung einer großen Fläche; Fig.7 ein Ausführungsbeispiel
einer Flächensicherung bestehelid aus mehreren Empfängern, einem gemeinsamen Reflektor
ohne zusätzliche Reflexionsleiste; Fig-.8 einen Schnitt entlang der Linie III -
III der Fig.7; Fig.9 ein Anwendungsbeispiel der Flächensicherung als Durchgriffsicherung;
Fig.10 ein transportabel ausgeführtes Anwendungsbeispiel der Flächensicherung.
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In Fig.1 ist mit 1 ein Empfänger bezeichnet, der einen Sensor 5 enthält,
meist einen temperaturabhängigen Widerstand, der auf die Wärme strahlung der Umgebung
anspricht und einen Reflektor 6, der die Wärme strahlung aus. dem Bereich der zu
schützenden Fläche auf einen Sensor 5 leitet. Der Empfänger 2 ist entsprechend aufgebaut.
Den Empfängern 1,2 sind Verstärker 7 mit Schwellwertschaltern nachgeschaltet. Die
von 7 ausgehenden Signale werdeneiner Auswertelogik 8 zugeführt, welche zwischen
Alarm 9 und Störung 10 unterscheidet. Am Rande der zu schützenden Fläche sind Reflexionsleisten
3 angebracht, welche die Wärme strahlung innerhalb der betrachteten Fläche reflektieren.
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Durch die spezielle Ausgestaltung der Optik der Flächensicherung d.h.
die Empfängeroptik in Verbindung mit den Reflexionsleisten reagieren die Empfänger
1,2 nur empfindlich auf Temperaturänderungen innerhalb des Bereichs der durch die
Reflexionsleisten aufgespannten Fläche. Allgemeine Temperaturanderungen im Raum
gehen naturgemäß sehr langsam vor sich und werden dürch die Auswerteelektronik nicht
als Alarmkriterium ausgewertet. Durchdringt aber ein infolge seiner Körperstrahlung
als Infrarot - Strahlungsquelle wirkender Gegenstand 4 oder eine Person die zu schützende
Fläche, so gelangt die Wärmestrahlung entweder direkt und/oder indirekt über die
Reflexionsleisten
gebündelt auf die Sensoren 5, welche sofort eine
schnelle Temperaturänderung anzeigen. Diese plötzlichen-Temperaturänderungen werden
von der Auswerteelektronik als Alarmkriterium erkannt und führen zur Unterbrechung
des UberwacIngcstromkreises in der M§ldelinie.
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Um die-Sicherheit der Flächensicherung gegenüber Fehlalarm zu erhöhen,
kann man die Auswerteelektronik so auslegen, daß nur bei gleichzeitigem Ansprechen
der Empfänger 1 und 2 ein Alarm angezeigt wird. Spricht nur ein Empfänger an oder
fällt ein Empfänger aus, so erfolgt die Meldung einer Störung. Gleichzeitig bleibt
jedoch bedingt die Funktionsfähigkeit der Flächensicherung gewährleistet, da das
zusätzliche Ansprechen des zweiten Empfängers auch weiterhin als Alarmkriterium.
gewertet wird.
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In Fig.2 ist ein Schnitt entlang der Linie II - II der Fig.1 dargestellt.
Die von 4 ausgesandte Wärmestrahlung gelangt entweder direkt über den parabelförmigen
Reflektor 6 auf den Sensor 5 oder aber über eine oder mehrere Reflexionen an den
Reflexionsleisten 3. Die Dicke des temperaturempfindlichen Bereichs der Flächensicherung
ist mit d bezeichnet; die Ausdehnung des eingebrachten Gegenstandes 4 mit a. Die
Dicke d kann beispielsweise 20 - 30mm betragen. Durch diese Dicke des temperaturempfindlichen
Bereichs wird sichergestellt, daß lokale Störungen, wie sie z.B. durch hindurchfliegende
Insekten hervorgerufen werden nicht zur Anzeige gelangen, selbst bei empfindlich
eingestellten Schwellwertschaltern.
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Die Schwellwertschalter sind so ausgelegt, daß nur eingebrachte Gegenstände
4 ab einer bestimmten Ausdehnung a zur Anzeige gelangen.
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In Fig.2 ist ebenfalls ein denkbares Profil der retroreflektierend
wirkenden Reflexionsleiste 3 dargestellt. Es ist auch denkbar, eine diffus streuende
Reflexionsfolie anstelle des abgebildeten Reflexionsleistenprofils zu verwenden.
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Andere Konstruktionen der Reflexionsleisten sind möglich und denkbar,
sollen jedoch hier nicht im einzelnen ausbreführt werden.
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in i?i2.3 ist ein Prinzipaufbau der passiv- Infrarot Empfängeroptik
1 dargestellt. Der für Wärme strahlung sensitive Sensor 5 befindet sich in der Brennlinie
eines im Querschnitt parabelförnig ausgestalteten Reflektors 6. Dieser Reflektor
wirkt für Wärme strahlung ähnlich wie eine Zylinderlinse -im Bereich des sichtbaren
Lichts, d.h. aus unterschiedlicher Richtung kommende Wärme strahlung wird auf die
gemeinsame Brennlinie .abge'bildet.
