ES2218927T3 - Detector pasivo de infrarrojos. - Google Patents

Abstract

Detector pasivo de infrarrojos con un sensor sensible al calor y con un medio de enfoque para la concentración sobre el sensor de los rayos de calor, que inciden desde el espacio de supervisión sobre el detector, presentando el medio de enfoque elementos de enfoque para zonas de supervisión con diferente longitud en el espacio de supervisión.

Description

Detector pasivo de infrarrojos.

La presente invención se refiere a un detector pasivo de infrarrojos con un sensor sensible al calor y con un medio de enfoque para la concentración sobre el sensor de los rayos de calor, que inciden desde el espacio de supervisión sobre el detector, presentando el medio de enfoque elementos de enfoque para zonas de supervisión con diferente longitud en el espacio de supervisión.

Se conocen desde hace años los detectores pasivos de infrarrojos de este tipo y están muy difundidos. Sirven especialmente para la determinación de la presencia o de la entrada de personas no autorizadas en el espacio de supervisión a través de la comprobación de la radiación infrarroja típica, emitida por estas personas, que es desviada a través de los medios de enfoque sobre el sensor. Como medios de enfoque o bien se utilizan lentes de Fresnell, que están integradas en la ventana de entrada, dispuesta en el lado frontal de la carcasa del detector, para la radiación infrarroja (ver a este respecto, por ejemplo, el documento EP-A-0 559 110) o un espejo que está dispuesto en el interior de la carcasa del detector y que está constituido por reflectores individuales (ver a este respecto, por ejemplo, el documento EP-A-0 303 913). En general, están previstas varias series de reflectores, están asociada cada serie a una zona de supervisión determinada, por ejemplo, zona alejada, zona media, zona próxima y zona panorámica.

Tanto las lentes de Fresnell como también los espejos están configurados de tal forma que cada zona de supervisión es dividida en zonas de supervisión y de esta manera el espacio a supervisar está cubierto en forma de abanico con zonas de supervisión que parten desde el detector. Por lo tanto, cada reflector determina una zona de supervisión con una posición definida en el espacio de supervisión. Tan pronto como un objeto, que emite una radiación térmica, penetra en una zona de supervisión, el sensor detecta la radiación térmica emitida por este objeto, siendo la detección más segura cuando el objeto se mueve transversalmente a la zona de supervisión.

Los detectores pasivos de infrarrojos de la generación actual pueden detectar, en efecto, de una manera muy fiable los intrusos que penetran dentro de la zona de actuación del detector, pero, en general, no están en condiciones de poder distinguir las personas de los animales domésticos grandes, como por ejemplo los perros, y emiten también una alarma en el caso de detección de un animal. Pero estas falsas alarmas son, cuanto más largas, tanto menos soportables, y la seguridad designada como inmunidad de los animales domésticos de los detectores pasivos infrarrojos frente a las faltas alarmas, que son activadas a través de los animales domésticos que se mueven en el espacio de supervisión, ha sido desarrollada en los últimos tiempos hacia un requerimiento esencial del mercado. Cada vez más se demanda de los detectores pasivos de infrarrojos del segmento de precio bajo, que dispongan de inmunidad frente a los animales domésticos.

Cuando los detectores pasivos de infrarrojos disponen actualmente ya de una inmunidad frente a los animales domésticos, entonces ésta se consigue, salvo algunas pocas excepciones, reduciendo en una medida correspondiente la sensibilidad de reacción del detector, lo que significa una reducción no deseada de la seguridad de la detección.

