NL9200283A - Bewakingssysteem. - Google Patents

Description

BEWAKINGSSYSTEEM

De uitvinding heeft betrekking op een bewakingssysteem voorzien van een passieve sensor met een detector voor het detecteren van energie van licht (elektromagnetische straling) afkomstig van een object in een te bewaken ruimte, en van een alarm voor het genereren van een alarmsignaal, afhankelijk van het al dan niet door de detector afgeven van een detectiesignaal.

Een dergelijk bewakingssysteem is bekend uit de Europese octrooiaanvrage met het publicatie nr. 0 255 812 ten name van Elkron s.p.A. Het hierin beschreven bewakingssysteem maakt op bekende wijze gebruik van een passieve infrarood sensor, waarbij van een object in een te bewaken ruimte afkomstig infrarood licht - via een ingang van een passieve infrarood sensor - met behulp van optische middelen wordt geleid naar een detector in de vorm van bijvoorbeeld een pyro-elektrisch element. De optische middelen kunnen bijvoorbeeld worden gevormd door een spiegel of een Fresnel-lens. Een indringer in de te bewaken ruimte wordt opgemerkt, doordat het pyro-elektrische element een door de indringer gegenereerde verandering van een hierop vallende hoeveelheid infrarood licht detecteert en dientengevolge een alarm activeert dat een alarmsignaal opwekt. Teneinde de werking van het bekende bewakingssysteem te optimaliseren, wordt in de eerder genoemde Europese octrooiaanvrage voorgesteld de passieve infrarood sensor te combineren met een radiofrequente sensor met een werkfrequentie liggend in het ultrahoge frequentiegebied. Bij het bekende bewakingssysteem wordt slechts een alarmsignaal gegenereerd, indien zowel de passieve infrarood sensor als de radiofrequente sensor - onafhankelijk van elkaar - een indringer in de te bewaken ruimte detecteren. Terwijl de detectiewerking van de passieve infrarood sensor hierboven reeds globaal is aangegeven, is de detectiewerking van de radiofrequente sensor in grove lijnen als volgt. Een indringer in een te bewaken, met radiogolven bestraalde ruimte veroorzaakt bij bewegingen een verstoring van het radiofrequente golfgebied (ten gevolge van het Doppler-effect), welke verstoring door de radiofrequente sensor wordt gedetecteerd en tot opwekking van een alarmsignaal leidt.

Een dergelijk bewakingssysteem is eveneens bekend uit het Amerikaanse octrooi No. 3,703,718 ten name van Herbert L. Berman. Het daarin beschreven infrarode bewakingssysteem maakt gebruik van een enkele passieve sensor en optische middelen voor het focusseren van, van diverse gezichtsvelden in een te bewaken ruimte afkomstige straling naar de passieve sensor. Een versterker, die zodanig is ingericht dat deze een frequentierespons heeft corresponderend met de loopsnelheid van een indringer, versterkt het signaal afkomstig van de passieve sensor. De versterker is voorzien van middelen voor het maken van onderscheid tussen veranderingen in infrarode straling die het gevolg zijn van een aanwezigheid van een indringer en die ontstaan ten gevolge van geleidelijke temperatuursveranderingen, zoals veranderingen in kamer- en omgevingstemperatuur.

