DE602004007606T2

DE602004007606T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Reduktion von Fehlalarmen wegen Weisslichts in einem Bewegungsmeldesystem

Info

Publication number: DE602004007606T2
Application number: DE602004007606T
Authority: DE
Inventors: William S. Dipoala
Original assignee: Bosch Security Systems Inc
Current assignee: Bosch Security Systems Inc
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2004-12-09
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2024-12-10
Also published as: EP1544823B1; US20050127298A1; EP1544823A3; EP1544823A2; ATE367630T1; DE602004007606D1; US7161152B2; ES2289416T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bewegungserfassungssysteme und insbesondere auf Bewegungserfassungssysteme unter Verwendung passiver Infrarot-Bewegungssensoren (PIR-Bewegungssensoren).
Es ist bekannt, dass alle Objekte einen Pegel von Infrarotlicht ausstrahlen, der sich mit der Temperatur des Objekts ändert. Diese Eigenschaft nutzend werden passive Infrarot-Bewegungssensoren (PIR-Bewegungssensoren) in Sicherheitssystem verwendet, um eine Bewegung eines relativ warmen Körpers, der einen relativ hohen Pegel des Infrarotlichts ausstrahlt, wie etwa ein menschlicher Eindringling oder ein Kraftfahrzeug zu erfassen. Die Sensoren überwachen den Pegel des von jedem mehrerer Erfassungszonen ausgehenden Infrarotlichts. Wenn der Pegel des Infrarotlichts in irgendeiner der Erfassungszonen plötzlich um einen erheblichen Betrag ansteigt, was durch die Bewegungssensoren erfasst wird, übertragen die Bewegungssensoren ein Alarmsignal. Das Alarmsignal zeigt an, dass der Bewegungssensor die Bewegung eines warmen Körpers erfasst hat.
Ein Problem besteht darin, dass die pyroelektrischen Messfühler, die in PIR-Bewegungssensoren verwendet werden, sowohl für breitbandiges sichtbares Licht als auch für Infrarotlicht empfindlich sind. Somit ist es möglich, dass sichtbares Licht durch den PIR-Bewegungssensor als Infrarotlicht interpretiert wird, wodurch der Sensor einen Fehlalarm ausgibt. Durch Fahrzeugscheinwerfer und Handtaschenlampen erzeugtes Licht sind typische Fehlalarm-Quellen.
Es ist bekannt, dass ein Mehrschicht-Siliciumfilter zur Baueinheit des pyroelektrischen Messfühlers hinzugefügt wird, um die Menge des sichtbaren Lichts zu verringern, die den pyroelektrischen Messfühler erreicht. Allerdings geht immer noch eine gewisse kleine Menge sichtbaren Lichts durch den Filter hindurch. Außerdem wird ein Teil des sichtbaren Lichts, das den Filter beleuchtet, umgewandelt und als Infrarotlicht wieder abgestrahlt. Die Polyethylen-Fresnel-Linse oder das Polyethylenfenster der optischen Baugruppe des Bewegungssensors ist üblicherweise mit Farbstoffen imprägniert, um eine zusätzliche Filterung zu erzielen. Selbst mit diesen Maßnahmen unterliegt der PIR-Bewegungssensor der Ausgabe von Fehlalarmen durch Pegel des sichtbaren Lichts, die von wenigen hundert Lux bis zu mehreren tausend Lux reichen. Eine Einbeziehung von mehr als einem Mehrschicht-Siliciumfilter oder ein Hinzufügen von mehr Farbstoff zur Fresnel-Linse über eine optimale Menge hinaus führt zu einer Verringerung der Empfindlichkeit des Bewegungsdetektors für das Infrarotlicht und beeinträchtigt die Gesamtfunktion des Bewegungsdetektors.
Zudem haben viele Länder Bestimmungen, die fordern, dass ein Bewegungsdetektor für sichtbares Licht bis 6500 Lux unempfindlich ist, was ungefähr der Pegel des Lichts ist, der durch einen in einem Abstand von zehn Fuß auf den PIR-Sensor gerichteten Fahrzeugscheinwerfer erzeugt wird. Wenn ein Bewegungsdetektor solche Bedingungen nicht erfüllt, wird er wahrscheinlich vom Verkauf in dem Land, in dem die Bestimmungen gültig sind, ausgeschlossen.
Was auf dem Gebiet gebraucht wird, ist ein Bewegungserfassungssystem, das nicht anfällig für ein Ausgeben von Fehlalarmen infolge des Auftretens von sichtbarem Licht ist.
DE 42 36 618 A1 beschreibt ein Bewegungserfassungssystem mit einem Infrarotsensor und einem Umgebungslichtsensor. Wenn Umgebungslicht erfasst wird, wird ein entsprechendes Infrarotsignal bestimmt, wobei beurteilt wird, ob das bestimmte Signal dem gemessenen Signal entspricht. Ein Alarm wird nur erzeugt, falls das vorgegebene Signal und das gemessene Signal verschieden sind.
US 4.894.527 offenbart ein mit einem Umgebungslichtsensor gekoppeltes Bewegungserfassungssystem. Das Bewegungserfassungssystem wird deaktiviert, falls Umgebungslicht mit einem bestimmten Pegel gemessen wird.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Bewegungserfassungssystem gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Erfassen von Bewegung gemäß Anspruch 14.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie ein Bewegungserfassungssystem schafft, in dem auf sichtbares Licht zurückzuführende Fehlalarme verringert oder beseitigt sind.