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In Fig.4a - 4d sind zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Flächensicherung
einige mögliche Strahlengänge der vom eingebrachten Gegenstand 4 ausgehenden Infrarot
- Strahlung zu den Empfängern 1,2 dargestellt. So kann die'Wärmestrahlung nicht
nur direkt auf die Empfänger gelangen sondern auch indirekt über ein - oder mehrere
Reflexionen an den Reflexionsleisten 3. Hierdurch wird die Intensität der auf die
Sensoren 5 gelangenden Wärmestrahlung stark erhöht, so daß'das Signal/ Rauschverhältnis
erheblich vergrößert wird. Der Einfachheit halber sind in den Figuren 4a - 4d nur
Strahlenverläufe eingezeichnet, welche maximal 2 Reflexionen an den Reflexionsleisten
haben. Selbstverständlich existieren auch Beiträge zur Gesamtintensität, welche
durch eine größere Anzahl von RefLexionen bedingt sind.
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Fig.4 veranschaulicht auch einige Vorteile der erfindungsgemäßen Flächensicherung
gegenüber einer aktiven Flächensicherung d.h. der Verwendung von Lichtquellen und
Empfänger. So gibt es keine toten Zonen, d.h. nicht überwachte Bereiche, selbst
wenn nur eine Reflexion ausgewertet wird.
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Mehrfachreflexionen wirken sich nur positiv auf die Gesamtintensität
aus ohne jedoch notwendig zu sein um die nichtüberwachten Bereiche klein zu halten,
wie bei einer aktiven Absicherung. Da der direkte Strahl und der Strahl 1. Ordnung
d.h. der einmal reflektierte Strahl schon den wesentlichen Beitrag zur Gesamtintensität
liefern, kann bei gleicher Herstellungsgenauigkeit der Reflexionsleisten eine erheblich
größere Anwendungabreite ( Abstand Empfänger - Reflexionsleiste ) erzielt werden,
als dies unter Verwendung von MehrfachrerlorìoI1en einer infrarot aktiven Flächensicherung
der
Fall wäre. Die geringe notwendige Stromaufnahme der erfindur,Osgemäßen
Flächensicherung ermöglicht es ohne weiteres die Pichtlinien des VdS über Notstromversorgungen
einzuhalten. Die nach-, zuweisenden Gegenstände und Körper wirken als flächenhafte
Infrarot - Strahlungsquellen. Infolge dieser räumlichen Ausdehnung der Stahlungsquelle
a * d wirken sich Dejustierungen und Winkelfehler der Reflexionsleisten 3 sowie
Ungenauigkeiten der Reflektoren 6 und Dejustierungen der Sensoren 5 nur geringfügig
aus.
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In Fig .5 ist ein Prinzipaufbau einer Flächensicherung mit nur einem
Empfänger 11 dargestellt. Innerhalb des schraffierten Bereichs 1 gelangt die Wärmestrahlung
eines in die Fläche eingebrachten Gegenstandes oder einer Person 13 direkt und über,
eine Reflexion an der Reflexionsleiste 12 zum Empfänger 11.
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Befindet sich jedoch der Gegenstand 13, wie in Fig.5 darcstellt im
Bereich II, so gelangt die'Infrarot - Strahlung nur über eine Reflexion an der Reflexionsleiste
12-zum Empfänger 11. Durch die Reflexionsleiste 12 wird daher erreicht, daß eine
lückenlose Überwachung der gesamten Fläche möglich ist. Der dem Empfänger 11 nachgeschaltete
Verstärker 14 mit Schwellwertschalter bewirkt eine Alarmauslösung 15, falls bestimmte
Temperaturschwankungen überschritten werden. Die Ausbildung der Erfindung gemäß
Fig.5 ist erheblich einfacher als das in Fig.1 dargestellte Ausführungsbeispiel,
allerdings ist die Störempfindlichkeit gemäß Fig.5 erheblich größer als gemäß Fig.1
da die Auswerteelektronik nach Fig.1 nur dann einen Alarm anzeigt, wenn beide Empfänger
1,2 ansprechen.
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In Fig.6 ist ein Ausführungsbeispiel der Flächensicherung, zur tiberwachung
einer großen Fläche dargestellt. Die von der gedachten Infrarot - Strahlungsquelle
27 ausgehenden Wärmestrahlen gelangen über verschiedene Lichtwege, die teilweise
über die Reflexionsleiste 26 gehen zu den Empfängern (16 -'20.
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Es ist nach diesem Beispiel ohne weiteres einzusehen, daß, keine toten
Zonen, d.h. nicht überwachte Bereiche vorhanden sind.
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J>ttem Empfinger 16 - 20 ist eine Verstärkereinheit mit Shwellwertochalter
21 - 25 nachgeschaltet, deren Signale zu einer Auswertelogik 28 geleitet werden.
