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Optische Anordnung an Passiv-lnfrarot-Bewegungsmeldern
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Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung an Passiv-lnfrarot-Bewegungsmeldern
zur Aufteilung des Überwachungsbereiches in einzelne Sichtfelder mittels einzelner,
die Infrarot-Strahlenbündel auf einen Sensor focussierender Elemente.
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Eine derartige Ausgestaltung ist bekannt aus der DE-AS 2 103 909,
wobei die focussierenden Elemente durch Ausschneiden von Segmenten aus einem Kugelspiegel
erzeugt sind. Der Erfassungsbereich dieser Ausgestaltung liegt bei ca. 900.
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Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Anordnung so auszugestalten, daß bei weitestem Erfassungswinkel und günstiger lntensitätsausnutzung
der Infrarot-Strahlenbündel eine optimale Verteilung der toten Zonen zwischen den
abgedeckten Zonen erreicht ist.
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Geiöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die focussierenden Elemente
von verwinkelt und seitenvertauscht zueinander angeordneten Segmenten einer Sammellinse
gebildet sind.
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Zufolge derartiger Ausgestaltung ist der Sicherheitswert einer gattungsgemäßen
optischen Anordnung an Passiv- I nfrarot-Bewegungsmeldern erhöht. Der Erfassungswinkel
kann bei 1800 liegen. Dennoch läßt sich eine optimale Verteilung der toten Zonen
zwischen den abgedeckten Zonen erzielen. Ferner liegt eine günstige lntensitätsausnutzung
der Infrarot-
Strahlenbündel vor, selbst wenn diese im größten Erfassungswinkel
liegen.
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Verbunden damit ist das sichere Ansprechen des Sensors, was den Gebrauchswert
solcher Passiv-lnfrarot-Bewegungsmelder heraufsetzt. Die Herstellungskosten erhöhen
sich nicht wesentlich. Es genügt für die Elemente eine einzige Sammellinse, die
durch entsprechende Schnitte in Segmente zerteilt wird. Erst durch die verwinkelte
Anordnung derselben und Seitenvertauschung zueinander werden vorgenannte Vorteile
erreicht.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung ist darin zu sehen, daß die Segmente
durch Zerschneiden einer Fresnelschen-Linse gebildet sind. Der Vorteil bei Einsatz
einer solchen Fresnelschen-Linse besteht darin, daß ein hohes Öffnungsverhältnis
bei kleiner Mittendicke verwirklicht wird. Dieses kommt einem Zerteilen und entsprechenden
Anordnen der Segmente sehr entgegen.
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Ferner wird die Erfindungsaufgabe dadurch gelöst, daß die focussierenden
Elemente von verwinkelt zueinander angeordneten Segmenten einer Sammellinse gebildet
sind, welche Segmente sich beiderseits vor einem mittleren Öffnungswinkel des Sensors
erstrecken, in welchem Öffnungswinkel mindestens drei Sammellinsen-Segmente liegen,
von denen die äußeren hinter Spiegeln angeordnet sind zur Umlenkung der quergerichtet
zum Sensor verlaufenden Strahlenbündel. Bei dieser Ausgestaltung kann das Seitenvertauschen
der Segmente entfallen. Die Segmente sind nur verwinkelt zueinander anzuordnen,
und zwar in entsprechender Verteilung-. Die senkrecht zum Sensor verlaufenden Strahlenbündel
werden nun von den Spiegeln erfaßt, die hinter den äußeren Sammellinsen-Segmenten
liegen. Auch bei dieser Version läßt sich eine optimale Verteilung der
toten
Zonen zwischen den abgedeckten Zonen erreichen, und zwar bei günstiger 1 ntensitätsausnutzung
der Infrarotstrahlung.
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Schließlich wird die Erfindungsaufgabe noch dadurch gelöst, daß die
focussierenden Elemente von beiderseits eines mittleren Öffnungswinkels angeordneten,
verwinkelt zueinander stehenden Segmenten einer Sammellinse gebildet sind, welchen
Spiegel zur Umlenkung der quergerichtet zum Sensor laufenden Strahlenbündel zugeordnet
sind derart, daß das Strahlenbündel jedes Spiegels von einer Teilfläche des Segmentes
focussiert ist.
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Auch auf diese Weise läßt sich der Erfassungswinkel bis zu 1800 ausdehnen,
und zwar bei optimaler Verteilung der toten Zonen zwischen den überwachten Zonen.
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Nachstehend werden vier Ausführungsbeispiele anhand der Fig. 1 bis
13 erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Vorderansicht eines mit der optischen Anordnung
ausgestatteten Passiv- 1 nfrarot-Bewegungsmelders, Fig. 2 eine Draufsicht auf Fig.
