DE3852431T2

DE3852431T2 - Einbruchdetektorsystem.

Info

Publication number: DE3852431T2
Application number: DE3852431T
Authority: DE
Inventors: Masami Ikeda; Yasunari Mizoguchi; Akimasa Tamano; Mahito Tuji; Yasuhiro Yamada
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1987-06-19
Filing date: 1988-06-17
Publication date: 1995-06-29
Anticipated expiration: 2008-06-18
Also published as: EP0296766B1; KR890001007A; KR910004439B1; US4943800A; EP0296766A2; EP0296766A3; DE3852431D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Eindringdetektorsystem, das einen menschlichen Körper als Infrarotstrahlung emittierendes Objekt mittels pyroelektrischer Infrarotsensoren erkennt, die mehrere pyroelektrische Detektoren aufweisen, und das das Eindringen eines Besuchers oder eines Einbrechers identifiziert.
Es sind eine Vielzahl von Eindringdetektorsystemen bekennt, die in Ladenlokalen und Privaträumen zum Erkennen und Anzeigen einer besuchenden oder eindringenden Person weit verbreitete Anwendung finden. Normalerweise verwenden diese herkömmlichen Eindringdetektorsysteme pyroelektrische Infrarotsensoren mit pyroelektrischen Detektoren zum Erkennen eines sich nähernden oder eines sich bewegenden menschlichen Körpers als Infrarotstrahlung abgebendes Objekt.
Jeder herkömmliche pyroelektrische Infrarotsensor gibt in Reaktion auf auf ihn auftreffende veränderte Infrarotstrahlungsenergie ein Erkennungssignal aus. In letzter Zeit findet beispielsweise eine große Palette von Eindring-Alarmeinrichtungen oder Systemen Verwendung, die Ladenangestellten eintretende Kunden anzeigen, einen Besuch oder das Eindringen einer Person melden, wobei zu diesem Zweck pyroelektrische Infrarotsensoren verwendet werden, die vom menschlichen Körper abgestrahlte Infrarotstrahlung erkennen. Da jedoch sämtliche bekannten pyroelektrischen Infrarotsensoren Erkennungssignale erst in dem Moment ausgeben, in dem die Menge der einfallenden Infrarotenergie sich verändert, erkennen diese lediglich das Eindringen eines menschlichen Körpers in den Überwachungsbereich oder das Verlassen desselben, wobei sie die Bewegungsrichtung des erkannten menschlichen Körpers nicht erkennen können. Anderes ausgedrückt: diese Systeme können nicht feststellen, ob der Körper weiterhin vordringt oder den Überwachungsbereich verläßt.
Um Informationen in Verbindung mit der Bewegungsrichtung des menschlichen Körpers zu erhalten, können jedoch auch die herkömmlichen pyroelektrischen Infrarotsensoren die Bewegungsrichtung eines menschlichen Körpers erkennen, indem sie ermitteln, welcher der beiden pyroelektrischen Infrarotsensoren zuerst Erkennungssignale ausgibt. Jedoch erfordert dieses herkömmliche System das Vorsehen zweier optischer Einheiten und dies erfordert wiederum das Installieren umfangreicherer und komplexerer Einrichtungen, wodurch letztlich die Kosten steigen.
Zur Überwindung dieser genannten Probleme wird im Stand der Technik, beispielsweise im japanischen Gebrauchsmuster Nr. 61-30180 (1986), eine Anordnung von pyroelektrischen Infrarotsensoren vorgeschlagen, deren Einzelheiten in den Fign. 1 und 2 dargestellt sind.
Zwei pyroelektrische Detektoren 91 und 92 sind in vertikaler Richtung angeordnet, wobei jeder der pyroelektrischen Detektoren mit Elektroden 91b und 92b versehen ist, die sich nicht überlappen. Die nicht mit diesen Elektroden 91b und 92b versehenen restlichen Bereiche 91a und 92a sind für Infrarotstrahlen durchlässig. Dies ermöglicht es jeder der beiden Elektroden 91b und 92b eine bestimmte Spannungshöhe aus zugeben und die Bewegungsrichtung eines menschlichen Körpers durch Vergleichen der von den pyroelektrischen Detektoren ausgegebenen Spannungen zu ermitteln. Andererseits bewirkt die genannte Anordnung, daß jeder der pyroelektrischen Detektoren 91 und 92 empfindlich auf die Umgebungstemperatur reagiert, so daß diese pyroelektrischen Detektoren 91 und 92 oft von den normalen Erkennungssignalen abweichende falsche Erkennungssignale erzeugen.
Um das Erzeugen dieser falschen Signale zu verhindern, werden üblicherweise zwei pyroelektrische Detektoren parallel oder in Reihe miteinander verbunden, um Dual-Elemente zu bilden, deren Polaritäten einander entgegengesetzt sind, wodurch sämtliche aufgrund der sich verändernden Umgebungstemperatur fälschlich erzeugten Erkennungssignale wirksam ausgeglichen werden. Demzufolge kann die von dem genannten Stand der Technik vorgeschlagene Dual-Elementausbildung des pyroelektrischen Detektors die Erzeugung falscher Erkennungssignale verhindern. Da diese Anordnung die Verwendung von pyroelektrischen Detektoren erfordert, die in einem Gehäuse in bestimmtem Abstand miteinander ausgerichtet sind, sind die Hersteller wiederum gezwungen, großformatigere Sensoren und komplexere Ausführungen des Sensors zu entwerfen, wodurch sich kostenmäßige Nachteile ergeben.
Andererseits erkennen einige herkömmliche in Ladenlokalen verwendete Systeme zum Ankündigen eintretender Besucher die Richtung passierender Personen anhand des Weges und erzeugen hörbare Ansagen wie beispielsweise "Herzlich willkommen bei uns" beim Betreten des Ladenlokals und "Danke für Ihren Einkauf" beim Verlassen des Ladenlokals. Es ist für diese Laden lokale sehr wichtig, daß die Systeme zum Ankündigen eintretender Kunden eintretende Kunden sicher erkennen und die Ladenangestellten auf die in ein Ladenlokal tatsächlich eintretenden Kunden aufmerksam macht.
US-A-3524180 offenbart ein Eindringdetektorsystem mit zwei Thermosäulendetektoren, die jeweils unabhängig voneinander ein Signal ausgeben. Das System verwendet Spiegel zum Verhindern von Streustrahlungen, die Fehler begünstigen. EP-A- 0198551 offenbart ein Eindringdetektorsystem mit zwei Erkennungseinheiten, die jeweils zwei pyroelektrische Elemente mit entgegengesetzter Polarität aufweisen. Jede Erkennungseinheit gibt unabhängig von der anderen ein Ausgangssignal aus. Jedes System weist einen Eindringdetektor auf, der die Ausgangssignale auswertet, um die Zuverlässigkeit des Systems zu verbessern und die Richtung des Eindringens anzuzeigen. EP-A-0224585 offenbart ebenfalls ein Eindringdetektorsystem, bei dem pyroelektrische Detektoren mit entgegengesetzter Polarität in Reihe geschaltet sind.
Die Hauptaufgabe des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist, die zuvor genannten Probleme zu überwinden, indem sie ein neuartiges Eindringdetektorsystem schafft, das eine Vielzahl verschiedener Probleme eliminiert, die durch das häufige Auftreten durch pyroelektrische Detektoren fälschlicherweise erzeugter Signale sowie das Zunehmen der Abmessungen und der Kompliziertheit von pyroelektrische Detektoren aufweisenden Infrarotsensoren verursacht werden, und das dennoch in der Lage ist, die Bewegungsrichtung eines eindringenden menschlichen Körpers sicher und zuverlässig zu erkennen.
Eine weitere Aufgabe des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist es, ein neuartiges Eindringdetektorsystem zu schaffen, das in der Lage ist, die Bewegung eines das zu erkennende Objekt bildenden menschlichen Körpers in eine vorbestimmte Richtung sicher zu erkennen.
Dementsprechend schafft die Erfindung ein Eindringdetektorsystem mit einem Infrarotsensor, bei dem mehrere pyroelektrische Detektoren mit einem Abstand in einer Reihe angeordnet sind und bei dem der Sensor ein erstes und ein zweites Signal ausgibt, und mit einem Eindringdetektor, der ein Infrarotstrahlung abstrahlendes Objekt aufgrund des ersten und des zweiten Ausgangssignals des Infrarotsensors erkennt,
wobei der Eindringdetektor mit einer ersten und einer zweiten Impulserzeugungsschaltung, die ein jeweils dem ersten bzw. dem zweiten Signal entsprechendes erstes und zweites Impulssignal erzeugen, und mit einer Richtungs-Erkennungsschaltung versehen ist, die eine Sperrschaltung und eine Erkennungssignalerzeugungsschaltung aufweist, die die Bewegung des Infrarotstrahlung abstrahlenden Objekts in einer vorbestimmten Einweg-Richtung erkennt,
dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren pyroelektrischen Detektoren genau drei pyroelektrische Detektoren sind, von denen zwei benachbarte der drei pyroelektrischen Detektoren miteinander elektrisch parallel mit entgegengesetzter Polarität verbunden sind, und wobei ein Ausgang der zwei benachbarten der drei pyroelektrischen Detektoren an dem Knotenpunkt ihrer Parallelverbindung gebildet ist und dieser das erste Signal liefert, und ein Ausgang des anderen der drei pyroelektrischen Detektoren das zweite Signal liefert,
und daß die Richtungs-Erkennungsschaltung eine Verzögerungsschaltung aufweist, die das erste Impulssignal für einen vorbestimmten Zeitraum verzögert, und daß die Sperrschaltung wieder triggerbar ist und Sperrsignale ausgibt, wenn sie das von der Verzögerungsschaltung ausgegebene verzögerte Signal des ersten Impulssignals oder das zweite Impulssignal empfängt, und daß die Erkennungssignalerzeugungsschaltung die Bewegung des Infrarotstrahlung abstrahlenden Objekts in der vorbestimmten Einweg-Richtung erkennt, indem sie nur dann ein Erkennungssignal ausgibt, wenn sowohl das erste Impulssignal empfangen und das Sperrsignal nicht empfangen wird.
Die Erfindung schafft ferner ein Eindringdetektorsystem mit einem Infrarotsensor, bei dem mehrere pyroelektrische Detektoren mit einem Abstand in einer Reihe angeordnet sind und bei dem der Sensor ein erstes und ein zweites Signal ausgibt, und mit einem Eindringdetektor, der ein Infrarotstrahlung abstrahlendes Objekt aufgrund des ersten und des zweiten Ausgangssignals des Infrarotsensors erkennt,
wobei der Eindringdetektor mit einer ersten und einer zweiten Impulserzeugungsschaltung, die ein jeweils dem ersten bzw. dem zweiten Signal entsprechendes erstes und zweites Impulssignal erzeugen, und mit einer Richtungs-Erkennungsschaltung versehen ist, die eine Sperrschaltung und eine Erkennungssignalerzeugungsschaltung aufweist, die die Bewegung des Infrarotstrahlung abstrahlenden Objekts in einer vorbestimmten Einweg-Richtung erkennt,
dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren pyroelektrischen Detektoren genau drei pyroelektrische Detektoren sind, von denen der mittlere und einer der pyroelektrischen Enddetektoren zur Bildung eines ersten Paares elektrisch in Reihe mit entgegengesetzter Polarität verbunden sind, und wobei der mittlere pyroelektrische Detektor und der andere pyroelektrische Enddetektor zur Bildung eines zweiten Paares elektrisch in Reihe mit entgegengesetzter Polarität verbunden sind, und wobei ein Ausgang des ersten Paares das erste Signal liefert und ein Ausgang des zweiten Paares das zweite Signal liefert;
und daß die Richtungs-Erkennungsschaltung eine Verzögerungsschaltung aufweist, die das erste Impulssignal für einen vorbestimmten Zeitraum verzögert, und daß die Sperrschaltung wieder triggerbar ist und Sperrsignale ausgibt, wenn sie das von der Verzögerungsschaltung ausgegebene verzögerte Signal des ersten Impulssignals oder das zweite Impulssignal empfängt, und daß die Erkennungssignalerzeugungsschaltung die Bewegung des Infrarotstrahlung abstrahlenden Objekts in der vorbestimmten Einweg-Richtung erkennt, indem sie nur dann ein Erkennungssignal ausgibt, wenn sowohl das erste Impulssignal empfangen und das Sperrsignal nicht empfangen wird.
Das erfindungsgemäße Eindringdetektorsystem weist auf: drei jeweils mit einem Abstand in einer Reihe angeordnete pyroelektrische Detektoren, die jeweils zwei Elektroden aufweisen, wobei zwei benachbarte Detektoren elektrisch miteinander derart verbunden sind, daß die von jedem der beiden erzeugte elektrische Ladung aufgehoben wird, wobei das erste Ausführungsbeispiel die Erkennung eines menschlichen Körpers in Reaktion auf das erste Ausgangssignal zweier der benachbarten drei pyroelektrischen Detektoren und auch in Reaktion auf das Ausgangssignal des anderen der drei pyroelektrischen Detektoren durchführt. Beim zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt die Erkennung eines menschlichen Körpers ebenfalls anhand des ersten Ausgangssignals der beiden pyroelektrischen Detektoren, wobei diese den in der Mitte befindlichen und einen benachbarten Detektor umfassen, welche miteinander in Reihe verbunden sind, und ferner anhand des ersten Ausgangssignals der beiden pyroelektrischen Detektoren, wobei diese den in der Mitte befindlichen und den anderen benachbarten Detektor umfassen, welche miteinander in Reihe verbunden sind.
Aufgrund der zuvor erwähnten Ausbildung versagt das erste Ausführungsbeispiel des Eindringdetektorsystems selten beim Identifizieren eines zu erkennenden Objekts, selbst dann, wenn das auf dem Erkennungsausgangssignal eines pyroelektrischen Detektors basierende zweite Signal durch nachteilige Beeinflussung durch die Umgebungstemperatur einen falschen Signalgehalt erzeugt, da das auf den Erkennungsausgangssignalen zweier pyroelektrischer Detektoren basierende zweite Signal selten ein falsches Signal erzeugt. Da die pyroelektrischen Detektoren auf beiden Seiten die mittlere pyroelektrische Detektoreinheit gemeinsam nutzen, so daß jeder dieser drei pyroelektrischen Detektoren Signale ausgeben kann, die wie beim zuvor beschriebenen System unter Verwendung des ersten und des zweiten Signals das Erkennen eines eindringenden menschlichen Körpers ermöglichen, verhindert andererseits das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Eindringdetektorsystems selbst die geringste Möglichkeit des Auftretens einer falschen Erkennung eines Objekts.
Die genannten und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung pyroelektrischer Detektoren eines herkömmlichen pyroelektrischen Infrarotsensors,
Fig. 2 ist ein vereinfachtes Schaltbild zur Darstellung der elektrischen Verbindungen des herkömmlichen pyroelektrischen Detektors nach Fig. 1,
Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung eines Beispiels des Aufbaus des ersten Ausführungsbeispiels des pyroelektrischen Infrarotsensors des erfindungsgemäßen Eindringdetektorsystems,
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den inneren Aufbau des pyroelektrischen Sensors nach Fig. 3,
Fig. 5 ist ein vereinfachtes Schaltbild zur Darstellung der elektrischen Verbindungen des pyroelektrischen Infrarotsensors nach Fig. 3,
Fig. 6(a) ist ein schematisches Blockschaltbild einer nicht erfindungsgemäßen Signalverarbeitungsschaltung für ein System zum Erkennen menschlicher Körper,
Fig. 6(b) ist eine Darstellung der Wellenformen, wenn sich der menschliche Körper in einer ersten Richtung bewegt,
Fig. 6(c) ist eine Darstellung der Wellenformen, wenn sich der menschliche Körper in einer zweiten Richtung bewegt,
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung des Positionsverhältnisses zwischen dem erfindungsgemäßen pyroelektrischen Infrarotsensor und dem zu erkennenden menschlichen Körper,
Fig. 8(a) ist ein schematisches Blockschaltbild einer anderen nicht erfindungsgemäßen Signalverarbeitungsschaltung für einen pyroelektrischen Infrarotsensor,
Fig. 8(b) ist eine Darstellung der Wellenformen, wenn sich der menschliche Körper in einer ersten Richtung bewegt,
Fig. 8(c) ist eine Darstellung der Wellenformen, wenn sich der menschliche Körper in einer zweiten Richtung bewegt,
Fig. 9 ist eine perspektivische Darstellung eines Beispiels des Aufbaus des zweiten Ausführungsbeispiels des pyroelektrischen Infrarotsensors des erfindungsgemäßen Eindringdetektorsystems,
Fig. 10 ist ein vereinfachtes Schaltbild zur Darstellung der elektrischen Verbindungen des pyroelektrischen Infrarotsensors nach Fig. 9,
Fig. 11 ist eine Seitenansicht eines Beispiels des Aufbaus des pyroelektrischen Infrarotsensors von Fig. 9,
Fig. 12 ist eine Seitenansicht eines anderen Beispiels des Aufbaus des erfindungsgemäßen pyroelektrischen Infrarotsensors,
Fig. 13 ist ein vereinfachtes Schaltbild der elektrischen Verbindungen zum Messen von Spannungen, die der erfindungsgemäße pyroelektrische Infrarotsensor ausgibt,
Fig. 14 ist eine Kurvendarstellung des Verhältnisses zwischen der Ausgangsspannung der in Fig. 18 gezeigten elektrischen Verbindung und der Umgebungstemperatur,
Fig. 15 ist eine Tabelle zur Wiedergabe des tatsächlichen Ergebnisses der Messung des Variationsbereichs der Ausgangsspannung in bezug auf die veränderliche Umgebungstemperatur im Vergleich zwischen einem herkömmlichen und dem erfindungsgemäßen pyroelektrischen Infrarotsensor,
Fig. 16 ist eine Tabelle zur Wiedergabe des tatsächlichen Ergebnisses der Messung der Ausgangsspannung im Vergleich zwischen einem herkömmlichen und dem erfindungsgemäßen pyroelektrischen Infrarotsensor,
Fig. 17 ist ein Blockschaltbild der Signalverarbeitungseinheit bei Verwendung des erfindungsgemäßen Eindringdetektorsystems als Besucherankündigungssystem,
Fig. 18 Fig. 18 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus des Gehäuses zur Aufnahme des pyroelektrischen Infrarotsensors, und eine Darstellung seines Erkennungsbereichs,
Fig. 19 ist ein detailliertes Schaltungsdiagramm der in Fig. 17 dargestellten Signalverarbeitungseinheit,
Fig. 20 ist die Wahrheitswerttabelle eines monostabilen Multivibrators des Schaltungsdiagramms von Fig. 19,
Fig. 21 ist eine Darstellung von Wellenformen, die Funktionsabläufe der in Fig. 19 dargestellten Schaltung wiedergeben,
Fig. 22 ist eine schematische Darstellung des Erkennungsbereichs des in Fig. 3 dargestellten pyroelektrischen Infrarotsensors,
Fign. 23(a), (b) und (c) sind jeweils Darstellungen von Wellenformen, die der pyroelektrische Infrarotsensor von Fig. 22 ausgibt,
Fig. 24 ist eine geschnittene Seitenansicht eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen pyroelektrischen Infrarotsensors,
Fig. 25 ist eine vertikal geschnittene Ansicht des pyroelektrischen Infrarotsensors von Fig. 24,
Fig. 26 ist eine schematische Darstellung des Erkennungsbereichs des pyroelektrischen Infrarotsensors von Fig. 24,
Fign. 27(a) und (b) zeigen jeweils die Wellenformen des ersten und des zweiten Ausgangssignals eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels des pyroelektrischen Infrarotsensors der Fign. 24 bis 26,
Fig. 28 ist eine geschnittene Vorderansicht eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen pyroelektrischen Infrarotsensors,
Fig. 29 ist eine vertikal geschnittene Darstellung des pyroelektrischen Infrarotsensors von Fig. 28 und
Fig. 30 ist eine horizontal geschnittene Darstellung des pyroelektrischen Infrarotsensors von Fig. 28.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Eindringdetektorsystems anhand der zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben.
Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung des pyroelektrischen Infrarotsensors eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Eindringdetektorsystems. Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den inneren Aufbau des in Fig. 3 dargestellten pyroelektrischen Infrarotsensors. Fig. 5 ist ein vereinfachtes Schaltbild der elektrischen Verbindungen des in Fig. 3 dargestellten pyroelektrischen Infrarotsensors.
Zunächst wird im folgenden der Aufbau des pyroelektrischen Infrarotsensors 20 beschrieben.
Die pyroelektrischen Detektoren 1a und 1b sind jeweils mit einer Dicke von ungefähr 50 Mikrometer ausgebildet und bestehen aus Lithium-Tantal-Kristallen (LiTaO&sub3;), die entsprechend der sich verändernden Menge einfallender Infrarotstrahlen Ladung erzeugen. Beide pyroelektrischen Detektoren 1a und 1b sind auf der Vorder- und der Rückseite mit Elektroden versehen, die jeweils wie in Fig. 5 dargestellte polarisiert sind, so daß ihre Polaritäten jeweils entgegengesetzt sein können. Die pyroelektrischen Detektoren 1a und 1b bilden durch ihre Parallelverbindung miteinander ein Element 1, das das erste Signal ausgibt. Andererseits bildet der pyroelektrische Detektor 2a allein ein Element 2, das das zweite Signal ausgibt.
Ein Widerstand 3a mit einem Widerstandswert von 10&sup8; bis 10¹¹Ω und ein FET 3b bilden eine Impedanzwandler-Dickfilmschaltung 3 zum Extrahieren des von dem Element 1 aus gegebenen Signals. Ein Widerstand 4a mit einem Widerstandswert von 10&sup8; bis 10¹¹Ω und ein FET 4b bilden ebenfalls eine Impedanzwandler- Dickfilmschaltung 4 zum Extrahieren des von dem Element 2 ausgegebenen Signals.
