DE3424135C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meldeeinrichtung zur Raumüberwachung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Meldeeinrichtung dieser Art ist beispielsweise aus der DE 26 53 110 B2 bekannt. Die durch die offene Stirnfläche des Rohrs einfallende, zu reflektierende Strahlung wird unter Verwendung einer in der offenen Stirnfläche angebrachten Optik, etwa einer Linse, gebündelt und über die im Inneren des Rohrs ausgebildeten Spiegelflächen auf den Sensor fokussiert, der gegenüber der ge­ schlossenen Stirnfläche klein und von den Kanten der geschlosse­ nen Stirnflächen, also von den die geschlossenen Stirnflächen be­ grenzenden Spiegelflächen weit beabstandet ist.

Bekannte Meldeeinrichtungen, wie sie beispielsweise in der EP 00 80 114 A1 beschrieben sind, verwenden zur Fokussierung der ein­ fallenden Strahlung auf einen Sensor Hohlspiegel, Segmentspiegel oder sonstige aufwendige Optiken.

Die bekannten Meldeeinrichtungen dieser Art sind aufgrund der Verwendung von Optiken zur Bündelung der einfallenden Strahlung nicht kostengünstig und nicht in kleinen Abmessungen herstellbar.

Insbesondere bei Meldeeinrichtungen, die zur Überwachung von Räu­ men eingesetzt werden, sind kleine Abmessungen der Geräte jedoch von besonderer Bedeutung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meldeein­ richtung mit kleinen Abmessungen zu schaffen, die ohne zusätzliche Optiken, wie Linsen, Hohlspiegel oder Objektive zur Bündelung der einfallenden Strah­ lung auskommt und kostengünstig hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch das erfindungsgemäße Merkmal, die Abmessungen des Sensors und/oder des Rohres bzw. der geschlossenen Stirninnenfläche des Rohrs so zu wählen, daß der Sensor mindestens annähernd die gesamte, durch zwei gegenüberliegende Spiegelflächen begrenzte Länge der geschlossenen Stirninnenfläche des Rohrs einnimmt, ergibt sich, daß sich die Sensorfläche in der zu den beiden gegenüberliegenden Spiegelflächen senkrechten Richtung virtuell vergrößert. Prak­ tisch alle in dieser Richtung einfallende Strahlung gelangt daher aufgrund der Spiegelwirkung auf den Sensor ohne daß eine beson­ dere Optik zur Fokussierung der einfallenden Strahlung erforder­ lich wäre.

Die erfindungsgemäße Meldeeinrichtung eignet sich insbesondere für kleine, kompakte Meldeeinrichtungen zur Überwachung von Räu­ men und insbesondere des Wohnbereichs, da die Geräte in kleinen Abmessungen hergestellt, in bereits vorhandene Gegenstände, wie Uhren usw. eingebaut und damit unauffällig und ohne zu stören angebracht werden können. Darüber hinaus werden derartige Über­ wachungseinrichtungen aufgrund der kostengünstigen Bauweise für breite Bevölkerungskreise erschwinglich.

Wenn der Sensor nicht nur in einer Richtung, etwa der vertikalen oder horizontalen Richtung bzw. der X- oder Y-Achsenrichtung, sondern in beiden Ebenen bzw. Richtungen die geschlossene Stirn­ innenfläche ausfüllt, so ergibt sich für die Detektor- bzw. Emp­ fangscharakteristik eine kontinuierliche Keule bzw. ein kontinu­ ierlicher Kegel. Im Hnblick auf das Ansprechverhalten und die Störsicherheit gegen Fehlalarme sind jedoch Empfangscharakteri­ stiken mit Empfangs- bzw. Detektorsegmenten vorteilhafter. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 2 trägt dieser Tatsache Rechnung, indem der Sensor rechteck- bzw. strei­ fenförmig dimensioniert ist und sich nur in einer Richtung, etwa der Vertikal- oder Y-Richtung mindestens annähernd über den gesamten Zwischen­ raum auf der geschlossenen Stirninnenfläche des Rohrs zwischen den gegenüberliegenden Spiegelflächen erstreckt, sich dagegen in der dazu senkrechten Richtung, also der Horizontal- bzw. X-Richtung nur über einen Teil - vorzugsweise ein Viertel bis die Hälfte - des Zwischenraums zwischen den weiteren zwei gegenüberliegenden Spie­ gelflächen auf der geschlossenen Stirninnenfläche erstreckt. Da­ durch ergeben sich segment- bzw. streifenförmige Empfangsberei­ che, wobei Bereiche, die von der Meldeeinrichtung erfaßt werden und Bereiche, die nicht erfaßt werden, sich - im vorliegenden Beispiel in horizontaler oder X-Richtung - abwechseln.