Das oben Erwähnte sowie weitere Merkmale und Aufgaben dieser Erfindung und die Art und Weise, sie zu erreichen, werden klarer und die Erfindung selbst wird besser verständlich anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung, in der:
1 ein schematischer Blockschaltplan einer Ausführungsform des Bewegungserfassungssystems der vorliegenden Erfindung ist,
2A eine Draufsicht eines Erfassungsmusters ist, das durch das Bewegungserfassungssystem von 1 überwacht wird,
2B eine Seitenansicht des Erfassungsmusters von 3A ist,
3A eine graphische Darstellung eines zum Bewegungserfassungssystem von 1 gesendeten Lichtsignals ist,
3B eine graphische Darstellung des Spannungsausgangs des PIR-Verstärkers von 1 ist,
3C eine graphische Darstellung des Spannungsausgangs des PIR-Komparators mit hohem Schwellenwert von 1 ist,
3D eine graphische Darstellung des Spannungsausgangs des PIR-Komparators mit niedrigem Schwellenwert von 1 ist,
3E eine graphische Darstellung des gefilterten Spannungsausgangs der Photozelle von 1 ist,
3F eine graphische Darstellung des Spannungsausgangs des Fotozellenkomparators mit hohem Schwellenwert von 1 ist,
3G eine graphische Darstellung des Spannungsausgangs des Fotozellenkomparators mit niedrigem Schwellenwert von 1 ist.
Übereinstimmende Bezugszeichen geben übereinstimmende Teile überall in den mehreren Ansichten an. Auch wenn die hier dargestellte Erläuterung Ausführungsformen der Erfindung in verschiedenen Formen veranschaulicht, sollen die unten offenbarten Ausführungsformen nicht erschöpfend sein oder als den Umfang der Erfindung auf die genauen Formen, die offenbart werden, einschränkend verstanden werden.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht 1 eine Ausführungsform eines Bewegungserfassungssystems 10, das eine Fresnel-Linse 12, eine passive Infrarot-Sensorbaugruppe 14 (PIR-Sensorbaugruppe), eine PIR-Komparatorschaltung 16, eine Photozelle 18, eine Photozellen-Komparatorschaltung 20, einen Mikrocontroller 22 und ein Alarmrelais 24 umfasst. Die Fresnel-Linse 12 kann aus einem pigmentierten Polyethylenmaterial gebildet sein. Die Art und die Menge des Farbstoffs in der Linse 12 kann hinsichtlich seiner Infrarotdurchlasseigenschaften, seines Vermögens, sichtbares Licht zu schwächen, und seines kosmetischen Erscheinungsbilds ausgewählt werden. Die Linse 12 kann den Durchgang von Licht mit vorgegebenen Wellenlängen verhindern, wobei sie dadurch als ein Filterungselement wirken kann. Die Fresnel-Linse 12 kann mehrfachfacettiert sein, um mehrere Erfassungszonen oder -flächen in einem Raum vorzusehen. Beispielsweise veranschaulicht 2A eine Anordnung von Erfassungszonen 26, die unter Verwendung der Linse 12 überwacht werden können. Das heißt, die Linse 12 ermöglicht, dass eine PIR-Sensorbaugruppe 14 und eine Photozelle 18 für infrarotes und sichtbares Licht in jeder der Erfassungszonen 26 empfindlich sind, d. h., eine Bewegung erfassen. Wie in 2B gezeigt ist, kann die Anordnung von Erfassungszonen 26 sowohl in vertikaler Richtung als auch in horizontaler Richtung aufgefächert sein, so dass mehr Fläche auf einer überwachten Grundfläche abgedeckt werden kann.
Obgleich in der in 1 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung eine Photozelle verwendet ist, können alternative Ausführungsformen der Erfindung andere Sensoren als eine Photozelle verwenden. Der Sensor 18 kann z. B. eine Photodiode, ein Phototransistor, ein Photoelement oder eine andere geeignete Vorrichtung sein. Photodioden und Phototransistoren sind typischerweise für Licht im sichtbaren Spektrum, d. h. Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 400 bis 700 nm, sowie im nahen Infrarotspektrum empfindlich. Typischerweise strahlen Quellen für sichtbares Licht nicht nur Licht im sichtbaren Spektrum aus, sondern erzeugen außerdem Licht im Infrarotspektrum, wobei viele weißes Licht ausstrahlende Quellen einen Spitzenabstrahlungswert im nahen Infrarotspektrum mit einer Wellenlänge von ungefähr 1 μm aufweisen. Folglich können Photodioden, Phototransistoren oder andere Vorrichtungen, die für Licht im nahen Infrarot, z. B. Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 1 μm, empfindlich sind, mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um Lichtquellen zu erfassen, die möglicherweise einen Fehlalarm erzeugen können, selbst wenn solche Sensoren mit Filtern versehen sind, die Licht aus dem sichtbaren Spektrum filtern.