En un detector pasivo de infrarrojos descrito en el documento US-A-4 849 635 con inmunidad frente a los animales domésticos, ésta se consigue porque el medio de enfoque, formado por medio de una disposición de lentes, presenta una pluralidad de campos de visión o de zonas de supervisión alineadas de manera diferente, que no se solapan entre sí, las cuales se extienden desde la disposición de las lentes en forma de abanico en el espacio de supervisión. Estas zonas de supervisión están escalonadas verticalmente, estando formados huecos aproximadamente del mismo tamaño entre las zonas individuales. Un intruso con un tamaño mínimo determinado cruzará siempre al menos una zona de supervisión y, por lo tanto, generará siempre una señal de sensor, y un intruso por debajo de este tamaño mínimo cruzará zonas de supervisión alternas y solamente huecos y no generará en el último caso ninguna señal de sensor. De esta manera, una persona generará durante su movimiento en el espacio de supervisión una señal de sensor constante con una amplitud aproximadamente constante, en cambio un animal activa una señal en forma de impulsos de una amplitud máxima esencialmente reducida.

Puesto que en este sistema conocido, la distinción entre hombre y animal doméstico se realiza con la ayuda de la forma de la señal, y puesto que el escalonamiento vertical de las zonas de supervisión es una constante del aparato, existe el peligro relativamente grande de que los animales domésticos no se puedan distinguir de las personas pequeñas y a la inversa.

A través de la invención debe indicarse ahora un detector pasivo de infrarrojos del tipo mencionado al principio, cuya capacidad de distinción entre personas y animales está mejorada en una medida esencial.

El cometido planteado se soluciona según la invención porque cada elemento de enfoque está constituido por un número de elementos parciales, de manera que las zonas de supervisión están divididas verticalmente en subzonas con elevación ligeramente diferente, siendo seleccionada la elevación de los elementos parciales de tal forma que en el caso de una pluralidad de las zonas de supervisión, se lleva a cabo como máximo un solape insignificante de las subzonas, porque las subzonas están superpuestas apiladas unas encima de otras, y el apilamiento está elegido de tal forma que se obtiene una secuencia de cortinas densas, y porque la distinción entre hombre y animal se lleva a cabo con la ayuda de la amplitud de la señal del sensor.

La solución según la invención tiene la ventaja de que un animal doméstico aunque sea muy grande, con tal que su altura sea menor que la de una persona, es distinguido siempre con seguridad de una persona. Entonces una persona en posición vertical cruzará siempre varias subzonas de zonas alejada y media, o zonas media y próxima, etc. y de esta manera emitirá una señal de sensor varias veces mayor que un animal de altura más baja. Entonces éste cruzará claramente menos subzonas y generará una señal de sensor claramente reducida. Un perro de tamaño normal cruzará una subzona o como máximo dos, pero ésta sólo parcialmente, y activará entonces, comparado con el detector descrito en el documento EP-A-0 303 913 una señal reducida a la mitad o a un tercio.

Una primera forma de realización reducida del detector pasivo de infrarrojos según la invención se caracteriza porque el número de los elementos parciales y de una manera correspondiente el número de las subzonas aumenta a medida que se reduce la distancia radial de la zona de supervisión respectiva desde el detector.

Una segunda forma de realización preferida del detector según la invención se caracteriza porque la sensibilidad en las subzonas individuales es aproximadamente igual. Esto se consigue a través de la evitación de solapes de las subzonas individuales.

Una tercera forma de realización preferida del detector según la invención se caracteriza porque la ponderación de los elementos parciales individuales, especialmente su apertura óptica y su superficie, está seleccionada para que un animal de un tamaño determinado, que se mueve transversalmente al patrón de cobertura formado por las zonas de supervisión, proporcione una señal pequeña aproximadamente igual para todas las distancias entre el animal y el detector. Con preferencia, el animal mencionado está formado por un perro peludo de 80 cm de largo y 60 cm de alto.

Una cuarta forma de realización preferida del detector según la invención se caracteriza porque el medio de enfoque está formado por una disposición de espejos con reflectores que forman los elementos de enfoque y cada reflector está dividido en superficies parciales.

Estas superficies parciales, que son, en general, superficies parciales paraboloides, se pueden agrupar, para la fabricación del útil de fundición por inyección para la disposición de espejo, en grupos de zonas de espejos coherentes, a partir de lo cual se genera una fabricación y un mantenimiento de coste más favorable del útil de fundición por inyección.

