EP0250746A2 - Passiver Infrarot-Bewegungsmelder - Google Patents

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EP0250746A2
EP0250746A2 EP87105733A EP87105733A EP0250746A2 EP 0250746 A2 EP0250746 A2 EP 0250746A2 EP 87105733 A EP87105733 A EP 87105733A EP 87105733 A EP87105733 A EP 87105733A EP 0250746 A2 EP0250746 A2 EP 0250746A2
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EP
European Patent Office
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distance
signal
assigned
zones
measuring field
Prior art date
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EP87105733A
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French (fr)
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EP0250746A3 (en
EP0250746B1 (de
Inventor
Joachim Willie
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Fritz Fuss GmbH and Co
Original Assignee
Fritz Fuss GmbH and Co
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Publication date
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Publication of EP0250746A2 publication Critical patent/EP0250746A2/de
Publication of EP0250746A3 publication Critical patent/EP0250746A3/de
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting an object which has entered the measuring field of a passive infrared motion detector (PIR motion detector), in which the amplitude, the polarity sequence and the time sequence of the output signal of a radiation detector are evaluated for corresponding reference values.
  • PIR motion detector passive infrared motion detector
  • the invention also relates to a device for performing the method.
  • Such PIR motion detectors are known to be used in hazard detection technology, in particular in intrusion protection technology, and in control technology for detecting moving objects indoors.
  • the infrared radiation (IR radiation) emitted by a human body or by another heat source is bundled by mirror optics and fed to a pyro element.
  • IR radiation infrared radiation
  • the well-known PIR motion detectors are designed to detect and evaluate dynamic changes. So that a message signal is generated, it is necessary that the object both penetrates into the measuring field and exits the measuring field again.
  • known evaluation methods can be designed to emit a corresponding detection signal only after a frequency of preselectable detection processes, for example a plurality of measuring field entries and exits. The sensor output signals generated by the entries and exits are compared with respect to their amplitudes and their number or polarity with predetermined reference values and predetermined polarity sequences and time sequences.
  • the invention is based on the object of specifying a method of the type mentioned at the beginning with which the dwell of an object within the measuring field can also be recognized and evaluated. Furthermore, the invention is based on the object of specifying a device for carrying out the method.
  • the object is achieved in that the measuring field is divided into at least two different distance zones with respect to the PIR detector, within which the ratio of the object size to the measuring field is different, and in that each distance zone is assigned individually set reference values for the respective distance zone will.
  • the object is achieved in that a selective amplifier is assigned to each distance zone and the output of each amplifier is connected to a comparator device for comparing the relevant output signal with an individually designed reference signal for the associated distance zone.
  • the invention takes advantage of the fact that after Radiation law changes the radiant power in the square of the distance. In relation to a certain object, a certain characteristic radiation power can therefore be assigned to each distance zone. Due to the generally conical shape of the measuring field, which depends on the optical device used, the time period between an entry and an exit of the measuring field is also different at two distance zones. The invention is therefore based on the idea of evaluating the measured variables characteristic of the individual distance zones in order to detect a transition of an object from one distance zone to the other. For example, the signal amplitude of a sensor is reduced by a quarter if the distance of the object from the sensor doubles. A movement of the object can therefore be concluded from the change in amplitude.
  • a preferred development of the method consists in that the amplitudes assigned to the distance zones are determined on the basis of reference objects which are brought into the distance zones. In this way, the signal amplitudes on which the evaluation is based can be determined precisely by measurement. It is also easily possible to distinguish and divide a subdivision into signal amplitudes that are based on movement and signal amplitudes that are caused by interference.
  • a further preferred development of the method according to the invention consists in that more than two distance zones are specified with an amplitude sequence assigned to the distance zones.
  • a subdivision can consist, for example, of providing a very close range in which the object is much larger than the measuring zone, a close range, a central range and a far range. The classification is made according to the specific detection requirements.
  • the individual distance zones can be assigned different, individual signal frequencies will.
  • This measure takes into account the fact that the usually conical measuring field increases with increasing distance from the sensor, so that the time for traversing increases correspondingly with increasing distance from the sensor.
  • a signal frequency corresponding to their diameter can therefore be assigned to those signals which indicate an entry and exit of an object into or out of the distance zone.
  • the penetration into the measuring field and a subsequent transition from one distance zone to another are evaluated as a criterion for an object detection. If, therefore, an object no longer emerges from the measuring zone, but moves in the radial direction with respect to the sensor, detection also takes place. It is therefore not necessary for the object to exit the measuring zone again.
