Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Infrarot-Erfassungseinrichtung, die infrarotes Impulslicht aussendet, das
moduliert ist, um eine Periodizität zu haben, und das ein
Erfassungs-Ausgangssignal erzeugt, wenn die Infrarotstrahlen
behindert werden, insbesondere auf eine
Infrarot-Erfassungseinrichtung, die doppelt moduliertes Infrarot-Impulslicht benutzt und
angepaßt ist, um einen Wechsel der Modulationsfrequenz zu
ermöglichen.
Stand der Technik
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Eine herkömmliche modulierte
Infrarot-Erfassungseinrichtung hat eine von Beginn an festgelegte Modulationsfrequenz
und registriert ein Frequenzband, das durch einen
Lichtempfänger mit einer einzigen Modulationsfrequenz, deren Impulslicht
festgelegt und von einem Lichtstrahler ausgesendet ist,
empfangen wurde. Wenn irgendein Rauschen (Störlicht) vorliegt,
das durch den Lichtempfänger erfaßt werden kann, besteht die
Möglichkeit, dessen unregelmäßige Amplitude zu veranlassen,
einen dem Lichtempfänger nachgeschalteten Filter oder
Abstimmschaltung zu durchlaufen, um ein Lichtempfangs-Ausgangssignal
zu erzeugen (um anzuzeigen, daß es keinen Eindringling gibt),
selbst wenn ein solches Rauschen keine Frequenz hat, die
gleich oder ähnlich zu der Modulationsfrequenz der
Infrarotstrahlen ist. Um dieses Problem zu überwinden, verwendet eine
Infrarotwarneinrichtung, die doppeltmoduliertes infrarotes
Impulslicht, wie in der JP-B2 59 21 132 offenbart, benutzt,
einen Sender (Lichtstrahler) des Typs, der die Amplitude eines
Hochfrequenzsignals durch ein Niederfrequenzsignal moduliert,
in dem in einer Empfängerschaltung eine phasenstarre Schleife
(nachfolgend PLL genannt) arbeitet, die der Frequenz und der
Phase eines Eingangssignals folgt mit der Absicht, eine höchst
empfindliche Empfängereinrichtung zur Verfügung zu stellen.
Das heißt, auf der lichtempfangenden Seite dieses Gerätes wird
das von dem Lichtstrahler ausgesandte Impulslicht höchst
empfindlich
durch einen abgestimmten Verstärker und PLL
empfangen, es aber unmöglich ist, modulierte und demodulierte
Frequenzen für Hoch- und Niederfrequenzgruppen in einer
Warneinrichtung auf andere Werte zu schalten.
Offenbarung der Erfindung
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Wenn es gewünscht ist, ein weites Gebiet durch eine
Mehrzahl von Infrarot-Erfassungseinrichtungen zu überwachen,
werden in einigen Fällen zwei oder mehr Sätze kontinuierlich auf
einer geraden Linie angeordnet. In anderen Fällen werden
Infrarotstrahlen in zwei oder mehr Höhen angeordnet, um so zu
bewirken, daß eine Überwachung durch Infrarotstrahlen in zwei
oder mehr Reihen vorgesehen ist und falls
Erfassungseinrichtungen verwendet werden, die in der Frequenz auf einen
einzigen Wert fixiert sind, finden Signalinterferenzen zwischen
ihren jeweiligen Lichtstrahlern und Empfängern statt, die zu
Fehlfunktionen führen. Es ist leicht zu sehen, daß dies oft
für den Fall des Multireihentyps mit
Parallelüberwachungszeilen erfolgt. Selbst wenn zwei oder mehr Sätze von
Lichtstrahlern und Lichtempfängern bezüglich ihres besonderen
Überwachungsbereichs, der durch im wesentlichen gerade Linien
oder polygonale Linien in sehr stumpfen Winkeln definiert ist,
kontinuierlich angeordnet sind, erreicht das Licht des
(endmost) Lichtstrahlers nicht nur den zugehörigen Lichtempfänger,
sondern auch entfernte Lichtempfänger; wodurch, selbst wenn
infrarotes Impulslicht des Lichtstrahlers, das mit dem
entfernten Lichtempfänger zusammentrifft, ausgeschaltet wird, das
Vorhandensein des ankommenden Lichtes zu einer sogenannten
Fehlwarnung führt, das heißt versäumt wird, ein
Einbruchserfassungssignal zu erzeugen. Um diese Schwierigkeiten zu
umgehen, ist es notwendig, die Frequenz für jeden
Überwachungsbereich speziell zu wechseln. Insbesondere in dem Fall, wo eine
Erfassungseinrichtung ein doppelt moduliertes infrarotes
Impulslicht benutzt, erfordern sowohl der Lichtstrahler als auch
der Lichtempfänger an zwei oder mehr Stellen vorzunehmende
Frequenzanpassungen, was sowohl die Herstellung als auch die
Wartung verkompliziert.