Diese Elemente 1 und 2 und die Impedanzwandler-Dickfilmschaltungen 3 und 4 sind auf einem Sockel 10 angebracht. Über die Anschlüsse 5 und 7 werden den Impedanzwandler-Dickfilmschaltungen 3 und 4 jeweils Spannungen zugeführt, während die Anschlüsse 6 und 8 jeweils Signale ausgeben. Sämtliche Anschlüsse 5 bis 8 sind auf der Außenseite gegen den Sockel 10 isoliert. Ein Masseanschluß 9 ist elektrisch mit dem Sockel 10 verbunden. Eine zylindrische Dose 12 mit einem Außendurchmesser von 10 mm und ein für Infrarotstrahlung durchlässiges Fenster 11 sind jeweils an dem Sockel 10 angebracht, während die Innenseite der Dose 12 luftdicht abgeschlossen ist.
Wie in Fig. 4 dargestellt sind 3 pyroelektrische Detektoren 1a, 1b und 2a auf dem Sockel 10 mit einem Abstand von 0,2 bis 1,0 mm in einer Reihe angebracht. Die pyroelektrischen Detektoren 1a und 1b sind jeweils invers gepolt und auch die pyroelektrischen Detektoren 1b und 2a sind jeweils invers gepolt. Anders ausgedrückt haben die pyroelektrischen Detektoren 1a und 2a dieselbe Polarität, während der pyroelektrische Detektor 1b derart gepolt ist, daß die Polarität zu derjenigen von 1a und 2a entgegengesetzt ist. Wie in Fig. 5 dargestellt, wird ein Ausgangssignal des aus den pyroelektrischen Detektoren 1a und 1b gebildeten Elements 1 als ein erstes Signal über die Impedanzwandler-Dickfilmschaltung 3 vom Anschluß 6 abgezogen. Ein Ausgangssignal des aus dem pyroelektrischen Detektor 2a gebildeten Elements 2 wird als ein zweites Signal über die Impedanzwandler-Dickfilmschaltung 4 vom Anschluß 8 abgezogen.
Fig. 6(a) ist ein schematisches Blockschaltbild einer Schaltung zum Verarbeiten des ersten und des zweiten Signals. Diese Schaltung ist nicht erfindungsgemäß, da die Erfindung die Richtungserkennung betrifft.
Verstärker 13a und 13b sind jeweils mit einer Verstärkung zwischen 50 und 90 dB versehen. Bandpaßfilter 14a und 14b filtern Tiefbandfrequenzen von 0,5 bis 20 Hz und nehmen jeweils selektiv Signale in Verbindung mit der Bewegung eines menschlichen Körpers auf. Komparatoren 15a und 15b vergleichen den vorbestimmten Schwellenwert (beispielsweise 1V) und die Eingangssignale und geben nur diejenigen Signale aus, die größer als der Schwellenwert sind. Monostabile Multivibratoren 16a und 16b weisen eine adäquate Impulsweite auf, beispielsweise 1 Sekunde. Ferner sind UND-Gatter 17a und 17b vorgesehen. Das UND-Gatter 16a empfängt das erste Signal über einen monostabilen Multivibrator 16a, während es ferner das zweite Signal über den Komparator 15b empfängt. Das UND-Gatter 17b empfängt ebenfalls das erste Signal über den Komparator 15a und das zweite Signal über den monostabilen Multivibrator 16b.
Im folgenden wird die Funktionsweise des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Eindringdetektorsystems beschrieben, wobei der in Fig. 7 dargestellte pyroelektrische Infrarotsensor 20 und die in Fig. 6(a) dargestellte Signalverarbeitungsschaltung bei der Erkennung der Bewegung eines menschlichen Körpers verwendet werden.
Wenn sich der menschliche Körper HB in der in Fig. 7 dargestellten ersten Richtung bewegt (von links nach rechts), fallen zunächst vom menschlichen Körper aus weiter Entfernung abgestrahlte Infrarotstrahlen nur in den pyroelektrischen Detektor 1a ein, sodann fallen die Infrarotstrahlen ebenfalls in den pyroelektrischen Detektor 1b und schließlich in den Detektor 2a ein, bevor sie letztlich in all drei pyroelektrischen Sensoren einfallen.
Demzufolge wird das am Anschluß 6 ausgegebene erste Signal über den Verstärker 13a, das Bandpaßfilter 14a und den Komparator 15a als das in Fig. 6(b) dargestellte Signal ausgegeben (Punkt A). Dies bewirkt, daß der monostabile Multivibrator 16a ein H-Pegel-Ausgangssignal über eine vorbestimmte Zeitdauer hält (Punkt B).
Mit der weiteren Bewegung des menschlichen Körpers HB fallen Infrarotstrahlen in den pyroelektrischen Detektor 2a ein, so daß das zweite Signal am Anschluß 8 über den Verstärker 13b, das Bandpaßfilter 14b und den Komparator 15b als das in Fig. 6(b) dargestellte Signal ausgegeben (Punkt C) wird. Dies bewirkt, daß der monostabile Multivibrator 16b ein H-Pegel- Ausgangssignal über eine vorbestimmte Zeitdauer hält (Punkt D).
Da das UND-Gatter 17a die an den Punkten B und C ausgegebenen Signale empfängt, erzeugt es ein erstes Richtungssignal, das die Erkennung der Bewegung des menschlichen Körpers HB in der ersten Richtung angibt. Da jedoch das UND-Gatter 17b die an den Punkten A und D ausgegebenen Signale empfängt, gibt es kein zweites Richtungssignal aus.
Bewegt sich der menschliche Körper HB in der in Fig. 7 gezeigten zweiten Richtung, fallen zunächst vom menschlichen Körper HB aus weiter Entfernung abgestrahlte Infrarotstrahlen nur in den pyroelektrischen Detektor 2a ein, sodann fallen die Infrarotstrahlen ebenfalls in den pyroelektrischen Detektor 1b und schließlich in den pyroelektrischen Detektor 1a ein, so daß sämtliche drei pyroelektrischen Detektoren 2a, 1b und 1a schließlich vom menschlichen Körper HB ausgehende Infrarotstrahlung empfangen können.
Demzufolge wird das am Anschluß 8 ausgegebene zweite Signal über den Verstärker 13b, das Bandpaßfilter 14b und den Komparator 15b als das in Fig. 6(c) dargestellte Signal ausgegeben (Punkt C). Dies bewirkt, daß der monostabile Multivibrator 16b ein H-Pegel-Ausgangssignal über eine vorbestimmte Zeitdauer hält (Punkt D).
Mit der weiteren Bewegung des menschlichen Körpers HB fallen Infrarotstrahlen in die pyroelektrischen Detektoren 1b und 1a ein, so daß das erste Signal am Anschluß 6 über den Verstärker 13a, das Bandpaßfilter 14a und den Komparator 15a als das in Fig. 6(c) dargestellte Signal ausgegeben (Punkt A) wird. Dies bewirkt, daß der monostabile Multivibrator 16a ein H-Pegel-Ausgangssignal über eine vorbestimmte Zeitdauer hält (Punkt B).
Da das UND-Gatter 17b die an den Punkten A und D ausgegebenen Signale empfängt, erzeugt es das zweite Richtungssignal, das die Erkennung der Bewegung des menschlichen Körpers HB in der zweiten Richtung angibt. Da jedoch das UND-Gatter 17a die an den Punkten B und C ausgegebenen Signale empfängt, gibt es kein erstes Richtungssignal aus.
Bewegt sich der menschliche Körper HB in der ersten Richtung, wird zuerst das erste Signal erzeugt, gefolgt von dem zweiten Signal, und so wird das erste Richtungssignal zum Erkennen der Bewegung des menschlichen Körpers HB in der ersten Richtung erzeugt. Bewegt sich der menschliche Körper HB jedoch in der zweiten Richtung wird zuerst das zweite und anschließend das erste Signal erzeugt, so daß auf diese Weise das zweite Richtungssignal zum Erkennen der Bewegung des menschlichen Körpers HB in der zweiten Richtung erzeugt wird.
Fig. 8(a) ist ein schematisches Blockschaltbild einer anderen Signalverarbeitungsschaltung in einem Eindringdetektor-System. Diese Schaltung ist wiederum nicht erfindungsgemäß. Diejenigen Elemente, die mit Elementen der Fig. 6(a) identisch sind, weisen die gleichen Bezugszeichen auf und auf ihre Beschreibung wird an dieser Stelle verzichtet. In Fig. 6(a) bezeichnet das Bezugszeichen 18 einen Inverter. Das zweite Signal wird dem Inverter 18 über den monostabilen Multivibrator 16b zugeführt, und anschließend wird das Ausgangssignal des Inverters 18 dem UND-Gatter 17a zugeleitet.
Bewegt sich der menschliche Körper HB in der in Fig. 7 gezeigten ersten Richtung, wird das am Anschluß 6 ausgegebene erste Signal über den Verstärker 13a, das Bandpaßfilter 14a und den Komparator 15a als das in Fig. 8(b) dargestellte Signal ausgegeben (Punkt A). Mit der weiteren Bewegung des menschlichen Körpers HB wird das zweite Signal am Anschluß 8 über den Verstärker 13b, das Bandpaßfilter 14b und den Komparator 15b als das in Fig. 8(b) dargestellte Ausgangssignal ausgegeben (Punkt C). Dies bewirkt, daß der monostabile Multivibrator 16b ein H-Pegel-Ausgangssignal über eine vorbestimmte Zeitdauer hält (Punkt D). Sodann invertiert der Inverter 18 das H-Pegel-Ausgangssignal (Punkt E).
Da das UND-Gatter 17a die an den Punkten A und E erzeugten Signale empfängt, erzeugt es das erste Richtungssignal, das die Erkennung der Bewegung des menschlichen Körpers HB in der ersten Richtung angibt. Da jedoch das UND-Gatter 17b die an den Punkten A und D ausgegebenen Signale empf ängt, erzeugt es kein zweites Richtungssignal.
Bewegt sich der menschliche Körper HB in der in Fig. 7 gezeigten zweiten Richtung, wird das am Anschluß 8 aus gegebene zweite Signal über den Verstärker 13b, das Bandpaßfilter 14b und den Komparator 15b als das in Fig. 8(c) dargestellte Signal ausgegeben (Punkt C). Dies bewirkt, daß der monostabile Multivibrator 16b ein H-Pegel-Ausgangssignal über eine vorbestimmte Zeitdauer hält (Punkt E). Sodann invertiert der Inverter 18 das H-Pegel-Ausgangssignal (Punkt E). Mit der weiteren Bewegung des menschlichen Körpers HB wird das erste Signal am Anschluß 6 über den Verstärker 13a, das Bandpaßfilter 14a und den Komparator 15a als das in Fig. 8(c) dargestellte Ausgangssignal ausgegeben (Punkt A).
Da das UND-Gatter 17a die an den Punkten A und E erzeugten Signale empfängt, gibt es das erste Richtungssignal nicht aus. Da jedoch das UND-Gatter 17b die an den Punkten A und D ausgegebenen Signale empfängt, erzeugt es das zweite Richtungssignal, das die Erkennung der Bewegung des menschlichen Körpers HB in der ersten Richtung angibt.
Bewegt sich der menschlichen Körper HB in der ersten Richtung erzeugt die in Fig. 8(a) dargestellte Signalverarbeitungsschaltung zuerst das erste Signal, so daß das erste Richtungssignal erzeugt wird, bevor die Erkennung der Bewegung des menschlichen Körpers in der ersten Richtung durch dieses Signal letztlich zugelassen wird. Bewegt sich der menschliche Körper HB in der zweiten Richtung wird zuerst das zweite Signal und anschließend das erste Signal erzeugt, wodurch das erste Richtungssignal erzeugt wird, bevor die Erkennung der Bewegung des menschlichen Körpers HB in der zweiten Richtung durch dieses Signal letztlich zugelassen wird. Anders ausgedrückt erkennt der erfindungsgemäße pyroelektrische Infrarotsensor durch die Abfolge der Erzeugung des ersten und des zweiten Signals korrekt die Bewegungsrichtung des menschlichen Körpers.