  • a preferred development of the device for performing the method consists in that the outputs of all selective amplifiers are connected via a multiplexer to a threshold value comparator with a variable reference threshold, which can be controlled via a multiplexer in accordance with the input signal present.
  • the output of the threshold value comparator is preferably connected to a: first and second cross-connected timer in such a way that the first timer when a Threshold value is started and that an output signal can only be tapped at the first timing element if the second timing element has been activated within a predetermined time period by exceeding a negated threshold value.
  • Another preferred development of the arrangement consists in that the outputs of the selective amplifiers are connected to an interference signal detection unit with which the output signals are monitored for signal amplitudes which clearly differ from the signal amplitudes to be expected.
  • FIG. 1 illustrates purely schematically an area monitored by a PIR motion detector with a sensor 1.
  • Two measuring zones 20, 20 ′ are shown as examples, which are approximately conical. A different number of measuring zones can of course also be provided.
  • the infrared radiation from the two measuring zones 20, 20 ′ is focused onto the sensor 1 via an optical device (not shown). Any change in radiation In addition, an output voltage change occurs at sensor 1, which is evaluated in an arrangement described in the following figures.
  • the distances of the individual distance zones e1 to e5 as well as their lengths can basically be freely selected. However, it makes sense to make and coordinate the classification according to the specific detection requirements.
  • the radiation in the two measuring fields 20, 20 ' is bundled via the optical device onto the sensor 1 from radiation detectors 1, 1' pyro-electric, which are connected in antiparallel and which can also be referred to as dual sensors.
  • FIG. 1 also illustrates in a purely schematic manner the manner in which the relationship between the object size and the measurement field size changes in the individual distance zones e1 to e4.
  • a reference object 22 is shown in the measuring field 20 in each of the distance zones.
  • an object of the same size when entering or staying in the different distance zones, causes characteristic radiation changes which can be assigned to the individual distance zones. According to the radiation law, the radiation power is reduced by the square of the distance.
  • Fig. 1 illustrates that at the same speed the time period for crossing the measuring fields in the individual distance zones e1 to e4 is different at the same speed in the individual distance zones e1 to e4. The determination of this time period can be determined on the basis of an entrance amplitude and an exit amplitude at the outputs of the two detectors 1, 1 '.
  • FIG. 2 illustrates a first example of an evaluation unit with which the output signals of the two radiation detectors 1, 1 'are evaluated.
  • evaluation branches I, I ' for both radiation detectors 1, 1'. They each consist of a series connection of selective amplifiers 2, 4, 6 or 2 ', 4', 6 '. The number corresponds to the number of distance zones e1 to e4. With, for example, four distance zones, four selective amplifiers are also connected in series. The output signals of the individual selective amplifiers are forwarded to the following stage via differentiators 3, 5, 7 or 3 ', 5', 7 '.
  • the evaluation circuit can be designed for a predetermined sensitivity with regard to a certain monitoring volume.
  • the radiation changes during the transition from one distance zone to the other are evaluated by assigning a selective amplifier to each distance zone e1 to e and the amplitude of the respective output signal with reference. amplitudes are compared. The assignment and subdivision takes place speaking of the expected useful signal amplitudes in the distance ranges e1 to e n .
  • the respective output signal E1 to E n of an amplifier 2, 4, 6 of the evaluation branch I is fed via an analog multiplexer 8 to a threshold value comparator 9 with a variable reference voltage, which likewise via a further analog multiplexer 12 in association with the input signal just present can be interpreted as changeable.
  • timing element 10 or 11 When a threshold value is exceeded, one of two timing elements 10 or 11 is triggered, which only emits an output signal if the other negated tent element is activated within a predetermined period of time. Depending on whether a positive or negative reference threshold is exceeded (reference voltage U + or reference voltage U-), a corresponding output signal A + or A - is output by the relevant timing element 10, 11.
  • the two analog multiplexers 8, 12 are controlled via a clock signal ST, which is generated in a predetermined time pattern by a clock stage (not shown).
  • the second evaluation branch I ' is identical to the first evaluation branch I.
  • the output signals of the individual amplifiers 2 ', 3', 6 ' are tapped for comparison purposes and, like the output signals E1 to E n, are fed to an analog multiplexer (not shown).
  • the evaluation branch I ' can improve the evaluation as a whole depending on the sensor type and requirement.
  • the comparison levels V1 to V n are preferably determined by measurement by placing a reference object in the individual distance zones and measuring the characteristic output amplitudes of the associated selective amplifiers. In this way, an amplitude sequence adapted to the respective monitoring task can be determined and defined.