Wenn z. B. ein erster Sensor eingesetzt wird, um die Anwesenheit eines Eindringlings durch eine Überwachung von Licht in einem ersten Bereich von Wellenlängen zu erfassen, z. B. ein PIR-Sensor, der Lichtänderungen in einem gewünschten Wellenlängenbereich von ungefähr 7 bis 14 μm überwacht, der aber außerdem Änderungen der Pegel von Licht im nahen Infrarot und von sichtbarem Licht erfassen kann, kann ein zweiter Sensor zum Erfassen der Ausstrahlungen einer möglicherweise einen Fehlalarm auslösenden Lichtquelle durch Überwachung eines zweiten Wellenlängenbereichs verwendet werden, der nur sichtbares Licht umfasst (sichtbares Licht ist Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von ungefähr 400 bis 700 nm) oder der sowohl sichtbares Licht als auch Licht im nahen Infrarot, das eine Wellenlänge hat, die zwischen sichtbares Licht und den gewünschten Wellenlängenbereich des ersten Sensors fällt, umfasst oder auf einen Bereich beschränkt ist, der zwischen das sichtbare Licht und den gewünschten Bereich des ersten Sensors fällt. Mit anderen Worten hinsichtlich des zweiten Sensors zum Erfassen einer sichtbares Licht ausstrahlenden Quelle, die möglicherweise einen Fehlalarm erzeugen kann, kann der zweite Sensor für Licht in einem Bereich, der eine unter Grenze hat, die niedriger als 7 μm ist, und der Wellenlängen größer als 400 nm umfasst, empfindlich sein. Beispielsweise kann ein zweiter Sensor, der für Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 1 μm empfindlich ist, der aber kein sichtbares Licht erfassen kann, dennoch wirksam verwendet werden, um möglicherweise einen Fehlalarm auslösende Quellen sichtbaren Lichts zu erfassen.
In Bezug auf die Ausführungsform von 1 umfasst die PIR-Sensorbaugruppe 14 einen pyroelektrischen Sensor (Pyrosensor) 28, einen Verstärker 30 und ein optionales Mehrschicht-Siliciumfilter 32. Das Filter 32 ist so konfiguriert, dass es so viel sichtbares Licht von der Linse 12 wie möglich herausfiltert und das Infrarotlicht von der Linse 12 so wenig wie möglich abschwächt. Der Pyrosensor 28 wandelt das gefilterte Licht vom Filter 32 in ein elektrisches Signal um. Der Pyrosensor 28 kann besonders für Licht mit einer Wellenlänge ungefähr im Bereich von 7 Mikrometer bis 14 Mikrometer empfindlich sein. Der Verstärker 30 empfängt das elektrische Signal vom Sensor 28 und verstärkt das Signal.
Das verstärkte Signal wird von der PIR-Komparatorschaltung 16 empfangen, die einen PIR-Fensterkomparator mit einem PIR-Komparator 34 mit hohem Schwellenwert und einem PIR-Komparator 36 mit niedrigem Schwellenwert umfasst. Der Komparator 34 mit hohem Schwellenwert vergleicht die Spannung des verstärkten Signals mit einem Wert der hohen Schwellenwertspannung (V_{Th H}), während der Komparator 36 mit niedrigem Schwellenwert die Spannung des verstärkten Signals mit einem Wert der niedrigen Schwellenwertspannung (V_{Th L}) vergleicht. Der Komparator 34 mit hohem Schwellenwert gibt ein Merkersignal für hohen Schwellenwert in Form einer logischen "1" aus, wenn die Spannung des verstärkten Signals größer als der Wert der hohen Schwellenwertspannung (V_Th
H) ist, wobei er eine logische "0" ausgibt, wenn die Spannung des verstärkten Signals niedriger als der Wert der hohen Schwellenwertspannung (V_{Th H}) ist. Dagegen gibt der Komparator 36 mit niedrigem Schwellenwert ein Merkersignal für niedrigen Schwellenwert in Form einer logischen "1" aus, wenn die Spannung des verstärkten Signals niedriger als der Wert der niedrigen Schwellenwertspannung (V_{Th L}) ist, wobei er eine logische "0" ausgibt, wenn die Spannung des verstärkten Signals niedriger als der Wert der niedrigen Schwellenwertspannung (V_{Th L}) ist.
Der Photozellensensor 18, der in Form einer Cadmium-Sulfid-Photozelle (CdS-Photozelle) vorliegen kann, ist in der Nähe oder benachbart zum Pyrosensor 28 angeordnet, so dass das sichtbare Licht, d. h. weißes Licht, das die Linse 12 durchdringt, sowohl den Pyrosensor 28 als auch die Photozelle 18 beleuchtet und von ihnen aufgenommen wird. Die Photozelle 18 wandelt das Licht von der Linse 12 in ein elektrisches Signal um, das von der Photozellen-Komparatorschaltung 20 empfangen wird. Die Komparatorschaltung 20 enthält mehrere spannungsteilende Widerstände 38, 40, 42, 44, 46, einen Trennwiderstand 47, einen Gleichspannungssperrkondensator 48 und einen Photozellen-Fensterkomparator mit einem Photozellenkomparator 50 mit hohem Schwellenwert und einem Photozellenkomparator 52 mit niedrigem Schwellenwert.
Eine Spannung von +5 V kann am Knoten 54 für die Spannungsteilungsschaltung angelegt sein. Dieselben +5 V oder eine andere Spannung können am Knoten 56 angelegt sein. Die an den Knoten 59 bzw. 60 angelegten Schwellenwertspannungen V_{Th H} und V_{Th L} können unter Verwendung eines Spannungsteilungs-Widerstandsnetzes (nicht gezeigt) erzeugt werden. Die Schwellenwertspannung V_Th
H am Knoten 58 ist möglicherweise aber nicht zwangsläufig gleich der Schwellenwertspannung V_{Th H} am Knoten 62. Ähnlich ist die Schwellenwertspannung V_{Th L} am Knoten 60 möglicherweise aber nicht zwangsläufig gleich der Schwellenwertspannung V_{Th L} am Knoten 64.
