NL1005660C2 - Bewegingsdetectiesysteem. - Google Patents

Description

BEWEGINGSDETECTIESYSTEEM

De onderhavige uitvinding heeft onder meer betrekking op een detectiesysteem, omvattende bewegingsdetectoren die elk 5 een bewakingsgebied definiëren en zijn opgesteld om op het bewegen van objecten in ten minste gedeeltelijk onderling ruimtelijk van elkaar gescheiden bewakingsgebieden te reageren door het afgeven van respectieve detectorsignalen.

10 Tevens heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een werkwijze voor het opwekken van detectorsignalen bij het door de bewakingsgebieden bewegen van het object.

Een dergelijk detectiesysteem is bekend uit EP-A-0 354 451.

15 In het bekende systeem wordt gebruik gemaakt van pyro-elektrische sensoren die zodanig zijn geschakeld, dat de kans op het optreden van een vals gedetecteerd alarm minimaal is. De toepassingsmogelijkheden van het bekende detectiesysteem zijn evenwel beperkt.

20

De onderhavige uitvinding stelt zich derhalve ten doel om een verbeterd detectiesysteem te verschaffen, dat onder behoud van de voordelen van een minimale kans op een gedetecteerd vals alarm, additionele mogelijkheden biedt om 25 richtingsafhankelijke informatie te verschaffen, te weten informatie omtrent de richting waarin het object door de bewakingsgebieden beweegt.

Daartoe bezit het detectiesysteem overeenkomstig de 30 uitvinding het kenmerk dat de bewegingsdetectoren zodanig zijn geschakeld, dat het in de ene richting door de achtereenvolgende bewakingsgebieden bewegen van het object leidt tot het afgeven van een eerste detectorsignaal, dat verschilt van een tweede detectorsignaal dat wordt 35 afgegeven bij het ten minste gedeeltelijk in tegengestelde richting door de bewakingsgebieden bewegen van het object.

k ί cl) ’ 2

Het voordeel van het detectiesysteem overeenkomstig de uitvinding is, dat het toepassingsgebied daarvan is verruimd, daar het detectiesysteem thans ook in staat is om informatie te verschaffen omtrent de richting waarin het 5 object door de bewakingsgebieden beweegt. Deze verruimde toepassingsmogelijkheid komt in het bijzonder tot uitdrukking bij toepassing van het detectiesysteem overeenkomstig de uitvinding in beveiligingssystemen, toegangscontrolesystemen, alarmsystemen en dergelijke. Niet alleen kan een 10 bewakingsbeambte direct beoordelen dat bijvoorbeeld een te bewaken ruimte ongewenst door bijvoorbeeld een persoon wordt bezocht, doch daarnaast kan hij direct vaststellen in welke richting deze persoon zich beweegt, zodat deze sneller dan voorheen het geval was kan worden staande 15 gehouden.

Daarnaast is een voordeel van het detectiesysteem overeenkomstig de uitvinding dat onderscheid kan worden gemaakt tussen soorten bewegingssignalen. Zo wordt ook 20 onderscheid gemaakt tussen bewegingsspecifieke signalen, die het gevolg zijn van beweging van een mens, en respectievelijk niet bewegingsspecifieke signalen, die het gevolg zijn van luchtturbulentie, lichtinval, mechanische schokken etc. Dit onderscheid wordt wel eens aangeduid met 25 'motion' versus 'non-mption' signalen.

In een uitvoeringsvorm geldt voor het detectiesysteem, dat elk van de beide detectorsignalen is samengesteld uit meerdere, in het bijzonder twee, van met tegengestelde 30 polariteit in serie geschakelde bewegingsdetectoren afkomstige detectiesignalen.

Het voordeel van deze uitvoeringsvorm van het detectiesysteem ovèreenkomstig de uitvinding is, dat ruimschoots aan 10 0 5 6 6 0 · 3 zware tests, zoals bijvoorbeeld de lichttest (norm referentie "White-Light IEC 839-2-6"), waarbij het detectiesignaal afwisselend twee seconden fel wit licht opvangt, dat aansluitend weer twee seconden wordt uitge-5 schakeld, kan worden voldaan. Naast deze "common mode" onderdrukking is het detectiesysteem overeenkomstig de uitvinding, als gevolg van de betreffende serieschakeling ook, in verregaande mate ongevoelig voor simultaan of afzonderlijk in het betreffende substraat optredende 10 storingen of schokken, ongeacht de polariteit daarvan.

