EP0745962A1 - Schaltvorrichtung, die eine automatische Betätigung eines Beleuchtungsschalters ermöglicht - Google Patents

Schaltvorrichtung, die eine automatische Betätigung eines Beleuchtungsschalters ermöglicht Download PDF

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EP0745962A1
EP0745962A1 EP96108423A EP96108423A EP0745962A1 EP 0745962 A1 EP0745962 A1 EP 0745962A1 EP 96108423 A EP96108423 A EP 96108423A EP 96108423 A EP96108423 A EP 96108423A EP 0745962 A1 EP0745962 A1 EP 0745962A1
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room lighting
motion detector
radiation
room
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Günter Prof. Dr. Hofmann
Volkmar Dr. Norkus
Jens-Olaf Lang
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    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
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    • 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
    • G08B13/181—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems
    • G08B13/187—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems by interference of a radiation field

Definitions

  • the invention relates to a switching device according to the preamble of claim 1.
  • an infrared motion detector is used both to switch room lighting on and off. If no movements are registered within a delay time that can be set on the motion detector, it is assumed that all persons have left the room and the lighting can thus be switched off. However, since you cannot use passive infrared motion detectors to make all small movements such as e.g. B. can arise during desk work, it is necessary to choose the delay time for switching off relatively large, so that possibly remaining people in the room do not have to sit in the dark.
  • the object of the invention is to improve a switching device according to the preamble of claim 1 in such a way that even minor movements in the room of people remaining can be detected without complex additional devices.
  • a decisive advantage of the solution according to the invention is that a passive infrared motion detector is not used to switch off the room lighting, but instead a motion detector is used which primarily works in the range of visible light.
  • a motion detector can be equipped with a high sensitivity and it is possible to align it very precisely to a specific monitoring area.
  • no transmitter is required for this, since its function is taken over by the room lighting. Since the sensor does not respond to heat radiation emitted by people, but only to reflected light in the visible range, it cannot be irritated by annoying heat sources.
  • the switching device can be expanded as desired, it being advantageous in the sense of the task to arrange at least two first motion detectors in such a way that they detect separate, possibly overlapping spatial areas.
  • the room lighting is only switched off when all motion detectors no longer register any movement.
  • This makes it possible to certain areas of a room, for. B. a desk area to undergo a particularly sensitive monitoring.
  • you will not want to limit yourself to automatically switching off the room lighting so that you will install at least a second motion detector, which can then be set up as a passive infrared motion detector, and which switches on the room lighting when it detects movements.
  • the automatically acting switching device you can also combine a manually operated switch so that the room lights can be switched on and / or off optionally by hand. It is useful to work with a suitable programming that allows the automatic switch-off of the room lighting by means of a certain type of switch actuation, e.g. B. by double-pressing to block.
  • a significant increase in the sensitivity of the first motion detector can be achieved in that it has optical means which form at least two radiation lobes within the area to be monitored, which are approximately the same in shape and size. If it is ensured that the radiation lobes generate signals in opposite phase within an optoelectric sensor, the basic signal levels generated by background reflection are largely compensated for and primarily the alternating signals triggered by movements are evaluated.
  • the optoelectric sensor can be set up with the help of two same-pole series of light-sensitive units, the center tap of which is then to be connected to an amplifier in such a way that a differential signal is produced from both parts of the series circuit.
  • the light-sensitive units can also consist of a parallel connection of several individual elements of the same number.
  • the usual optical devices are used with the aid of lenses and / or mirrors and / or diaphragms.
  • the shape and size of the radiation lobes also depend on their dimensions.
  • the light-sensitive units suitable for antiphase radiation reception can also be used several times within the first motion detector, e.g. B. arrange in the form of a row or matrix.
  • the variant of a sensor S shown in FIG. 1 shows a series connection of light-sensitive structural units LE1, LE2 lying behind one another with the same poles.
  • the series connection is fed via a supply voltage and has a center tap M which is connected to a current-voltage converter V. This keeps the operating point of the light-sensitive units stable and only increases the current difference between the two.
  • the basic signal levels generated by background reflection are largely compensated for, so that only the alternating signals caused by movements reach the evaluation electronics E of a receiver EM.
  • a particularly good suppression of the background radiation is achieved by the formation of radiation lobes.
  • a transmitter SE which in this case also serves as room lighting, emits light beams LS which generate a radiation lobe KS on the transmitter side.