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Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, schafft die
vorliegende Erfindung eine Überwachungseinrichtung, die doppelt
moduliertes infrarotes Impulslicht verwendet und für einen
hochempfindlichen Empfang geeignet ist, wobei ein Schalten
zwischen hohen und niedrigen Frequenzen für den Lichtstrahler
und den Lichtempfänger ermöglicht wird. Das Schalten zwischen
hohen und niedrigeren Frequenzen wird durch einfach arbeitende
Schaltabschnitte ermöglicht, jeweils einer für die Glieder:
Lichtstrahler und Lichtempfänger. Das heißt, der Lichtstrahler
ist mit einer 1/N-Frequenzteilerschaltung zur Teilung der
Grundfrequenz einer Oszillatorschaltung, um die höhere
Frequenz festzulegen, und einer zweiten Frequenzteilerschaltung
zum zusätzlichen Teilen der Ausgangsfrequenz der
1/N-Frequenzteilerschaltung mit einem festgelegten Betrag versehen, so daß
die von der 1/N-Frequenzteilerschaltung abgegebene Frequenz
durch einen Frequenzwahl-Schaltabschnitt geschaltet wird (und
deshalb die Ausgangsfrequenz der zweiten
Frequenzteilerschaltung auch automatisch geschaltet wird). Der Lichtempfänger ist
versehen mit einer auf die Hochfrequenzkomponente eines
empfangenden Signales abstimmbaren ersten Abstimmschaltung, einer
zweiten Abschnittschaltung, die eine PLL benutzt, und einem
einzelnen Schaltabschnitt, der mit der ersten und zweiten
Abstimmschaltung verbunden ist. Der Schaltabschnitt ist mit
einer Gleichlaufschaltschaltung zum gleichzeitigen Schalten der
ersten und zweiten Abstimmschaltungen versehen.
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Gemäß dieser Anordnung wird erreicht, daß eine doppelt
modulierte Infrarot-Erfassungseinrichtung so ausgebildet wird,
daß ein Wechsel auf eine unterschiedliche Frequenz durch
einfach wirkende Schalter, jeweils einer für jedes der Glieder:
Lichtstrahler und Lichtempfänger erfolgen kann.
Kurze Beschreibung der Erfindung
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Fig. 1 ist das Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels
eines Lichtstrahlers einer erfindungsgemäßen
Infrarot-Erfassungseinrichtung;
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Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das hierfür ein
Ausführungsbeispiels eines Lichtempfängers zeigt;
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Fig. 3 ist ein Schaltplan, der ein konkretes Beispiel
eines Frequenzschaltabschnittes für den Lichtempfänger zeigt;
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Fig. 4 zeigt die Vorderansicht von Ausführungsbeispielen
des Frequenzwechselschalters für den Lichtempfänger und den
Lichtstrahler und
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Fig. 5 zeigt in schematischer Ansicht die Anordnung von
Lichtstrahler und Lichtempfänger und ein Beispiel einer
Frequenzwahl.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
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Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der
Anordnung eines Lichtstrahlers in einer erfindungsgemäßen
Infrarot-Erfassungseinrichtung zeigt. Ein Lichtstrahler 1 weist
eine Grundfrequenz-Oszillatorschaltung 11, eine
1/N-Frequenzteilerschaltung 12 und eine zweite Frequenzteilerschaltung 3
auf, die hintereinander geschaltet sind, sowie eine
AND-Schaltung 14 zur Kombination der Frequenzsignale aus der
Frequenzteilerschaltung miteinander, eine
Lichtaussende-Treiberschaltung 15 und ein als Infrarotstrahlen aussendendes Element
dienendes LED 16, wobei die 1/N-Frequenzteilerschaltung 12 einen
Frequenzwahlschalter 17 aufweist, der hiermit verbunden ist.
