DE4308983A1 - Sensorschalter mit einem auf Bewegung reagierenden Sensor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sensorschalter mit ei­ nem auf Bewegung reagierenden Sensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und kann beispielsweise dazu verwendet wer­ den, eine Beleuchtung einzuschalten, solange sich eine Per­ son in einem überwachten Erfassungsbereich befindet.

Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nutzen die Bewegung einer Person dazu, ein Einschaltsignal - z. B. für eine Beleuch­ tung - zu erzeugen. Dieses Einschaltsignal bleibt solange erhalten, wie Bewegung der Person im Erfassungsbereich er­ kannt wird. Werden keine Bewegungen mehr erkannt, kehrt das Schaltsignal nach einer vorgebbaren Verzögerungszeit in seinen Ausgangszustand (Ausschaltzustand) zurück.

Wenn mit solchen Bewegungsmeldern Licht, z. B. in einem Büro, geschaltet wird, schaltet das Licht wieder aus, wenn keine Bewegung (z. B. bei ruhiger Tätigkeit der Person am Schreibtisch) mehr erkannt wird. In der Praxis wird deshalb üblicherweise eine sehr lange Verzögerungszeit eingestellt, um vorzeitige Ausschaltungen zu verhindern. Aber selbst dann gibt es noch Fälle, in denen das Licht abgeschaltet wird, obwohl der Raum noch besetzt ist. Außerdem wird durch Einstellung einer sehr langen Verzögerungszeit in nachtei­ liger Weise der Energiespareffekt stark reduziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sensor­ schalter mit einem auf Bewegung reagierenden Sensor der eingangs genannten Art anzugeben, der das Vorhandensein ei­ ner Person innerhalb eines Erfassungsbereiches zuverlässig erfaßt und permanent überprüft.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbeson­ dere darin, daß die Wärmestrahlung von Personen zusätzlich zur Bewegung der Person herangezogen wird, um das Vorhan­ densein einer Person zuverlässig zu erfassen. Der erste Sensor stellt dabei einem klassischen Bewegungsmelder dar, der auf Bewegungen einer Person im (relativ großen) ersten Erfassungsbereich reagiert. Der zweite Sensor über­ prüft die Temperatur in seinem (relativ kleinen) zweiten Erfassungsbereich, der innerhalb des ersten Erfassungsbe­ reiches liegt. Da der zweite Sensor erst bei Auftreten ei­ ner Bewegung vom ersten Sensor freigegeben wird, ist die Temperatur zum Zeitpunkt der Freigabe als eingespeicherte Referenz-Temperatur anzusehen. Bewegt sich eine Person in den Erfassungsbereich des zweiten Sensors, wird eine höhere Temperatur erkannt. Dieser Meßwert bleibt solange gültig und wird vom zweiten Sensor erkannt, solange die Person im zweiten Erfassungsbereich bleibt. Für die zuverlässige Personenerfassung ist es demnach nicht erforderlich, daß sich die Person innerhalb des zweiten Erfassungsbereiches bewegt. Erst nachdem die Person den zweiten Erfassungsbe­ reich verlassen hat, wird der zweite Sensor wieder ge­ sperrt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau des Sensorschalters,

Fig. 2 die Erfassungsbereiche der einzelnen Sensoren des Sensorschalters,

Fig. 3 das Impulsdiagramm interessierender Signale.

In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau des Sensorschalters dargestellt. Eine Lichtquelle 1 ist über eine Schaltstufe 2 (Relais oder Halbleiterschalter) mit einer Energieversor­ gungsstufe 3 (z. B. Netz) verbindbar. Die Schaltstufe 2 wird von einem ODER-Gatter 4 angesteuert. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 4 ist mit C bezeichnet.

Der Eingang a des ODER-Gatters 4 ist an den Ausgang einer Auswertestufe 7 angeschlossen, der eingangsseitig das Si­ gnal eines auf Bewegungen reagierenden Sensors 5 (Bewe­ gungssensor, Passiv-Infrarot-Sensor) über einen Verstärker 6 zugeleitet wird. Das Ausgangssignal der Auswertestufe 7 ist mit A bezeichnet.

Der Eingang b des ODER-Gatters 4 ist an den Ausgang einer Auswertestufe 10 angeschlossen, der eingangsseitig das Si­ gnal eines auf Infrarotstrahlen reagierenden Sensors 8 (Thermosensor, Thermoelement-Sensor, Thermopile-Sensor) über einen Verstärker 9 zugeleitet wird. Das Ausgangssignal der Auswertestufe 10 ist mit B bezeichnet. Als auf Infra­ rotstrahlen reagierender Sensor 8 kann auch ein Aktiv-In­ frarot-Detektor vorgesehen sein, der das reflektierte Licht einer Infrarot-Sendediode auswertet. Das Ausgangssignal A der Auswertestufe 7 wird zusätzlich einem weiteren Eingang (Freigabe-Eingang) der Auswertestufe 10 zugeleitet.

Die aus den Baukomponenten 4 bis 10 bestehende Anordnung ist nachfolgend auch als Sensorschalter 11 bezeichnet.