1, Fig. 3 eine Rückansicht des Passiv-lnfrarot-Bewegungsmelders bei fortgelassener
Bodenplatte und einer sich dazu parallel erstreckenden Schaltplatte, Fig. 4 den
Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 den Schnitt nach
der Linie V-V in Fig. 3, Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Fresnelsche-Linse,
welche durch parallele Trennschnitte in einzelne Segmente zerteilt ist, Fig. 7 einen
Grundriß der Fresnelschen-Linse, Fig. 8 die zur Optik gemäß der ersten Ausführungsform
zusammengesetzten Segmente, Fig. 9 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht
einer Sammellinse, bei welcher das eine äußere Segment gemäß strichpunktierter Darstellung
verwinkelt und seitenvertauscht angeordnet ist zwecks Erzielung der optischen Anordnung
gemäß der zweiten Ausführungsform, Fig. 10 einen Grundriß dieser Sammellinse, Fig.
11 in schematischer Darstellung die optische Anordnung gemäß der dritten Ausführungsform,
Fig. 12 ebenfalls in schematischer Darstellung die optische Anordnung gemäß der
vierten Ausführungsform und Fig. 13 eine Ansicht gegen ein Segment, dessen eine
Hälfte hinter einem Spiegel angeordnet ist.
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Der Passiv-lnfrarot-Bewegungsmelder besitzt ein kastenartiges Gehäuse
1.
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Dessen Gehäuse-Vorderwand 2 wird im oberen Bereich von einem sich
über die Breite des Gehäuses 1 erstreckenden Vorsprung 3 überragt. Im Bereich desselben
befindet sich ein der optischen Anordnung zugeordnetes, von mehreren Durchbrechungen
gebildetes Fenster 4, welches sich über die Gehäuse-Vorderwand 2 und die sich daran
anschließenden Teilbereiche der Gehäuse-Seitenwände 5, 6 erstreckt.
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Unterhalb des Fensters 4 befindet sich in der Gehäuse-Vorderwand 2
eine Kontrolleuchte 7. Derselben ist eine an der Gehäuse-Vorderwand 2 gelagerte,
wippenartige Schalthandhabe 8 benachbart. Dieselbe kann durch ein Verriegelungsglied
9 in ihrer Mittelstellung blockiert werden. Letzteres wird in den Raum zwischen
der Rückseite der Schalthandhabe 8 und der Aussparung für die Schalthandhabe eingeschoben.
Dieser Raum ist aus Fig. 4 ersichtlich. Die eingeschobene Stellung läßt sich mittels
eines nicht dargestellten Steckschlosses fixieren.
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Das Gehäuse 1 ist im rückwärtigen Bereich verschlossen durch einen
Boden 10, der eine Schaltplatte 11 und die optische Anordnung überfängt.
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An der Schaltplatte 11 sitzen nicht dargestellte elektronische Bauelemente
und ein Sensor 12.
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Rückwärts gerichtet geht vom Boden 10 des Gehäuses 1 ein Tragsockel
13 aus. Letzterer ist in seiner Raumform so gestaltet, daß er in eine handelsübliche
Unterputz-Schalterdose ein- und festsetzbar ist, und zwar mittels spreizbarer Spannklauen
14.
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Hinter dem Fenster 4 erstreckt sich eine transparente Folie 15, die
den die optische Anordnung aufnehmenden, kastenartigen Kopf 16 überfängt.
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Dieser ist im Wege der Steckverbindung dem Gehäuse 1 zugeordnet. In
dem Kopf 16 befindet sich ein Rahmen 17, der die optische Anordnung aufnimmt.
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Gemäß den Fig. 6 bis 8 wird zur Erstellung der optischen Anordnung
eine Fresnelsche-Linse 18 verwendet. Letztere wird durch parallel zueinander verlaufende
Trennschnitte in einzelne Segmente 18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f unterteilt. Befinden
sich diese Segmente noch in einer Ebene, so werden die entsprechenden Wärmestrahlbündel
A bis F von der Fresnelschen-Linse focussiert. Nun werden die Segmente 18a bis 18f,
welche die focussierenden Elemente der optischen Anordnung bilden, gemäß Fig. 8
angeordnet. Die Infrarot-Strahlenbündel A bis F erstrecken sich über einen großen
Erfassungswinkel, der bei 1800 liegen kann. Ferner ist aus dieser Fig. 8 zu ersehen,
daß eine optimale Verteilung der toten Zonen zwischen den überwachten Zonen erzielt
ist. Diese einzelnen Segmente 18a bis 18f werden von dem Rahmen 17 unverrückbar
gehalten.
