EP0745962B1 - Schaltvorrichtung, die eine automatische Betätigung eines Beleuchtungsschalters ermöglicht - Google Patents

Schaltvorrichtung, die eine automatische Betätigung eines Beleuchtungsschalters ermöglicht Download PDF

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EP0745962B1
EP0745962B1 EP96108423A EP96108423A EP0745962B1 EP 0745962 B1 EP0745962 B1 EP 0745962B1 EP 96108423 A EP96108423 A EP 96108423A EP 96108423 A EP96108423 A EP 96108423A EP 0745962 B1 EP0745962 B1 EP 0745962B1
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switching device
room
motion detector
radiation
room lighting
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Rainer Dr. Rosch
Günter Prof. Dr. Hofmann
Volkmar Dr. Norkus
Jens-Olaf Lang
Manfred Dr. Zimmerhackl
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ABB Patent GmbH
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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
    • G08B13/181—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 for switching room lighting on and off.
  • Such a solution is known for example from US-A-4 433 328.
  • the object of the invention is a switching device according to the Preamble of claim 1 to improve in that without elaborate additional devices even slight movements in Space remaining people are detectable.
  • Switching device can be expanded arbitrarily, with it in mind the task is advantageous, at least two first motion detectors to be arranged so that they separate, if necessary Capture overlapping areas. Switching off the In this case, room lighting only occurs if all motion detectors no longer register movement. This makes it possible certain areas of a room, e.g. B. a desk area, monitoring that is particularly sensitive to undergo. As a rule, one will not rely on one want to limit the automatic switch-off of the room lighting, so that you can install at least a second motion detector which is then set up as a passive infrared motion detector can be, and the room lighting during movements detected by him switches on. It is also possible to use the first Motion detector with the second motion detector in one device summarize, which then fulfills both functions, i.e. the Room lighting can switch on and off.
  • the automatically acting switching device can you also combine a manually operated switch so that switching the room lighting on and / or off is optional can also be done by hand. It is useful here with a appropriate programming that allows to work with help automatic switch off of the manually operated switch room lighting by 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 this optical means has at least within the area to be monitored form two beams, according to shape and size are about the same.
  • the optoelectric Sensor with the help of two equipolar ones in series Build light-sensitive units, their center tap then to be connected to an amplifier so that a difference signal arises from both parts of the series connection.
  • the Photosensitive units can also be connected in parallel several individual elements of the same number exist.
  • the usual method is used to form the radiation lobes optical devices with the help of lenses and / or mirrors and / or panels. Then depends on their dimensioning Shape and size of the radiation lobes.
  • For the differentiated Monitoring of a larger area of the room can be done to counter phase Radiation reception suitable light-sensitive units multiple 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 one Series connection of single-pole light sensitive one behind the other Modules LE1, LE2.
  • the series connection is about supplied with a supply voltage and has a center tap M connected to a current-voltage converter V. is. This keeps the working point of the photosensitive Units stable and only amplifies the current difference from both.
  • the basic signal levels generated by background reflection are largely compensated for, so that only through Movement-induced alternating signals the evaluation electronics E of a receiver EM.
  • a particularly good suppression of the background radiation is achieved through the formation of radiation lobes.
  • FIG. 2 Here are from a transmitter SE, which in this case also serves as room lighting serves to emit light beams LS, which is a transmitter side Generate radiation beam KS.
  • LS which is a transmitter side Generate radiation beam KS.
  • This encloses at least two adjacent radiation lobes K1, K2 on the receiver side with the help of suitable optical means OM from a receiver EM be generated. These are precisely defined areas from which reflected light radiation LS to the receiver EM.
  • Fig. 3 an arrangement is shown schematically, which allows automatically switch room lighting 5 on and off.
  • room lighting that emits light rays 6 5 connected to a lighting switch 4, which via a Evaluation electronics 3 can be activated.
  • the latter receives her Input signals from a first motion detector 1 and one second motion detector 2.
  • the second motion detector can be a usual passive infrared motion detector that detects the movements a moving object 7 registered and the evaluation electronics 3 possibly causes the lighting switch 4 to be switched on.
  • the first motion detector 1 is designed that it works in the frequency range of visible light and responsive to reflected light rays 8, which with the help of emitted light beams 6 on a reflective body 7 be generated.
  • This reflecting body 7 moves forward an essentially homogeneous background, so with the already measures described the sensitivity of the first motion detector 1, the second anyway due to its design Motion detector 2 is superior to be further increased. This is thus even the smallest by the moving body 7 caused radiation changes react. In the absence of the The first motion detector 1 can thus detect changes in radiation an appropriate delay time the evaluation electronics 3 cause the lighting switch 4 to turn off. Sometimes however, one will be interested in the automatic to be replaced by a manual control and rather one for this Operate the provided hand switch 10.
  • This hand switch 10 is integrated in the lighting switch in the present case and coded in such a way that when the button is pressed twice briefly, the Automatic shutdown overrides.

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. Eine derartige lösung ist beispielsweise aus der US-A-4 433 328 bekannt. 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 sichtbaren 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 Raumbeleuchtung (5) bewirkt, wenn er innerhalb der vorgegebenen Zeit keine signifikante Änderung der von dem Objekt reflektierten Lichtstrahlung (8) der Raumbeleuchtung (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 Ansprüche, 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 10, 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.
EP96108423A 1995-06-02 1996-05-28 Schaltvorrichtung, die eine automatische Betätigung eines Beleuchtungsschalters ermöglicht Expired - Lifetime EP0745962B1 (de)

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