  • the determined maximum signal amplitudes at the outputs of the amplifiers can also be divided into signal amplitudes that originate from motion detection and signal amplitudes that are caused due to interference.
  • a logical evaluation unit (not shown) can be used in this way prevent a message from the motion detector that can be clearly assigned to influences from the store. With the help of the logic evaluation unit, not only the absence of a predetermined amplitude sequence, but also the absence of an entry / exit detection can be recognized and displayed if characteristic signal frequencies are assigned to the individual distance zones e1 to e.
  • a processor-controlled evaluation can be provided according to FIG. 3.
  • the output signals Se1 to Se of the selective amplifiers 2, 4, 6 of the first evaluation branch I are fed to a processor 19 which works with an A / D converter with multiplexed inputs and correspondingly multiplexed threshold value outputs (not shown).
  • a threshold value corresponding to the example described in FIG. 2 is exceeded , one of the counter stages 13 and 14 is activated depending on the polarity of the level U x + , U x - , and then one of the memory elements 15 and 14 is set, each of the two time counter stages 13 and 14 are connected downstream.
  • an output stage 18 for actuator control is activated with the aid of a logic combination stage 17, one of the corresponding alarm outputs A e1 to A en of the relevant distance stage e1 to e being activated.
  • FIG. 4 A second example for monitoring the distance zones e1 to e is illustrated in FIG. 4.
  • the arrangement is designed as an example for four distance levels e1 to e4. Accordingly, the radiation detector 1 is followed by a selective amplifier with four stages 41, 42, 43, 44.
  • the output signal of each amplifier 41 to 44 is fed to an evaluation unit 54, 55, 56 and 57, the circuit details of which are identical.
  • the evaluation unit is representative of all other evaluation units. Unit 57 at the output of amplifier 44 shown in detail.
  • the time delay activates an actuator B e4 via a block 13 if the corresponding negated signal amplitude does not appear within the time delay.
  • the actuator B e4 indicates that an object remains in the detection area.

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Abstract

Es wird ein Auswerteverfahren zur Erkennung verweilender Objekte im Detektionsbereich eines passiven infrarot-Bewegungsmelders und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben. Das Meßfeld des Bewegungsmelders wird dabei in mehrere Entfernungszonen unterteilt, Innerhalb der sich jeweils die Größe eines eindringenden oder verweilenden Objektes zur Meßfeldgröße ändert. Jeder Entfernungszone läßt sich eine bestimmte Signalamplitude am Ausgang des Bewegungsmelders zuordnen. Ebenso ist die Zeitdauer zwischen dem Eintreten und eventuellen Austreten des Objektes für jede Entfernungszone charakteristisch. Die einzelnen Entfernungszonen werden mittels eines selektiven Verstärkers überwacht, indem jeder Überwachungszone eine Verstarkerstufe zugeordnet wird und die Ausgänge aller Verstärkerstufen in einer Komparator-Einheit mit vorgegebenen Referenzwerten verglichen werden, die bevorzugt meßtechnisch ermittelt werden. Anhand von vorgegebenen Amplituden-Sequenzen und/oder unterschiedlichen Signal-Frequenzen kann ein Eindringen und ein anschließendes Verweilen in den einzelnen Entfernungszonen detektiert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren eines in das Meßfeld eines passiven Infrarot-Bewegungsmelders (PIR-Bewegungsmelder) eingedrungenen Objektes, bei welchem die Amplitude, die Polaritätsfolge und die Zeitfolge des Ausgangssignals eines Strahlungsdetektors auf entsprechende Referenzwerte hin ausgewertet werden. Die Erfindung betrifft ferner auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Derartige PIR-Bewegungsmelder werden bekanntlich in der Gefahrenmeldetechnik, insbesondere in der Intrusionsschutztechnik,und in der Steuerungstechnik zur Erfassung von bewegten Objekten in Innenräumen eingesetzt. Dabei wird die von einem menschlichen Körper oder von einer anderen Wärmequelle abgegebene Infrarotstrahlung (IR-Strahlung) von einer Spiegeloptik gebündelt und einem Pyro-Element zugeführt. Im Meßbereich eines PIR-Bewegungsmelders können auch kleinste Strahlenflußänderungen, d.h. zeitliche Änderungen der Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur und der jeweiligen Oberflächentemperatur des Objektes,detektiert werden.
