DE4040812A1

DE4040812A1 - MINIATURIZED PASSIVE INFRARED MOTION DETECTOR

Info

Publication number: DE4040812A1
Application number: DE19904040812
Authority: DE
Inventors: Ralf Gast; Andreas Thun; Andre Dr Haufe; Andreas Wermke
Original assignee: Iris GmbH IG Infrared and Intelligent Sensors
Current assignee: Iris GmbH IG Infrared and Intelligent Sensors
Priority date: 1990-12-14
Filing date: 1990-12-14
Publication date: 1992-06-25
Also published as: WO1992010819A1

Abstract

Miniaturised passive infra-red movement detector. Passive infra-red movement detectors are primarily used in intruder alarm installations. In order to obtain a wide range of coverage, these devices make use of Fresnel lens arrangements or mirror optics which substantially determine their size and hamper miniaturisation. The novel device is designed to be substantially smaller than prior-art passive infra-red movement detectors despite having a wide range of coverage. A detector (1) constructed as a multi-element sensor in the form of one or more lines is arranged behind a convergent lens (2). Thus the coverage (4) in front of the convergent lens can be divided into several small fields of view (4.1 to 4.8) of high sensitivity in a substantially smaller format.

Description

Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder werden hauptsächlich als Einbruchsmeldeanlagen, aber auch als Bewegungsmelder, z. B. zum Einschalten von Beleuchtungen, eingesetzt. Dabei wird die von einer Person oder einer anderen Wärmequelle emittierte Infrarotstrahlung von einer Optik gebündelt und auf einen pyroelektrischen Detektor gerichtet. Im Meßbereich der Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder können kleinste Strahlungsflußänderungen, das heißt zeitliche Änderungen der Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur und der jeweiligen Oberflächentemperatur der Person/des Objektes, detektiert werden.Passive infrared motion detectors are mainly used as Intrusion detection systems, but also as motion detectors, e.g. B. used to switch on lights. Doing so emitted by a person or other heat source Infrared radiation bundled and focused by optics directed a pyroelectric detector. In the measuring range of Passive infrared motion detectors can detect the smallest changes in radiation flow, that is, changes over time in the temperature difference between the ambient temperature and the respective Surface temperature of the person / object, detected will.

Nach dem bisherigen Stand der Technik wird der Überwachungsbereich von Passiv-Infrarot-Bewegungsmeldern durch Fresnel-Linsen-Anordnungen oder Spiegeloptiken in mehrere Gesichtsfelder mit dazwischenliegenden Dunkelfeldern eingeteilt, um bereits geringe Bewegungen einer Person/eines Objektes nachweisen zu können, welche die Gesamtstrahlung noch nicht wesentlich ändern würden. Die Größe der Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder wird hauptsächlich durch die verwendeten Fresnel-Linsen-Anordnungen bzw. Spiegeloptiken bestimmt, welche keine Miniaturisierung der Geräte ermöglichen. Diese Geräte werden meistens in kastenförmigen Gehäusen untergebracht, die an der Decke oder an einer Wand befestigt werden und somit die uneingeschränkte Erfassung von Bewegungen im überwachten Bereich ermöglichen. Nachteilig ist jedoch, daß die Bewegungsmelder ohne weiteres als solche zu erkennen sind und unbefugte Personen sich über die installierten Sicherheitsmaßnahmen einfach informieren können.The surveillance area is based on the current state of the art of passive infrared motion detectors through Fresnel lens arrangements or mirror optics in several visual fields with dark fields in between to detect even slight movements of a person / object to be able to see the total radiation not yet would change significantly. The size of the passive infrared motion detector is mainly used by the Determines Fresnel lens arrangements or mirror optics, which do not allow miniaturization of the devices. These Devices are mostly housed in box-shaped housings, which are attached to the ceiling or to a wall and thus the unrestricted recording of movements in the enable monitored area. The disadvantage, however, is that to easily recognize the motion detectors as such are and unauthorized persons over the installed Simply inform security measures.