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In der vorstehenden Anordnung teilt der Lichtprojektor 1 die
Frequenz eines Signals der Grundfrequenz-Oszillatorschaltung
durch einen schaltbaren Faktor in der
1/N-Frequenzteilerschaltung 12 und außerdem durch einen festen Faktor der
Frequenzteilerschaltung 13; diese beiden frequenzgeteilten Signale
werden dann in der AND-Schaltung 14 kombiniert, um ein doppelt
moduliertes Signal zu erzeugen, das danach dem LED 16
zugeführt wird, um infrarotes Impulslicht auszusenden. Der Ausgang
der 1/N-Frequenzteilerschaltung 12 ist durch den
Frequenzwahlschalter 17 schaltbar, wobei klar ist, daß hohe und niedrige
Frequenzen für doppelte Modulation gleichzeitig durch
einfaches Wechseln der Frequenz der 1/N-Frequenzteilerschaltung
geschaltet werden.
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Fig. 2 zeigt in einem Blockdiagramm ein Beispiel der
Anordnung eines Lichtempfängers für die erfindungsgemäße
Infrarot-Überwachungseinrichtung. Ein Lichtempfänger 2 weist ein
lichtempfangendes Element 21 in Form eines geeigneten
fotoelektrischen Elements, einen Verstärker 22, eine erste
Abstimmschaltung 23, eine zweite mit einer PLL-Schaltung
ausgestattete Abstimmschaltung 24, einen Warnausgangsabschnitt 25 zum
Betreiben geeigneter Warnmittel und einen mit den ersten und
zweiten Abstimmschaltungen 23 und 24 verbundenen
Schaltabschnitt 26, der eine gekoppelte zweikreis-Umschalt-Funktion
hat, auf.
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In der vorstehenden Schaltungsanordnung verstärkt der
Lichtempfänger 2 das Signal des lichtempfangenden Elements 21
durch den Verstärker 22, und die auf das hohe Frequenzsignal
abgestimmte Frequenzkomponente des Lichtstrahlers wird durch
Lageeinstellung des Schaltabschnitts 26 in den ersten
Abstimmkreis 23 selektiv verstärkt und an den zweiten, ein PLL
verwendenden Abstimmkreis 24 angelegt. Nur das Sinal, das
dieselbe Frequenz wie das niedrige Frequenzsignal des
Lichtempfängers 1 hat, wird in diesem Kreis 24 durch den Schaltabschnitt
28 empfangen und mit einem internen Schwingungssignal in dem
PLL-Abschnitt verglichen, der nur dann ein Koinzidenzsignal
ausgibt, wenn diese für eine festgelegte Zeitspanne sowohl in
der Frequenz als auch in der Phase kontinuierlich
übereinstimmen; wobei das Koinzidenzsignal den Ausgangsabschnitt 25
betreibt.
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Der Schaltabschnitt 26 ist so aufgebaut, daß er geeignet
ist, gleichzeitig die Abstimmfrequenzen für die erste und die
zweite Abstimmschaltung 23 und 24 derart zu schalten, daß sie
zu der Ausgangsfrequenz zu jeder Einstellungszeit der
1/N-Frequenzteilerschaltung 12 des Lichtstrahlers 1 und der
Ausgangsfrequenz der Frequenzteilerschaltung 13 zu dieser Zeit
korrespondieren.