Im folgenden wird eine im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Schaltungen erfindungsgemäße Signalverarbeitungsschaltung unter Bezugnahme auf die Figuren 17 und 19 beschrieben.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß bei dem in dem erfindungsgemäßen Eindringdetektorsystem verwendeten pyroelektrischen Infrarotsensor 20 das aus nur einem pyroelektrischen Detektor 2a bestehende Element 2, das das zweite Signal ausgibt, im Vergleich zu dem aus zwei mit inverser Polarität versehenen und parallel verbundenen pyroelektrischen Detektoren 1a und 1b gebildete Element 1, das das erste Signal ausgibt, in instabiler Weise für äußere Störungen wie veränderliche Umgebungstemperaturen anfällig ist. Insbesondere, wenn die Umgebungstemperatur sich plötzlich ändert, kann der pyroelektrische Detektor 2a die Ausgabe des zweiten Signals plötzlich unterbrechen, so daß letztlich der gesamte Erkennungsvorgang unmöglich wird.
Obwohl durch externe Störeinflüsse in diesen pyroelektrischen Detektoren erzeugte Ladungen durch eine interne Kompensierungsfunktion, die durch die inverse Polarität der das Element 1 bildenden und das erste Signal ausgebenden pyroelektrischen Detektoren 1a und 1b bewirkt ist, in geeigneter Weise ausgeglichen werden kann, liegt, da das das zweite Signal ausgebende zweite Element 2 nur aus dem pyroelektrischen Detektor 2a besteht, hier keine interne Kompensierung vor, wodurch im pyroelektrischen Detektor 2a erzeugte Ladung unverändert nach außen abgegeben wird, wodurch bewirkt werden kann, daß der pyroelektrische Detektor 2a die Ausgabe des zweiten Signals plötzlich unterbricht und es für das gesamte System unmöglich macht, die Erkennung weiter durchzuführen.
Im folgenden werden die Einzelheiten das zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung beschrieben, das der vollständigen Lösung der genannten Probleme dient.
Fig. 9 ist eine perspektivische Darstellung eines Beispiels für den Aufbau des pyroelektrischen Infrarotsensors des zweiten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Eindringdetektorsystem. Fig. 10 ist ein vereinfachtes Schaltbild der elektrischen Verbindungen des in Fig. 9 dargestellten pyroelektrischen Infrarotsensors. Die Elemente, die mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind oder ihnen entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in den Fign. 9 und 10 dargestellten pyroelektrischen Detektoren 101 bis 103 sind in ihrem Aufbau identisch mit den in der vorhergehenden Beschreibung erwähnten. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel besteht das das erste Signal ausgebende Element 1 aus dem ersten pyroelektrischen Detektor 101 und dem zweiten pyroelektrischen Detektor 102, während das das zweite Signal ausgebende Element 2 aus dem zweiten pyroelektrischen Detektor 102 und dem dritten pyroelektrischen Detektor 103 besteht. Die Fläche des ersten pyroelektrischen Detektors 101 ist beinahe gleich der Fläche des dritten pyroelektrischen Detektors 103, während die Fläche des zweiten pyroelektrischen Detektors 102 gleich der Fläche des ersten und des dritten pyroelektrischen Detektors 101 und 103 ist bzw. doppelt so groß ist wie die Fläche jedes einzelnen der beiden.
Der erste pyroelektrische Detektor 101 und der zweite pyroelektrische Detektor 102 sind von inverser Polarität und miteinander in Reihe verbunden, während jeder der Detektoren ferner mit einer Impedanzwandlerschaltung 3, bestehend aus einem Widerstand 3a und einem FET 3b, und einem Masseanschluß 9 verbunden ist. In ähnlicher Weise sind dar dritte pyroelektrische Detektor 103 und der zweite pyroelektrische Detektor 102 von inverser Polarität und mit der Impedanzwandlerschaltung 4, die aus einem Widerstand 4a und einem FET 4b besteht, und ebenfalls mit dem Masseanschluß 9 verbunden. Dementsprechend sind der erste pyroelektrische Detektor 101 und der dritte pyroelektrische Detektor 103 von identischer Polarität und miteinander parallel verbunden, so daß beide pyroelektrischen Detektoren 101 und 103 den zweiten pyroelektrischen Detektor 102 teilen.
Jeder der pyroelektrischen Detektoren 101 bis 103 ist auf einem elektrischen Isolator 99 fest auf dem Sockel 10 angebracht.
Fig. 11 ist eine schematische Darstellung der zusammengesetzten Einheit der pyroelektrischen Detektoren 101 bis 103 und des elektrischen Isolators 99. Auf der dem Sockel 10 abgewandten Seite des Isolators 99 ist eine Elektrode 99E vorgesehen, während jeder der pyroelektrischen Detektoren 101 bis 103 unabhängig auf der Oberseite des elektrischen Isolators 99 angeordnet ist. Jede der Elektroden E11, E21 und E31 der pyroelektrischen Detektoren 101 bis 103 steht in Kontakt mit der Elektrode 99E des Isolators 99, so daß diese Elektroden E11, E21 und E31 elektrisch miteinander verbunden sind. Eine weitere Elektrode E12 des ersten pyroelektrischen Detektors 101 ist mit einem Gatter des FET 3b der Impedanzwandlerschaltung 3 verbunden. Eine weitere Elektrode E22 des zweiten pyroelektrischen Detektors 102 ist mit dem Masseanschluß 9 verbunden. Eine weitere Elektrode E32 des dritten pyroelektrischen Detektors 103 ist mit einem Gatter des FET 4b der Impedanzwandlerschaltung 4 verbunden. Diese Bauelemente bilden zusammen die in Fig. 11 dargestellte Schaltung Die in Fig. 11 dargestellten Pfeile geben jeweils die Polarisierungsrichtung an.
Fig. 12 ist eine schematische Seitendarstellung eines anderen Aufbaus des elektrischen Isolators 99 und der pyroelektrischen Detektoren 101 bis 103.
Das in Fig. 12 dargestellte Ausführungsbeispiel ermöglicht den Verzicht auf Elektroden am elektrischen Isolator 99 und bildet die pyroelektrischen Detektoren 101 bis 103 durch alleinige Verwendung des integrierten pyroelektrischen Detektors 100. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel steht die auf einer Seite des integrierten pyroelektrischen Detektors 100 befindliche Elektrode 100E in Kontakt mit dem elektrischen Isolator 99, während die Elektroden auf der anderen Seite befindlichen Elektroden in drei Teile, E1, E2 und E3, geteilt sind, so daß jede dieser Elektroden E1, E2 und E3 jeweils mit 3 pyroelektrischen Detektoren 101 bis 103 verbunden ist. Bei dem in Fig. 12 dargestellten Aufbau, bei dem beispielsweise photolithographische Mittel verwendet werden, können drei der pyroelektrischen Detektoren 101 bis 103 gleichzeitig ausgebildet werden, um so homogene physikalische Charakteristiken der pyroelektrischen Detektoren zu schaffen und die Zahl der Herstellungsschritte zu verringern.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Ausbildung des pyroelektrischen Infrarotsensors 20 des zweiten Ausführungsbeispiels, im Gegensatz zu dem in Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel erwähnten pyroelektrischen Infrarotsensor, identisch mit dem erfindungsgemäßen pyroelektrischen Infrarotsensor 20 ist. Der Aufbau und die Funktionsweise der Schaltung zum Verarbeiten des ersten und des zweiten Signals, die aus dem pyroelektrischen Infrarotsensor 20 des zweiten Ausführungsbeispiels gewonnen werden, ist gleich derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels nach den Fign. 7 und 8.
Im folgenden werden tatsächliche Ergebnisse von Beobachtungen variierender Ausgangssignale des pyroelektrischen Infrarotsensors 20 in bezug auf die sich verändernde Umgebungstemperatur analysiert.
Fig. 14 zeigt das Ergebnis der Beobachtung der Quellenspannungen Vs1 und Vs2 (die Spannungen zu beiden Seiten von Rs) der FETs 3b und 4b bei veränderlicher Umgebungstemperatur am pyroelektrischen Infrarotsensor 20, der den in den Fign. 9 und 10 dargestellten Aufbau aufweist und mit der in Fig. 13 dargestellten Verdrahtung verbunden ist.
Fig. 15 stellt die Vergleichsergebnisse der Messung des Spannungsänderungsbereichs eines herkömmlichen pyroelektrischen Infrarotsensor und dem pyroelektrischen Infrarotsensor 20 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Eindringdetektorsystems.
Es ergibt sich aus der Tabelle von Fig. 15, daß die Abweichung des ersten und des zweiten Signals aufgrund der veränderlichen Umgebungstemperatur beinahe gleich sind, jedoch zeigt, im Vergleich zum zweiten Signal des herkömmlichen pyroelektrischen Infrarotsensors, der Variationsbereich des zweiten Signals des erfindungsgemäßen pyroelektrischen Infrarotsensors eine erhebliche Verringerung um die Hälfte oder ein Drittel.
Fig. 16 ist eine Tabelle, die, bezogen auf das erste und das zweite Signal, einen Vergleich des Ausgangsspannungsverhältnisses zwischen dem herkömmlichen pyroelektrischen Infrarotsensor und dem erfindungsgemäßen pyroelektrischen Infrarotsensor darstellt, wobei die Ausgangsbasis des ersten Signals 1 ist.
Es sei darauf hingewiesen, daß die von einem pyroelektrischen Infrarotsensor ausgegebene Spannung V ein Verhältnis aufweist, das mit V 1/C wiedergegeben wird, wobei V die Ausgangs spannung und C die elektrische Kapazitanz des pyroelektrischen Detektors ist. Der zuvor genannte pyroelektrische Infrarotsensor 20 weist jedoch das Element 1, das das erste Signal ausgibt, und das Element 2 auf, das das zweite Signal ausgibt, wobei diese Elemente 1 und 2 jeweils zwei der pyroelektrischen Detektoren 101 und 102, 103 und 102 bilden, die inverse Polarität aufweisen und einander gegenüberliegen. Dies verringert wiederum die elektrische kapazitanz C des pyroelektrischen Detektors selbst. Demzufolge steigt die Ausgangsspannung an, wie in Fig. 16 dargestellt.
Wie sich aus der vorhergehenden Beschreibung deutlich ergibt, verhindert das Eindringdetektorsystem sicher die Erzeugung falscher Signale, wodurch es den Herstellern und den Benutzern ermöglicht wird, das zuverlässigste und stabilste Eindringdetektorsystem zu schaffen, ohne die Abmessungen des Sensors zu vergrößern und das gesamte Detektorsystem zu verkomplizieren.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, bei dem das Eindringdetektorsystem Ladenangestellte zuverlässig davon in Kenntnis setzt, daß Kunden eintreten, indem die Bewegungen der eintretenden Kunden korrekt identifiziert werden, nachdem die Bewegungen eines jeglichen Kunden, der das Ladenlokal betritt oder verläßt, korrekt erkannt wurden.
