EP0647928B1 - Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder - Google Patents

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EP0647928B1 EP94113275A EP94113275A EP0647928B1 EP 0647928 B1 EP0647928 B1 EP 0647928B1 EP 94113275 A EP94113275 A EP 94113275A EP 94113275 A EP94113275 A EP 94113275A EP 0647928 B1 EP0647928 B1 EP 0647928B1
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Peter Dipl.-Ing. Wiffel
Hans-Heinrich Dipl.-Ing. Behrmann
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Insta Elektro GmbH and Co KG
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Insta Elektro GmbH and Co KG
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    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR 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
    • G08B13/193—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 focusing means

Definitions

  • the invention relates to a passive infrared motion detector for at least 180 ° detection area according to Preamble of claim 1.
  • a motion detector of the generic type is known. It consists essentially of an infrared sensitive Sensor that together with two mirror elements on one Carrier is arranged.
  • the carrier is arched Lens assembly closed. To an optimally wide-angle Enable detection of the area to be monitored, become the incident rays on surfaces of the mirror elements directed, creating an analog assignment of Beam direction of incidence and mirror surfaces realized becomes.
  • This method with a single sensor and two Mirror surfaces required in conjunction with a lens array an allocation of the mirror surfaces aligned to the most precise with the associated lens section or individual lenses. Due to the design, this results in the room monitoring function by means of passive infrared sensitive Sensor has a high design of the curved lens arrangement.
  • EP-A-326 942 shows a detector with 2 receiving surfaces which are at an angle of more than 180 degrees to each other are enlarged Generate reception area. However, this is not yet possible cover a viewing area of 180 degrees.
  • the object of the invention is a passive infrared motion detector to design the at least 180 ° detection area in the horizontal direction if possible flat design.
  • Fig. 1 the structure of a Passive infrared motion detector shown. It is with 1 an infrared sensor in the form of a two-element sensor and with 2 are mirror elements assigned to a sensor surface 5 designated. The two-element sensor 1 and the mirror elements 2 are together with an unspecified Evaluation electronics arranged on a circuit board 4.
  • This structure is a Fresnel arrangement completed in the form of a curved film 3.
  • FIG. 1 there is an equally large, infrared-sensitive area 5 on opposite sides of the two-element sensor. These sensor areas 5 each have a reception characteristic of approximately 120 °. This can be used to capture the side areas 6. As expected, this results in a dead area in the front area 7.
  • a mirror arrangement 2 is used according to the invention. 2 shows a basic illustration of the thermal radiation 8 from the side region 6 and the front region 7 onto one of the two infrared-sensitive sensor surfaces 5 of a two-element sensor 1. From this it can be seen that the thermal radiation 8 is also received from the front area 7 and is deflected to the respective sensor surface 5 via a mirror surface 2.
  • the lens element 9 of a Fresnel lens arrangement 3 lying in the heat radiation direction in the front region 7 can move very close to the two-element sensor 1.
  • the lens elements A 1 and A 2 have approximately the same focal length.
  • the lens element A 2 is at a significantly shorter distance from the infrared-sensitive surface 5 than the lens element A 1 .
  • this arrangement is possible in that the addition of L1 and L2 results in approximately the length L3, which characterize the focal lengths of the lens elements A 1 and A 2 .
  • the beam path L1 and L2 across the mirror surface 2 results in an apparent shortening of the focal length. As can still be seen from FIG.

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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
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Description