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Fig. 3 ist eine Darstellung zur Erläuterung des
Abschnittes, der zwei Frequenzen im Lichtempfänger 2 schaltet,
und Teile, die dieselbe Funktion haben, sind mit denselben
Bezugsziffern wie in Fig. 2 bezeichnet. In dieser Figur sind
die Kondensatoren C1-C3 und C4-C7 Elemente zur Einstellung
einer Leitungskonstante für die Abstimmschaltungen 23 und 24,
wobei diese Elemente festgelegte Kapazitäten haben, die aus
der E12-Serie ausgewählt sind, und die elektrische Verbindung
wird hintereinander hergestellt zwischen einem der geeigneten
Enden und der Masseklemme durch die Schaltarbeit des
Schaltabschnitts 26 in Kombinationen von O-C4, C1-C5, C2-C5 und C3-
C7. Deswegen kann durch Schalten des Schaltabschnittes 26 die
Abstimmfrequenz für die hohen Frequenzwellen in der ersten
Abstimmschaltung 23 und die Abstimmfrequenz für die niedrige
Frequenzwellen gleichzeitig in dem zweiten Abstimmkreis
gewechselt werden. Dieser Schaltabschnitt 26 kann durch einen
analogen Multiplexor oder einen gewöhnlichen mehrpoligen
Schalter ersetzt werden.
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Gemäß der zuvor beschriebenen Anordnung kann die Frequenz
durch einfaches Bewirken einer Schaltoperation an einem Ort im
Lichtstrahler bzw. Lichtempfänger gewechselt werden. Und
selbst in dem Fall, wo eine Mehrzahl von
Erfassungseinrichtungen in einer Linie oder mehreren Reihen angeordnet sind,
können die Frequenzen zur doppelten Modulation der
Infrarotstrahlen entsprechend der besonderen Installationsorte in
geeigneter Weise gewechselt werden.
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Fig. 4 zeigt einen Schiebe-Doppel-Schalter, der in dem
Fall verwendet wird, wenn Frequenzen zur doppelten Modulation
in vier Stufen in dem Schaltabschnitt 17 des Lichtstrahlers 1
ausgewählt werden, dasselbe gilt für den Schaltabschnitt 26
des Lichtempfängers 2. Es ist vorgesehen, daß eine erste
Kombination (erster Kanal) zweier Frequenzen erhalten wird, wenn
beide Hebel 27a, 27b eines Schalters 27 wie unter (a) der
Figur gezeigt, nach unten gelegt sind, daß eine zweite
Kombination (zweiter Kanal) erhalten wird, wenn ein Hebel 27a wie
unter (b) der Figur gezeigt allein noch oben gelegt ist, daß
eine dritte Kombination (dritter Kanal) dann erhalten wird,
wenn der andere Hebel 27b, wie bei (c) der Figur gezeigt,
allein nach oben gelegt ist, und daß eine vierte Kombination
(vierter Kanal) dann erhalten wird, wenn beide Hebel, wie bei
(d) der Figur gezeigt, nach oben gelegt sind. Unter der
Voraussetzung, daß die Grundfrequenz 100 KHz beträgt, sind die
Kombinationen der Frequenzen in den entsprechenden Kanälen
beispielsweise wie folgt:
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hohe niedrige
Frequenz (Faktor) Frequenz (Faktor)
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(KHz) (Hz)
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Erster Kanal (# 1 ch) 25.0 (1/4) 625 (1/40)
Zweiter Kanal (# 2 ch) 20.0 (1/5) 500 (1/40)
Dritter Kanal (# 3 ch) 16.7 (1/6) 417 (1/40)
Vierter Kanal (# 4 ch) 14.3 (1/7) 357 (1/40)
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Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, die die Anordnung
der Erfassungseinrichtung und Kanalkombinationen
konventioneller frequenzstarrer Modulationssysteme a1, b1 und c1 sowie
erfindungsgemäße Kanelwechselsysteme a2, b2, c2 und d zeigt,
wobei doppelte Halbkreise Lichtstrahler, einfache Halbkreise
Infrarotstrahlen empfangende, gepulst erfassende Empfänger
darstellt, und schwarze Kreise Lichtempfänger darstellen, die
keine Infrarotstrahlen empfangen oder, obwohl sie sie
empfangen, nicht gepulst erfassen (Einbrucherfassungsstufe).
