EP0187180B1 - Sensor für Überwachungsanlagen - Google Patents

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EP0187180B1
EP0187180B1 EP19850100204 EP85100204A EP0187180B1 EP 0187180 B1 EP0187180 B1 EP 0187180B1 EP 19850100204 EP19850100204 EP 19850100204 EP 85100204 A EP85100204 A EP 85100204A EP 0187180 B1 EP0187180 B1 EP 0187180B1
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EP
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sensor
casing
sensor according
detector
infrared
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Helmut Dipl.-Ing. Poppendieker
Hartmuth Jensen
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TELETRONIC HARTMUTH JENSEN
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    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B29/00—Checking or monitoring of signalling or alarm systems; Prevention or correction of operating errors, e.g. preventing unauthorised operation
    • G08B29/18—Prevention or correction of operating errors
    • G08B29/20—Calibration, including self-calibrating arrangements
    • G08B29/24—Self-calibration, e.g. compensating for environmental drift or ageing of components
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
    • G08B13/19—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems
    • G08B13/191—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems using pyroelectric sensor means
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/20—Actuation by change of fluid pressure

Definitions

  • the present invention relates to a sensor for monitoring systems.
  • Another object of the present invention is to improve the subject of the above-mentioned fume pattern to the extent that it also responds to infrared radiation in the rest of the range.
  • the sensor for monitoring systems characterized in claim 1.
  • the sensor is installed in an additional module housing, which is essentially impermeable to air, one half of which is practically completely filled with a plastic potting compound, the detector itself only being made from the potting compound with its upper side containing the window protrudes.
  • An air channel is then provided from the borehole to the opposite housing half, which is designed as a cavity, an infrared-transmissive, membrane-like thin film having a very small hole being arranged on the front of the cavity.
  • the structure according to the invention ensures that the critical wind draft influences and temperature fluctuations are reduced to such an extent that they no longer produce an output signal.
  • the sensor used here is a commercially available pyroelectric detector. This is a passive detection of objects or subjects in motion due to the energy they emit in the infrared range.
  • the borehole also makes the sensor sensitive to fluctuations in air. Because the sensor is essentially embedded in the plastic casting compound, the thermal inertia of its housing is increased, so that the influence of any temperature fluctuations is reduced. Due to the practically airtight arrangement of the sensor in the two-part module housing - apart from the 0.3 mm hole in the film - the influence of draft-like pressure fluctuations is excluded.
  • this is also due to the fact that the membrane effect of the film absorbs wind-like pressure fluctuations due to their longer lasting time character, in contrast to faster changes in compressed air, such as occur when opening or closing windows and doors. It is understood that the film is transparent to infrared.
  • a monitoring system housing can be provided around the module housing, a Fresnel lens for focusing the infrared radiation being inserted in the recess in front of the film.
  • a Fresnel lens for focusing the infrared radiation being inserted in the recess in front of the film.
  • an infrared-opaque plate can also be used in front of the Fresnel lens to ensure that the sensor does not respond to motion detection but only to the opening and closing of doors or windows.
  • the sensor according to the invention for monitoring systems is generally designated 30. This is normally by means of a fastening screw 18 and a spacer 19 attached via a mounting socket 2 to a monitoring system housing 1, which has an electrical connection and various switches and sensitivity controls (all not shown).
  • a monitoring system housing On the left side of the monitoring system housing, a recess is provided, into which a front plate 3 with a Fresnel lens 5 is inserted.
  • an infrared-opaque plate 4 is additionally inserted into the recess, but it can be moved.
  • the Fresnel lens 5 is used to focus the infrared radiation, while the plate 4 prevents infrared radiation from entering.
  • the actual structure of the sensor 30, which is arranged in the interior of the monitoring system housing 1 and — as already mentioned — is fastened. It has a two-part, essentially air-impermeable module housing, which consists of two halves 6 and 7, which together have a cube with the dimensions 40 x 40 x 40 mm.
  • the dimensions of the sensor 30 are in no way critical, but can be changed in any frame.
  • One half 7 of the module housing is practically completely filled with a plastic potting compound 10 in such a way that the detector 12 is embedded in such a way that only its upper side containing the window 13 protrudes from the potting compound 10.
  • the detector 12 is connected to the evaluation electronics via various wires 28 via a printed circuit board 9, which consists of several known electrical components, of which only the components 21 and 22 are shown by way of example.
  • the power leads and the sensor signal are led out via four wires 17 and connected to the circuit board of the main board 16.
  • the evaluation electronics 21, 22 including the detector 12 - as shown - are cast with the circuit board 9 in the epoxy potting compound 10.
  • the detector is provided laterally with a borehole 14, to which an air duct 15 leading through the potting compound 10 connects, which leads to the adjacent cavity 25, which forms the opposite housing half 6 and a remaining part of the housing half 7.