Fig. 17 ist ein schematisches Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Eindringdetektorsystems, bei dem die Funktion des Erkennens der Bewegungsrichtung eintretender Kunden und des Informierens der Ladenangestellten über das Eintreten von Kunden in der bestimmten Einweg-Richtung vorgesehen ist.
Das in Fig. 17 dargestellte Eindringdetektorsystem weist auf: das erste und das zweite Element 1 und 2, die jeweils Infrarotsignale erkennen, die der zu erkennende menschliche Körper abstrahlt; einen ersten und einen zweiten Verstärker 53 und 54, die das von dem ersten bzw. dem zweiten Element 1 und 2 erzeugte erste und zweite Signal verstärken; eine erste und eine zweite Impulserzeugungsschaltung 55 und 56, die das erste und das zweite Impulssignal in Reaktion auf die Erkennungssignale erzeugen, indem die von den Verstärkern 53 und 54 verstärkten Erkennungssignale jeweils in Impulssignale umgewandelt werden; eine Richtungs-Erkennungsschaltung 57, die beim Empfang eines Impulssignals von der ersten und der zweiten Impulserzeugungsschaltung 55 und 56 zuerst die Reihenfolge der von den Elementen 1 und 2 erzeugten Erkennungssignale feststellt und anschließend die Bewegungsrichtung des zu erkennenden menschlichen Körpers ermittelt, bevor schließlich die Funktionsabläufe einer LED- Beleuchtungsschaltung 58 und einer Fernsteuerschaltung 59 in dem Fall aktiviert werden, daß sich der menschliche Körper in der vorbestimmten Richtung bewegt; die LED-Beleuchtungsschaltung 58 läßt in Reaktion auf das von der Richtungs- Erkennungsschaltung 57 erzeugte Signal eine LED nur dann Zur Ausgabe einer Anzeige für die Ladenangestellten über einen vorbestimmten Zeitraum leuchten, wenn sich der menschliche Körper in der vorbestimmten Richtung bewegt; die Fernsteuerschaltung 59 empfängt die Ausgangssignale der Richtungs- Erkennungsschaltung 57 zuerst und gibt anschließend ein Ansteuersignal an eine Empfängereinheit 59b über eine Sendeschaltung 59a weiter; und die Empfängereinheit 59b erzeugt beim Empfang des Ansteuersignals von der Fernsteuerschaltung 59 ein rhythmisches Ankündigungssignal oder eine synthetisierte Sprachmitteilung aus, wie beispielsweise "Willkommen bei uns".
Es sei darauf hingewiesen, daß der pyroelektrische Infrarotsensor die zuvor beschriebene Sensoreinheit verwendet, während dieser pyroelektrische Infrarotsensor 20 zur Bildung der Detektoreinheit 111 im Innenraum eines Rohrkörpers 115 aufgenommen ist.
Wie in Fig. 18 dargestellt, ist ein Infrarotstrahlen sammelnder konkaver Spiegel 116 auf der Innenseite der Bodenfläche des Rohrkörpers 115 angebracht, während der pyroelektrische Infrarotsensor 20 im Brennpunkt des konkaven Spiegels 116 angeordnet ist. Im Zusammenhang mit der Detektoreinheit 111 ist der Erkennungsbereich (Sichtfeld) des ersten Elements 1 durch den schattierten Bereich Z&sub1; (im folgenden als Sichtfeld Z&sub1; bezeichnet) angegeben. Die Mittellinie des Sichtfeldes Z&sub1; ist leicht in eine Richtung (in Fig. 18 in Richtung des Pfeiles B) von der Mittellinie des Rohrkörpers 115 weg geneigt. Der Erkennungsbereich (Sichtfeld) des zweiten Elements 2 ist durch den schattierten Bereich Z&sub2; (im folgenden als Sichtfeld Z&sub2; bezeichnet) angegeben. Die Mittellinie des Sichtfeldes Z&sub2; ist leicht in Richtung des Pfeiles A von der Mittellinie des Rohrkörpers 115 weg geneigt.
Wenn sich der menschliche Körper in Richtung des Pfeiles A der Detektoreinheit 111 bewegt, tritt er zunächst in das Sichtfeld Z&sub1; ein und wird anschließend durch das erste Element 1 erkannt. Tritt er in das Sichtfeld Z&sub2; ein, wird er durch das zweite Element 2 erkannt.
Fig. 19 ist ein detaillierteres Schaltbild des vereinfachten Schaltbilds von Fig. 17, mit Ausnahme der Empfängereinheit 59b.
Die erste und die zweite Verstärkerschaltung 53 und 54 bestehen aus den Operationsverstärkern 21a, 21b und 22a, 22b, die nach dem Verstärken der von dem ersten und dem zweiten Element 1 und 2 erzeugten ersten und zweiten Signale diese Signale an die Anschlüsse A bzw. B liefern.
Die erste und die zweite Impulserzeugungsschaltung 55 und 56 bestehen den Transistoren 24, 25 bzw. 26, 27, die beim Empfang des ersten und des zweiten Signals von den Anschlüssen A und B jeweils das erste bzw. das zweite Impulssignal erzeugen.
Die Richtungs-Erkennungsschaltung 57 besteht aus einer Verzögerungsschaltung 57a, einer Sperrschaltung 57b und einer Erkennungssignalerzeugungsschaltung 57c. Die Verzögerungsschaltung 57a besteht aus einem Widerstand 28 und einem Kondensator 29, wodurch das an den Punkt E geliefert erste Impulssignal für einen vorbestimmten Zeitraum (beispielsweise 10 Millisekunden) verzögert wird, bevor es der Sperrschaltung 57b zugeleitet wird. Die Sperrschaltung 57b weist auf: ein NAND-Gatter 30, das über die Verzögerungsschaltung 57a mit einer ersten Impulserzeugungsschaltung 55 und ferner mit einer zweiten Impulserzeugungsschaltung 56 verbunden ist, sowie einen monostabilen Multivibrator 31, der beim Empf ang eines vom NAND-Gatter 30 ausgegebenen Sperrimpulses ein Sperrsignal ausgibt und retriggerbar ist. Die Erkennungssignalerzeugungsschaltung 57c besteht aus dem NAND- Gatter 33, das das erste Impulssignal über den Inverter 33 empfängt und ferner ein Sperrsignal empfängt, und aus einem weiteren monostabilen Multivibrator 34, der beim Empfang eines vom NAND-Gatter 33 ausgegebenen Erkennungsimpulses ein Sperrsignal ausgibt und retriggerbar ist.
Die Dauer des monostabilen Ausgangsimpulses der monostabilen Multivibratoren 31 und 34 ist durch die Widerstände 35 und 36 und die Kondensatoren 37 und 38 bestimmt, die mit den Anschlüssen T&sub1; und T&sub2; der Multivibratoren verbunden sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel liefert der monostabile Multivibrator 31 eine Dauer des monostabilen Impulses von ungefähr 1,5 Sekunden, während der andere monostabile Multivibrator 34 eine Dauer des monostabilen Impulses von ungefähr 2 Sekunden liefert. Fig. 20 zeigt die Wahrheitswerttabelle der monostabilen Multivibratoren 31 und 34.
Die LED-Beleuchtungsschaltung 58 besteht aus einem Transistor 39, der beim Empfang eines Signals vom monostabilen Multivibrator 34 der Erkennungssignalerzeugungsschaltung 57c leitend wird, und aus der vom Transistor 39 angesteuerten LED 40. Die Fernsteuerschaltung 59 weist die Fernsteuersignalerzeugungs-IC 41 auf, während die Sendeschaltung 59a aus den Transistoren 42 und 43, einem Resonator 44 und den Resonanzkondensatoren 45 und 46 besteht.
In Fig. 21 sind Wellenformen an den Punkten A bis J dargestellt und die Funktionsweise der in Fig. 19 dargestellten Schaltungen ist im folgenden beschrieben.
Fig. 21(a) zeigt eine Vielzahl verschiedener Signalwellenformen, die in Zusammenhang mit der Bewegung eines menschlichen Körpers stehen, der in das Sichtfeld Z&sub1; und danach in Z&sub2; eingetreten ist und sich in Richtung des Pfeiles A vor einem pyroelektrischen Infrarotsensor 20 bewegt. Da vom menschlichen Körper abgestrahlte Infrarotstrahlen sequentiell auf das erste und das zweite Element 1 und 2 fallen, verursachen in diesem Fall die Wellenformen der an den Ausgangsanschlüssen A und B der ersten und der zweiten Verstärkungsschaltung 53 und 54 auftretenden Erkennungssignale eine geringfügige Verzögerung der Wellenform am Punkt B, wie in Fig. 21(a) dargestellt. Wenn die Signalwellenform am Punkt A ansteigt, wird der Transistor 24 eingeschaltet, während der andere Transistor 25 aktiviert wird, wenn die Signalwellenform am Punkt A fällt. Dies verursacht die an den Punkten C und D erzeugten und in Fig. 21(a) dargestellten Impulse. Indem diese Impulse durch ein NOR-Gatter 47 gesendet werden, wird das in Fig. 21(a)E dargestellte erste Impulssignal am Ausgangsanschluß E der ersten Impulserzeugungsschaltung 55 erzeugt. In gleicher Weise wird das in Fig. 21(a)F dargestellte zweite Impulssignal am Ausgangsanschluß F der zweiten Impulserzeugungsschaltung 56 erzeugt. Vor der Erzeugung dieser Impulssignale wird zuerst das erste Impulssignal in die Richtungs-Erkennungsschaltung 57 eingegeben. Da das in das NAND-Gatter 33 eingegebene Sperrsignal einen h9hen Pegel beibehält, wird gleichzeitig ein abwärts gerichteter Erkennungsimpuls h in dem Ausgangssignal des NAND-Gatters 33 erzeugt. Das Erzeugen des abwärts gerichteten Erkennungsimpulses h invertiert der monostabile Multivibrator 34, wodurch das am Anschluß Q dieses monostabilen Multivibrators 34 auftretende Erkennungsausgangssignal über eine Dauer von 2 Sekunden auf einem hohen Pegel gehalten wird. In der Zwischenzeit wird die LED-Beleuchtungsschaltung 58 zum Erleuchten der LED 40 aktiviert, wodurch die Anwesenheit eines Kunden oder eines unerwünschterweise Eindringenden angezeigt wird, der in Richtung des Pfeiles A vordringt. Gleichzeitig wird die mit dem Anschluß Q des monostabilen Multivibrators 34 zum Ausgeben des Treibersignals über die Sendeschaltung 59a an die Empfängereinheit 59b aktiviert. Beim Empfang des Treibersignals erzeugt die Empfängereinheit 59b einen rhythmischen Anzeigeton, um den Ladenangestellten oder einer Familie die Anwesenheit eines Besuchers oder eines unerwünschten Eindringlings anzuzeigen.
Andererseits wird ein durch die Verzögerungsschaltung 57a verzögerter und in Fig. 21(a)H dargestellter Impuls a' in dem Ausgang des NAND-Gatters 30 erzeugt, in dem der Sperrimpuls auftritt, wodurch bewirkt wird, daß der monostabile Multivibrator 31 seinen Ausgang invertiert und das Sperrsignal einen Niedrigpegel annimmt. Sodann wird der monostabile Multivibrator 31 durch die aufeinanderfolgenden und nacheinander in es eingegebenen Sperrimpulse b' bis g' erneut getriggert, und somit behält das Sperrsignal seinen Niedrigpegel bei und kehrt 1,5 Sekunden nach der Erzeugung des letzten Impulses g' zum Hochpegel zurück. Selbst wenn das erste und das zweite Impulssignal erzeugt wurden, wird kein Erkennungsimpuls erzeugt, solange das Sperrsignal den Niedrigpegel innehat. Daher wird, selbst wenn ein Eindringling sich vor dem pyroelektrischen Infrarotsensor 20 aufhält und Erkennungssignale fortlaufend erzeugt werden, nur der erste Erkennungsimpuls erzeugt, um sicher zu verhindern, daß der pyroelektrische Sensor 20 durch die Ausgabe einer Anzahl von Erkennungsimpulsen wiederholt falschen Alarm ausgibt.