Una quinta forma de realización preferida se caracteriza porque la disposición de espejos presenta una primera serie de reflectores para una zona lejana, una segunda serie de reflectores para una zona media, una tercera serie de reflectores para una zona próxima y una cuarta serie de reflectores para una zona panorámica, y porque los reflectores de la primera serie y los reflectores de la segunda serie están divididos en tres superficies parciales respectivas, los reflectores de la tercera serie están divididos en cuatro superficies parciales y el reflector de la cuarta serie está dividido en cinco superficies parciales.

Otra forma de realización preferida del detector según la invención se caracteriza porque el sensor presenta cuatro elementos sensores agrupados por parejas, que forman dos canales independientes, y porque en cada canal se lleva a cabo una evaluación de la señal respectiva.

A continuación se explica en detalle la invención con la ayuda de un ejemplo de realización representado en los dibujos; en este caso:

La figura 1 muestra una vista delantera esquemática de los medios de enfoque, formados por una disposición de espejos, de un detector según la invención.

La figura 2 muestra una sección según la línea II - II de la figura 1.

La figura 3 muestra una vista en planta superior sobre el patrón de cobertura formado con la disposición de espejos de las figuras 1 y 2; y

La figura 4 muestra una vista lateral del patrón de cobertura de la figura 3.

La disposición de espejos 1 representada en las figuras 1 y 2 es un desarrollo adicional del espejo descrito en el documento EP-A-0 303 913, a través del cual se mejora este espejo de tal forma que es inmune frente a animales domésticos en su zona de actuación. Como se describe en el documento EP-A-0 303 913, a cuya publicación se hace referencia expresamente aquí, la disposición de espejos 1 está constituida por un número de reflectores, que están configurados de tal forma que el espacio a supervisar está cubierto en forma de abanico con zonas de supervisión que parten desde el detector, estando previstas, de acuerdo con las diferentes distancias desde el detector, varias de tales "zonas de abanico" o zonas de supervisión. Se distinguen, por ejemplo, cuatro zonas de supervisión, una zona alejada, una zona media, una zona próxima y una llamada zona panorámica, que están cubiertas por cuatro series de reflectores desplazados en la dirección vertical.

Estas series son, en la disposición de los espejos 1 la serie R_{1} para la zona alejada, la serie R_{2} para la zona media, la serie R_{3} para la zona próxima y la zona R_{4} para la zona panorámica, presentando la última serie sólo un único reflector. La cobertura en forma de abanico se consigue a través del desplazamiento mutuo de los reflectores de cada serie en la dirección horizontal, donde para la consecución de un patrón de cobertura aproximadamente de la misma forma, se incrementa el número de los reflectores por serie con la distancia de la zona de supervisión respectiva desde el detector.

Cada reflecto "mira" en un ángulo determinado del espacio de una zona determinada, recibe la radiación térmica que incide desde este ángulo del espacio y la concentra sobre el sensor S sensible al calor (figura 2), que está formado, por ejemplo, por un pirosensor. El pirosensor es con preferencia un llamado pirosensor infrarrojo pasivo, como se emplea, por ejemplo, en los detectores pasivos de infrarrojos de la Siemens Building Technologies AG, Cerberus División, anteriormente Cerberus AG (ver a este respecto también el documento EP-A-0 303 913). Tan pronto como un objeto, que emite radiación térmica, penetra en una zona de supervisión, el sen sor detecta la radiación térmica emitida por este objeto, después de lo cual el detector emite una señal de alarma. Esta señal de alarma indica que un objeto, por ejemplo un intruso, se encuentra en el espacio de supervisión.