In vielen Fällen, z. B. in Kultureinrichtungen, sind bei der Auswahl und Installation der Sicherungsanlagen neben den sicherheitstechnischen Aspekten auch die Erhaltung der Raumästhetik von großer Bedeutung.In many cases, e.g. B. in cultural institutions, are at the Selection and installation of the security systems in addition to the safety aspects also the preservation of the room aesthetics of great importance.

In der DE-OS 39 00 605 wird ein Bewegungsmelder beschrieben, dessen äußere Form der einer herkömmlichen Glühlampe nachgebildet ist.DE-OS 39 00 605 describes a motion detector its outer shape is modeled on that of a conventional light bulb is.

Wie in der DE-OS 29 20 217 erwähnt, wurden Bewegungsmelder auch schon in Buchform hergestellt und in Bücherregalen untergebracht. Eine derartige Tarnung setzt aber voraus, daß in dem zu überwachenden Raum auch Bücher vorhanden sind.As mentioned in DE-OS 29 20 217, motion detectors also made in book form and on bookshelves housed. However, such camouflage requires that There are also books in the room to be monitored.

Aus der DE-OS 29 20 217 ist ein Infrarotbewegungsmelder bekannt, dessen äußeren Umrisse die Form und die Abmessungen einer Unter-Putz-Dose einer Standard-Stromversorgungs-Netzanlage aufweisen. Damit ist der Infrarot-Bewegungsmelder als solcher zwar ausreichend getarnt, sind aber auch die möglichen Installationsorte auf die für Unter-Putz-Dosen üblichen Plätze beschränkt.An infrared motion detector is known from DE-OS 29 20 217, its outer contours the shape and dimensions a flush-mounted box of a standard power supply system exhibit. So the infrared motion detector is as although these are sufficiently disguised, they are also possible Installation locations on the usual for flush-mounted boxes Limited places.

In der DE-PS 34 47 350 wird die Kombination eines Reiseweckers mit einem Bewegungsmelder vorgeschlagen. Einen Vorteil dieser Erfindung stellt die Tarnung des Bewegungsmelders dar.In DE-PS 34 47 350 the combination of a travel alarm clock proposed with a motion detector. One advantage of this Invention represents the camouflage of the motion detector.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder anzugeben, die die uneingeschränkte Erfassung des zu überwachenden Bereiches gewährleistet und so klein ist, das er nicht ohne weiteres als solcher zu erkennen ist.The invention has for its object a passive infrared motion detector specify the unrestricted Guaranteed detection of the area to be monitored and is so small that it is not as such is recognizable.

Diese Aufgabe wurde durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben und werden im folgenden Ausführungsbeispiel erläutert.This task was accomplished by the in the characteristic part of the Claim 1 measures solved. Beneficial Refinements are specified in the subclaims and are explained in the following embodiment.

Fig. 1 zeigt eine mögliche Anordnung der Mehrelementesensoren in einer Zeile. Fig. 1 shows a possible arrangement of the multi-element detector in a row.

Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den dazugehörigen Gesichtsfeldern. Fig. 2 shows the device according to the invention with the corresponding fields of view.

Der wesentliche Erfindungsgedanke besteht in der Anordnung eines passiven Infrarotdetektors, der als Mehrelementesensor in Form einer oder mehrerer Zeilen ausgebildet ist, hinter einer Sammellinse, wodurch das Gesichtsfeld des miniaturisierten Passiv-Infrarot-Bewegungsmelders vor der Sammellinse, entsprechend der Anzahl, Geometrie und Anordnung der Mehrelementesensoren in mehrere kleinere Gesichtsfelder mit dazwischenliegenden Dunkelfeldern unterteilt wird, und die Auswerteschaltung einen Alarm auslöst, wenn eine Bewegung von Personen und/oder Objekten im Gesichtsfeld der erfindungsgemäßen Vorrichtung registriert wird.The essential idea of the invention is the arrangement a passive infrared detector, which acts as a multi-element sensor is in the form of one or more lines behind a converging lens, which reduces the field of view of the miniaturized Passive infrared motion detector in front of the converging lens, according to the number, geometry and arrangement of the Multi-element sensors in several smaller fields of view intermediate dark fields is divided, and the Evaluation circuit triggers an alarm when a movement of people and / or objects in the visual field of the invention Device is registered.