Die Erfindung betrifft einen passiven Infrarot-Bewegungsmelder für mindestens 180° Erfassungsbereich gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der europäischen Dffenlegungsschrift Nr. 0 113 468 A2 ist ein Bewegungsmelder der gattungsbildenden Art bekannt. Er besteht im wesentlichen aus einem infrarotempfindlichen Sensor, der zusammen mit zwei Spiegelelementen auf einem Träger angeordnet ist. Der Träger wird von einer gewölbten Linsenanordnung verschlossen. Um eine optimal weitwinklige Erfassung des zu überwachenden Raumbereiches zu ermöglichen, werden die einfallenden Strahlen auf Flächen der Spiegelelemente gerichtet, wodurch eine analoge Zuordnung von Strahlbündel-Einfallsrichtung und Spiegelflächen realisiert wird. Dieses Verfahren mit einem einzigen Sensor und zwei Spiegelflächen erfordert in Verbindung mit einem Linsenarray eine auf das genaueste ausgerichtete Zuordnung der Spiegelflächen mit dem zugehörigen Linsenabschnitt bzw. Einzellinsen. Konstruktionsbedingt ergibt sich daraus für die Raumüberwachungsfunktion mittels passiv infrarotempfindlichem Sensor eine hohe Bauform der gewölbten Linsenanordnung.
EP-A-326 942 zeigt einen Melder mit 2 Empfangsflächen, die mit einem Winkel von mehr als 180 Grad zueinander angebracht sind, um einen vergrößerten Empfangsbereich zu erzeugen. Damit ist es aber trotzdem noch nicht möglich einen Sichtbereich von 180 Grad abzudecken.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder zu konzipieren, der bei mindestens 180° Erfassungsbereich in horizontaler Richtung über eine möglichst flache Bauform verfügt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, wobei zweckmäßige Ausführungen in den Merkmalen der Unteransprüche angegeben sind.
Anhand eines in den Zeichnungsfiguren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels ist die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1
einen infrarotempfindlichen Zweielementsensor, der auf einander gegenüberliegenden Seiten je eine infrarotempfindliche Fläche aufweist;
Fig. 2
eine prinzipielle Darstellung der Wärmestrahlengänge aus dem Seiten- und Frontbereich auf eine der beiden infrarotempfindlichen Flächen des Zweielementsensors unter Berücksichtigung annähernd gleicher Brennweiten der Linsenelemente einer Fresnel-Linsenanordnung;
Fig. 3
eine perspektivische Darstellung über die zwei gleichartig gekrümmten Spiegelflächen in unmittelbarer Nähe jeweils von einer infrarotempfindlichen Fläche eines Zweielementsensors, wobei jede gekrümmte Spiegelfläche zur Erfassung der Wärmestrahlen aus unterschiedlichen horizontalen Richtungen dient;
Fig. 4
eine perspektivische Darstellung der Spiegelfläche zur Verdeutlichung des Strahlenganges einer Wärmestrahlung aus unterschiedlichen vertikalen Richtungen.
In Fig. 1 ist in Seitenansicht schematisch der Aufbau eines Passiv-Infrarot-Bewegungsmelders dargestellt. Dabei ist mit 1 ein Infrarotsensor in Form eines Zweielementsensors und mit 2 sind jeweils einer Sensorfläche 5 zugeordnete Spiegelelemente bezeichnet. Der Zweielementsensor 1 und die Spiegelelemente 2 sind zusammen mit einer nicht näher gekennzeichneten Auswerteelektronik auf einer Leiterplatte 4 angeordnet. Dieser Aufbau wird durch eine Fresnel-Anordnung in Form einer gekrümmten Folie 3 abgeschlossen.
Wie noch aus Fig. 1 ersichtlich, befindet sich auf einander gegenüberliegenden Seiten des Zweielementsensors je eine gleichgroße, infrarotempfindliche Fläche 5. Diese Sensorflächen 5 besitzen jeweils eine Empfangscharakteristik von ca. 120°. Diese kann genutzt werden, um die Seitenbereiche 6 zu erfassen. Erwartungsgemäß ergibt sich hiermit ein Totbereich im Frontbereich 7. Um auch im Frontbereich 7 wie im Seitenbereich 6 ein vergleichbares Erfassungsfeld zu erhalten, wird erfindungsgemäß eine Spiegelanordnung 2 verwendet. In Fig. 2 ist eine prinzipielle Darstellung der Wärmestrahlung 8 aus dem Seitenbereich 6 und dem Frontbereich 7 auf eine der beiden infrarotempfindlichen Sensorflächen 5 eines Zweielementsensors 1 dargestellt. Hieraus ist ersichtlich, daß auch die Wärmestrahlung 8 aus dem Frontbereich 7 empfangen wird und über eine Spiegelfläche 2 zur jeweiligen Sensorfläche 5 umgelenkt wird. Durch das Umlenken der Wärmestrahlen 8 auf eine Sensorfläche 5 kann das jeweils in Wärmestrahlrichtung liegende Linsenelement 9 einer Fresnel-Linsenanordnung 3 im Frontbereich 7 sehr nahe an den Zweielementsensor 1 heranrücken. Wie weiter aus Fig. 2 ersichtlich ist, besitzen die Linsenelemente A1 und A2 annähernd die gleiche Brennweite. Das Linsenelement A2 hat einen deutlich kürzeren Abstand zur infrarotempfindlichen Fläche 5 als das Linsenelement A1. Wie aus den Strahlengängen L1, L2, L3 ersichtlich, ist diese Anordnung dadurch möglich, daß die Addition von L1 und L2 annähernd die Länge L3 ergibt, welche die Brennweiten der Linsenelemente A1 und A2 kennzeichnen. Durch den Strahlengang L1 und L2 über die Spiegelfläche 2 ergibt sich eine scheinbare Verkürzung der Brennweite. Wie noch aus der Fig. 2 ersichtlich ist, ist im Seitenbereich 6 durch den geradlinigen Einfall der Wärmestrahlung 8 eine scheinbare Verkürzung der Brennweite nicht gegeben, weshalb auch der Abstand zwischen dem Sensor 1 und dem Linsenelement entsprechend größer ist. Hierdurch wird erreicht, daß die Brennweiten aller Linsenelemente der Fresnel-Linsenanordnung annähernd gleich gehalten werden können, was bei der Herstellung solcher Linsenanordnungen vorteilhaft ist. Hierdurch ergibt sich auch eine vorteilhafte Formgebung der gesamten Linsenanordnung, so daß die erfindungsgemäß angestrebte flache Bauform für einen Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder realisierbar ist. Fig. 3 zeigt in perspektivischer Sicht die Kontur des gekrümmten Spiegels 2, durch die eine 180°-Erfassung des zu überwachenden Horizontalbereiches H gegeben ist. In Fig. 4 ist die Spiegelanordnung ebenfalls perspektivisch dargestellt. Durch die Großflächigkeit der Spiegel 2 ist sichergestellt, daß die Zuführung der Wärmestrahlung 8 nicht nur aus verschiedenen horizontalen Richtungen, sondern auch aus unterschiedlich vertikalen Richtungen V auf die infrarotempfindliche Sensorfläche 5 gegeben ist. Mit 9 ist beispielhaft eine der Linsen dargestellt, aus der die Linsenanordnung 3 zusammengesetzt ist.