De acuerdo con la representación, la serie de reflectores R_{1} para la zona alejada está constituida por siete reflectores del tipo de franja, en forma paraboloide, 2 a 8, la serie de reflectores R_{2} para la zona media está constituida por cinco reflectores 9 a 13, la serie de reflectores R_{3} para la zona próxima está constituida por tres reflectores 14 a 16 y la serie de reflectores R_{4} para la zona próxima está constituida por un único reflector 17. Esta disposición es igual a la descrita en el documento EP-A-0 303 913. Sin embargo, a diferencia de la última disposición, los reflectores individuales no están constituidos por una única superficie, continuamente curvada, sino que presentan, respectivamente, varias superficies parciales de diferente orientación vertical, con lo que se dividen las zonas de supervisión asociadas de una manera correspondiente en subzonas. Las transiciones entre las superficies parciales están indicadas en las figuras 1 y 2 por medio de líneas horizontales de trazos o curvas.

Como se puede deducir especialmente a partir de la figura 1, los reflectores 2 a 8 para la zona alejada y los reflectores 9 a 13 para la zona media están constituidos, respectivamente, por tres superficies parciales, los reflectores 14 a 16 para la zona próxima están constituidos, respectivamente, por cuatro superficies parciales y el reflector 17 para la zona panorámica está constituido por cinco superficies parciales. Las superficies parciales individuales están ponderadas, es decir, que su apertura óptica y su superficie están seleccionadas de tal forma que un perro de un tamaño determinado (por ejemplo, un perro peludo de 80 cm de largo y 60 cm de alto), que se mueve transversalmente al patrón de cobertura (figura 3), genera una señal que es aproximadamente igual para cada distancia desde el perro hasta el detector.

La figura 3 muestra el patrón de cobertura de las zonas de supervisión, que corresponden a los reflectores de la disposición de espejos 1 (figura 1) sobre el suelo del espacio a supervisar, la figura 4 muestra la curva de la radiación térmica desde las zonas de supervisión hasta el detector designado con el signo de referencia 18, a lo largo de la diagonal horizontal del cuadrado representado en la figura 3 con líneas de puntos y trazos, y que simboliza un espacio de supervisión cuadrado. Las zonas de supervisión a lo largo de la diagonal mencionada están designadas de una manera similar a la figura 1 con 5_{1}, 5_{2}, 5_{3} para la zona alejada, 11_{1}, 11_{2}, 11_{3} para la zona media, 15_{1}, 15_{2}, 15_{3}, 15_{4} para la zona próxima y 17_{1}, 17_{2}, 17_{3}, 17_{4} y 17_{5} para la zona panorámica. Los reflectores laterales 2-4 y 6-7 de la serie R_{1} para la zona alejada, 9, 10 y 12, 13 de la serie R_{2} para la zona media y 14 y 16 de la serie R_{3} para la zona próxima no están designados con signos de referencia por razones de mayor claridad.

Si se compara el patrón de cobertura representado con el patrón mostrado en la figura 3 del documento EP-A-0 303 913, se ve que la división de los reflectores en superficies parciales conduce a una cobertura esencialmente más densa del espacio de supervisión porque ahora están presentes en el espacio de supervisión esencialmente más zonas de supervisión. Si están presentes 16 zonas de supervisión en el detector descrito en el documento EP-A-0 303 913, ahora existen 53. estas 53 superficies parciales paraboloides están agrupadas en 9 zonas de espejos coherentes, que pueden ser fresadas durante la fabricación del útil de moldeo por inyección para el espejo 1 (figura 1) como partes coherentes, a partir de lo cual se deduce una fabricación y mantenimiento de coste más favorable del útil de moldeo por inyección.

Las zonas de supervisión son esencialmente más largas debido a la división en subzonas. Como se puede deducir especialmente a partir de la figura 4, las subzonas están superpuestas apiladas unas encima de otras. Están en contacto entre sí, pero solamente como máximo muy poco, de manera que no se obtienen zonas de sensibilidad mayor. En los solapes, se enfocaría, en efecto, en la zona del solape, desde las dos zonas de solape respectivas al mismo tiempo radiación térmica sobre el sensor y de esta manera se generaría una señal correspondientemente más fuerte. La ausencia de solape mutuo no se aplica para las zonas de solape 5_{1}, 5_{2}, 5_{5} de la zona alejada, porque aquí no se puede evitar un solape debido al desarrollo plano del haz de rayos. En virtud de la geometría de los reflectores 2 a 8, se selecciona aquí la elevación de las superficies parciales de tal forma que las zonas de solape se solapan de la manera que se representa en la figura 4. Pero puesto que la zona alejada se encuentra a una distancia relativamente grande de 12 a 15 m aproximadamente del detector, no son críticas aquí las oscilaciones de la amplitud de la señal.