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Die Fig. 9 und 10 zeigen die optische Anordnung gemäß der zweiten
Ausführungsform. Dort ist eine Sammellinse 19 verwendet, die ebenfalls durch parallel
zueinander verlaufende Trennschnitte in einzelne Segmente 19a bis 19f unterteilt
ist. Bei dieser Ausführungsform ist in strichpunktierten Linien veranschaulicht,
daß das Segment 19a in der unteren Hälfte der Sammellinse verwinkelt und seitenvertauscht
angeordnet ist. Das entsprechende Infrarot-Strahlenbündel A vergrößert zufolge dieser
Anord-
nung den Öffnungswinkel, und zwar ohne Änderung der Intensitätsausnutzung
des Infrarot-Strahlenbündels.
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Aus Fig. 11 geht die optische Anordnung gemäß der dritten Ausführungsform
hervor. Auch bei dieser Ausführungsform sind die focussierenden Elemente von verwinkelt
zueinander angeordneten Segmenten 20a bis 20i einer Sammellinse gebildet. Jeweils
drei Segmente a, b, c und g, h, erstrecken sich beiderseits symmetrisch vor einem
mittleren Öffnungswinkel des Sensors 12. Von diesen Segmenten 20a, 20b, 20c, 20g,
20h, 20i werden die entsprechenden Infrarot-Strahlenbündel gemäß Fig. 11 focussiert.
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In dem Öffnungswinkel des Sensors 12 liegen die drei Sammellinsen-Segmente
20d, 20e und 20f. Die beiden äußeren Segmente 20d und 20f sind dabei hinter Spiegeln
21 angeordnet, die einen Winkel von 900 einschließen und symmetrisch zur Längsmittelachse
des Sensors angeordnet sind.
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Diese Spiegel 21 dienen zur Umlenkung der quergerichtet zum Sensor
verlaufenden Strahlenbündel G und H. Die umgelenkten Strahlenbündel G und H werden
dabei durch die Segmente 20d und 20f focussiert. Das mittlere Sammellinsen-Segment
20e dient sodann zur Focussierung des Infrarot-Strahlenbündels I, welches im Bereich
zwischen den beiden Spiegeln 21 hindurchtritt. Auch diese optische Anordnung kann
in dem Rahmen 17 des Kopfes 16 untergebracht werden.
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Die vierte Ausführungsform, dargestellt in den Fig. 12 und 13, zeigt
ebenfalls eine optische Anordnung, bei welcher die focussierenden Elemente von beiderseits
eines mittleren Öffnungswinkels des Sensors 12
angeordneten, verwinkelt
zueinander stehenden Segmenten 21a bis 21i einer Sammellinse gebildet sind. Letztere
kann ebenfalls als Fresnelsche-Linse ausgebildet sein, welche durch entsprechende
Trennschnitte in vorgenannte Segmente unterteilt wird. Auf der Längsmittelachse
des Sensors 12 erstreckt sich zwischen den beiderseits des mittleren Öffnungswinkels
angeordneten Segmenten 21a, 21b und 21d, 21e ein mittleres Segment 21c, welches
den auf der Symmetrielinie liegenden Infrarotstrahl focussiert.
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Den beiderseits des Öffnungswinkels angeordneten Segmenten 21a, 21b,
21d und 21e sind Spiegel 22, 23, 24 und 25 zugeordnet zur Umlenkung der quergerichtet
zum Sensor 12 verlaufenden Strahlenbündel 26, 27, 28, 29. Die Spiegel 22 bis 25
sind so groß gestaltet, daß sie jeweils nur die Hälfte des ihnen zugeordneten Segmentes
abdecken, vergl. Fig. 13.
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Daher wird das auf die Spiegel 22, 25 fallende Strahlenbündel nur
von einer Teilfläche des Segmentes focussiert. Auf diese Weise läßt sich ebenfalls
ein großer Erfassungswinkel verwirklichen. Auch ist die Verteilung der toten Zonen
zwischen den überwachten Zonen, welche durch die Strahlenbündel veranschaulicht
sind, optimal. Diese in Fig. 12 und 13 veranschaulichte optische Anordnung kann
ebenfalls in dem Rahmen 17 des Passiv-lnfrarot-Bewegungsmelders untergebracht werden.
Sodann ist aus Fig. 12 ersichtlich, daß der Einfallwinkel der Strahlenbündel 26
bis 29 auf die ihnen zugekehrten Spiegel 22 bis 25 günstig verläuft unter günstiger
lntensitätsausnutzung der Strahlung, was zu einer sicheren Anzeige führt.
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Alle in der Beschreibung erwähnten und in der Zeichnung dargestellten
neuen Merkmale sind erfindungswesentlich, auch soweit sie in den Ansprüchen nicht
ausdrücklich beansprucht sind.