  • Die bekannten PIR-Bewegungsmelder sind darauf ausgelegt, dynamische Änderungen zu erfassen und auszuwerten. Damit ein Meldesignal erzeugt wird, ist es erforderlich, daß das Objekt sowohl in das Meßfeld eindringt als auch aus dem Meßfeld wieder austritt. Ferner können bekannte Auswerteverfahren darauf ausgelegt sein, erst nach einer Frequenz von vorwählbaren Detektionsabläufen, beispielsweise mehreren Mießfeldeintritten und -austritten, ein entsprechendes Detektionssignal abzugeben. Die von den Eintritten und Austritten erzeugten Sensorausgangssignale werden hinsichtlich ihrer Amplituden und ihrer Anzahl bzw. Polarität mit vorgegebenen Referenzwerten sowie vorgegebenen Polaritätsfolgen und Zeitfolgen verglichen.
  • Für diese PIR-Bewegungsmelder ist also charakteristisch, daß sie im wesentlichen auf das Durchqueren des Meßfeldes reagieren, und daß;das Verweilen von Objekten im Meßbereich nicht differenziert erkannt werden kann. Die Referenzwerte der bekannten PIR-Bewegungsmelder müssen aus naheliegenden Gründen auf die kleinsten zu detektierenden Signale sowie die längste Folgezeit des Polaritätswechsels des Sensorsignals ausgelegt sein. Dies hat insbesondere bei der Anwendung eines PIR-Bewegungsmelders im Intrusionsschutz zur Folge, daß entweder der Detektionsbereich sehr klein gehalten werden muß oder daß die Detektion eines bewegten Objektes innerhalb des Meßfeldes nicht erkannt werden kann, so daß in dieser Hinsicht keine Überwachung erfolgt. Im Bereich der Steuerungsanwendungen kann dieser Mangel Fehlfunktionen mit gravierenden Folgeerscheinungen auslösen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem auch das Verweilen eines Objektes innerhalb des Meßfeldes erkannt und ausgewertet werden kann. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
  • Für das Verfahren wird die- Aufgabe dadurch gelöst, daß das Meßfeld in mindestens zwei unterschiedliche Entfernungszonen bezüglich des PIR-Melders unterteilt wird, innerhalb welcher jeweils das Verhältnis von Objektgröße zum Meßfeld unterschiedlich ist, und daß jeder Entfernungszone individuell auf die jeweilige Entfernungszone eingestellte Referenzwerte zugeordnet werden. Für eine Vorrichtung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß jeder fntfernungs zone ein selektiver Verstärker zugeordnet und der Ausgang eines jeden Verstärkers mit einer Komperatoreinrichtung zum Vergleich des betreffenden Ausgangssignals mit einem individuell auf die zugehörige Entfernungszone ausgelegten Referenzsignal verbunden ist.
  • Die Erfindung macht sich den Umstand zunutze, daß sich nach dem Strahlungsgesetz die Strahlungsleistung im Quadrat der Entfernung ändert. Bezogen auf ein bestimmtes Objekt kann daher jeder Entfernungszone eine bestimmte charakteristische Strahlungsleistung zugeordnet werden. Durch die in der Regel etwa kegelförmige Ausbildung des Meßfeldes, die von der verwendeten optischen Einrichtung abhängt, ist ferner auch die Zeitdauer zwischen einem Meßfeld-Eintritt und einem -Austritt bei zwei Entfernungszonen unterschiedlich. Der Erfindung liegt also der Gedanke zugrunde, die für die einzelnen Entfernungszonen charakteristischen Meßgrößen auszuwerten, um einen Übergang eines Objektes von einer Entfernungszone in die andere zu detektieren. Beispielsweise verringert sich die Signalamplitude eines Sensors um ein Viertel, wenn sich die Entfernung des Objektes vom Sensor verdoppelt. Aus der Amplitudenänderung kann also auf eine Bewegung des Objektes geschlossen werden.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, daß die den Entfernungszonen zugeordneten Amplituden anhand von Referenzobjekten ermittelt werden, die in die Entfernungszonen gebracht werden. Auf diese Weise können die der Auswertung zugrundeliegenden Signalamplituden meßtechnisch genau ermittelt werden. Es ist ferner leicht möglich, eine Unterteilung in Signalamplituden, die auf einer Bewegung beruhen, und in Signalamplituden, die aufgrund von Störeinflüssen hervorgerufen werden, zu unterscheiden und einzuteilen. Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß mehr als zwei Entfernungszonen mit einer den Entfernungszonen zugeordneten Amplitudensequenz vorgegeben werden. Eine Unterteilung kann beispielsweise darin bestehen, daß ein Ndhstbereich, in welchem das Objekt sehr viel größer ist als die Meßzone, ein Nahbereich, ein Mittelbereich und ein Fernbereich vorgesehen sein können. Die Einteilung erfolgt sinnvollerweise entsprechend den spezifischen Detektionsanforderungen.