Der Gleichspannungssperrkondensator 48 filtert die sich langsam ändernden Signale von der Photozelle 18 aus und ermöglicht dadurch ein Stabilisieren der Komparatoren 50, 52, wenn die Photozelle 18 verschiedenen Hintergrundlichtpegeln ausgesetzt ist. Somit können sich langsam ändernde Lichtpegel vernachlässigt werden. Lediglich schnelle oder plötzliche Änderungen der Lichtpegel werden von den Komparatoren 50, 52 erfasst. Der Widerstand 47 kann einen Widerstand besitzen, der viel größer als der der Widerstände 40, 42, 44, 46 ist, so dass die Photozellenspannung die Schwellenwertspannungen an den Knoten 62, 64 nicht wesentlich beeinflusst.
Der Komparator 50 mit hohem Schwellenwert vergleicht die Spannung des Signals vom Kondensator 48 mit einem Wert der hohen Schwellenwertspannung (V_{Th H}), während der Komparator 52 mit niedrigem Schwellewert die Spannung des Signals vom Kondensator 48 mit einem Wert der niedrigen Schwellenwertspannung (V_{Th L}) vergleicht. Der Komparator 50 mit hohem Schwellenwert gibt ein Merkersignal für hohen Schwellenwert in Form einer logischen "1" aus, wenn die Spannung des Signals vom Kondensator 48 größer als der Wert der hohen Schwellenwertspannung (V_Th
H) ist, wobei er eine logische "0" ausgibt, wenn die Spannung des Signals vom Kondensator 48 niedriger als der Wert der hohen Schwellenwertspannung (V_Th
H) ist. Dagegen gibt der Komparator 52 mit niedrigem Schwellenwert ein Merkersignal für niedrigen Schwellenwert in Form einer logischen "1" aus, wenn die Spannung des Signals vom Kondensator 48 niedriger als der Wert der niedrigen Schwellenwertspannung (V_Th
L) ist, wobei er eine logische "0" ausgibt, wenn die Spannung des Signals vom Kondensator 48 niedriger als der Wert der niedrigen Schwellenwertspannung (V_Th
L) ist.
Änderungen der Ausgangszustände der Komparatoren 34, 36, 50, 52, die alle Spannungskomparatoren sein können, werden hier als "Schwellenwertdurchgänge" bezeichnet. Den Komparatoren 34, 36 zugeordnete Schwellenwertdurchgänge können auf Infrarotlicht oder sichtbares Licht schließen lassen, das durch den Pyrosensor 28 erfasst wird. Den Komparatoren 50, 52 zugeordnete Schwellenwertdurchgänge können auf sichtbares Licht schließen lassen, das durch die Photozelle 18 erfasst wird.
Der Mikrocontroller 22 empfängt die digitalen Eingaben von den, Komparatoren 34, 36, 50, 52 und bestimmt, ob es eine Korrelation oder Entsprechung zwischen Schwellenwertdurchgängen, die den Komparatoren 34, 36 zugeordnet sind, und Schwellenwertdurchgängen, die den Komparatoren 50, 52 zugeordnet sind, gibt. Wenn es innerhalb einer bestimmten Zeitdauer eine Anzahl von Schwellenwertdurchgängen gibt, die den Komparatoren 34, 36 zugeordnet sind, wobei es keine korrelierenden Schwellenwertdurchgänge gibt, die den Komparatoren 50, 52 zugeordnet sind, kann der Mikrocontroller 22 folgern, dass die den Komparatoren 34, 36 zugeordneten Schwellenwertdurchgänge auf eine Änderung des Pegels des Infrarotlichts, das von dem Pyrosensor 28 empfangen wird, zurückzuführen sind. Da eine Änderung des Infrarotlichts die Anwesenheit eines Eindringlings anzeigen kann, kann der Mikroprozessor 22 daraufhin ein Alarmsignal erzeugen und das Bewegungserfassungssignal oder "Alarmsignal" an das Alarmrelais 24 übertragen, wodurch das Alarmrelais 24 angewiesen wird, Gegenmaßnahmen wie etwa das Ertönen eines Alarms, das Einschalten eines oder mehrerer Lichter und/oder die Benachrichtigung der Polizei zu ergreifen.
Wenn es dagegen innerhalb einer bestimmten Zeitdauer eine Anzahl von Schwellenwertdurchgängen gibt, die den Komparatoren 34, 36 zugeordnet sind, wobei es korrelierende Schwellenwertdurchgänge gibt, die den Komparatoren 50, 52 zugeordnet sind, kann der Mikrocontroller 22 folgern, dass die den Komparatoren 34, 36 zugeordneten Schwellenwertdurchgänge auf eine Änderung des Pegels des sichtbaren Lichts, das von dem Pyrosensor 28 empfangen wird, zurückzuführen sind. Eine Änderung des sichtbaren Lichts kann andere Dinge als die Anwesenheit eines Eindringlings anzeigen wie etwa einen Fahrzeugscheinwerfer oder eine Taschenlampe, die momentan auf das Bewegungserfassungssystem 10 gerichtet sind. Aus diesem Grund kann der Mikroprozessor 22 entscheiden, kein Alarmsignal in Reaktion auf die Änderung des sichtbaren Lichts zu erzeugen.