Fig. 21(b) zeigt den Fall, in dem der menschliche Körper sich in Richtung des Pfeiles B bewegt, wobei er zuerst in das Sichtfeld Z&sub2; und dann in das Sichtfeld Z&sub1; eintritt. In diesem Fall fallen die vom menschlichen Körper abgegebenen Infrarotstrahlen nacheinander auf das zweite Element 2 und das erste Element 1, wodurch der Punkt A der Erkennungssignalwellenform wie in Fig. 21(b) dargestellt verzögert wird. Daher kommt der Impuls j des an die Richtungs-Erkennungsschaltung 57 gelieferten ersten Impulssignals später an als der Impuls j des zweiten Impulssignals. Dies bewirkt, daß der Impuls i den monostabilen Multivibrator 31 invertiert, bevor dieses den Impuls j empfängt. und daß das Sperrsignal den Niedrigpegel annimmt. Selbst wenn der Impuls j empfangen wird, nachdem das Sperrsignal den Niedrigpegel angenommen hat, kann das Erkennungsausgangssignal I nicht den Hochpegel annehmen. Anders ausgedrückt es wird keine Anzeige erzeugt, selbst wenn sich der menschliche Körper in Richtung des Pfeiles B bewegt.
Ferner kann durch Veränderung des vorgenannten Schaltungsaufbaus eine andere Ausbildung vorgesehen werden, bei der nur das zweite Impulssignal den Sperrimpuls bildet. Angenommen, der menschliche Körper dringe langsam in Richtung des Pfeiles B bis zu einem Ort vor, an dem keine Erkennung möglich ist. Zuerst dringt ein Eindringling in das Sichtfeld Z&sub2; vor, dann durchquert er den Bereich, in dem sich die Sichtfelder Z&sub1; und Z&sub2; überlappen, und schließlich tritt er nach Verlassen des Sichtfeldes Z&sub2; in das Sichtfeld Z&sub1; ein. Wenn er das Sichtfeld Z&sub2; zuerst betritt, wird ein Sperrimpuls erzeugt, so daß das Sperrsignal den Niedrigpegel annimmt. Während der Eindringling weiter im Sichtfeld Z&sub1; verbleibt, nachdem er den Überlappungsbereich der Sichtfelder Z&sub1;-Z&sub2; passiert hat, kehrt das Sperrsignal wahrscheinlich zu seinem Hochpegel zurück. Geschieht dies, kann das Eindringdetektorsystem fälschlicherweise die Anwesenheit eines Eindringlings entsprechend dem Erkennungssignal des ersten Elements 1 anzeigen. Die Erzeugung einer falschen Anzeige kann verhindert werden, indem die Signalausgabedauer des monostabilen Multivibrators 31, der Sperrsignale für eine Zeitdauer von 1,5 Sekunden ausgibt, in ausreichendem Maße verlängert wird. Wenn jedoch die Signalausgabezeit zu lang ist, kann das Eindringdetektorsystem möglicherweise die tatsächliche Anwesenheit eines nachfolgenden Eindringlings, der sich in Richtung des Pfeiles A bewegt, nicht korrekt anzeigen.
Das erfindungsgemäße Eindringdetektorsystem erzeugt Sperrimpulse aus dem verzögerten ersten Impulssignal und dem zweiten Impulssignal und demzufolge ist das System von den genannten Fehlfunktionen völlig frei, wodurch die Anwesenheit eines unerwünschten Eindringlings oder eines Besuchers, der sich in einer jeweiligen Richtung bewegt, sicher angezeigt wird.
Es sei darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße Eindringdetektorsystem monostabile Multivibratoren 31 und 34 verwendet, die retriggerbar sind. Die Erfindung ermöglicht jedoch auch die Verwendung eines monostabilen Multivibrators 34, der nicht retriggerbar ist. Die Dauer des Ausgangsimpulses kann beliebig nach dem Installationsort des Detektorsystems bestimmt werden.
Im folgenden wird ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen pyroelektrischen Infrarotsensors 20 beschrieben, der in der Lage ist, die Bewegungsrichtung eines zu erkennenden menschlichen Körpers genauer zu erkennen. Fig. 22 zeigt den Aufbau von Fig. 18, bei dem der konkave Spiegel 116 durch eine konvexe Linse 65 ersetzt ist, die in ihrer Funktion dem konkaven Spiegel 116 äquivalent ist.
In Zusammenhang mit Fig. 22 sei angenommen, daß jeder der pyroelektrischen Detektoren 1a, 1b und 2a die Erkennungsbereiche Z1a, Z1b bzw. Z2 betrifft. Der sich in Richtung des Pfeile A bewegende zu erkennende menschliche Körper durchquert die Erkennungsbereiche in der Reihenfolge Z1a, Z1b und Z2. Gleichzeitig mit dem Passieren des zu erkennenden menschlichen Körpers erzeugen die Elemente 1 und 2 die in Fig. 23(a) dargestellten Erkennungssignale Das Element 1 erzeugt das in Fig. 23(a)(i) dargestellte Erkennungssignal. Dieses Signal wird aus dem in Fig. 23(a)(o) dargestellten Signal des pyroelektrischen Detektors 1a (strichpunktierte Linie) und dem (durch die gestrichelte Linie dargestellten) Signal des nachfolgenden pyroelektrischen Detektors 1b zusammengesetzt. Im Anschluß an das vom pyroelektrischen Detektor 1b erzeugten ursprünglichen Erkennungssignal, erzeugt das Element 2 ein weiteres Erkennungssignal, das in Fig. 23(a)(ii) dargestellt ist. Wenn sich der zu erkennende menschliche Körper umgekehrt in Richtung des Pfeiles B bewegt, wie in Fig. 23(b) dargestellt, erzeugt das Element 2 zunächst das in Fig. 23(b)(ii) dargestellte Signal, gefolgt von einem anderen Erkennungssignal, das vom Element 1 nach dem Zusammensetzen der von den pyroelektrischen Detektoren 1b und 1a erzeugten Signale erzeugt wird, wie in Fig. 23(b) (i) dargestellt. Somit wird, wie zuvor erwähnt, die Bewegungsrichtung des menschlichen Körpers erkannt, indem die Zeitpunkte verglichen werden, zu denen die jeweiligen pyroelektrischen Detektoren 1 und 2 Erkennungssignale erzeugt haben.
Trotz der engen Abstände zwischen den pyroelektrischen Detektoren des zuvor erwähnten Infrarotsensors (bei dem der extrem enge Abstand von ungefähr 0,5 mm vorgesehen ist), kann es für den zuvor erwähnten Infrarotsensor schwierig werden, die Bewegungsrichtung des menschlichen Körpers genau zu erkennen, da der zu erkennende menschliche Körper die Infrarotstrahlung nicht von einem Ausgangspunkt aus abstrahlt, sondern der menschliche Körper mehrere Strahlungsquellen mit starker Verteilung aufweist, und ferner in optischen Elementen, wie einer konvexen Linse oder einem konkaven Spiegel, unkorrekte Fokussierungen und Astigmatismus auftreten können.
Wenn sich der zu erkennende menschliche Körper beispielsweise in der in Fig. 22 gezeigten Pfeilrichtung A bewegt, ist es aufgrund einer ungenauen Fokussierung durch die konvexe Linse 65 möglich, daß Infrarot strahlen gleichzeitig in zwei eng benachbarte pyroelektrische Detektoren 1a und 1b des Elements 1 einfallen, wodurch die zeitliche Differenz der Erzeugung der Erkennungssignale durch die pyroelektrischen Detektoren 1a und 1b wie in Fig, 23(c)(o) dargestellt verringert werden kann. Wenn dies geschieht, heben sich die Erkennungssignale der beiden dual-verbundenen pyroelektrischen Detektoren 1a und 1b gegenseitig auf, und das Erkennungsausgangssignal des Elements 1 entspricht der Darstellung in Fig. 23(c)(i) und sein Peak P" wird kleiner als die in den Fign. 23(a)(i) und 23(b)(i) dargestellten Peaks P und P'. Wenn sich der menschliche Körper schnell bewegt, ist dieses Symptom insbesondere in Zusammenhang mit der elektrischen Eigenschaft der pyroelektrischen Elemente bedeutsam, die ein allmähliches Ansteigen von Signalen aufgrund von Ladungen ermöglicht, die vom Zeitpunkt des Auftreffens von Infrarotstrahlung auf diese Elemente erzeugt werden. Demzufolge kann der niedrige Peak P" bei der digitalen Verarbeitung der impulscodierten Signale nicht als Signal extrahiert werden, wodurch der Infrarotsensor selbst möglicherweise nicht imstande ist, die Bewegungs- und Durchgangsrichtung des menschlichen Körpers zu erkennen.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Zeitdifferenz zwischen den Erkennungssignalen der Elemente 1 und 2 mit tA für die Richtung A und mit tB für die Richtung B bezeichnet ist, wie aus Fig. 23 ersichtlich, wobei diese jeweils den Entfernungen dA bzw. dB gemäß Fig. 22 entsprechen. Liegt die zuvor genannte Zeitdifferenz vor, ist es für den genannten Infrarotsensor 20 schwieriger die Bewegungsrichtung des menschlichen Körpers durch Erkennen der Zeitdifferenz zu bestimmen, da die Zeitdifferenz zwischen den genannten Signalen zu gering ist, wenn sich der menschliche Körper in der Richtung B bewegt.
Obwohl diese Probleme durch das Erweitern der Abstände zwischen den einzelnen pyroelektrischen Detektoren gelöst werden können, ist es für das gesamte Detektorsystem, einschließlich des Infrarotsensors 20 selbst, der konvexen Linse 65 und der übrigen Elemente, dennoch wesentlich, die Abmessungen zu vergrößern. Dies zwingt wiederum den Benutzer dazu, für die Installation des gesamten Eindringdetektorsystems mehr Platz vorzusehen.
Wie bereits erwähnt, ist es offensichtlich, daß die Abstände zwischen den jeweiligen pyroelektrischen Detektoren erweitert werden sollten, um eine genauere Erkennung der Bewegungsrichtung eines menschlichen Körpers durch den Infrarotsensor 20 zu gewährleisten. Dies führt zwangsläufig zu einer Ausdehnung der Gesamtabmessungen des Infrarotsensors 20. Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ausbildung des pyroelektrischen Infrarotsensors 20 vorgestellt, das eine zufriedenstellende Erkennungswirkung zeitigt, die, ohne jegliche Erweiterung der Abstände, zu der Wirkung, die durch Erweitern der Abstände zwischen den jeweiligen pyroelektrischen Detektoren äquivalent ist.
Fig. 24 ist eine geschnittene Seitenansicht des pyroelektrischen Infrarotsensors 20. Fig. 25 ist eine Schnittdarstellung des pyroelektrischen Infrarotsensors 20 entlang der Linie X-X'. Fig. 26 ist eine Schnittdarstellung des pyroelektrischen Infrarotsensors 20 mit zur Darstellung in Fig. 24 äquivalentem Aufbau.