En la figura 4, el detector 18 se encuentra a una altura de 2,25 m sobre el suelo, las dos líneas horizontales H y M corresponden a una altura de 0,6 y 1,8 m, respectivamente, y simbolizan de esta manera el movimiento de un perro o bien de un hombre en la zona de supervisión. Como se deduce a partir de la figura, un perro sólo cruza totalmente una subzona de actuación del detector en la mayoría de los casos o parcialmente dos subzonas, de manera que, comparado con la disposición de espejos según el documento EP-A-0 303 913, donde no están presentes subzonas y, por lo tanto, siempre se cruza una zona de supervisión completa que corresponde a 3 o más subzonas, la señal del sensor S (figura 1) está reducida aproximadamente en un 50% a 70%. En cambio, un intruso que camina de pie cruza siempre varias subzonas de la zona alejada y de la zona media o de la zona media y de la zona próxima o de la zona próxima y la zona panorámica y genera de esta manera una señal varias veces mayor que el perro.

Las relaciones que se acaban de describir se ilustran en la figura 4 para tres distancias diferentes desde el detector, E_{1} = 1,5 m, E_{2} = 5 m y E_{3} = 10 m. A la distancia E_{1}, una persona (línea M) cruza las subzonas 15_{2}, 15_{1}, 11_{3}, 11_{2} y 11_{1}, en cambio un perro (línea H) solamente cruza las subzonas 15_{2} y 15_{1}. En la distancia E_{3}, una persona cruza las subzonas 11_{1}, 5_{3}, 5_{2} y 5_{1}, un perro solamente cruza la subzona 11_{1}.

Ensayos prácticos han mostrado que dentro de una zona de actuación de 12 a 13 m, la señal del sensor disparada por un perro de aproximadamente 30 kg de peso es a lo sumo el 50% del umbral de detección, de manera que este perro no puede disparar con seguridad ninguna falsa alarma. Fuera de la zona de actuación mencionada, la señal del peso está apenas por debajo del umbral de detección. Cuando las zonas alejadas del detector pueden "proyectarse" sin limitación por una pared más allá de la zona de actuación, entonces no se pueden excluir falsas alarmas a través de perros grandes.

Este problema se puede eliminar utilizando como sensor S, en lugar de un pirosensor doble estándar (ver a este respecto el documento EP-A-0 303 913), un quadpirosensor con 4 fragmentos o elementos sensores. En un sensor de este tipo, cada pareja de elementos sensores forma un canal, correspondiendo los dos canales, en cuando a la actuación, a una división vertical de las zonas de supervisión. De estos dos canales, el canal inferior "mira" aproximadamente a 20 m de distancia del detector hacia el suelo, de manera que se limita de este modo el alcance cuando se requiere para una alarma una señal en ambos canales. Por otra parte, ni siquiera un perro grande podrá proporcionar nunca en el canal superior una señal por encima del umbral de detección, de manera que tampoco los perros grandes pueden disparar falsas alarmas fuera de la zona de actuación del detector.

Una variante de coste más favorable en comparación con el quadpirosensor, pero menos efectiva sería la utilización de Longflakes-Pyros. En el caso de los fragmentos (flakes) estándar, la imagen de un perro de tamaño medio cubre claramente más que el 50% de la altura de los fragmentos (elementos sensores), y la imagen de una persona que se desplaza de pie, se proyecta por encima de la altura de los fragmentos, sin que la parte que se proyecta por encima de los fragmentos contribuya nada a la señal del sensor. Si se duplicase, por ejemplo, la altura de los fragmentos, entonces la diferencia entre las señales provocadas por el perro y por una persona sería esencialmente mayor, lo que mejoraría la posibilidad de distinción. El factor de ganancia (incremento de la señal de una persona) frente a un sensor doble sería aproximadamente 1,4, en el Quadsensor sería de 2,5 a 3.