Folglich kann der Mikroprozessor 22 so programmiert sein, dass er ein Alarmsignal auf der Grundlage der Ausgangssignale des Pyrosensors 28 und der Photozelle 18 nur dann erzeugt, wenn zwei Bedingungen erfüllt sind. Die erste Bedingung ist erfüllt, wenn das Ausgangssignal vom Pyrosensor 28 anzeigt, dass eine Bewegung in wenigstens einer Erfassungszone stattgefunden hat. Die zweite Bedingung ist erfüllt, wenn das Ausgangssignal von der Photozelle 18 nicht mit dem Ausgangssignal vom Pyrosensor 28 korreliert. Das heißt, das verstärkte Ausgangssignal vom Pyrosensor 28 und das Ausgangssignal von der Photozelle 18 können beide ihren jeweiligen hohen Schwellenwerte überschreiten, wenn die zweite Bedingung nicht erfüllt ist.
Nach einem anderen Weg erfassen der Sensor 28 und die Photozelle 18 Licht mit verschiedenen Wellenlängen, wobei der Sensor 28 Licht in einem Wellenlängenbereich erfasst, der ausgewählt ist, um Eindringlinge zu erfassen, während die Photozelle 18 Licht in einem Wellenlängenbereich erfasst, der ausgewählt ist, um Ereignisse zu erfassen, die wahrscheinlich geeignet sind, den Sensor 28 zu veranlassen, einen Fehlalarm zu erzeugt. Folglich wird, wenn der Sensor 28 die Anwesenheit eines Eindringlings anzeigt, die Photozelle 18 verwendet, um zu bestimmen, ob es ein entsprechendes einen Fehlalarm auslösendes Ereignis gibt, wobei dann, wenn die Photozelle 18 ein Ereignis erfasst hat, das einen Fehlalarm auslösen kann, das Alarmsignal unterdrückt wird, wobei das Alarmsignal nicht unterdrückt wird, wenn die Photozelle 18 kein solches Ereignis erfasst hat.
Bei der Bestimmung, ob es eine Korrelation zwischen den Schwellenwertdurchgängen, die den Komparatoren 50, 52 zugeordnet sind, und den Schwellenwertdurchgängen, die den Komparatoren 34, 36 zugeordnet sind, gibt, kann der Mikrocontroller 22 irgendeine Zeitverzögerung berücksichtigen, die zwischen einem Zeitpunkt, zu dem die Photozelle 18 auf Licht reagiert, und einem Zeitpunkt, zu dem der Pyrosensor 28 auf Licht reagiert, besteht. Nach dem Empfangen von Licht, kann der Pyrosensor 28 eine geringfügige Verzögerung wie etwa ungefähr 60 Millisekunden aufweisen, bevor das verstärkte Ausgangssignal des Pyrosensors 28 V_Th
H übersteigt, was durch den Komparator 34 bestimmt wird. Die Zeitverzögerung kann auf die physikalischen Beschränkungen des Pyrosensors 28 zurückgeführt werden. Im Vergleich dazu kann die Ausgangsspannung der Photozelle 18 beinahe sofort auf Licht reagieren. Folglich ist in einer Ausführungsform die zweite Bedingung nur dann nicht erfüllt, wenn das verstärkte Ausgangssignal vom Pyrosensor 28 seinen hohen Schwellenwert zu einem ersten Zeitpunkt überschreitet, das Ausgangssignal von der Photozelle 18 seinen Schwellenwert zu einem zweiten Zeitpunkt überschreitet und der erste und der zweite Zeitpunkt um nicht mehr als einen vorgegebenen Zeitverzögerungswert wie etwa 60 Millisekunden getrennt sind.
Die 3A-G veranschaulichen verschiedene beispielhafte Signalformen, die in dem System 10 auftreten können, wenn ein Impuls sichtbaren Lichts von der Linse 12 aufgenommen wird. Insbesondere ist 3A eine graphische Darstellung des Lichtpegels als Funktion der Zeit für einen Lichtimpuls von ungefähr 0,5 Sekunden Dauer, der auf die Linse 12 gerichtet ist. 3B veranschaulicht die resultierende Signalform der Spannung als Funktion der Zeit am Ausgang des Verstärkers 30. 3C veranschaulicht den Spannungsausgang des Komparators 34 in Abhängigkeit von der Zeit. Wie oben erwähnt ist, kann es eine Verzögerungszeit t_d1 zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Lichtpuls zuerst auf die Linse 12 trifft, und dem Zeitpunkt, wenn der Ausgang des Verstärkers 30 die hohe Schwellenwertspannung am Knoten 58 übersteigt, geben. Da der Pyrosensor 28 eher auf plötzliche Änderungen des Lichtpegels reagiert als auf die Stärke des Lichtpegels, steigt der Spannungsausgang des Verstärkers 30 auf seinen Höchstwert und fällt danach auf seinen Gleichgewichtszustandspegel ab. Der Gleichgewichtszustandspegel ist größer als der niedrige Schwellenwert und niedriger als der hohe Schwellenwert.
Wenn der Lichtpegel erneut einer plötzlichen Änderung unterliegt, d. h., wenn der Lichtimpuls endet, fällt der Spannungsausgang des Verstärkers 30 unter den Gleichgewichtszustandswert, wobei er weiter unter den Wert der niedrigen Schwellenwertspannung fällt. 3D veranschaulicht den Spannungsausgang des Komparators 36 in Abhängigkeit von der Zeit. Wegen der langsameren Reaktion des Pyrosensors 28 kann es eine Verzögerungszeit t_d2 zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Lichtimpuls aufhört, auf der Linse 12 einzufallen, und dem Zeitpunkt, wenn der Ausgang des Verstärkers 30 unter die niedrige Schwellenwertspannung am Knoten 60 fällt, geben. Die Verzögerungszeit t_d2 kann ungefähr 60 Millisekunden betragen, wobei sie größer als die Zeitverzögerung t_d1, kleiner als Zeitverzögerung t_d1 oder ungefähr gleich der Zeitverzögerung t_d1 sein kann. Da wiederum der Pyrosensor 28 eher auf plötzliche Änderungen des Lichtpegels reagiert als auf die Stärke des Lichtpegels, erreicht der Spannungsausgang des Verstärkers 30 seinen Tiefstwert und steigt danach zurück auf seinen Gleichgewichtszustandspegel an, der zwischen dem niedrigen Schwellenwert und dem hohen Schwellenwert liegt.