Je nach den Gegebenheiten und Anwendungsfällen kann das Rohr rechteckig oder quadratisch sein.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Sensor aus zwei im Gegentakt zu betreibenden, vonein­ ander beabstandeten Sensorelementen, die in dieser Funktionsweise beispielsweise aus der DE 31 28 256 A1 an sich bekannt sind. Bei Verwendung eines solchen aus zwei Sensorelementen bestehenden Sensors füllen die Sensorelemente in ihrer einen, etwa der Verti­ kal- oder Y-Richtung wiederum mindestens annähernd den gesamten Zwi­ schenraum zwischen einander gegenüberliegenden Spiegelflächen aus, wogegen in der anderen, zur besagten Richtung senkrechten Richtung ein Abstand zwischen den Sensorelementen und den einan­ der gegenüberliegenden Spiegelflächen eingehalten wird. Dadurch ergeben sich wiederum scheibenförmige Segmente, die bezüglich der beiden Sensorelemente jeweils abwechseln, was im weiteren noch im einzelnen aufgeführt werden wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die gegenüberlie­ genden Spiegelflächen zueinander parallel angeordnet. Für be­ stimmte Anwendungsfälle ist es jedoch vorteilhaft, wenn die ein­ ander gegenüberliegenden Spiegelflächen bezüglich der Mittelachse einen von Null abweichenden Winkel einschließen, also divergierend oder konvergierend angeordnet sind. Im Falle einer zur geschlossenen Stirninnen­ fläche des Rohrs hin konvergent verlaufenden Spiegelanordnung er­ gibt sich bei gleicher Abmessung der Stirninnenfläche eine größere Eintrittsöffnung, so daß der Raumwinkel und damit die Em­ pfindlichkeit der Meldeeinrichtung größer wird. Will man dagegen nur einen bestimmten Bereich, d. h. einen kleineren Raumwinkel, überwachen und angrenzende Bereiche außerhalb der Detektorwirkung der Meldeeinrichtung halten, kann es in bestimmten Fällen auch vorteilhaft sein, die Spiegelflächen in einem Winkel zur Mittel­ achse derart anzuordnen, daß die Spiegelflächen zur offenen Stirnfläche des Rohrs hin konvergieren.

Das Versehen der gegenüberliegenden Spiegelfläche mit einem Win­ kel bezüglich der Mittelachse kann durch entsprechend schräge An­ ordnung der Rohrwandung, durch entsprechende kontinuierliche Än­ derung der Rohrwandungsdicke oder durch auf die Rohrwandung auf­ gebrachte Keile bewirkt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, Einrichtungen, beispielsweise Schraubanord­ nungen vorzusehen, mit denen der Winkel der gegenüberliegenden Spiegelflächen bezüglich der Mittelachse verändert und damit die Meldeeinrichtung auf bestimmte Anwendungsfälle angepaßt werden kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Anwendungsform kann die Anpaß­ barkeit und Flexibilität der erfindungsgemäßen Meldeeinrichtung dadurch erhöht werden, daß das Rohr als Teleskoprohr ausgebildet ist, wodurch die Länge des Rohrs verstellbar wird.

Es ist weiterhin vorteilhaft, das Rohr aus möglichst reinem Alu­ minium herzustellen, so daß die Innenflächen des Rohrs selbst als Spiegelflächen dienen, wodurch das Aufbringen von Spiegelflächen auf den Innenflächen des Rohrs entbehrlich wird. Vorzugsweise ist das Aluminiumrohr stranggezogen.