Claims (8)

1. Detector pasivo de infrarrojos con un sensor (S) sensible al calor y con un medio de enfoque para la concentración sobre el sensor (S) de la radiación térmica, que incide desde el espacio de supervisión sobre el detector, presentando el medio de enfoque elementos de enfoque para zonas de supervisión con diferente longitud en el espacio de supervisión, caracterizado porque cada elemento de enfoque está constituido por un número de elementos parciales, de manera que las zonas de supervisión están divididas verticalmente en subzonas (5_{1}-5_{3}, 11_{1}-11_{3}, 15_{1}-15_{4}, 17_{1}-17_{5}) con una elevación ligeramente diferente, estando elegida la elevación de los elementos parciales de tal forma que en el caso de una pluralidad de las zonas de supervisión se lleva a cabo como máximo un solape insignificante de las subzonas (5_{1}-5_{3}, 11_{1}-11_{3}, 15_{1}-15_{4}, 17_{1}-17_{5}), porque las subzonas (5_{1}-5_{3}, 11_{1}-11_{3}, 15_{1}-15_{4}, 17_{1}-17_{5}) están superpuestas apiladas unas encima de otras, y el apilamiento está elegido de tal forma que se obtiene una secuencia de cortinas densas, y porque la distinción entre hombre y animal se lleva a cabo con la ayuda de la amplitud de la señal del sensor.

2. Detector pasivo de infrarrojos según la reivindicación 1, caracterizado porque el número de los elementos parciales y de una manera correspondiente el número de las subzonas (5_{1}-5_{3}, 11_{1}-11_{3}, 15_{1}-15_{4}, 17_{1}-17_{5}) aumenta a medida que se reduce la distancia radial de la zona de supervisión respectiva desde el detector.

3. Detector pasivo de infrarrojos según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la sensibilidad en las subzonas individuales (5_{1}-5_{3}, 11_{1}-11_{3}, 15_{1}-15_{4}, 17_{1}-17_{5}) es aproximadamente igual.

4. Detector pasivo de infrarrojos según la reivindicación 3, caracterizado porque la ponderación de los elementos parciales individuales, especialmente su apertura óptica y su superficie, está seleccionada para que un animal de un tamaño determinado, que se mueve transversalmente al patrón de cobertura formado por las zonas de supervisión, proporcione una señal pequeña aproximadamente igual para todas las distancias entre el animal y el detector.

5. Detector pasivo de infrarrojos según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el medio de enfoque está formado por una disposición de espejos (1) con reflectores (2-17) que forman los elementos de enfoque y cada reflector (2-17) está dividido en superficies parciales.

6. Detector pasivo de infrarrojos según la reivindicación 5, caracterizado porque la disposición de espejos (1) presenta una primera serie de reflectores (R_{1}) para una zona lejana, una segunda serie de reflectores (R_{2}) para una zona media, una tercera serie de reflectores (R_{3}) para una zona próxima y una cuarta serie de reflectores (R_{4}) para una zona panorámica, y porque los reflectores (2-8) de la primera serie y los reflectores (9-13) de la segunda serie están divididos en tres superficies parciales respectivas, los reflectores (14-16) de la tercera serie están divididos en cuatro superficies parciales y el reflector (17) de la cuarta serie está dividido en cinco superficies parciales.

7. Detector pasivo de infrarrojos según la reivindicación 5, caracterizado porque el sensor (S) presenta cuatro elementos sensores agrupados por parejas, que forman dos canales independientes, y porque en cada canal se lleva a cabo una evaluación de la señal respectiva.

8. Detector pasivo de infrarrojos según la reivindicación 5, caracterizado porque el sensor (S) presenta dos elementos sensores, cuya altura está claramente prolongada en comparación con los elementos sensores de un pirosensor doble estándar.