3E veranschaulicht die resultierende Signalform der Spannung als Funktion der Zeit am Ausgang des Kondensators 48 am Knoten 46. Da die Photozelle 18 relativ schnell auf Änderungen des Lichtpegels reagiert, scheint sich die Spannung am Knoten 66 fast sofort auf einen Pegel über der hohen Schwellenwertspannung am Knoten 62 zu erhöhen. Da der Kondensator 48 die Gleichspannungskomponente des Spannungsausgangs der Photozelle 18 herausfiltert, fällt die Spannung am Knoten 66 schnell auf ihren Gleichgewichtszustandswert zurück, nachdem sich die Ausgangsspannung der Photozelle 18 stabilisiert hat. 3F veranschaulicht die resultierende Ausgangsspannung am Komparator 50.
3E zeigt außerdem, dass dann, wenn der Lichtimpuls abschaltet, die Spannung am Knoten 66 fast sofort unter die niedrige Schwellenwertspannung am Knoten 64 zu fallen scheint. Wiederum wegen der Wirkung des Gleichspannungssperrkondensators 48 steigt die Spannung am Knoten 66 schnell auf ihren Gleichgewichtszustandswert zurück an, nachdem sich die Ausgangsspannung der Photozelle 18 stabilisiert hat. 3G veranschaulicht die resultierende Ausgangsspannung am Komparator 52.
Wenn bestimmt wird, ob es eine Korrelation zwischen den Ausgängen des Pyrosensors 28 und der Photozelle 18 gibt, prüft der Mikrocontroller 22, ob jeder Impulsausgang von dem Komparator 34 einen entsprechenden Impulsausgang von dem Komparator 50 hat. Insbesondere kann der Mikrocontroller 22 prüfen, ob eine Zeitverzögerung t_d1 zwischen der Anstiegsflanke eines Impulses vom Komparator 34 und der Anstiegsflanke eines Impulses vom Komparator 50 kleiner als eine vorgegebene Zeitdauer wie etwa 60 Millisekunden ist. Wenn die Verzögerungszeit t_d1 kleiner als die vorgegebene Zeitdauer ist, kann der Mikrocontroller 22 entscheiden, dass der Impuls vom Komparator 34 auf sichtbares Licht anstatt auf eine Infrarotlichtquelle zurückzuführen ist. In diesem Fall wird der Mikrocontroller 22 kein Alarmsignal an das Alarmrelais 24 senden.
Außerdem kann der Mikrocontroller 22 prüfen, ob eine Verzögerungszeit t_d2 zwischen der Anstiegsflanke eines Impulses vom Komparator 36 und der Anstiegsflanke eines Impulses vom Komparator 52 kleiner als eine vorgegebene Zeitdauer wie etwa 60 Millisekunden ist. Diese vorgegebene Zeitdauer, die mit der Verzögerungszeit t_d2 verglichen wird, kann kleiner als die vorgegebene Zeitdauer, größer als die vorgegebene Zeitdauer oder gleich der vorgegebenen Zeitdauer sein, die mit der Verzögerungszeit t_d1 verglei chen wird. Wenn die Verzögerungszeit t_d2 kleiner als die vorgegebene Zeitdauer ist, kann der Mikrocontroller 22 wiederum entscheiden, dass der Impuls vom Komparator 36 auf sichtbares Licht anstatt auf eine Infrarotlichtquelle zurückzuführen ist. In diesem Fall wird der Mikrocontroller 22 wiederum kein Alarmsignal an das Alarmrelais 24 senden.
Die Parameter des Algorithmus, der von dem Mikrocontroller 22 verwendet wird, um zu entscheiden, ob ein Alarmsignal an das Alarmrelais 24 zu senden ist, können je nach der besonderen Anwendung variieren. Die Parameter können die Werte der Verzögerungszeiten, die Werte der Schwellenwertspannungen, wie viele Schwellenwertdurchgänge erfolgen müssen, bevor ein Alarmsignal gesendet werden kann, die Dauer der Zeitspanne, in der die Schwellenwertdurchgänge erfolgen müssen, bevor ein Alarmsignal gesendet werden kann, die Anzahl der Impulse von dem Komparator 34 und/oder dem Komparator 36, die ohne korrelierende Impulse von dem Komparator 50 und/oder dem Komparator 52 erfolgen müssen, bevor ein Alarmsignal gesendet werden kann, usw. umfassen.
In einem Beispiel kann der Mikrocontroller 22 beispielsweise alle Alarmsignale an das Alarmrelais 24 für eine vorgegebene und relativ ausgedehnte Zeitdauer, z. B. 10 Sekunden, nachdem die Photozelle 18 eine Änderung des Pegels des sichtbaren Lichts erfasst hat, unterdrücken, ohne die Ausgänge des Pyrosensors 28 und der Photozelle 18 zu vergleichen. Dieses Verfahren zum Betreiben des Systems verhindert, dass Änderungen des Lichts einen Alarm auslösen, zeigt aber die Möglichkeit, dass ein Eindringling das System durch kurzes oder wiederholtes Leuchten eines Lichts auf den Detektor das System absichtlich außer Betrieb setzen und sich während der Zeitspanne, die die Alarmsignale unterdrückt werden, durch die Erfassungszonen bewegen kann. Das Vermögen eines Eindringlings, das System zu sabotieren, kann jedoch im Wesentlichen eliminiert werden, indem mehr als ein System verwendet wird, um eine gegebene Fläche abzudecken.