Ein Rohrkörper 67 enthält den pyroelektrischen Infrarotsensor 20. Drei in Fig. 24 dargestellte Stege 68 bilden zusammen das zylindrische Sensor-Befestigungsteil 69, das fest in der Mitte angebracht ist. Ein Gehäusering 70 ist an einem offenen Ende 67a des Rohrkörpers 67 angebracht. Ein braunes und ein weißes Filter 71a und 71b, die aus Polyethylenharz bestehen, sind jeweils an dem mit dem Gehäusering 70 versehenen offenen Ende des Rohrkörpers 67 angebracht, wobei jedes der Filter 71a und 71b vom zu erkennenden menschlichen Körper abgestrahlte Infrarotstrahlung in das Rohrkörper 67 hineinläßt, welches den innenliegenden Mechanismus nach außen abschirmt, so daß der innenliegende Mechanismus nicht sichtbar ist. Am anderen offenen Ende 67b ist ein konkaver Spiegel 72 angebracht, der vom einen offenen Ende 67a her einfallende Infrarotstrahlen reflektiert und diese Strahlen über das braune und weiße Filter 71a und 71b zu dem pyroelektrischen Infrarotsensor 20 leitet. Der Sockel 10 des pyroelektrischen Infrarotsensors 20 ist mit einer Platine über gelötete Leitungsdrähte verbunden. Ein einfallende Infrarotstrahlung empfangendes Infrarotdurchlaßfilter 62 ist dem konvexen Spiegel 72 zugewandt angeordnet. Der pyroelektrische Infrarotsensor 20 ist von der Seite des braunen und des weißen Filters 71a und 71b her mit einer Schraube 74 an dem Sensorbefestigungselement 69 angebracht.
Das vor dem pyroelektrischen Detektor 1b des Elements 2 befindliche Infrarotstrahlung-Abschirmteil 75 des Sensorbefestigungsteils 69 ist einstückig mit dem dem konkaven Spiegel 72 zugewandten Randbereich ausgebildet. Das Infrarotstrahlung-Abschirmteil 75 ist mit einem Abstand vor dem pyroelektrischen detektor 1b angeordnet. Wie in Fig. 25 dargestellt, ist das längliche Infrarotstrahlung-Abschirmteil 75 vertikal zu den Richtungen der Pfeile A und B (in denen sich der menschliche Körper bewegt) an einer bestimmten Stelle in der Nähe der Achse der auf den pyroelektrischen Detektor 1b einfallenden Infrarotstrahlen angeordnet. Das Infrarotstrahlung-Abschirmteil 75 schirmt die von der Strahlungsachse des pyroelektrischen Detektors 1b strahlenden Infrarotstrahlen ab, die in diesen Detektor 1b einfallen würden , wenn sich der menschliche Körper exakt vor dem pyroelektrischen Detektor 1b befindet. Der andere pyroelektrische Detektor 1a und der pyroelektrische Detektor 2, die zusammen das zweite Element 2 bilden, sind in Öffnungen 75 und 76 auf beiden Seiten des Infrarotstrahlung-Abschirmteils 75 angeordnet.
Im folgenden wird in Zusammenhang mit der Fig. 26 die Funktionsweise des bevorzugten Ausführungsbeispiels des pyroelektrischen Infrarotsensors 20 beschrieben, bei dem der konkave Spiegel 72 durch die konvexe Linse 65 ersetzt ist, welche die gleichen Funktionen erfüllt.
Fig. 27 zeigt Wellenformen der von den Elementen 1 und 2 erzeugten Erkennungssignale, wenn sich der zu erkennende menschliche Körper im Richtung der Pfeile A und B bewegt. Da die vom menschlichen Körper abgestrahlten Infrarotstrahlen vor dem Einfallen auf den pyroelektrischen Detektor 1b abgeschirmt werden, hat die vom Element 1 erzeugte Wellenform (i) eine Form, die nahezu mit derjenigen Form identisch ist, wie sie von einem nicht dual-verbundenen pyroelektrischen Element erzeugt wird. Aus diesem Grund fällt der Peak P" der in Fig. 23 (c) dargestellten Wellenform nicht von selbst durch das gegenseitige Kompensieren der Ausgangssignale der pyroelektrischen Detektoren 1a und 1b ab. Die Entfernungen dA und dB, die der Zeitdifferenz zwischen den Erkennungsausgangssignalen der Elemente 1 und 2 entsprechen, sind ausreichend und gleich. Anders ausgedrückt: der Abstand zwischen den Elementen 1 und 2 ist wesentlich erweitert. Demzufolge ist, wie in den Fign. 27(a) bzw. 27(b) dargestellt, unabhängig von den Pfeilrichtungen A und B, die den Durchgang des erkannten menschlichen Körpers angeben, die zeitliche Differenz zwischen tA und tB ausreichend, um die Erzeugung von Erkennungssignalen durch die Elemente 1 und 2 zu bewirken, wodurch eine sehr genaue Erkennung der Bewegungsrichtung des menschlichen Körpers durch das Detektorsystem möglich ist.
Um diese zufriedenstellenden Effekte zu erzielen, die durch Verwendung des Infrarotstrahlung-Abschirinteils 75 erreicht werden, ist es ebenfalls möglich, ein (nicht dargestelltes) Band zum Abschirmen von Infrarotstrahlung in einem Bereich (der dem Infrarotstrahlung-Abschirmteil 75 entspricht) vor dem in Fig. 26 dargestellten Infrarotdurchlaßfilter 62 haftend anzubringen. Dieses einfache Verfahren gewährleistet jedoch keine stabile Haftung des Bandes und darüber hinaus kann ein fehlerhaftes Anheften des Bandes die stabilen Leistungseigenschaften des pyroelektrischen Infrarotsensors 20 selbst nachteilig beeinflussen. Ferner führt dies zu Schwierigkeiten bei der Montage und zu einer erhöhten Zahl an Arbeitsschritten sowie erhöhten Kosten. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist jedoch das Sensorbefestigungsteil 69, welches die Elemente 1 und 2 in dem Rohrkörper 67 stützt, einstückig mit dem Infrarotstrahlung-Abschirmteil 75 ausgebildet. Dies vereinfacht und verbilligt die Montage bei gleichzeitig stabil gehaltener Leistung des pyroelektrischen Infrarotsensors 20.
Ferner besteht die in Fig. 26 durch gestrichelte Linien angedeutete Möglichkeit, das Infrarotstrahlung-Abschirmband direkt auf den pyroelektrischen Detektor 1b, anstatt auf das Infrarotstrahlungsfilter 62 zu kleben. Bei zunehmender Umgebungshelligkeit, zum Beispiel, können in diesem Fall die pyroelektrischen Detektoren 1a und 2a jeweils Ausgangssignale erzeugen, und der pyroelektrische Infrarotsensor 20 könnte das Objekt dennoch falsch erkennen, wenn aus irgend einem Grund eine bestimmte Zeitdifferenz zeichen diesen Signalen erzeugt wird. Da bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel das Infrarotstrahlung-Abschirmteil 75 vom pyroelektrischen Detektor 1b entfernt ausgebildet ist, dringen Infrarotstrahlen, selbst bei zunehmender Umgebungshelligkeit, über die Öffnungen 76 und 76 des Infrarotstrahlung-Abschirmteils 75 in den pyroelektrischen Detektor 1b und erzeugen ein Erkennungssignal, das von einem anderen, vom pyroelektrischen Detektor 1a ausgegebenen Erkennungssignal aufgehoben wird. Daher kann kein Erkennungssignal aus dem Element 1 ausgegeben werden, wodurch das Erkennungssystem an einer falschen Erkennung der Bewegungsrichtung des menschlichen Körpers gehindert wird.
Ferner besteht die Möglichkeit, die Elemente 1 und 2 nur aus den pyroelektrischen Detektoren 1a und 2a zu bilden, wobei der pyroelektrische Detektor 1b entfällt. Bei der Realisierung dieser Vorstellung kann das Element 1 jedoch aufgrund von durch fluoreszierendes Licht, der Bewegung eines Vorhangs oder die veränderte Umgebungstemperaturen der Elemente 1 und 2 bewirkte Veränderung der Infrarotstrahlung ein falsches Erkennungssignal erzeugen, wodurch leicht eine falsche Erkennung des Objekts und der Bewegungsrichtung durch das Detektorsystem verursacht werden kann. Wenn jedoch das zuvor beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel verwendet wird, führt das Detektorsystem keine falsche Erkennung durch, sondern erkennt zu jeder Zeit sicher die Bewegungsrichtung des zu erkennenden menschlichen Körpers.
Die Fign 28 bis 30 stellen jeweils ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen pyroelektrischen Infrarotsensors 20 dar. Das Infrarotstrahlung-Abschirmteil 75 ist einstückig mit einer Metallabdeckung 63 ausgebildet, die den pyroelektrischen Infrarotsensor 20 bildet. Im Vergleich zu dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fign. 24 bis 26, bei dem das Infrarotstrahlung-Abschirmteil 75 an dem Sensorbefestigungsteil 69 des den pyroelektrischen Infrarotsensor 20 enthaltenden Rohrkörpers 67 angebracht ist, minimiert der Aufbau gemäß den Fign. 28 bis 30 ungleichmäßige Leistungen des Sensors selbst. Das in den Fign. 24 bis 26 dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel bildet das Infrarotstrahlung-Abschirmteil 75, indem der den Sensor 20 stützende Rohrkörper 67 ebenfalls dieses Teil 75 enthält. Das in den Fign 28 bis 30 dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel bildet das Infrarotstrahlung-Abschirmteil 75 einstückig mit der metallischen Abdeckung 63 des pyroelektrischen Infrarotsensors 20 aus, welche die Elemente 1 und 2 direkt stützt.
Die vorangehende Beschreibung bezog sich ausschließlich auf Ausbildungen, bei denen eine Einweg-Richtungserkennung mittels des aus den dual-verbundenen pyroelektrischen Detektoren 1a und 1b bestehenden Elements 1 und des nur aus dem pyroelektrischen Detektor 2a bestehenden Elements 2 durchgeführt wurde. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß der erfindungsgemäße pyroelektrische Infrarotsensor auch für eine bidirektionale Erkennung des zu erkennenden Objekts geeignet ist, indem zwei Elemente verwendet werden, die durch zwei pyroelektrische Detektoren dual-verbunden sind.
Wie zuvor beschrieben, ist bei dem pyroelektrischen Infrarotsensor des vorgenannten bevorzugten Ausführungsbeispiels eine Infrarotstrahlung-Abschirmeinrichtung vor und mit Abstand von einem von zwei dual-verbundenen pyroelektrischen Detektoren vorgesehen. Dies ermöglicht es dem erfindungsgemäßen pyroelektrischen Infrarotsensor die Bewegungsrichtung des zu erkennenden menschlichen Körpers sicher zu erkennen, wodurch falsches Erkennen von Objekten durch das System verhindert wird. Da bei dem genannten bevorzugten Ausführungsbeispiel das Infrarotstrahlung-Abschirmteil einstückig mit dem Sensorstützteil ausgebildet ist, ist die Montage einfach und Leistungsschwankungen des pyroelektrischen Infrarotsensors sind selten. Die Erfindung schafft somit einen qualitativ hochwertigen Infrarotsensor mit konstant stabilen Leistungscharakteristiken.
Da die Erfindung in zahlreichen Formen ausgebildet werden kann, ohne vom Gehalt der wesentlichen Merkmale der Erfindung abzuweichen, ist das vorliegende Ausführungsbeispiel lediglich als illustrativ und nicht einschränkend zu verstehen, da der Umfang der Erfindung durch die zugehörigen Ansprüche und weniger durch die ihnen vorausgehende Beschreibung definiert ist, und alle Veränderungen, die in den Rahmen der Ansprüche fallen, gelten daher als durch die Ansprüche abgedeckt.