In een mogelijke uitvoeringsvorm van het substraat voor toepassing in het detectiesysteem is het substraat uit een pyro-elektrisch materiaal vervaardigd, waarbij het twee 15 vlakke zijden bezit, en zich op de eerste vlakke zijde vier eerste parallel aan elkaar op het substraat aangebrachte aansluitdelen met respectievelijke polariteiten: - + + -van vier bewegingsdetectoren bevinden, waarvan de vier overeenkomstige tweede aansluitdelen met respectievelijke 20 polariteiten: + - - + zich op de tweede vlakke zijde tegenover de vier eerste aansluitdelen bevinden, waarbij de eerste aansluitdelen van de eerste en derde bewegingsdetec-tor, respectievelijk de tweede en vierde bewegingsdetector, elektrisch met elkaar zijn verbonden, de tweede aansluitde-25 len van de tweede en derde bewegingsdetector elektrisch met elkaar zijn verbonden, en de tweede aansluitdelen van de eerste en vierde bewegingsdetectoren voor respectievelijke afname van elk van de detectorsignalen zijn bedoeld.

30 Het voordeel van het substraat overeenkomstig de uitvinding is, dat dit juist de gevraagde toegevoegde functie voor het verschaffen van richtingsafhankelijke informatie kan vervullen, terwijl het tevens op eenvoudige wijze met behulp van op zich bekende procédés kan worden geprodu 10 0 5 6 6 0' 4 ceerd. Overigens geldt ook deze toegevoegde functie voor het geval een warm object in een koude omgeving beweegt, doch ook als een koud object in een warme omgeving beweegt.

5 Daarnaast is van voordeel dat het substraat geen verbindingsdraad aan de voorzijde ervan heeft, zodat ook de met een dergelijke verbindingsdraad samenhangende nadelen, zoals een thermische verstoring aan die voorzijde en verkleining van het detectie-oppervlak, niet optreden.

10

In een het toepassingsgebied zeer verruimende werkwijze overeenkomstig de uitvinding wordt aan een van de detectorsignalen of een combinatie van de detectorsignalen een maat ontleend die informatie verschaft omtrent de afstand waarop een object beweegt. Het desbetreffende detectiesysteem overeenkomstig de uitvinding bevat daartoe de middelen om uit het verloop van een of een combinatie van de detectorsignalen die maat af te leiden. Daarmede verkrijgt het detectiesysteem tevens plaats-^0 bewegingsrichting karakteristieken die uitgaan boven de enkele aanwezigheidskarakteristieken van bekende systemen.

Thans zal de uitvinding, tezamen met de verdere daarbij behorende voordelen, nader worden toegelicht aan de hand ^ van de bijgaande tekening, waarbij in de figuren weergegeven en met elkaar corresponderende onderdelen van dezelfde verwijzingscijfers zijn voorzien. Daarbij toont:

Figuur 1 de elektrisch geleidende structuur aan de voorzijde van op een gemeenschappelijk substraat aangebrachte bewegingsdetectoren;

Figuur 2 de andere zijde van het substraat, gezien vanaf dezelfde voorzijde als de weergave van figuur 1, zodat bij 19 0 5 6 6 0 · 5 het op elkaar leggen van de figuren 1 en 2 een totaalbeeld ontstaat omtrent de elektrisch geleidende structuren die aan elk van beide vlakke zijden van het substraat zijn aangebracht; 5

Figuur 3 een schematische weergave van de achtereenvolgende bewakingsgebieden, welke door de in de figuren 1 en 2 getoonde bewegingsdetectoren kunnen worden gedefinieerd; 10

Figuur 4 het elektrische schema van de aansluitwijzen van de bewegingsdetectoren uit de figuren 1 en 2; tonen