Een bezwaar van het bekende bewakingssysteem is dat geen oplossing wordt gegeven voor het volgende probleem. Daar de werking van de passieve infrarood sensor is gebaseerd op de detectie van infrarood licht, dat wil zeggen warmtestraling met een golflengte in de orde van grootte van met name circa 6 tot 18 μιη, afkomstig van een indringer in een te bewaken ruimte, en daar slechts zeer weinig materialen een goede transmissie voor dergelijk infrarood licht bezitten (vrijwel alle materialen blokkeren, absorberen en/of reflecteren dit soort licht), kan de detectie van het bekende bewakingssysteem gemakkelijk worden gesaboteerd door plaatsing van materialen met een goede transmissie voor dit soort infrarood licht op en/of nabij de detector van de passieve infrarood sensor. Indien bijvoorbeeld althans een deel van de ingang van de passieve infrarood sensor wordt geblokkeerd met materialen zoals papier, glas, verf, karton of plastic, wordt de bewakingskwaliteit van het bekende bewakingssysteem in zeer ernstige mate nadelig beïnvloed. Het aldus nadelig beïnvloeden (saboteren) van de kwaliteit van het bekende bewakingssysteem kan soms zelfs worden geëffectueerd . zonder dat dit duidelijk zichtbaar is voor de gebruiker van het bewakingssysteem, waarbij met name kan worden gedacht aan het plaatsen van een glazen plaatje voor de detector van de passieve infrarood sensor of aan het verven van de ingang van de passieve infrarood sensor in een gelijkende kleur. Voorts geldt als nadeel van het bewakingssysteem, zoals bekend uit de Europeseoctrooiaanvrage met het publicatie No. 0 255 812, dat dit complex en relatief duur is, in het bijzonder door het gebruik van twee afzonderlijke sensoren, en dat slechts een alarmsignaal wordt gegenereerd indien zowel de passieve infrarood sensor als de radiofrequente sensor een indringer in een te bewaken ruimte detecteren, zodat, indien een der sensoren niet of niet optimaal functioneert, geen alarmsignaal wordt opgewekt. Het uit het Amerikaanse octrooi No. 3,703,718 bekende bewakingssysteem blijkt in de praktijk zeer gemakkelijk te saboteren.

Het is het doel van de uitvinding een eenvoudig en goedkoop bewakingssysteem te verschaffen, waarbij het saboteren van de passieve sensor daarvan kan worden gedetecteerd.

Hiertoe heeft een bewakingssysteem van de in de aanhef vermelde soort volgens de uitvinding als bijzonderheid dat is voorzien in een actieve sensor met ten minste één bron voor het uitzenden van licht althans gedeeltelijk op een ingang van de passieve sensor en met ten minste één detector voor het detecteren van gereflecteerd licht afkomstig van de bron. Bij voorkeur is de passieve respectievelijk actieve sensor een passieve infrarood respectievelijk actieve infrarood sensor, waarbij wordt uitgegaan van het uitzenden en detecteren van infrarood licht. Aldus wordt een bewakingssysteem verschaft dat een goede beveiliging biedt tegen sabotage van de passieve infrarood sensor, zoals het benaderen van de passieve infrarood sensor met de hand, het bedekken daarvan met een glazen plaat, het benaderen daarvan met wit papier, het bedekken van de passieve infrarood sensor met karton, het daarop spuiten van blanke lak of haarlak en het bedekken daarvan met een schuimplastic plaatje dat infrarood licht absorbeert.

Opgemerkt wordt dat het bewakingssysteem volgens de uitvinding geen restrictie kent ten aanzien van het gebruik van het soort licht, dat wil zeggen dat niet alleen infrarood licht, doch ook zichtbaar licht (bijvoorbeeld met een golflengte inliggend tussen 0,35 en 0,8 pm) kan worden gebruikt. Het kan uit het oogpunt van marketing zelfs aantrekkelijk zijn om bij de uitvinding bijvoorbeeld voor gebruikers aantrekkelijk blauw, groen of rood zichtbaar licht te gebruiken. Voorts wordt nog opgemerkt dat als belangrijk voordeel van het bewakingssysteem overeenkomstig de uitvinding geldt dat de actieve (al dan niet infrarode) sensor een begrensd bereik heeft, zodat (sabotage)manipulaties op en rondom de ingang van de passieve sensor wordén gedetecteerd, doch een overdag (legaal) langs de actieve sensor lopend persoon geen alarmsignaal genereert.