  • This encloses at least two adjacent radiation lobes K1, K2 on the receiver side, which are generated by a receiver EM with the aid of suitable optical means OM.
  • These are precisely defined areas from which reflected light rays LS reach the receiver EM.
  • Fig. 3 an arrangement is schematically shown that allows room lighting 5 to be switched on and off automatically.
  • room lighting 5 emitting light rays 6 is connected to a lighting switch 4, which can be activated via evaluation electronics 3.
  • the latter receives its input signals from a first motion detector 1 and a second motion detector 2.
  • the second motion detector can be a conventional passive infrared motion detector that registers the movements of a moving object 7 and, if necessary, causes the evaluation electronics 3 to switch on the lighting switch 4.
  • the first motion detector 1 is designed so that it operates in the frequency range of visible light and responds to reflected light beams 8, which are generated with the aid of the emitted light beams 6 on a reflecting body 7.
  • the measures already described can further increase the sensitivity of the first motion detector 1, which is superior to the second motion detector 2 anyway due to its design. This will thus also react to the smallest radiation changes caused by the moving body 7.
  • the first motion detector 1 can, after an appropriate delay time, cause the evaluation electronics 3 to switch off the lighting switch 4.
  • this hand switch 10 is integrated in the lighting switch and coded in such a way that it deactivates the automatic switch-off when the button is pressed twice briefly.

Abstract

Es wird eine Schaltvorrichtung mit mindestens einem optoelektrischen Bewegungsmelder vorgeschlagen, die eine automatische Betätigung eines Beleuchtungsschalters ermöglicht. Erfindungsgemäß dient hierbei die Raumbeleuchtung (5) als Strahlungsquelle für die von einem ersten Bewegungsmelder (1) erfaßte Lichtstrahlung (6). Der erste Bewegungsmelder (1) arbeitet dazu im Frequenzbereich sichtbaren Lichtes und ist so angeordnet, daß er einen auf Bewegungen zu überwachenden Raumteil des von der Raumbeleuchtung (5) ausgeleuchteten Raumes erfaßt. Ein Abschalten der Raumbeleuchtung (5) bewirkt der erste Bewegungsmelder 1, wenn er innerhalb einer vorgegebenen Zeit keine signifikante Änderung der reflektierten Lichtstrahlung (8) der Raumbeleuchtung (5) erkennt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Automatisch wirkende Schaltvorrichtungen, z. B. zur Bedienung einer Raumbeleuchtung, werden immer beliebter, da sie einerseits einen gewissen Bequemlichkeitskomfort bieten, andererseits aber auch zu einer beträchtlichen Stromeinsparung beitragen können. Es sind viele Lösungen bekannt, die das automatische Einschalten einer Beleuchtung gestatten, z. B., wenn eine Person einen bestimmten Bereich betritt. Nur wenige Lösungsvorschläge existieren jedoch, um die Beleuchtung auch wieder automatisch auszuschalten, wenn die letzte Person den bestimmten Bereich oder Raum verlassen hat. Gerade dies ist aber im Hinblick auf die erwähnte Stromersparnis von besonderer Bedeutung.
  • Bei einer bekannten Lösung dient ein Infrarotbewegungsmelder sowohl zum Ein- wie auch zum Abschalten einer Raumbeleuchtung. Werden innerhalb einer am Bewegungsmelder einstellbaren Verzögerungszeit keine Bewegungen mehr registriert, wird angenommen, daß alle Personen den Raum verlassen haben und damit die Beleuchtung ausgeschaltet werden kann. Da man aber mit passiven Infrarotbewegungsmeldern nicht alle kleinen Bewegungen, wie sie z. B. bei Schreibtischarbeiten entstehen, erfassen kann, ist man genötigt, die Verzögerungszeit für das Ausschalten relativ groß zu wählen, damit eventuell im Raum verbliebene Personen nicht im Dunklen sitzen müssen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dahingehend zu verbessern, daß ohne aufwendige Zusatzeinrichtungen auch geringfügige Bewegungen im Raum verbliebener Personen erfaßbar sind.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen genannt.