Figuren 5, 7, 9 het verloop van X en Y signalen als 15 functie van de tijd, terwijl de figuren 6, 8, en 10 het bijbehorende verloop van de Lissajous afbeeldingen van deze signalen weergeeft bij respectievelijk 150%, 100% en 70% van een optimale reikwijdte; tonen 20 Figuren 11, en 12 het verloop van Lissajous afbeeldingen van de X en Y signalen bij respectievelijk ongeveer 45%, en 25% van de optimale reikwijdte, toont

Figuur 12 het verloop van de X en Y signalen als functie 25 van de tijd als gevolg van een IEC 839-2-6 lichttest; en toont

Figuur 13 het effect op de X en Y signalen van mogelijk optredende mechanische schoksignalen.

30

Figuur 1 toont een substraat 1, dat uit een pyro-elektrisch materiaal is vervaardigd, en dat de gemeenschappelijke drager tformt voor een viertal op de getoonde vlakke 10 0 5 6 60' * 6 voorkant van het substraat 1 aangebrachte elektrisch geleidende structuren of banen 2-1, 3-1, 4-1 en 5-1, welke de respectievelijke elektrische polariteiten -, +, + en -bezitten. Op de eerste vlakke zijde 6 van het substraat 1 5 is een verdere verbinding 7 tussen de elektrisch geleidende structuren 2-1 en 4-1 aangebracht, tezamen met nog een verdere elektrisch geleidende structuur 8 die de structuren 5-1 en 3-1 met elkaar verbindt.

10 Figuur 2 toont de andere vlakke zijde 9 van het substraat 1. Hierop zijn de banen, patronen of structuren 2-2, 3-2, 4-2 en 5-2 aangebracht. Structuur 2-2 heeft een uitloop naar aansluitklem X, terwijl structuur 5-2 een uitloop bezit naar aansluitklem Y. De structuren 4-2 en 3-2 lopen 15 door en zijn met elkaar verbonden om een referentiepotentiaal, bijvoorbeeld aarde (Gnd) te vormen.

De opbouw van het totaal van de structuren is zodanig, dat de verbindingen naar aarde enerzijds en de verbindingen 7 en 8 anderzijds, in samengestelde toestand van de bewe-20 gingsdetectoren elk geen corresponderende elektrisch geleidende structuren op de betreffende tegenovergelegen vlakke zijden bezitten. Dat blijkt duidelijk wanneer de structuren van de figuren 1 en 2 op elkaar worden gelegd.

De detectorsignalen zijn zodoende dus alleen afkomstig van 25 elk van de vier bewegingsdetectoren 2, 3, 4 en 5 die elk als werkende condensator zijn opgebouwd. De condensatoren veranderen bij inwerking van IR straling op het pyro-elektrische materiaal waardoor de detectorsignalen worden opgewekt.

30

Het principe schema van de achtereenvolgens met elkaar verbonden bewegingsdetectoren 2,3,4 en 5 is in figuur 4 weergegeven.

' * 0 5 6 6 0 ’ 7

Figuur 3 toont een detectiesysteem 10, dat bijvoorbeeld in een ruimte of buiten aan een gebouw kan zijn bevestigd, en dat is voorzien van een pyro elektrische, bijvoorbeeld infrarood, sensor, welke op zijn beurt van de eerder 5 toegelichte bewegingsdetectoren 2,3,4 en 5 is voorzien. Op op zich bekende wijze wordt voor de vlakke zijde 6 van het substraat 1 een focusseringsmiddel geplaatst, als gevolg waarvan in dit geval een viertal bewakingsgebieden, te weten 2^3^41 en 5' door de respectievelijke 10 bewegingsdetectoren 2, 3, 4 en 5 wordt gedefinieerd. Bij het in de richting van de pijl dat wil zeggen van rechts naar links door de voornoemde gebieden bewegen van een object 11, zal, even afgezien van een eventueel omkeringseffekt als gevolg van de mogelijke toepassing van 15 een focusseringsspiegel, het doorsnijden van het gebied 2' door bewegingsdetector 2 worden gedetecteerd. Als gevolg van de structuur 2-1 met negatieve lading of polariteit zal zich een aanvankelijk negatief gaand, in het linker gedeelte van figuur 5 getoond, detectorsignaal X 20 ontwikkelen, ongeveer een kwart periode later gevolgd door een positief gaand detector signaal Y als gevolg van het doorsnijden van het bewakingsgebied 3'. Het aansluitend doorkruisen van het gebied 4' heeft, als gevolg van de plus polariteit van structuur 4-1, een positief gaan van het 25 detectorsignaal X tot gevolg, omdat structuur 2-1 dan minder, of niet meer, wordt belicht. Aansluitend heeft het doorkruisen van het bewakingsgebied 5' een negatief gaan van het detectorsignaal Y tot gevolg, waarbij bewakingsgebied 3' dan niet langer doorsneden zal zijn.