Hinsichtlich der Fertigung und der Lebensdauer ist eine Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Meldeeinrichtung besonders vor­ teilhaft, bei der das Rohr, die den Sensor bzw. die Sensorele­ mente auf der Stirninnenfläche tragende Stirnwand und ein an der Strahleintrittsöffnung des Rohrs angebrachtes luftdichtes und strahlungsdurchlässiges Fenster ein nach außen hermetisch abge­ schlossenes Gehäuse bildet. Die Meldeeinrichtung in Form eines solchen luftdichten System gewährleistet eine hohe Lebensdauer, da die teilweise empfindlichen Spiegelflächen der Außenluft nicht ausgesetzt sind. Der Innenraum des luftdicht abgeschlossenen Ge­ häusekerns kann zusätzlich mit einem inerten Schutzgas gefüllt sein. Aufgrund des hermetischen Abschlusses des Systems ist es auch möglich, Materialien für die Spiegelflächen zu verwenden, die bei offenem Rohr aufgrund der Lufteinwirkung nur eine kurze Lebensdauer hätten. Der Sensor bzw. die Sensorelemente sind in diesem Gehäuse integriert und auch gegen Verschmutzung geschützt.

Das Gehäuse kann ein galvanisch verspiegeltes Kunststoffgehäuse oder ein besonders kostengünstig herstellbares Metall-Fließpreß­ teil sein.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Meldeein­ richtung weist das Rohr einen quadratischen Querschnitt mit In­ nenkantenlängen von 2 bis 4, vorzugsweise 3 mm auf. Die Länge des Rohrs ist vorzugsweise 10 bis 30, insbesondere 20 mm lang.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispiels­ weise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meldeein­ richtung in schematischer Querschnittsdarstellung,

Fig. 2 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Meldeeinrich­ tung entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie A-B,

Fig. 3 eine Aufsicht auf die geschlossene Stirninnenfläche des Rohrs aus Richtung der offenen Stirnfläche und

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Strahlungsverlaufs bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß den Fig. 1 bis 3 befindet sich ein Sensor 1 achssymmetrisch auf der Stirninnenfläche 4 eines Rohrs 2. Die offene Stirnfläche 3 des Rohrs 2 ist die Eintrittsfläche für die vom Sensor 1 zu detektierende Strahlung. Bei dem dargestellten Ausführungsbei­ spiel weist das Rohr einen quadratischen Querschnitt auf. Die ge­ genüberliegenden Innenflächen des Rohrs dienen als Spiegelflächen 5. Das Material aus dem das Rohr hergestellt ist, kann beispiels­ weise reines Aluminium sein, so daß keine zusätzliche Behandlung der Rohrinnenflächen erforderlich ist, um die Spiegelwirkung zu erzielen.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist der Sensor 1 streifenförmig und axialsymmetrisch auf der Stirninnenfläche 4 des Rohrs 2 ange­ bracht. In Längsrichtung des Sensors 1 bzw. in Richtung der Y- Achse bzw. in Vertikalrichtung entspricht die Abmessung des Sen­ sors mindestens annähernd dem Abstand der einander gegenüberliegenden Spiegelflächen 5, d. h. die kurzen Kanten des Sensors 1 grenzen im wesentlichen an die Spiegelflächen 5 an. Aufgrund der Spiegelwir­ kung der Spiegelflächen 5 ergibt sich in Y-Richtung über die Ab­ messung des Rohrs hinaus für die durch die offene Stirnfläche 3 eintretende Strahlung ein theoretisch unendlich langer, virtuel­ ler Sensor-Streifenbereich, so daß in diesem vertikalen Streifen­ segment, dessen Breite der Breite des Sensorstreifens 1 ent­ spricht, alle Strahlung eines Objekts detektiert wird. Sofern die parallel zur Y-Achse liegenden, auf der X-Achse senkrecht stehen­ den Innenflächen des Rohrs keine Spiegel sind, ergibt sich also eine Detektorcharakteristik des in Fig. 1 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels in Form einer parallel zur Y-Achse bzw. vertikal stehenden Segmentscheibe mit einer der Breite des Sensorstrei­ fens 1 entsprechenden Scheibendicke. Aufgrund geometrischer Ver­ hältnisse und der Abnahme der Strahlungsintensität bei der Spie­ gelung wird dabei die auf den Sensor 1 fallende Strahlung um so geringer, je größer der Einfallswinkel gegenüber der Mittelachse ist.