Claims (6)

  1. Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder für mindestens 180° Erfassungsbereich in horizontaler Richtung, bestehend aus einem Infrarot-Sensor (1) und zwei Spiegelelementen (2), einem Fresnel-Linsensystem in Form einer gekrümmten Folie (3), die zusammen mit einer Auswerteelektronik auf einer Leiterplatte (4) eine bauliche Einheit bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Zweielementsensor (1) ist, der auf einander gegenüberliegenden Seiten jeweils eine infrarotempfindliche Fläche (5) aufweist, die unmittelbar Wärmestrahlen (8) aus den zugehörigen Seitenbereichen des Melders erfassen (6) und die mittelbar Wärmestrahlen über die beidseitig vor den infrarotempfindlichen Flächen (5) angeordneten Spiegel (2) aus dem Frontbereich (7) des Melders erfassen.
  2. Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Seitenbereich (6) einer infrarotempfindlichen Sensorfläche (5) eine durch einen entsprechenden Abschnitt A 1 der gekrümmten Fresnel-Linse (3) fokussierte Wärmestrahlung (8) geradlinig auf die jeweils korrespondierende, infrarotempfindliche Sensorfläche (5) fällt, und daß eine fokussierte Wärmestrahlung (8) aus einem Abschnitt A 2 im Frontbereich (7) der Fresnel-Linse (3) über einen mit ihr korrespondierenden Spiegel (2) umgelenkt wird, bevor sie ebenfalls auf die jeweilige infrarotempfindliche Sensorfläche (5) fällt.
  3. Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Umlenkung der Wärmestrahlung (8) aus dem Frontbereich (7) über die Spiegel (2) der Abstand der Fresnel-Linse (3) zur Leiterplatte (4) gering gehalten wird.
  4. Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß trotz verringertem Abstand zwischen Fresnel-Linse (3) und Leiterplatte (4) im Frontbereich (7) infolge der Umlenkung der Wärmestrahlung die Linsenelemente der Fresnel-Linse (3) im Frontbereich (7) annähernd die gleiche Brennweite aufweisen wie die Linsenelemente der Fresnel-Linse im Seitenbereich (6).
  5. Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beidseitig der infrarotempfindlichen Sensorflächen (5) angeordneten Spiegel (2) gleichartige Krümmungen aufweisen, wodurch die aus unterschiedlichen horizontalen Richtungen (H) durch die Fresnel-Linse (3) einfallenden Wärmestrahlen (8) stets auf die jeweilige infrarotempfindliche Sensorfläche (5) gelangen.
  6. Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spiegel (2) großflächig ausgebildet sind, damit auch Wärmestrahlen (8) aus unterschiedlich vertikalen Richtungen stets auf die jeweilige infrarotempfindliche Sensorfläche (5) gelangen.
EP94113275A 1993-10-02 1994-08-25 Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder Expired - Lifetime EP0647928B1 (de)

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