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Das heißt, im Fall polygonaler Linienanordnungen a1 und
a2 treffen, selbst wenn das Licht des rechten Lichtstrahlers
1R durch einen Gegenstand M unterbrochen wird,
Infrarotstrahlen des linken Lichtstrahlers 1L auf den hiermit verbundenen
Lichtempfänger 2R. Dadurch wird in dem konventionellen System
a1 dieser Status direkt erfaßt und entschieden, daß kein
Einbruch vorliegt; demgegenüber wird in dem erfindungsgemäßen
System a2 nur der Kanal # 2 des Lichtempfängers 2R erfaßt, so
daß es keine Möglichkeit gibt, den Hinweis auf einen Einbruch
zu mißachten. Weiterhin zeigen b1 und b2 übereinanderliegende
parallele Reihen. Im erfindungsgemäßen System B2 wird selbst
dann nicht gepulst erfaßt, wenn Infrarotstrahlen des oberen
Lichtprojektors 1A auf den unteren Lichtempfänger 2B treffen,
weil die Kanäle sich unterscheiden. Weiterhin zeigen c1 und c2
zwei Reihen in Überkreuzanordnung. In dem konventionellen
System C1 wird manchmal selbst dann von den Lichtempfängern 2B
oder 2A, die direkt unterhalb oder oberhalb des
Lichtprojektors 1A oder 1B angeordnet sind, empfangen, wenn die obere und
die untere Überwachungsreihe durch einen Eindringling oder
ähnliches M unterbrochen werden, weil das Licht von dem
Störhindernis
(Eindringling oder ähnliches) M reflektiert wird.
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Demgegenüber ist es offensichtlich, daß dieser Nachteil durch
das erfindungsgemäße System c2 ausgeschaltet werden kann.
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Fig. 5 (d) zeigt eine geradlinige (drei Segmente)
Zweireihenanordnung. Es ist ersichtlich, daß falls vier Kanäle in
dem erfindungsgemäßen System verteilt sind, dies eine
geeignete Art darstellt, ein Warnnetz zu bilden, ohne Gefahr von
Funkstörungen oder Fehlfunktionen.
Industrielle Anwendbarkeit
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Wie beschrieben, ist es erfindungsgemäß möglich,
fehlerhafte Informationen aufgrund von Signalstörungen zwischen
einer Vielzahl von Überwachungseinrichtungen zu vermeiden.
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Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung löst das
mit der Installation von Lichtstrahlern und Lichtempfängern
verbundene Problem und steigert nebenbei die Zuverlässigkeit
dieser Art Überwachungseinrichtungen und hat eine
bemerkenswerte Übertragungsgüte.
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Zusätzlich kann der Einstellschritt bei der Herstellung
der Lichtstrahler und Lichtempfänger wegfallen, wenn in der
Grundfrequenz-Oszillatorschaltung für den Lichtstrahler zur
Steigerung der Genauigkeit Kristalloszillatoren und
Keramikoszillatoren verwendet werden, und auf der Lichtempfängerseite
die Abstimmfrequenzen der besonderen Schalterpositionen der
ersten und zweiten Abstimmschalter durch die Schalteranordnung
gemäß Fig. 2 in einem festgelegten Bereich gesteuert werden,
was zu einer Verminderung der Produktionskosten führt.
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Außerdem können solche Mehrfachkanal-Überwachungssysteme
auch für andere Zwecke als zur Verhinderung von Straftaten
verwendet werden, wie beispielsweise die Überwachung von
Produktionslinien, wobei in diesem Fall andere Lichtstrahlen als
Infrarotstrahlen verwendet werden können oder ein geeignetes
Wellensignal erzeugt werden kann.