Ferner ist in 1 eine lichtemittierende Diode (LED) 25 gezeigt. Einbruchserfassungssysteme umfassen oft extern sichtbare LEDs, um den Status des Systems anzuzeigen. Zum Beispiel kann ein konstantes Licht anzeigen, dass das System normal arbeitet, während ein blinkendes Licht verwendet sein kann, um eine Funktionsstörung des Systems anzuzeigen. Typischerweise ändert sich die Beleuchtung, in der das System und die extern sichtbare LED platziert sind, über den Verlauf eines Tages, wobei die Helligkeit der LED auf der Grundlage eines mittleren Lichtpegels ausgewählt wird. Im Ergebnis kann die LEU relativ schwach und schwer zu sehen sein, wenn das Umgebungslicht relativ hell ist, wobei die LED hell überlagernd sein und eine unerwünschte Aufmerksamkeit auf das System ziehen kann, wenn der Umgebungslichtpegel niedrig ist. Unter Verwendung einer Photozelle 18 oder einer anderen Vorrichtung, die für sichtbares Licht empfindlich ist, kann der Mikrocontroller 22 verwendet werden, um den Pegel des sichtbaren Umgebungslichts zu überwachen und die Helligkeit der LED 25 einzustellen. Zum Beispiel veranschaulicht die gestrichelte Linie 19, wie das System 10 abgeändert werden kann, um ein Signal von der Photozelle 18 zum Mikrocontroller 22 zu übertragen, das den Umgebungslichtpegel repräsentiert. Der Mikrocontroller 22 kann daraufhin die Helligkeit der LED 25 unter der Verwendung eines impulsmodulierten elektrischen Signals einstellen. Vorteilhafterweise wird die Helligkeit der LED eingestellt, wenn sich der Umgebungslichtpegel ändert, so dass eine Person leicht zwischen dem beleuchteten/unbeleuchteten Zustand der LED unterscheiden kann, wenn sie die LED ansieht, ohne dass die LED so hell ist, dass sie die Aufmerksamkeit auf das System zieht.
Obwohl diese Erfindung eine beispielhafte Konstruktion aufweisend beschrieben worden ist, kann die vorliegende Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche weiter abgeändert werden.

Claims

Bewegungserfassungssystem (10), das umfasst: einen ersten Sensor (28), der für Licht in einem ersten Bereich von Wellenlängen, der Infrarotlicht umfasst, in wenigstens einer Erfassungszone (26) empfindlich ist und ein erstes Ausgangssignal erzeugt, das den erfassten Pegel des Lichts in dem ersten Bereich repräsentiert; einen zweiten Sensor (18), der für Licht in einem zweiten Bereich von Wellenlängen, der sichtbares Licht und/oder Licht im nahen Infrarot umfasst, empfindlich ist und ein zweites Ausgangssignal erzeugt, das den erfassten Pegel des Lichts in dem zweiten Bereich repräsentiert, wobei der zweite Sensor (18) in der Nähe des ersten Sensors (28) positioniert ist; eine Schaltung (20) zum Vergleichen des zweiten Ausgangssignals mit einem zweiten Schwellenwert; einen Prozessor (22), der so programmiert ist, dass er auf der Grundlage des ersten und des zweiten Ausgangssignals einen Alarm erzeugt, wenn sowohl eine erste als auch eine zweite Bedingung erfüllt sind; wobei die erste Bedingung erfüllt ist, wenn der Prozessor (22) erfasst, dass das erste Ausgangssignal anzeigt, dass in der wenigstens einen Erfassungszone (26) eine Bewegung erfolgt ist; dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: eine Schaltung (34, 36) zum Vergleichen des ersten Ausgangssignals mit einem ersten Schwellenwert; und dass die zweite Bedingung nur dann nicht erfüllt ist, wenn der Prozessor (22) erfasst, dass das erste Ausgangssignal den ersten Schwellenwert beginnend bei einem ersten Zeitpunkt übersteigt, das zweite Ausgangssignal den zweiten Schwellenwert beginnend bei einem zweiten Zeitpunkt übersteigt und der erste und der zweite Zeitpunkt um nicht mehr als einen vorgegebenen Zeitverzögerungswert (t_d1, t_d2) getrennt sind, um jegliche Zeitverzögerung zu berücksichtigen, die zwischen einem Zeitpunkt, zu dem der erste Sensor (28) auf Licht reagiert, und einem Zeitpunkt, zu dem der zweite Sensor (18) auf Licht reagiert, zu berücksichtigen.
Bewegungserfassungssystem (10) nach Anspruch 1, bei dem der erste Sensor ein pyroelektrischer Sensor (28) ist und der ersten Wellenlängenbereich Wellenlängen von ungefähr 7 bis 14 μm enthält.
Bewegungserfassungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner umfasst: einen ersten Komparator (34) mit hohem Schwellenwert und einen ersten Komparator (36) mit niedrigem Schwellenwert, die funktional zwischen dem ersten Sensor (28) und dem Prozessor (22) angeordnet sind, wobei der erste Komparator (34) mit hohem Schwellenwert ein erstes Merkersignal für hohen Schwellenwert erzeugt, wenn das erste Ausgangssignal einen ersten hohen Schwellenwert übersteigt, und wobei der erste Komparator (36) mit niedrigem Schwellenwert ein erstes Merkersignal für niedrigen Schwellenwert erzeugt, wenn das erste Ausgangssignal einen ersten niedrigen Schwellenwert übersteigt; einen zweiten Komparator (50) mit hohem Schwellenwert und einen zweiten Komparator (52) mit niedrigem Schwellenwert, die funktional zwischen dem zweiten Sensor (18) und dem Prozessor (22) angeordnet sind, wobei der zweite Komparator (50) mit hohem Schwellenwert ein zweites Merkersignal für hohen Schwellenwert erzeugt, wenn das zweite Ausgangssignal einen zweiten hohen Schwellenwert übersteigt, und wobei der zweite Komparator (52) mit niedrigem Schwellenwert ein zweites Merkersignal für niedrigen Schwellenwert erzeugt, wenn das zweite Ausgangssignal einen zweiten niedrigen Schwellenwert übersteigt; und wobei die zweite Bedingung nicht erfüllt ist, wenn sowohl das erste Ausgangssignal einen der ersten Schwellenwerte übersteigt als auch das zweite Ausgangssignal einen der zweiten Schwellenwerte übersteigt und das erste Ausgangssignal den ersten Schwellenwert beginnend bei einem ersten Zeitpunkt übersteigt und das zweite Ausgangssignal den zweiten Schwellenwert beginnend bei einem zweiten Zeitpunkt übersteigt und der erste und der zweite Zeitpunkt um nicht mehr als einen vorgegebenen Zeitverzögerungswert (t_d1) getrennt sind.
Bewegungserfassungssystem (10) nach Anspruch 3, bei dem der erste Schwellenwert und der zweite Schwellenwert entweder beide hohe Schwellenwerte oder beide niedrige Schwellenwerte sind.
Bewegungserfassungssystem (10) nach einem der Ansprüche 3 und 4, bei dem die Komparatoren (34, 36, 50, 52) sämtlich Spannungskomparatoren sind.
Bewegungserfassungssystem (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem der vorgegebene Zeitverzögerungswert (t_d1) nicht größer als ungefähr 60 Millisekunden ist.
Bewegungserfassungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein Filterungselement (12) umfasst, das zwischen dem ersten Sensor (28) und der wenigstens einen Erfassungszone (26) angeordnet ist, wobei das Filter (12) den Durchgang von Licht, das vorgegebene Wellenlängen besitzt, verhindert.
Bewegungserfassungssystem (10) nach Anspruch 7, bei dem das Filterungselement eine pigmentierte Fresnel-Linse (12) ist.
Bewegungserfassungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mehrere Erfassungszonen (26) vorhanden sind.
Bewegungserfassungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zweite Bereich von Wellenlängen eine obere Grenze hat, die niedriger als 7 μm ist, und Wellenlängen größer als 400 nm enthält.
Bewegungserfassungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zweite Sensor (18) für wenigstens einen Teil des sichtbaren Lichts, das Wellenlängen im Bereich von 400 nm bis 700 nm hat, empfindlich ist.
Bewegungserfassungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zweite Sensor (18) für Licht im nahen Infrarot mit einer Wellenlänge von ungefähr 1 μm empfindlich ist.
Bewegungserfassungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zweite Sensor eine Cadmium-Sulfid-Photozelle (18) zum Erfassen von sichtbarem Licht umfasst.
Verfahren zum Erfassen von Bewegung, das umfasst: Erfassen von Licht in einem ersten Bereich von Wellenlängen, der Infrarotlicht umfasst, in wenigstens einer Erfassungszone (26) und Erzeugen eines ersten Ausgangssignals, das den erfassten Pegel von Licht in dem ersten Bereich repräsentiert; Erfassen von Licht in einem zweiten Bereich von Wellenlängen, der sichtbares Licht und/oder Licht im nahen Infrarotlicht umfasst, und Erzeugen eines zweiten Ausgangssignals, das den erfassten Pegel von Licht in dem zweiten Bereich repräsentiert; dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: Vergleichen des ersten Ausgangssignals mit einem ersten Schwellenwert und des zweiten Ausgangssignals mit einem zweiten Schwellenwert; Erzeugen eines Alarmsignals auf der Grundlage des ersten und des zweiten Ausgangssignals, wenn sowohl eine erste als auch eine zweite Bedingung erfüllt sind; wobei die erste Bedingung erfüllt ist, wenn erfasst wird, dass das erste Ausgangssignal angibt, dass in der wenigstens einen Erfassungszone (26) eine Bewegung erfolgt ist; und wobei die zweite Bedingung nur dann nicht erfüllt ist, wenn erfasst wird, dass das erste Ausgangssignal den ersten Schwellenwert beginnend bei einem ersten Zeitpunkt übersteigt, das zweite Ausgangssignal den zweiten Schwellenwert beginnend bei einem zweiten Zeitpunkt übersteigt und der erste und der zweite Zeitpunkt um nicht mehr als ein vorgegebener Zeitverzögerungswert (t_d1, t_d2) getrennt sind, um jegliche Zeitverzögerung, die zwischen einem Zeitpunkt, zu dem der erste Sensor (28) auf Licht reagiert, und einem Zeitpunkt, zu dem der zweite Sensor (18) auf Licht reagiert, zu berücksichtigen.