  • Weiterhin kann es vorteilhaft sein, daß den einzelnen Entfernungszonen unterschiedliche, individuelle Signalfrequenzen zugeordnet werden. Diese Maßnahme trägt dem Umstand Rechnung, daß sich das üblicherweise kegelförmig ausgebildete Meßfeld mit zunehmender Entfernung vom Sensor vergrößert, so daß sich die Zeit zur Durchquerung entsprechend mit zunehmendem Abstand vom Sensor vergrößert. Für die einzelnen Entfernungszonen kann daher eine ihrem Durchmesser entsprechend zugeordnete Signalfrequenz derjenigen Signale zugeordnet werden, die einen Eintritt und einen Austritt eines Objektes in die bzw. aus der Entfernungszone anzeigen.
  • Ebenso kann es vorteilhaft sein, daß das Eindringen in das Meßfeld und ein anschließender Übergang von einer Entfernungszone in eine andere als Kriterium für eine Objekt-Detektion ausgewertet werden. Wenn daher ein Objekt nicht mehr aus der Meßzone austritt, sondern sich in radialer Richtung bezüglich des Sensors bewegt, erfolgt ebenfalls eine Detektion. Somit ist es nicht erforderlich, daß das Objekt wieder aus der Meßzone austritt.
  • Es erweist sich als vorteilhaft, daß beim Ausbleiben einer vorgebenen Amplitudensequenz und/oder einer vorgegebenen Signalfrequenz eine Störung angezeigt wird. Es erfolgt also mit anderen Worten eine Plausibilitätskontrolle, durch welche Fehlalarme ver- hindert werden.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß die Ausgänge aller selektiven Verstärker über einen Multiplexer mit einem Schwellwert-Komparator mit variierbarer Referenzschwelle verbunden sind, die über einen Multiplexer entsprechend dem anliegenden Eingangssignal ansteuerbar ist.
  • Bevorzugt ist der Ausganq des Schwellwert-Komparators mit einem: ersten und zweiten kreuzweise verschalteten Zeitglied in der Weise verbunden, daß das erste Zeitglied beim Überschreiten eines Schwellwertes gestartet wird und daß am ersten Zeitglied nur dann ein Ausgangssignal abgreifbar ist, wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer das zweite Zeitglied durch Überschreiten eines negierten Schwellwertes aktiviert wurde. Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Anordnung besteht darin, daß die Ausgänge der selektiven Verstärker mit einer Störsignalerkennungseinheit verbunden sind, mit welcher die Ausgangssignale auf Signalamplituden überwacht werden, die eindeutig von den zu erwartenden Signalamplituden abweichen.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen weiter beschrieben:
    • Fig. 1 zeigt rein schematisch die Ausbildung von Meßfeldern eines PIR-Bewegungsmelders und ihre Unterteilung in Entfernungszonen.
    • Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Überwachung der Entfernungszonen gem. Fig. 1.
    • Fig. 3 zeigt eine Alternative eines Schaltungsteils der Anordnung gem. Fig. 2; und
    • Fig. 4 zeigt eine alternative Anordnung zur Überwachung der Entfernungszonen gem. Fig. 1
  • Fig. 1 veranschaulicht rein schematisch einen von einem PIR-Bewegungsmelder mit einem Sensor 1 überwachten Bereich. Es sind beispielhaft zwei Meßzonen 20, 20'dargestellt, die etwa kegelförmig ausgebildet sind. Selbstverständlich kann auch eine andere Anzahl von Meßzonen vorgesehen sein. Die infrarote Strahlung der beiden Meßzonen 20, 20'wird über eine nicht dargestellte optische Einrichtung auf den Sensor 1 gebündelt. Jede Änderung des Strahlungseinfalls bewirkt am Sensor 1 eine Ausgangsspannungsänderung, die in einer in den nachfolgenden Figuren beschriebenen Anordnung ausgewertet wird.
  • Die Meßfelder 20, 20' sind in mehrere Entfernungszonen e1 bis e5 aufgeteilt, deren Grenzen etwa radial zum Sensor 1 verlaufen. Die Entfernungen der einzelnen Entfernungszonen e1 bis e5 sowie ihre Längen sind grundsätzlich frei wählbar. Allerdings ist es sinnvoll, die Einteilung entsprechend den spezifischen Detektionsanforderungen vorzunehmen und abzustimmen.