  • Ein entscheidender Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß zum Abschalten der Raumbeleuchtung nicht mit einem Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder gearbeitet wird, sondern hierzu ein Bewegungsmelder dient, der primär im Bereich sichtbaren Lichtes arbeitet. Ein solcher Bewegungsmelder kann mit einer hohen Empfindlichkeit ausgestattet werden und es ist möglich, ihn sehr exakt auf einen bestimmten Überwachungsbereich auszurichten. Dennoch bedarf es hierzu erfindungsgemäß keines Senders, da dessen Funktion von der Raumbeleuchtung übernommen wird. Da der Sensor nicht auf von Personen emittierte Wärmestrahlung, sondern nur auf reflektiertes Licht im sichtbaren Bereich anspricht, kann er nicht durch störende Wärmequellen irritiert werden.
  • In einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes kann die Schaltvorrichtung beliebig ausgebaut werden, wobei es im Sinn der Aufgabenstellung vorteilhaft ist, mindestens zwei erste Bewegungsmelder so anzuordnen, daß sie getrennte, sich gegebenenfalls überschneidende Raumbereiche erfassen. Ein Ausschalten der Raumbeleuchtung erfolgt in diesem Fall nur, wenn alle Bewegungsmelder keine Bewegung mehr registrieren. Hierdurch ist es möglich, bestimmte Bereiche eines Raumes, z. B. einen Schreibtischbereich, einer besonders empfindlich reagierenden Überwachung zu unterziehen. In der Regel wird man sich nicht auf ein automatisches Abschalten der Raumbeleuchtung beschränken wollen, so daß man mindestens einen zweiten Bewegungsmelder installieren wird, der dann als Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder aufgebaut werden kann, und der bei von ihm erfaßten Bewegungen die Raumbeleuchtung einschaltet. Weiterhin ist es möglich, den ersten Bewegungsmelder mit dem zweiten Bewegungsmelder in einem Gerät zusammenzufassen, das dann beide Funktionen erfüllt, also die Raumbeleuchtung ein- und ausschalten kann.
  • Mit der insoweit automatisch wirkenden Schaltvorrichtung kann man außerdem einen manuell bedienbaren Schalter so vereinigen, daß das Aus- und/oder Einschalten der Raumbeleuchtung wahlweise auch von Hand erfolgen kann. Zweckmäßig ist es hierbei mit einer geeigneten Programmierung zu arbeiten, die es erlaubt, mit Hilfe des manuell bedienbaren Schalters das automatische Ausschalten der Raumbeleuchtung durch eine bestimmte Art der Schalterbetätigung, z. B. durch einen doppelten Tastendruck, zu blockieren.
  • Eine deutliche Steigerung der Empfindlichkeit des ersten Bewegungsmelders ist dadurch erreichbar, daß dieser optische Mittel besitzt, die innerhalb des zu überwachenden Raumbereiches mindestens zwei Strahlungkeulen bilden, die nach Form und Größe etwa gleich sind. Sorgt man dafür, daß die Strahlungskeulen innerhalb eines optoelektrischen Sensors gegenphasige Signale erzeugen, so werden die durch Hintergrundreflexion erzeugten Signalgrundpegel weitgehend kompensiert und primär die durch Bewegungen ausgelösten Wechselsignale ausgewertet.
  • Zur Kompensation der Signalgrundpegel kann man den optoelektrischen Sensor mit Hilfe von zwei gleichpoligen in Reihe liegenden lichtempfindlichen Baueinheiten aufbauen, deren Mittelabgriff dann mit einem Verstärker so zu verbinden ist, daß ein Differenzsignal aus beiden Teilen der Reihenschaltung entsteht. Die lichtempfindlichen Baueinheiten können auch aus einer Parallelschaltung mehrerer Einzelelemente gleicher Anzahl bestehen.
  • Zur Bildung der Strahlungskeulen bedient man sich der üblichen optischen Einrichtungen mit Hilfe von Linsen und/oder Spiegeln und/oder Blenden. Von deren Dimensionierung hängt dann auch die Form und Größe der Strahlungskeulen ab. Zur differenzierten Überwachung eines größeren Raumbereiches kann man die zum gegenphasigen Strahlungsempfang geeigneten lichtempfindlichen Baueinheiten innerhalb des ersten Bewegungsmelders auch mehrfach, z. B. in Form einer Zeile oder Matrix anordnen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Sensor mit gegenphasiger Signalaufnahme,
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung der durch einen Bewegungsmelder erfaßten Strahlungskeulen,
    Fig. 3
    eine Schaltvorrichtung, die die Raumbeleuchtung als Sender nutzt.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Variante eines Sensors S zeigt eine Reihenschaltung gleichpolig hintereinander liegender lichtempfindlicher Baueinheiten LE1, LE2. Die Reihenschaltung wird über eine Versorgungsspannung gespeist und besitzt einen Mittelabgriff M, der an einen Strom-Spannungswandler V angeschlossen ist. Dieser hält den Arbeitspunkt der lichtempfindlichen Baueinheiten stabil und verstärkt nur die Stromdifferenz von beiden. Die durch Hintergrundreflexion erzeugten Signalgrundpegel werden dadurch weitgehend kompensiert, so daß nur die durch Bewegungen hervorgerufenen Wechselsignale die Auswerteelektronik E eines Empfängers EM erreichen.