30 Aldus laten zich, bij het van rechts naar links doorkruisen van de respectievelijke bewakingsgebieden 2', 3', 4' en 5', een in het linker gedeelte van figuur 5 getoond negatief sinus-vormig detectorsignaal X en een negatief cosinusvormig detectorsignaal Y herkennen. Met andere woorden, als 1 o 0 5 6 e o ' 8 detectorsignaal X langs een horizontale as wordt afgezet en het detectorsignaal Y langs een verticale as wordt afgezet, zoals in figuur 6 is getoond, ontstaat bij het van rechts naar links doorkruisen van de achtereenvolgende 5 bewakingsgebieden 2', 3', 4' en 5' een rechtsdraaiende Lissajous figuur.

Omgekeerd, dat wil zeggen bij het van links naar rechts doorkruisen van de bewakingsgebieden, zijn de in het 10 rechter gedeelte van figuur 5 getoonde detectorsignalen X en Y respectievelijk negatief cosinusvormig en negatief sinusvormig en ontstaat juist een in figuur 6 weergegeven samenstel van detectorsignalen X en Y, waarvan de combinatie linksdraaiend is. Met behulp van zeer eenvoudige 15 detectiemiddelen kan worden vastgesteld of sprake is van een rechts- of een linksdraaiende Lissajous figuur, waaruit dus naast het feit dat wordt gedetecteerd dat een object de bewakingsgebieden doorkruist, tevens kan worden vastgesteld in welke richting het object dat doet. In het algemeen is 20 de faserelatie: φ = arctan (Y/X) bij een nagenoeg constant zijnde signaalgrootte: s = V (X2 + Y2) met zeer eenvoudige middelen te meten en kan dus uit het 25 verloop van de faserelatie worden afgeleid in welke richting iemand het detectorsysteem passeert.

De in figuur 3 weergeven configuratie van de verschillende afzonderlijke bewakingsgebieden kan worden gerealiseerd 30 door het toepassing van een combinatie van de pyro-elektrische bewegingsdetectoren 2-5 met een niet weergegeven spiegeloptiek met een zekere spleetbreedte, die bepalend is voor de breedte van de bewakingsgebieden 2'-5' op de afstand waarop het bewegende object 11 passeert. Zo 100 5 6 60 * 9 tonen de figuren 7 en 8 grafieken, die soortgelijk zijn aan die van de figuren 5 en 6, van signalen die ontstaan als een iets grotere spleetbreedte wordt toegepast. De breedte van de bewakingsgebieden 2'-5' is dus bij toepassing van 5 laatst genoemde spleetbreedte ook iets groter. Bij een nog grotere spleetbreedte die ongeveer 2x zo groot is als in het eerste geval ontstaan de in de figuren 9 en 10 weergegeven grafieken.