  • Die Strahlung in den beiden Meßfeldern 20, 20' wird über die optische Einrichtung auf den Sensor 1 aus antiparallel geschalteten, nebeneinander liegenden Strahlungsdetektoren 1, 1' pyro-elektrischer Art, die auch als Dual-Sensoren bezeichnet werden können, gebündelt. Die beiden Strahlungsdetektoren 1, 1' bestehen jeweils aus einem Kristall im Abstand B mit einer wirksamen Länge X und einer wirksamen Fläche A bzw. A'.
  • In der Fig. 1 ist ferner rein schematisch veranschaulicht, auf welche Weise sich das Verhältnis zwischen Objektgröße und Meßfeldgröße in den einzelnen Entfernungszonen e1 bis e4 ändert. Dazu ist im Meßfeld 20 in jeder der Entfernungszonen jeweils ein Referenzobjekt 22 dargestellt. Es dürfte damit deutlich werden, daß ein gleich großes Objekt beim Eindringen in die unterschiedlichen Entfernungszonen oder beim Verweilen darin charakteristische Strahlungsänderungen verursacht, die den einzelnen Entfernungszonen zugeordnet werden können. Nach dem Strahlungsgesetz reduziert sich nämlich die Strahlungsleistung im Quadrat der Entfernung. Desweiteren veranschaulicht die Fig. 1, daß bei gleicher Geschwindigkeit die Zeitdauer zum Durchqueren der Meßfelder in den einzelnen Entfernungszonen e1 bis e4 bei gleicher Geschwindigkeit in den einzelnen Entfernungszonen e1 bis e4 unterschiedlich ist. Die Bestimmung dieser Zeitdauer kann anhand einer Eintrittsamplitude und einer Austrittsamplitude an den Ausgängen der beiden Detektoren 1, 1' ermittelt werden.
  • Diese Überlegungen lassen sich grundsätzlich auf alle Detektortypen übertragen und sind nicht auf die hier beispielhaft wiedergegebene Detektoranordnung beschränkt.
  • Fig. 2 veranschaulicht ein erstes Beispiel einer Auswerteeinheit, mit welcher die Ausgangssignale der beiden Strahlungsdetektoren 1, 1' ausgewertet werden. Für beide Strahlungsdetektoren 1, 1' sind getrennte Auswertezweige I, I' vorhanden. Sie bestehen jeweils aus einer Hintereinanderschaltung von selektiven Verstärkern 2, 4, 6 bzw. 2', 4', 6'. Die Anzahl entspricht jeweils der Anzahl der Entfernungszonen e1 bis e4. Bei beispielsweise vier Entfernungszonen sind also auch vier selektive Verstärker hintereinander geschaltet. Die Ausgangssignale der einzelnen selektiven Verstärker werden über Differenzierglieder 3, 5, 7 bzw. 3', 5', 7' an die folgende Stufe weitergeleitet. Durch die Reihenschaltung der selektiven Verstärker und der Differenzierglieder kann die Auswerteschaltung auf eine vorgegebene Empfindlichkeit hinsichtlich eines bestimmten Überwachungsvolumens ausgelegt werden.
  • Im Auswertezweig I, der dem Strahlungsdetektor 1 nachgeschaltet ist, werden die Strahlungsänderungen beim Übergang von einer Entfernungszone in die andere dadurch ausgewertet, das jeder Entfernungszone e1 bis e jeweils ein selektiver Verstärker zugeordnet ist und die Amplitude des jeweiligen Ausgangssignals mit Referenz. amplituden verglichen werden. Die Zuordnung und Unterteilung erfolgt entsprechend den zu erwartenden Nutzsignalamplituden in den Entfernungsbereichen e1 bis en. Das jeweilige Ausgangssignal E1 bis En eine Verstärkers 2, 4, 6 des Auswertezweiges I wird über einen Analog-Multiplexer 8 einem Schwellwert-Komperator 9 mit variabler Referenzspannung zugeführt, welche ebenfalls über einen weiteren Analog-Multiplexer 12 in Zuordnung zu dem gerade anliegenden Eingangssignal veränderbar ausgelegt werden kann. Beim Überschreiten eines Schwellwertes wird eines von zwei Zeitgliedern 10 oder 11 angesteuert, welches ausschließlich dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer das andere negierte Zeltglied aktiviert wird. In Abhängigkeit davon, ob eine positive oder negative Referenzschwelle überschritten wird (Referenzspannung U+ oder Referenzspannung U-), wird ein entsprechendes Ausgangssignal A+ oder A- vom betreffenden Zeitglied 10, 11 ausgegeben.