  • a membrane-like, infrared-transparent thin film 8 is arranged on the front of the housing half 6 and lies in the beam path between the Fresnel lens 5 and the infrared-transparent window 13.
  • a tiny hole 20 is provided in the edge region of the thin film, which has a diameter of approximately 0.3 mm. This size is not to be understood as an absolute must, but can also be changed within a suitable range, it only serves to make the detector sensitive to fluctuations in air pressure. Apart from this very small hole 20 in the film 8, the entire module housing is airtight. The housing halves 6 and 7 are glued to one another, and an adhesive strip 11 can also be provided for additional sealing.
  • the film 8 serves on the one hand as an infrared-transmissive filter and on the other hand prevents the detector from responding if only a draft of wind has occurred in the room but the door or window has not been opened or closed.
  • rapid pressure changes occur, as z. B. arise when opening and closing a door, this leads to an output signal, since through the small hole 20 and the air channel 15 in connection with the cavity 25, such is passed on directly to the detector 12.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor für Überwachungsanlagen.
  • Im Stand der Technik sind solche Sensoren bekannt, die nach unterschiedlichen Prinzipien arbeiten. Ältere Sensoren haben sich darin nachteilig bemerkbar gemacht, daß sie drahtgebunden sind. Drahtlose Sensoren sind jedoch beispielsweise aus dem DE-GM 8 416 132 bekannt geworden, die auf Luftdruckveränderungen ansprechen. Danach sind herkömmliche Infrarotdetektoren dahingehend abgeändert worden, daß die strahlungsempfindlichen Bauelemente gegen Einfall von Strahlung geschützt worden sind, wobei die Innenatmosphäre des Gehäuses mit der Außenatmosphäre über eine oder mehrere kleine Bohrungen von ca. 1 mm Größe kommunizieren kann, so daß sehr kleine schnelle Druckänderungen vom Detektor erfaßt werden, während langsame Druckänderungen unbeachtet bleiben. So erzeugt z.B. eine Druckwelle, die beim Öffnen oder Schließen eines Fensters oder einer Tür entsteht, ein Ausgangssignal am Detektor. In der Praxis hat sich jedoch die unzureichende und teils unzuverlässige Arbeitsweise dieses Gerätes nachteilig bemerkbar gemacht, da insbesondere Zugluft und dergleichen Fehlalarme auslösten. Auch führten Temperaturschwankungen, die auf spezielle Wärmequellen wie Klimaanlagen, zurückzuführen sind, gelegentlich zu unerwünschten Fehlsignalen.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Sensor derart zu verbessern, daß er die beschriebenen Nachteile vermeidet. Mit anderen Worten: Nur Schließ-
    • und Öffnungsvorgänge von Fenstern und Türen und dergleichen sollen zuverlässig erfaßt werden, ohne daß andere Einflüsse wie Windzug oder Klimaanlagen zu Ausgangssignalen des Detektors führen.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, den Gegenstand des oben erwähnten Gehrauchsmusters insoweit zu verbessern, daß er auch im übrigen Bereich auf Infrarotstrahlung anspricht.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den im Anspruch 1 gekennzeichneten Sensor für Überwachungsanlagen gelöst. Von besonderer erfindungsgemäßer Bedeutung ist die Tatsache, daß der Sensor in ein zusätzliches Modulgehäuse, das im wesentlichen luftundurchlässig ist, eingebaut wird, dessen eine Hälfte praktisch vollständig mit einer Kunststoffvergußmasse ausgefüllt ist, wobei der Detektor selbst nur mit seiner das Fenster enthaltenden Oberseite aus der Vergußmasse herausragt. Vom Bohrloch wird dann ein Luftkanal zur gegenüberliegenden Gehäusehälfte, die als Hohlraum ausgebildet ist, vorgesehen, wobei an der Vorderseite des Hohlraums eine infrarotdurchlässige, membranartige dünne Folie angeordnet ist, die ein sehr kleines Loch aufweist. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau ist sichergestellt, daß die kritischen Windzugeinflüsse und Temperaturschwankungen in einem solchen Ausmaß reduziert werden, daß sie kein Ausgangssignal mehr hervorrufen.