  • Eine besonders gute Unterdrückung der Hintergrundstrahlung wird durch die Ausbildung von Strahlungskeulen erreicht. Eine solche Anordnung ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Hierbei werden von einem Sender SE, der in diesem Fall gleichzeitig als Raumbeleuchtung dient, Lichtstrahlen LS emittiert, die eine senderseitige Strahlungskeule KS erzeugen. Diese umschließt mindestens zwei benachbarte empfängerseitige Strahlungskeulen K1, K2, die mit Hilfe geeigneter optischer Mittel OM von einem Empfänger EM erzeugt werden. Es handelt sich hierbei um genau definierte Bereiche, aus denen reflektierte Lichtstrahlungen LS zum Empfänger EM gelangen. Da die Strahlungskeulen K1, K2 nach Form und Größe weitgehend übereinstimmen, kann man davon ausgehen, daß auch bei einem nicht homogen reflektierenden Hintergrund ein wesentlicher Teil der von ihnen erzeugten Signalgrundpegel sich gegenseitig kompensieren, wenn der Sensor aus gegenphasig geschalteten Bauelementen aufgebaut ist.
  • In Fig. 3 ist schematisch eine Anordnung dargestellt, die es gestattet, eine Raumbeleuchtung 5 automatisch ein- und auszuschalten. Hierzu ist eine Lichtstrahlen 6 emittierende Raumbeleuchtung 5 mit einem Beleuchtungsschalter 4 verbunden, der über eine Auswerteelektronik 3 aktiviert werden kann. Letztere erhält ihre Eingabesignale von einem ersten Bewegungsmelder 1 und einem zweiten Bewegungsmelder 2. Der zweite Bewegungsmelder kann ein üblicher Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder sein, der die Bewegungen eines bewegten Objektes 7 registriert und die Auswerteelektronik 3 ggf. veranlaßt, den Beleuchtungsschalter 4 einzuschalten. Demgegenüber ist der erste Bewegungsmelder 1 so ausgelegt, daß er im Frequenzbereich sichtbaren Lichtes arbeitet und auf reflektierte Lichtstrahlen 8 anspricht, die mit Hilfe der emittierten Lichtstrahlen 6 an einem reflektierenden Körper 7 erzeugt werden. Bewegt sich dieser reflektierende Körper 7 vor einem im wesentlichen homogenen Hintergrund, so kann mit den bereits beschriebenen Maßnahmen die Empfindlichkeit des ersten Bewegungsmelders 1, der ohnehin auf Grund seiner Bauart dem zweiten Bewegungsmelder 2 überlegen ist, weiter erhöht werden. Dieser wird somit auch auf kleinste durch den bewegten Körper 7 hervorgerufene Strahlungsänderungen reagieren. Beim Fehlen der Strahlungsänderungen kann somit der erste Bewegungsmelder 1 nach einer angemessenen Verzögerungszeit die Auswerteelektronik 3 dazu veranlassen, den Beleuchtungsschalter 4 abzuschalten. Bisweilen wird man jedoch daran interessiert sein, die Automatik durch eine Handbetätigung zu ersetzen und lieber einen hierfür vorgesehenen Handschalter 10 betätigen. Dieser Handschalter 10 ist im vorliegenden Fall in den Beleuchtungsschalter integriert und so codiert, daß er bei zweimaligem kurzen Tastendruck die Abschaltautomatik außer Kraft setzt.