  • Die beiden Analog-Multiplexer 8,12 werden über ein Takt-Signal ST angesteuert, das in einem vorgegebenen Zeitraster von einer Taktstufe (nicht dargestellt) erzeugt wird. Der zweite Auswertezweig I' ist identisch zum ersten Auswertezweig I ausgebildet. Die Ausgangssignale der einzelnen Verstärker 2', 3', 6' werden zu Vergleichszwecken abgegriffen und ähnlich wie die Ausgangssignale E1 bis En einem nicht dargestellten Analog-Multiplexer zugeführt. Der Auswertezweig I' kann je nach Sensortyp und Anforderung die Auswertung insgesamt verbessern.
  • Die Vergleichspegel V1 bis Vn werden bevorzugt meßtechnisch ermittelt, indem ein Referenzobjekt in die einzelnen Entfernungszonen gebracht wird und dabei die charakteristischen Ausgangsamplituden der zugehörigen selektiven Verstärker gemessen wird. Auf diese Weise kann eine an die jeweilige Überwachungsaufgabe angepaßte Amplitudensequenz ermittelt und festgelegt werden. Die ermittelten maximalen Signalamplituden an den Ausgängen der Verstärker lassen sich darüber hinaus in Signalamplituden einteilen, die von einer Bewegungsdetektion herrühren, sowie in Signalamplituden, die aufgrund von Störeinflüssen hervorgerufen werden. Durch eine logische Auswerteeinheit (nicht dargestellt) läßt sich auf diese Weise eine Meldung des Bewegungsmelders verhindern, die eindeutig Storeinflüssen zugeordnet werden kann. Mit Hilfe der logischen Auswerteeinheit kann nicht nur das Ausbleiben einer vorgegebenen Amplitudensequenz, sondern auch das Ausbleiben einer Eintritts-/Austritts-Detektion erkannt und angezeigt werden, wenn den einzelnen Entfernungszonen e1 bis e charakteristische Signal- frequenzen zugeordnet werdem.
  • Alternativ zu der Auswertung mittels des Analog-Multiplexers 8 gemäß Fig. 2 kann entsprechend Fig. 3 eine Prozessor-gesteuerte Auswertung vorgesehen sein. Die Ausgangssignale Se1 bis Se der selektiven Verstarker 2, 4, 6 des ersten Auswertezweiges I werden dabei einem Prozessor 19 zugeführt, der mit einem A/D-Wandler mit gemultiplexten Eingangen und entsprechend gemultiplexten Schwellwert-Ausgangen (nicht dargestellt) arbeitet. Beim Überschreiten eines Schwellwertes entsprechend dem in Fig. 2 beschriebenen Beispiel wird abängig von der Polarität des Pegels Ux +, Ux - eine der Zählstufen 13 bzw. 14 aktivient, und daraufhin eines der Speicherelemente 15 bzw. gesetzt, die jeweils den beiden Zeitzählstufen 13 und 14 nachgeschaltet sind. Erfolgt innerhalb einer fest vorgegebenen Zeitfolge das Setzen eines Gegenwertes, wird mit Hilfe einer logischen Verknüpfungsstufe 17 eine Ausgangsstufe 18 zur Aktorsteuerung aktiviert, wobei einer der entsprechenden Alarmausgänge Ae1 bis Aen der betreffenden Entfernungsstufe e1 bis e angesteuert wird.
  • Ein zweites Beispiel zur Überwachung der Entfernungszonen e1 bis e ist in Fig. 4 veranschaulicht. Die Anordnung ist beispielhaft für vier Entfernungsstufen e1 bis e4 ausgelegt. Demzufolge ist dem Strahlungsdetektor 1 ein selektiver Verstärker mit vier Stufen 41, 42, 43, 44 nachgeschaltet. Das Ausgangssignal eines jeden Verstärkers 41 bis 44 wird jeweils einer Auswerteeinheit 54, 55, 56 bzw. 57 zugeführt, deren Schaltungseinzelheiten identisch sind. Stellvertretend für alle anderen Auswerteeinheiten ist die Auswerte- einheit 57 am Ausgang des Verstärkers 44 im einzeinen dargestellt.