  • Während der nach dem Gebrauchsmuster bekannte Sensor durch Abschirmungen und Abdeckungen des Fensters modifiziert werden mußte, handelt es sich bei dem vorliegend eingesetzten Sensor um einen handelsüblichen pyroelektrischen Detektor. Hierbei handelt es sich um eine passive Detektion in Bewegung befindlicher Objekte oder Subjekte aufgrund der von ihnen ausgestrahlten Energie im Infratrotbereich. Durch das Bohrloch ist der Sensor jedoch ebenfalls gegenüber Luftschwankungen sensibel. Dadurch, daß der Sensor im wesentlichen in der Kunststoffvergußmassee eingebettet ist, wird die Wärmeträgheit seines Gehäuses vergrößert, so daß der Einfluß von etwaigen Temperaturschwankungen verkleinert wird. Durch die praktisch luftdichte Anordnung des Sensors im zweiteiligen Modulgehäuse - wenn man vom 0,3 mm-Loch in der Folie absieht - wird der Einfluß zugluftartiger Druckschwankungen ausgeschlossen. Dieses ist u.a. auch darauf zurückzuführen, daß die Membranwirkung der Folie windzugartige Druckschwankungen aufgrund ihres länger anhaltenden Zeitcharakters abfängt, im Gegensatz zu schnelleren Druckluftänderungen, wie sie beim Öffnen oder Schließen von Fenstern und Türen auftreten. Es versteht sich, daß die Folie infrarot-durchlässig ist.
  • In vorteilhafter Weise kann um das Modulgehäuse herum ein Überwachungsanlagengehäuse vorgesehen werden, in dessen Ausnehmung vor der Folie eine Fresnellinse zur Bündelung der Infrarotstrahlung, eingesetzt ist. Gegebenenfalls kann ebenfalls noch vor der Fresnellinse ein infrarotundurchlässige Plättchen eingesetzt werden, um sicherzustellen, daß der Sensor nicht auf Bewegungsmeldung sondern nur noch auf das Öffnen und Schließen von Türen oder Fenstern anspricht.
  • Weitere Vorteile und Merkmale gehen aus den vorstehenden Unteransprüchen hervor, die sämtlich von erfindungsgemäßer Bedeutung sein können.
  • Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert, die im Zusammenhang mit der Beschreibung dem besseren Verständnis der Erfindung dienen. Es zeigt:
    • Fig. 1 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Sensors für Überwachungsanlagen in Form einer Schemaskizze,
    • Fig. 2 eine schematische Vorderansicht,
    • Fig. 3 eine schematische Seitenansicht und
    • Fig. 4 eine schematische Rückansicht.
  • In Fig. 1 ist der erfindungsgemäße Sensor für Überwachungsanlagen allgemein mit 30 bezeichnet. Normalerweise ist dieser mittels einer Befestigungsschraube 18 und Abstandsscheibe 19 über eine Befestigungsbuchse 2 an einem Überwachungsanlagengehäuse 1 befestigt, welches einen elektrischen Anschluß sowie verschiedene Schalter und Empfindlichkeitsregler (sämtlich nicht gezeigt) besitzt. An der linken Seite des Überwachungsanlagengehäuses ist eine Ausnehmung vorgesehen, in welche eine Frontplatte 3 mit Fresnellinse 5 eingesetzt ist. Wie aus Fig. 1 weiter hervorgeht, ist zusätzlich in die Ausnehmung ein infrarotundurchlässiges Plättchen 4 eingesetzt, das jedoch verschiebbar ist. Die Fresnellinse 5 dient dabei zur Bündelung der Infrarotstrahlung, während das Plättchen 4 einen Infrarotstrahlungseintritt verhindert.
  • Von besonderer erfindungsgemäßer Bedeutung ist jedoch der eigentliche Aufbau des Sensors 30, welcher im Inneren des Überwachungsanlagengehäuse 1 angeordnet und - wie schon oben erwähnt - befestigt ist. Er weist ein zweiteiliges, im wesentlichen luftundurchlässiges Modulgehäuse auf, das aus zwei Hälften 6 und 7 besteht, die zusammen einen Kubus mit den Maßen 40 x 40 x 40 mm besitzen. Die Abmessungen des Sensors 30 sind jedoch in keiner Weise kritisch, sondern können im beliebigen Rahmen verändert werden. Die eine Hälfte 7 des Modulgehäuses ist praktisch vollständig mit einer Kunststoffvergußmasse 10 ausgefüllt und zwar derart, daß der Detektor 12 so eingebettet ist, daß lediglich seine das Fenster 13 enthaltende Oberseite aus der Vergußmasse 10 herausragt. Der Detektor 12 ist über verschiedene Drähte 28 über einer Leiterplatte 9 mit der Auswerteelektronik verbunden, die aus mehreren bekannten elektrischen Bauelementen besteht, von denen lediglich die Bauelemente 21 und 22 beispielhaft gezeigt sind. Die Stromzuführungen und das Sensorsignal werden über vier Drähte 17 herausgeführt und mit der Leiterplatte der Hauptplatine 16 verbunden. Die Auswerteelektronik 21, 22 ist einschließlich Detektor 12 - wie gezeigt - mit der Leiterplatte 9 in der epoxidartigen Vergußmasse 10 vergossen. Um den Druck zu erfassen, ist der Detektor seitlich mit einem Bohrloch 14 versehen, an das sich ein durch die Vergußmasse 10 führender Luftkanal 15 anschließt, der zum angrenzenden Hohlraum 25 führt, welcher die gegenüberliegende Gehäusehälfte 6 und einen Restteil der Gehäusehälfte 7 ausbildet. An der Vorderseite der Gehäusehälfte 6 ist eine membranartige, infrarotdurchlässige dünne Folie 8 angeordnet, die im Strahlengang zwischen der Fresnellinse 5 und dem infrarotdurchlässigen Fenster 13 liegt.
  • Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Folie 8 einen rechteckigen Ausschnitt abdeckt. Es dürfte jedoch einleuchten, daß ebenso andere Formen und Größenverhältnisse denkbar sind.
  • Im Randbereich der dünnen Folie wird ein winziges Loch 20 vorgesehen, das einen Durchmesser von ca 0,3 mm aufweist. Diese Größe ist nicht als absolutes Muß zu verstehen, sondern kann ebenfalls im geeigneten Rahmen verändert werden, sie dient nur dazu, den Detektor ebenfalls gegenüber Luftdruckschwankungen sensibel zu machen. Im übrigen ist bis auf dieses sehr kleine Loch 20 in der Folie 8 das gesamte Modulgehäuse luftdicht. Die Gehäusehälften 6 und 7 sind miteinander verklebt, wobei zur zusätzlichen Abdichtung noch ein Klebestreifen 11 vorgesehen werden kann.
  • Die Folie 8 dient dabei einerseits als infrarotdurchlässiger Filter und andererseits verhindert sie ein Ansprechen des Detektors, sofern nur ein Windzug im Zimmer aufgetreten ist, nicht jedoch die Tür oder das Fenster geöffnet oder geschlossen wurden. Treten jedoch schnelle Druckänderungen auf, wie sie z. B. beim Öffnen und Schließen einer Tür entstehen, so führt dieses zu einem Ausgangssignal, da durch das kleine Loch 20 und den Luftkanal 15 im Zusammenhang mit dem Hohlraum 25 eine solche, direkt an den Detektor 12 weitergeleitet wird.

Claims (10)

1. Sensor für Überwachungsanlagen mit einem einen pyroelektrischen Detektor (12) enthaltenden Gehäuse (26), welches mindestens ein Bohrloch (14) und ein infrarotdurchlässiges Fenster (13) aufweist, wobei der Detektor mit einer Auswerteelektronik (21, 22) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (30) ein zweiteiliges, im wesentlichen luftundurchlässiges Modulgehäuse aufweist, dessen eine Hälfte (7) praktisch vollständig mit einer Kunststoff-Vergußmasse (10) ausgefüllt ist, in welche der Detektor (12) derart eingebettet ist, daß lediglich seine das Fenster (13) enthaltende Oberseite aus der Vergußmasse herausragt, wobei ein Luftkanal (15) vom Bohrloch (14) zum in der gegenüberliegenden Gehäusehälfte (6) angeordneten Hohlraum (25) verläuft, an deren Vorderseite eine infrarotdurchlässige, membranartige dünne Folie (8) und ein etwa 0,3 mm 0 großes Loch (20) vorgesehen sind.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffvergußmasse (10) aus Epoxidharz besteht.
3. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftkanal (15) eine Länge von ca. 10 mm und einen Durchmesser von ca. 0,7 mm aufweist.
4. Sensor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Folie (8) aus infrarotdurchlässigem Kunststoff besteht.
5. Sensor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensor-Modulgehäuse (6, 7) von einem Überwachungsanlagengehäuse (1) mit einer Ausnehmung umgeben ist, in welche paßgerecht eine Frontplatte (3) mit Fresnellinse (5) eingesetzt ist, und daß die Ausnehmung vor der Folie (8) angeordnet ist.
6. Sensor nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Modulgehäusehälften (6, 7) zur Abdichtung mittels eines Klebestreifens (11) miteinander verklebt sind.
7. Sensor nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik (21, 22) auf einer Leiterplatte (9) befestigt ist.
8. Sensor nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführungen und das Sensorsignal über Drähte (17) aus dem Modulgehäuse geführt und mit der Hauptplatine (16) verbunden sind, und daß die Hauptplatine (16) angrenzend an die eine Seite der Modulhälfte (6, 7) angeordnet ist.
9. Sensor nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausnehmung des Uberwachungsgehäuses (1) vor der Fresnellinse (5) ein infrarotundurchlässiges Plättchen (4) einsetzbar ist.
10. Sensor nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrloch (14) seitlich im Gehäuse (26) angeordnet ist und der Luftkanal (15) in etwa parallel zur Achse der Folie (8) verläuft.
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