Für den Fall, daß auch die zur Y-Achse parallelen Rohrinnenflä­ chen Spiegelflächen sind, ergeben sich weitere fächerförmige Seg­ mentscheiben, da die Sensorstreifen 1 in Fig. 2 sich aufgrund der Spiegelwirkung der senkrecht zur Y-Achse vorhandenen Spiegelflä­ chen in der X-Achse virtuell wiederholen.

In Fig. 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines aus zwei im Gegentakt betriebenen, voneinander beabstande­ ten Sensorelementen 11, 12 bestehenden Sensors schematisch darge­ stellt. Die Empfangscharakteristik in Y- bzw. Vertikal-Richtung entspricht der anhand von Fig. 1 erläuterten Charakteristik, d. h. in Y- bzw. Vertikal-Richtung ergeben sich vertikale Segmentschei­ ben. In X- bzw. Horizontal-Richtung ergeben sich aufgrund der Spiegelwirkung durch die Spiegelflächen 6 in X- bzw. Horizontal- Richtung abwechselnde Segmentscheiben, die sich in zunehmendem Abstand von der Mittelachse wiederholen. Die virtuellen Bilder 11′, 11′′, 11′′′ bzw. 12′, 12′′, 12′′′ wiederholen sich in ent­ sprechender Weise in X-Achsen- bzw. Horizontal-Richtung mit wei­ terem Abstand zur Mittelachse in entsprechender Folge.

Die Auswertung der Sensorsignale erfolgt mit an sich bekannten Signalauswertschaltungen, die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind und daher hier nicht weiter dargestellt und be­ schrieben werden. Bezüglich der Auswertung der Sensorsignale für die in Fig. 4 dargestellte Anwendung sei beispielsweise auf die DE 31 28 256 A1 verwiesen.

Claims (12)

1. Meldeeinrichtung zur Raumüberwachung mit wenigstens einem Sensor für elektromagnetische Strah­ lung und mit einem im Querschnitt rechteckigen, an einer Stirnfläche geschlossenen Rohr, in dem mindestens zwei gegenüberliegende In­ nenflächen Spiegelflächen sind, und an dessen geschlossener Stirninnenfläche der Sensor axialsymmetrisch angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr an der anderen Stirnfläche keine strahl­ bündelnde Vorrichtung aufweist und daß der Sensor (1) mindestens in einer ersten Richtung (Y-Achse) sich mindestens annähernd über die gesamte, durch zwei gegenüberliegende Spiegelflächen (5) begrenzte Länge der ge­ schlossenen Stirninnenfläche (4) des Rohrs (2) erstreckt.

2. Meldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) in einer zweiten, zur ersten Richtung senkrechten Richtung (X-Achse) sich nur über einen Teil der durch die zwei weiteren gegenüberliegenden Spiegelflächen (6) begrenz­ ten Länge der geschlossenen Stirnfläche (4) des Rohrs (2) erstreckt.

3. Meldeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensor aus zwei im Gegentakt betriebenen, voneinander beabstandeten Sensorelementen (11, 12) besteht (Fig. 4).

4. Meldeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Spiegelflächen (5 bzw. 6) zueinander parallel sind.

5. Meldeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Spiegelflächen (5 bzw. 6) bezüglich der Rohrachse in einem von Null abweichenden Winkel angeordnet sind.

6. Meldeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel verstellbar ist.

7. Meldeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) als Teleskoprohr ausgebil­ det ist.

8. Meldeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) aus Aluminium besteht.

9. Meldeeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumrohr stranggezogen ist.

10. Meldeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2), die den Sensor (1) bzw. die Sensorelemente (11, 12) auf der Stirninnenfläche (4) tragende Stirnwand und ein an der offenen Stirnwand des Rohrs (2) angebrachtes luftdichtes, strahlungsdurchlässiges Fenster ein nach außen hermetisch abgeschlossenes Gehäuse bilden.

11. Meldeeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein galvanish verspiegeltes Kunststoffge­ häuse ist.

12. Meldeeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein Metall-Fließpreßteil ist.