Claims (11)

  1. Schaltvorrichtung mit mindestens einem optoelektrischen Bewegungsmelder (1, 2), die eine automatische Betätigung eines Beleuchtungsschalters (4) ermöglicht, indem sie durch Bewegungen eines Objektes (7) innerhalb eines überwachten Raumes ausgelöste Änderungen der Lichtstrahlung erfaßt und bei Vorliegen einer Bewegung die Raumbeleuchtung (5) einschalten kann und/oder bei Fehlen einer Bewegung innerhalb einer vorgegebenen Zeit die Raumbeleuchtung (5) ausschalten kann, dadurch gekennzeichnet, daß
    - die Raumbeleuchtung (5) als Strahlungsquelle für die von einem ersten Bewegungsmelder (1) erfaßte Lichtstrahlung (6) dient,
    - der erste Bewegungsmelder (1) im Frequenzbereich des sicht baren Lichtes arbeitet,
    - der erste Bewegungsmelder (1) so angeordnet ist, daß er einen auf Bewegungen zu überwachenden Raumteil des von der Raumbeleuchtung (5) ausgeleuchteten Raumes erfaßt und
    - der erste Bewegungsmelder (1) ein Abschalten der Raumbe leuchtung (5) bewirkt, wenn er innerhalb der vorgegebenen Zeit keine signifikante Änderung der reflektierten Licht strahlung (8) der Raumbleuchtung (5) erkennt.
  2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei erste Bewegungsmelder (1) so angeordnet sind, daß sie getrennte, sich ggf. überschneidende Raumbereiche erfassen und ein Ausschalten der Raumbeleuchtung erfolgt, wenn alle Bewegungsmelder (1) keine Bewegung mehr registrieren.
  3. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zweiter Bewegungsmelder (2), vorzugsweise ein Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder, vorgesehen ist, der bei von ihm erfaßten Bewegungen ein Einschalten der Raumbeleuchtung bewirkt.
  4. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bewegungsmelder (1) neben der von der Raumbeleuchtung (5) ausgehenden reflektierten Lichtstrahlung auch von sich bewegenden Strahlungsobjekten emittierte Wärmestrahlung (9) erfaßt und bei Bewegungen ein Einschalten der Raumbeleuchtung (5) bewirkt.
  5. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein manuell bedienbarer Schalter (10) vorgesehen ist, der so in die Schaltvorrichtung integriert ist, daß ein Aus- und/oder Einschalten der Raumbeleuchtung (5) wahlweise von Hand erfolgen kann.
  6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des manuell bedienbaren Schalters (10) das automatische Ausschalten der Raumbeleuchtung (5) durch eine bestimmte Art der Schalterbetätigung blockierbar ist.
  7. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bewegungsmelder (1) zum Empfang der Lichtstrahlung (6) mindestens einen optoelektrischen Sensor (S) besitzt, und daß optische Mittel (OM) vorgesehen sind, die innerhalb des zu überwachenden Raumbereiches mindestens zwei Strahlungskeulen (K1, K2) bilden die nach Form und Größe etwa gleich sind und an dem optoelektrischen Sensor (S) Empfangssignale mit einem statischen Signalgrundpegel hervorrufen und daß die Empfangssignale von mindestens zwei benachbarten Strahlungskeulen (K1, K2) einer nachgeschalteten Auswerteelektronik (E) gegenphasig so zugeführt sind, daß sich die statischen Signalgrundpegel mindestens teilweise kompensieren und nur ein Differenzsignal verbleibt.
  8. Schaltvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation der Signalgrundpegel der optoelektrische Sensor (S) mit Hilfe von zwei oder einem ganzzahligen Vielfachen von zwei gleichpolig in Reihe liegenden lichtempfindlichen Baueinheiten (LE1, LE2) und einem eingangsseitig mit dem Mittelabgriff der Reihenschaltung verbundenen Verstärker (V) so gebildet ist, daß ein Differenzsignal aus den beiden Teilen der Reihenschaltung entsteht.
  9. Schaltvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden lichtempfindlichen Baueinheiten (LE1, LE2) aus einer Parallelschaltung von mindestens zwei lichtempfindlichen Einzelelementen besteht, wobei die Zahl der Einzelelemente bei beiden Baueinheiten gleich ist.
  10. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Strahlungskeulen (K1, K2) Linsen, und/oder Spiegel und/oder Blenden dienen und diese so gestaltet sind, daß eine den Anforderungen entsprechende Form und Größe der Strahlungskeulen (K1, K2) realisierbar ist.
  11. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zum gegenphasigen Strahlungsempfang geeigneten lichtempfindlichenn Baueinheiten (LE1, LE2) innerhalb des ersten Bewegungsmelders (1) mehrfach, vorzugsweise in Form einer Zeile oder Matrix, ggf. durch einen Verstärker entkoppelt, angeordnet sind.
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