Claims

1. Eindringdetektorsystem mit einem Infrarotsensor (20), bei dem mehrere pyroelektrische Detektoren mit einem Abstand in einer Reihe angeordnet sind und bei dem der Sensor (20) ein erstes und ein zweites Signal ausgibt, und mit einem Eindringdetektor, der ein Infrarotstrahlung abstrahlendes Objekt aufgrund des ersten und des zweiten Ausgangssignals des Infrarotsensors (20) erkennt,

wobei der Eindringdetektor mit einer ersten und einer zweiten Impulserzeugungsschaltung (55, 56), die ein jeweils dem ersten bzw. dem zweiten Signal entsprechendes erstes und zweites Impulssignal erzeugen, und mit einer Richtungs-Erkennungsschaltung (57) versehen ist, die eine Sperrschaltung (57b) und eine Erkennungssignalerzeugungsschaltung (57c) aufweist, die die Bewegung des Infrarotstrahlung abstrahlenden Objekts in einer vorbestimmten Einweg-Richtung erkennt,

dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren pyroelektrischen Detektoren genau drei pyroelektrische Detektoren (1a, 1b, 2a) sind, von denen zwei benachbarte (1a, 1b) der drei pyroelektrischen Detektoren miteinander elektrisch parallel mit entgegengesetzter Polarität verbunden sind, und wobei ein Ausgang der zwei benachbarten (1a, 1b) der drei pyroelektrischen Detektoren an dem Knotenpunkt ihrer Parallelverbindung gebildet ist und dieser das erste Signal liefert, und ein Ausgang des anderen (2a) der drei pyroelektrischen Detektoren das zweite Signal liefert;

und daß die Richtungs-Erkennungsschaltung (57) eine Verzögerungsschaltung (57a) aufweist, die das erste Impulssignal für einen vorbestimmten Zeitraum verzögert, und daß die Sperrschaltung (57b) wieder triggerbar ist und Sperrsignale ausgibt, wenn sie das von der Verzögerungsschaltung (57a) aus gegebene verzögerte Signal des ersten Impulssignals oder das zweite Impulssignal empfängt, und daß die Erkennungssignalerzeugungsschaltung (57c) die Bewegung des Infrarotstrahlung abstrahlenden Objekts in der vorbestimmten Einweg- Richtung erkennt, indem sie nur dann ein Erkennungssignal ausgibt, wenn sowohl das erste Impulssignal empfangen und das Sperrsignal nicht empfangen wird.

2. Eindringdetektorsystem nach Anspruch 1, bei dem der Infrarotsensor (20) mit einem Infrarotstrahlung-Abschirmteil (75) versehen ist, das vor dem mittleren pyroelektrischen Detektor (1b) der drei pyroelektrischen Detektoren (1a, 1b, 2a) und außerhalb seiner Erkennungsrichtung angeordnet ist.

3. Eindringdetektorsystem nach Anspruch 1, bei dem der Infrarotsensor (20) mit einer Stützeinrichtung (69) für die drei pyroelektrischen Detektoren (1a, 1b, 2a) und einem mit der Stützeinrichtung (69) einstückig ausgebildeten Infrarotstrahlung-Abschirmteil (75) versehen ist, das vor dem mittleren pyroelektrischen Detektor (1b) der drei pyroelektrischen Detektoren und außerhalb seiner Erkennungsrichtung angeordnet ist.

4. Eindringdetektorsystem mit einem Infrarotsensor (20), bei dem mehrere pyroelektrische Detektoren mit einem Abstand in einer Reihe angeordnet sind und bei dem der Sensor (20) ein erstes und ein zweites Signal ausgibt, und mit einem Eindringdetektor, der ein Infrarotstrahlung abstrahlendes Objekt aufgrund des ersten und des zweiten Ausgangssignals des Infrarotsensors (20) erkennt,

dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren pyroelektrischen Detektoren genau drei pyroelektrische Detektoren (101, 102, 103) sind, von denen der mittlere (102) und einer der pyroelektrischen Enddetektoren (101) zur Bildung eines ersten Paares elektrisch in Reihe mit entgegengesetzter Polarität verbunden sind, und wobei der mittlere pyroelektrische Detektor (102) und der andere pyroelektrische Enddetektor (103) zur Bildung eines zweiten Paares elektrisch in Reihe mit entgegengesetzter Polarität verbunden sind, und wobei ein Ausgang des ersten Paares (101, 102) das erste Signal liefert und ein Ausgang des zweiten Paares (102, 103) das zweite Signal liefert;

und daß die Richtungs-Erkennungsschaltung (57) eine Verzögerungsschaltung (57a) aufweist, die das erste Impulssignal für einen vorbestimmten Zeitraum verzögert, und daß die Sperrschaltung (57b) wieder triggerbar ist und Sperrsignale ausgibt, wenn sie das von der Verzögerungsschaltung (57a) ausgegebene verzögerte Signal des ersten Impulssignals oder das zweite Impulssignal empfängt, und daß die Erkennungssignalerzeugungsschaltung (57c) die Bewegung des Infrarotstrahlung abstrahlenden Objekts in der vorbestimmten Einweg- Richtung erkennt, indem sie nur dann ein Erkennungssignal ausgibt, wenn sowohl das erste Impulssignal empfangen und das Sperrsignal nicht empfangen wird.

5. Eindringdetektorsystem nach Anspruch 4, bei dem der Infrarotsensor (20) mit einem Infrarotstrahlung-Abschirmteil (75) versehen ist, das vor dem mittleren pyroelektrischen Detektor (102) der drei pyroelektrischen Detektoren (101, 102, 103) und außerhalb seiner Erkennungsrichtung angeordnet ist.

6. Eindringdetektorsystem nach Anspruch 4, bei dem der Infrarotsensor (20) mit einer Stützeinrichtung (69) für die drei pyroelektrischen Detektoren (101, 102, 103) und einem mit der Stützeinrichtung (69) einstückig ausgebildeten Infrarotstrahlung-Abschirmteil (75) versehen ist, das vor dem mittleren pyroelektrischen Detektor (102) der drei pyroelektrischen Detektoren und außerhalb seiner Erkennungsrichtung angeordnet ist.