Um Fehlalarm, zu vermeiden, kann man die Auswertelogik 28 so gestalten, daß nur
dann eine Alarmmeldung 29 erfolgt, wenn z.B. mindestens zwei Empfänger ansprechen
und diese benachbart sind. Auch andere Miglichkeiten zur Fehlalarmunterdrückung
bestehen, sollen jedoch nicht im einzelnen dargestellt werden. Fällt ein Empfänger
aus, erfolgt die Meldung einer Störung 30. Selbstverstündlich ist es möglich mehrere
Empfänger als in Fig.6 eingezeichnet zu verwenden.
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Die Ausgestaltung der Erfindung gemäß Fig.6 ist insbesondere für große
Flächen wie z.B. zur Absicherung von Wänden in Galerien und Museen oder zur Absicherung
von Türen in Warenlagern und Hallen vorteilhaft, da der geringe elektronische Auftrand
sich hier kostengünstig bemerkbar macht und die geringe Stromaufnahme selbst bei
Verwendung vieler Empfänger ohne Schwierigkeiten die Einhaltung der VdS - Vorschriften
ermöglicht. Auch können vorteilhafterweise die Schwellwertschalter der Größe der
nachzuweisenden Infrarot Strahlungsquellen angepasst werden, so daß eine Unterscheidung
in Durchgangseicherung und Durchgriffsicherung gegeben ist.
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In Fig.7 ist ein Ausführungsbeispiel der Flächensicherung bestehend
aus mehreren Sensoren 33 - 37 und einem gemeinsamen Reflektor 39 dargestellt. Die
Signale der einzelnen Sensoren 33 - 37 werden entsprechend Fig.6 ausgewertet. Die
Begrenzungen der abzusichernden Fläche sind durch 31, 32 dargestellt. Um bei dieser
erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Flächensicherung nichtüberwachte Bereiche auszuschließen,
müssen die Abstände der einzelnen Sensoren aufeinander abbestimmt erden. Mit 38
ist die gedachte Infrarot - Strahlungequelle bezeichnet.
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In Fig.8 ist ein Schnitt entlang der Linie III - III der Fig.7 dargestellt.
Der gemeinsame Reflektor W"9 ist im Querschnitt parabelförmig gestaltet. In der
Brennlinie der Re;'ieR torleiste 39 befinden sich die Sensoren 34,35 usw., so daß
die Wärme strahlung wel-che eine Infrarot- Strahlungsquelle -innerhalb der abzusichernden
Fläche aus sendet auf die Sensoren fokusiert wird und zur-Auswertung gelangt.
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In Fig.9 ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Flächensicherung
als Durchgriffsicherung bei einer Vitrine 47 demonstriert.
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Es handelt sich hier beispielsweise um die Vitrine eines Juweliers,-
die nach oben offen ist, wobei es gilt, diese offene Fläche zu sichern. Dazu kann
die Vitrine mit einer umlaufenden Reflektorleiste 41 - 44 versehen werden' welche
die Wärmestrahlung auf den Empfänger 40 leitet, der wiederum einen infrarotempfindlichen
Sensor 46 enthält. Der Empfänger 40 ist hier beispielsweise in der Mitte einer Seite
der Vitrine untergebracht. Die Vitrine 47 ist mit einem Fußschalter 45 versehen,
über den die Flächensicherung von der berechtigten Person ausgeschaltet werden kann.
Nach Loslassen dieses Fußschalters 45 ist die Flächensicherung sofort wieder aktiviert.
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Durch die umlaufende Reflektorleiste ist eine sehr große Infrarot
- Intensität am Sensor 46 zu erwarten, so daß der Schellwertschalter entsprechend
empfindlich eingestellt werden kann.
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Es ist ohne weiteres einzusehen, daß die Flächensicherung auch als
Durchgriffsicherung beispielsweise zur Absicherung von Wänden einer Galerie, insbesondere
in der Ausbildung gemäß Fig.6,7 verwendet werden kann oder zur Absicherung von Maschinen.
Auch die Anwendung als Durchgangs sicherung beispielsweise in gefährdet'en Bereichen
oder zur Absicherung von Tresoren Büchereien, Datenbanken usw. ist einfach möglich.
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; ist auch möglich die Flächensicherung transportabel zu gestalten.
So können beispielsweise die Sender 49,.50 auf einem Träger %8 48,52 52 ange,ordnet
werden und auf demselben i1r:ler 48,42 gegenüberliegend die Reflexionsleiste 51,
entsprechend Fig.10. Wie in Fig.10 angedeutet, wird die Fläche zwischen den Trägern
48 und 52 überwacht. Dringt nun eine person in die Fläche ein, so wird ein Signal
ausgelöst. Um.
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die Fehlalarmquote klein zu halten, kann die Auswerteelektronik so
ausgelegt werden' daß nur beim Ansprechen mehrerer Empfänger eine Alarmauslösung
erfolgt. Diese erfindungsgemäße Ausleg ung der Flächensicherung kann z.B. dazu benützt
werden' Geschäfte und Waren innerhalb von Kaufhäusern abzusichern.
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Auch ein Freilandeinsatz dieser Flächensicherung ist denkbar.
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