  • Sie umfaßt eine Komparator-Auswertung 45 zur Störsignalerkennung bzw. zur Detektionserkennung. Erscheinen Signalamplituden inner-. halb der entfernungsabhängig gewählten Bandbreite. so wird eine Speicherzelle 46 sowie ein Zeitglied 47 aktiviert. Das Zeitglied 47 setzt den Speicher 46 innerhalb einer entfernungsabhängig gewählten Zeit zurück. Wird innerhalb dieser Zeit die entsprechend negierte Signalamplitude erreicht, so wird ein weiteres Speicherelement 48 gesetzt und über eine UND-Verknüpfung 40 der Ausgänge der beiden Speicher 46, 48 ein Aktorsignal Ae4 gesetzt. Gleich- zeitig wird beim Ansprechen der Komparator-Auswertung 45 in Abhängigkeit von der Polarität der Signalamplitude eines der beiden Speicherelemente 51 oder 52 gesetzt. das zeitverzögert über einen Block 13 einen Aktor Be4 aktiviert, wenn innerhalb der Zeitverzögerung nicht die entsprechende negierte Signalamplitude er- scheint. Der Aktor Be4 zeigt an, daß ein objekt im Detektionsbereich verweilt. Diese beiden Aktoren können dazu verwendet werden, eine Meldezentrale (nicht dargestellt) zu aktiviere.

Claims (10)

1. Verfahren zum Detektieren eines in das Meßfeld eines passiven Infrarot-Bewegungsmelders (PIR-Bewegungsmelder) eingedrungenen Objektes, bei welchem die Amplitude, die Polaritätsfolge und die Zeitfolge des Ausgangssignals eines Strahlungsdetektors auf entsprechende Referenzwerte hin ausgewertet werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Meßfeld (20) in mindestens zwei unterschiedliche Entfernungszönen (e1 bis en) bezüglich des PIR-Melders unterteilt wird, innerhalb welcher jeweils das Verhältnis von Objektgröße zum Meßfeld unterschiedlich ist, und daß jeder Entfernungszone (e1 bis en) individuell auf die jeweilige Entfernungszone eingestellte Referenzwerte zugeordnet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Entfernungszonen (e1 bis en) zugeordneten Amplituden anhand von Referenzobjekten ermittelt werden, die in die Entfernungszonen (e1 bis en) gebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehr als zwei Entfernungszonen (e1 bis en) mit einer den Entfernungszonen zugeordneten Amplituden-Frequenz vorgegeben werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß den einzelnen Entfernungszonen (e1 bis en) unterschiedliche, individuelle Signalfrequenzen zugeordnet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Eindringen in das Meßfeld (20) und ein anschließender Übergang von einer Entfernungszone in eine andere als Kriterium für eine Objekt-Detektion ausgewertet werden,
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet ,
daß beim Ausbleiben einer vorgegebenen Amplituden-Sequenz und/ oder vorgegebenen Signalfrequenz eine Störung angezeigt wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Strahlungs-Detektor zur Überwachung eines Meßfeldes, mit einer nachgeschalteten Auswerte-Einheit, bestehend aus einem Komparator zum Vergleich der Detektor-Signalamplitude mit einem Referenzwert, mit einer Zähleinrichtung zum Erfassen von Detektor-Signalamplituden entsprechend ihrer Polarität und Anzahl,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerte-Einheit mindestens zwei selektive Verstärker (2, 4, 6)aufweist, die jeweils einer Entfernungszone (el bis en) zugeordnet sind, und daß der Ausgang eines jeden Verstär- kers(2, 4, 6)mit einer Komparator-Einrichtung zum Vergleich des betreffenden Ausgangssignals mit einem individuell auf die zugehörige Entfernungszone ausgelegten Referenzsignal verbunden ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgänge aller selektiven Verstärker(2, 4, 6)über einen Multiplexer (8) mit einem Schwellwert-Komparator mit variierbarer Referenzschwelle verbunden sind, die über einen weiteren Multiplexer (12) entsprechend dem anliegenden Eingangssignal ansteue bar sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgang des Schwellwert-Komparators mit einem ersten und zweiten kreuzweise verschalteten Zeitglied (10, 11) in der Weise verbunden ist, daß das erste Zeitglied beim Überschreiten eines Schwellwertes gestartet wird und daß am ersten Zeitglied nur dann ein Ausgangssignal abgreifbar ist, wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer das zweite Zeitglied durch Überschreiten eines negierten Schwellwertes aktiviert wurde.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgänge der selektiven Verstärker (2, 4, 6) mit einer Störsignal-Erkennungseinheit verbunden sind, mit welcher die Ausgangssignale auf Signalamplituden überwacht werden, die eindeutig von den zu erwartenden Signalamplituden abweichen.
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