10 Stel nu dat in het geval van de figuren 7 en 8 is gekozen voor een spiegeloptiek die ervoor zorgt, dat de breedte van elk bewakingsgebied 2', 3', 4' en 5', op bijvoorbeeld 15 meter van het detectiesysteem 10, 28 cm is, hetgeen binnen tolerantiegrenzen van zeg 25% de gemiddelde breedte van een 15 mens is. Dan zal, wanneer deze persoon op ongeveer 7 meter van het detectiesysteem passeert een signaal worden afgegeven waarvan de vorm overeenstemt met die van de grafieken in de figuren 9 en 10. Met andere woorden, de mate waarin de Lissajous figuren een rond en egaal verloop 20 bezitten vormt een maat voor de afstand waarop iemand het detectorsysteem passeert. Verrassenderwijs bevatten de grafieken dus een maat voor de afstand waarop de persoon, wiens bewegingsrichting al kon worden vastgesteld, het detectiesysteem 10 passeert. De genoemde maat zal veelal de 25 meer of minder puntige vorm, het oppervlak, en/of het verloop van de omtrek van een of meer van de grafieken uit de figuren 5-10 en 11 en 12 behelsen.

Bij een optimale reikwijdte van bijvoorbeeld 10 meter tonen 30 aldus de figuren 6, 8, 10, 11 en 12 de Lissajous afbeeldingen van de X en Y signalen op 15 meter, 10 meter, 7 meter, 4,5 meter en 2,5 meter van het detectorsysteem.

Figuur 13 toont de effecten van de eerder genoemde wit 10 0 5 6 60 * 10 lichttest op de X en Y signalen. Tijdens deze test wordt gedurende 2 seconden fel wit licht aangeschakeld, waarna het 2 seconden uit gaat. De veranderingen in deze signalen treden simultaan op en bezitten bovendien eenzelfde 5 polariteit, zodat het gevolg van deze niet bewegingsspecifieke signalen door de met tegengestelde polariteit in serie geschakelde bewegingsdetectoren is, dat geen vals alarm wordt gegeven.

10 Figuur 14 toont het effect van een ander type niet bewegingsspecifieke signalen, te weten mechanische schokken. Of alleen het X signaal, of alleen het Y signaal krijgt een positieve of negatieve polariteit, of beide krijgen dezelfde polariteit, zodat ook dit type signalen 15 niet leidt tot een vals alarm.

In de praktijk is een detectiesysteem ontwikkeld, waarbij op een substraat vier detectoren van 3 x 0,7 mm elk op een actief oppervlak van totaal 8,4 mm2 zijn aangebracht. Het 20 netto effect is een verdubbeling van de signaal- ruisverhouding. De afmeting van een detector is bovendien optimaal afgestemd op en aangepast aan de langgerekte contouren van een mens, welke daardoor beter te detecteren is.

25

Autocorrelatie van de signalen X en Y leidt tot een verdere verbetering van 3 db, welke aangevuld met de RMS methode uiteindelijk leidt tot een ruisvermindering van 9 db voor een zo kleine detector.

1005660'

Claims (16)

1. Detectiesysteem, omvattende bewegingsdetectoren die elk een bewakingsgebied definiëren en zijn opgesteld 5 om op het bewegen van objecten in tenminste gedeelte lijk onderling ruimtelijk van elkaar gescheiden bewakingsgebieden te reageren door het afgeven van respectieve detectorsignalen, met het kenmerk dat de bewegingsdetectoren zodanig zijn opgebouwd dat het in 10 de ene richting door de achtereenvolgende bewakingsgebieden bewegen van het object leidt tot het afgeven van een eerste detectorsignaal, dat verschilt van een tweede detectorsignaal, dat worden afgegeven bij het tenminste gedeeltelijk in 15 tegengestelde richting door de bewakingsgebieden bewegen van het object.

2. Detectiesysteem volgens conclusie 1, waarbij de eerste en tweede detectorsignalen een in hoofdzaak 20 corresponderend verloop als functie van de tijd bezitten.

3. Detectiesysteem volgens conclusie 1 of 2, waarbij de eerste en tweede detectorsignalen ten opzichte van 25 elkaar in fase verschoven zijn.

4. Detectiesysteem volgens een van de conclusies 1-3, waarbij elk van de beide detectorssignalen is samengesteld uit meerdere, in het bijzonder twee, 30 van, met tegengestelde polariteit in serie geschakelde, bewegingsdetectoren afkomstige detectorsignalen.