Die Mehrelementesensoren stellen Strahlungsempfänger zur Aufnahme der von Personen und/oder Objekten emittierten Wärmestrahlung dar. Besonders geeignet sind hierfür pyroelektrische Sensoren, die billig hergestellt und ohne zustätzliche Kühlung betrieben werden.The multi-element sensors provide radiation receivers Recording those emitted by people and / or objects Heat radiation is particularly suitable for this pyroelectric Sensors that are manufactured cheaply and without additional Be operated cooling.

Die Sammellinse ermöglicht die Fokussierung der einfallenden Wärmestrahlung auf die Mehrelementesensoren und außerdem die wesentliche Miniaturisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Vergleich zu bekannten Geräten.The converging lens enables the focusing of the incident Heat radiation on the multi-element sensors and also the substantial miniaturization of the device according to the invention compared to known devices.

Durch die zentrale Anordnung einer Lochblende vor der Sammellinse werden der Einfall von flachen Strahlen und Streulicht auf die Linse und Totalreflexionen innerhalb der Linse vermieden.Due to the central arrangement of a pinhole in front of the converging lens be the incidence of flat rays and stray light on the lens and total reflections within the lens avoided.

Die Gesichtsfelder des miniaturisierten Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder werden so dimensioniert, daß zu detektierende Personen und/oder Objekte sicher erfaßt werden. Die an den Mehrelementesensoren auftretenden Signale werden in den dazugehörigen Vorverstärkern verstärkt, im A/D-Wandler digitalisiert und in der Auswerteschaltung verarbeitet. Diese löst einen Alarm aus, wenn in den Gesichtsfeldern der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Bewegung registriert wird. Durch die Verwendung eines Interferenzfilters vor der Sammellinse wird verhindert, daß Störstrahlung, wie z. B. Sonnenlicht und Autoscheinwerfer, auf die Mehrelementesensoren fallen kann.The fields of view of the miniaturized passive infrared motion detector are dimensioned so that to be detected Persons and / or objects can be reliably detected. The on The signals occurring in the multi-element sensors are shown in associated preamplifiers amplified, digitized in the A / D converter and processed in the evaluation circuit. These triggers an alarm when in the visual fields of the invention Device a movement is registered. By using an interference filter in front of the converging lens prevents interference radiation, such as. B. Sunlight and car headlights, on the multi-element sensors can fall.

In Fig. 1 ist der Detektor 1, bestehend aus 8 in einer Zeile angeordneten Mehrelementesensoren 1.1-1.8 dargestellt. Jedem Mehrelementesensor ist ein Gesichtsfeld zugeordnet. Die Geometrie und Anordnung der Mehrelementesensoren entspricht der Geometrie und Anordnung der gewünschten Gesichtsfelder, wird aber wesentlich von der Form und dem Brechungsindex der Linse, und vom Abstand der Mehrelementesensoren zur Linse bestimmt.In Fig. 1, the detector 1 shown with 8 arranged in a row multi-element detector 1.1-1.8. A field of view is assigned to each multi-element sensor. The geometry and arrangement of the multi-element sensors corresponds to the geometry and arrangement of the desired fields of view, but is essentially determined by the shape and refractive index of the lens and by the distance of the multi-element sensors from the lens.