In Fig. 2 sind die Erfassungsbereiche der einzelnen Senso­ ren des Sensorschalters dargestellt. Der Sensorschalter 11 ist an einer Seitenwand eines Raumes 14 montiert. Es sind der den gesamten Raum 14 umfassende, durch den auf Bewegung reagierende Sensor 5 überwachte erste Erfassungsbereich 12 (= passiv überwachter Bereich) und der kleinere, durch den auf Infrarotstrahlen reagierenden Sensor 8 überwachte zweite Erfassungsbereich 13 (= aktiv oder thermisch über­ wachter Bereich) zu erkennen. Der zweite Erfassungsbereich 13 liegt stets innerhalb des ersten Erfassungsbereiches 12 und ist stets kleiner als dieser. Der zweite Erfassungsbe­ reich 13 kann auch als innerer Erfassungsbereich bezeichnet werden.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des Sensorschalters 11 beschrieben. In Fig. 3 ist hierzu das Impulsdiagramm in­ teressierender Signale A, B, C dargestellt. Zum Zeitpunkt t1 betritt eine Person den Raum 14 und tritt damit in den relativ großen ersten Erfassungsbereich 12 ein. Der auf Be­ wegung reagierende Sensor 5 erkennt die Bewegung, spricht an und folglich weist das Ausgangssignal A der Auswertestufe 7 den logischen Pegel H (High) auf. Das Ausgangssignal A mit Pegel H bewirkt zum einen die sofortige Einschaltung der Lichtquelle 1 - das Ausgangssignal C am ODER-Gatter 4 weist ebenfalls den Pegel H auf - und zum anderen die Einspeicherung des vom auf Infrarotstrahlen reagierenden Sensor 8 momentan erfaßten Temperatursignales als Referenz­ wert in der Auswertestufe 10 (Freigabe der Auswertestufe 10).

Zum Zeitpunkt t2 tritt die Person in den zweiten Erfas­ sungsbereich 13 ein. Der auf Infrarotstrahlen reagierende Sensor 8 erfaßt die von der Person verursachte Erwärmung, die eine Temperaturerhöhung über den gespeicherten Refe­ renzwert hinaus bewirkt, wodurch die Auswertestufe 10 an­ spricht und dem ODER-Gatter 4 ein Ausgangssignal B mit Pe­ gel H zuführt.

Zum Zeitpunkt t3 setzt sich die Person innerhalb des zwei­ ten Erfassungsbereiches 13 an einen Schreibtisch. Da der Sensor 5 nunmehr keine Bewegung mehr registriert, fällt das Ausgangssignal A der Auswertestufe 7 auf den Pegel L (Low) ab.

Im sich anschließenden Zeitraum zwischen t3 und t4 arbeitet die Person innerhalb des zweiten Erfassungsbereiches 13 ru­ hig am Schreibtisch und der Sensor 5 registriert keine Be­ wegung mehr. Die Lichtquelle 1 bleibt jedoch eingeschaltet, da der Sensor 8 die im Vergleich zum eingespeicherten Refe­ renzwert nach wie vor erhöhte Temperatur im zweiten Erfas­ sungsbereich registriert und das Signal B folglich den Pe­ gel H beibehält. Der Pegel des Signals C beträgt ebenfalls weiterhin H.

Zum Zeitpunkt t4 erhebt sich die Person und bewegt sich vom Schreibtisch fort. Diese Bewegung wird vom Sensor 5 erfaßt und das Signal A nimmt wiederum den Pegel H an.

Zum Zeitpunkt t5 verläßt die Person den zweiten Erfas­ sungsbereich 13, wodurch der Sensor 8 einen Temperaturrück­ gang im Vergleich zum eingespeicherten Referenzwert regi­ striert und folglich das Signal B auf den Pegel L abfällt.

Zum Zeitpunkt t6 verläßt die Person den Raum 14 und damit den ersten Erfassungsbereich 12, d. h. der Sensor 5 regi­ striert keine Bewegung mehr und das Signal A fällt auf den Pegel L ab. Da nunmehr an keinem der Eingänge a, b des ODER-Gatters 4 ein Signal mit Pegel H ansteht, fällt das Ausgangssignal C ebenfalls auf den Pegel L ab und die Lichtquelle 1 wird abgeschaltet. Mit dem Abfallen des Si­ gnals B auf den Pegel L wird die Auswertestufe 10 gesperrt und kann erst wieder durch ein erneutes Signal A mit Pegel H freigegeben werden.

Das Ausgangssignal C kann alternativ für andere Anwendungen direkt weiterverarbeitet oder weitergeleitet werden (z. B. für ein Bussystem).

Claims (5)

1. Sensorschalter mit einem auf Bewegung reagierenden ersten Sensor mit einem ersten überwachten Erfassungsbe­ reich (12), dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein auf Infrarotstrahlen reagierender zweiter Sensor (8) mit einem zweiten überwachten Erfassungsbereich (13) vorgesehen ist, wobei der zweite Erfassungsbereich innerhalb des ersten Erfassungsbereiches liegt und kleiner als dieser ist, wobei der zweite Sensor (8) vom ersten Sensor (5) freigegeben wird, sobald letzterer eine Bewegung erkennt, wobei die vom zweiten Sensor zum Zeitpunkt der Freigabe registrierte Temperatur als Referenztemperatur abgespeichert wird und wobei die mittels Auswertestufen (7, 10) aufbereiteten Ausgangssignale (A, B) der Sensoren (5, 8) über ein ODER-Gat­ ter (7) zum Ausgangssignal (C) des Sensorschalters (11) miteinander verknüpft sind.

2. Sensorschalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Passiv-Infrarot-Sensor als erster Sensor (5) eingesetzt wird.

3. Sensorschalter nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Thermoelement-Sensor als zweiter Sensor (8) eingesetzt wird.

4. Sensorschalter nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Thermopile-Sensor als zweiter Sen­ sor (8) eingesetzt wird.

5. Sensorschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aktiv-Infrarot-Detektor als zweiter Sensor (8) eingesetzt wird, der das reflektierte Licht einer Infrarot-Sendediode auswertet.