5. Detectiesysteem volgens een van de conclusies 1-4, 10 ΰ 3 6 6® * waarbij de bewegingsdetectoren zijn opgebouwd uit onderling nagenoeg gelijkvormige, parallel aan elkaar op een gemeenschappelijk uit een pyro-elektrisch materiaal vervaardigd substraat aangebrachte, zich in 5 lengterichting uitstrekkende elektrisch geleidende aansluitdelen.

6. Detectiesysteem volgens conclusie 5, waarbij het gemeenschappelijke substraat twee vlakke zijden 10 bezit, en zich op de eerste vlakke zijde vier eerste aansluitdelen van vier bewegingsdetectoren bevinden, waarvan de vier overeenkomstige tweede aansluitdelen zich op de tweede vlakke zijde tegenover de vier eerste aansluitdelen bevinden. 15

7. Detectiesysteem volgens conclusie 6, waarbij de eerste aansluitdelen van de eerste en derde bewegingsdetector, respectievelijk de tweede en vierde bewegingsdetector, elektrisch met elkaar zijn 20 verbonden, de tweede aansluitdelen van de tweede en derde bewegingsdetector elektrisch met elkaar zijn verbonden, en de tweede aansluitdelen van de eerste en vierde bewegingsdetectoren voor respectievelijke afname van elk van de detectorsignalen zijn bedoeld. 25

8. Detectiesysteem volgens een van de conclusies 1-7, waarbij het detectiesysteem middelen bevat die een indicatie verschaffen omtrent het verloop van een van de detectorsignalen en/of een combinatie van de 30 detectorsignalen

9. Substraat voorzien van bewegingsdetectoren voor toepassing in het detectiesysteem volgens een van de conclusies 1-8, welk substraat, dat uit een pyroelec- 10 0 5 β 60 ' trisch materiaal is vervaardigd, twee vlakke zijden bezit, en zich op de eerste vlakke zijde vier eerste parallel aan elkaar op het substraat aangebrachte aansluitdelen met respectievelijke polariteiten: - + 5 + - van vier bewegingsdetectoren bevinden, waarvan de vier overeenkomstige tweede aansluitdelen met respectievelijke polariteiten: + - - + zich op de tweede vlakke zijde tegenover de vier eerste aansluitdelen bevinden, waarbij de eerste aansluitdelen van de 10 eerste en derde bewegingsdetector, respectievelijk de tweede en vierde bewegingsdetector, elektrisch met elkaar zijn verbonden, de tweede aansluitdelen van de tweede en derde bewegingsdetector elektrisch met elkaar zijn verbonden, en de tweede aansluitdelen van 15 de eerste en vierde bewegingsdetectoren voor respec tievelijke afname van elk van de detectorsignalen zijn bedoeld.

10. Pyroelectrische infrarood sensor voorzien van een of 20 meer substraten volgens conclusie 9.

11. Toegangscontrolesysteem voorzien van een detectiesy-teem volgens een van de conclusies 1-8.

12. Werkwijze voor het opwekken van detectorsignalen bij het door te bewaken gebieden bewegen van een object, waarbij verschillende detectorsignalen worden opgewekt bij het in verschillende richtingen door de gebieden bewegen van het object. 30

13. Werkwijze volgens conclusie 12, waarbij verschillende detectorsignalen worden opgewekt bij het in tegengestelde richtingen door de gebieden bewegen van het object. 10 0 5 6 60

14. Werkwijze volgens conclusie 12 of 13, waarbij in fase verschoven detectorsignalen worden opgewekt bij het in verschillende richtingen door de gebieden bewegen van het object. 5

15. Werkwijze volgens een van de conclusies 12-14, waarbij in fase verschoven detectorsignalen worden opgewekt bij het in tegengestelde richtingen door de gebieden bewegen van het object. 10

16. Werkwijze volgens een van de conclusies 12-15, waarbij aan een van de detectorsignalen of een combinatie van de detectorsignalen een maat wordt ontleend die informatie verschaft omtrent de afstand 15 waarop een object beweegt. 10 0 5 6 6°