Die Fig. 2 zeigt die Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit ihrem Gesichtsfeld 4. Vorverstärker, Multiplexer, Analog/Digital-Wandler und Auswerteschaltung sind nicht dargestellt. Fig. 2 shows the front view of the inventive device with her face panel 4. Preamplifier, multiplexer, analog / digital converter and evaluation circuit are not shown.

In der Brennebene einer halbkugelförmigen Linse 2 befindet sich der Detektor 1. Vor der planen Seite der Linse ist eine Lochblende 3 zentrisch angeordnet, die flache Strahlen und Streulicht von der Linse fernhält und das Auftreten von Totalreflexionen in der Linse verhindert. Das gesamte Gesichtsfeld der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welches einen Winkelbereich von 120° parallel zur Zeile und einen Winkelbereich von 8° senkrecht zur Zeile umfaßt, besteht aus 8 kleineren Gesichtsfeldern 4.1-4.8, die alle einen Öffnungswinkel von 8° besitzen und dazwischenliegenden Dunkelfeldern.The detector 1 is located in the focal plane of a hemispherical lens 2 . A pinhole 3 is arranged centrally in front of the flat side of the lens, which keeps flat rays and scattered light away from the lens and prevents the occurrence of total reflections in the lens. The entire visual field of the device according to the invention , which comprises an angular range of 120 ° parallel to the line and an angular range of 8 ° perpendicular to the line, consists of 8 smaller visual fields 4.1-4.8 , all of which have an opening angle of 8 ° and dark fields in between.

Durch die Erfindung wurde eine Vorrichtung geschaffen, die trotz großem Erfassungsbereich wesentlich kleiner als mit Fresnel-Linsen-Anordnungen oder Spiegeloptiken aufgebaute Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder und somit als solcher nicht ohne weiteres erkennbar ist, und deren Installation den ästhetischen Raumeindruck nicht verschlechtert.A device was created by the invention, the despite the large detection area, much smaller than with Fresnel lens arrangements or mirror optics Passive infrared motion detector and therefore not as such is easily recognizable, and their installation the aesthetic impression of space does not deteriorate.

Claims

1. Miniaturized passive infrared motion detector, consisting of optics, passive infrared detector, preamplifier, multiplexer, analog-digital converter and evaluation circuit, characterized in that

that the detector is designed as a multi-element sensor in the form of one or more lines,
- That the detector is arranged behind a single converging lens, and
- That the evaluation circuit triggers an alarm when movement of people and / or objects is registered in the detection range of the detector.

2. Miniaturized passive infrared motion detector after Claim 1, characterized in that before the Converging lens is a pinhole.

3. Miniaturized passive infrared motion detector after Claims 1 and 2, characterized in that before an interference filter is located on the converging lens.

4. Miniaturized passive infrared motion detector after Claims 1-3, characterized in that the converging lens consists of plastic.

5. Miniaturized passive infrared motion detector according to claim 1-4, characterized in that the converging lens is a Fresnel lens.

6. Miniaturized passive infrared motion detector after Claims 1-5, characterized in that the detector consists of pyroelectric material.

7. Miniaturized passive infrared motion detector after Claims 1-6, characterized in that as a multi-element sensor trained detector from dual sensors consists.

8. Miniaturized passive infrared motion detector after Claims 1-7, characterized in that the detector partially or completely encloses an area.

9. Miniaturized passive infrared motion detector after Claims 1-8, characterized in that each sensor element has a separate supply line and electrical is individually connected.

10. Miniaturized passive infrared motion detector after Claims 1-9, characterized in that each sensor element a separate preamplifier is connected.

11. Miniaturized passive infrared motion detector after Claims 1-10, characterized in that all preamplifiers are implemented in an integrated module.

12. Miniaturized passive infrared motion detector after Claims 1-11, characterized in that all sensor elements are electrically connected together.

13. Miniaturized passive infrared motion detector Claims 1-12, characterized in that all sensor elements a common preamplifier is connected is.