Een uitvoeringsvorm van een bewakingssysteem volgens de uitvinding heeft als bijzonderheid dat is voorzien in een alarm voor het genereren van een alarmsignaal, afhankelijk van het al dan niet door de detector van de actieve infrarood sensor afgeven van een detectiesignaal. Dit alarm kan het alarm zijn dat in elektromagnetische zin is gekoppeld aan de passieve infrarood sensor, doch kan ook een afzonderlijk alarm zijn.

Een verdere uitvoeringsvorm van een bewakingssysteem volgens de uitvinding heeft als bijzonderheid dat de bron infrarood licht kan uitzenden op en nabij de ingang van de passieve infrarood sensor.

Een verdere uitvoeringsvorm van een bewakingssysteem volgens de uitvinding heeft als bijzonderheid dat de passieve infrarood sensor gevoelig is voor infrarood licht met een golflengte inliggend tussen 6 en 50 μια.

Een verdere uitvoeringsvorm van een bewakingssysteem volgens de uitvinding heeft als bijzonderheid dat de actieve sensor gevoelig is voor licht met een golflengte inliggend tussen 0,35 en 4 μιη.

Een verdere uitvoeringsvorm van een bewakingssysteem volgens de uitvinding heeft als bijzonderheid dat de bron respectievelijk de detector van de actieve infrarood sensor althans in hoofdzaak wordt gevormd door een foto-emitter respectievelijk een fotodiode, beide met een openingshoek inliggend tussen 60° en 120°.

Opgemerkt wordt dat het bewakingssysteem volgens de uitvinding een passieve infrarood sensor in combinatie met een radiofrequente sensor kan bevatten, een en ander overeenkomstig de Europese octrooiaanvrage met het publicatie nr. o 255 812 ten name van Elkron S.p.A. Voorts wordt opgemerkt dat bij het bewakingssysteem overeenkomstig de uitvinding de actieve (al dan niet infrarode) sensor ook meer dan één bron (foto-emitter) en/of meer dan één detector (fotodiode) kan bevatten. Dit heeft met name als voordeel dat het alarm van het bewakingssysteem niet wordt geactiveerd, indien bijvoorbeeld insekten de ingang van de passieve sensor naderen. Hierbij verdient het de voorkeur dat de bronnen en de bijbehorende detectoren per paar sequentieel worden aangestuurd.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van in een tekening weergegeven figuren, waarbij figuur 1 een behuizing toont van een passieve infrarood sensor behorend bij een bewakingssysteem volgens de stand van de techniek, figuur 2 de passieve infrarood sensor van figuur l in uiteengenomen toestand weergeeft, figuur 3 een behuizing toont van een passieve infrarood sensor behorend bij een bewakingssysteem volgens de uitvinding, figuur 4 de in figuur 3 getekende behuizing weergeeft, waarbij infrarood straling zoals uitgezonden respectievelijk ontvangen door de bron respectievelijk de detector van de actieve infrarood sensor, (met doorgetrokken lijnen) is getekend , figuur 5 de in figuur 3 getekende behuizing toont, waarbij een door de actieve infrarood sensor bestreken gebied (met kegelvormige omhullingen van uitgezonden en ontvangen bundels infrarode straling) is getekend, en figuur 6 een blokdiagram van een elektrische schakeling van een bewakingssysteem volgens de uitvinding schematisch weergeeft.

In figuur 1 onderscheidt men een behuizing van een passieve infrarood sensor behorend bij een bewakingssysteem volgens de stand van de techniek met een ingangsscherm 1 (Eng.: "window”) voor de detector van de passieve infrarood sensor, een kap 2, een bodem 3, een alarmlampje 4 dat gaat branden indien het alarm wordt geactiveerd, en bevestigingsmiddelen 5 om de kap 2 en de bodem 3 aan elkaar te bevestigen.

Figuur 2 toont de passieve infrarood sensor van figuur 1 in uiteengenomen toestand, waarbij naast de bovengenoemde onderdelen nog de volgende onderdelen zijn weergegeven: een isolatieplaatje 6, een sticker 7 met aansluitgegevens, een isolatiesticker 8, een metalen radiofrequente afscherming 9, een versterkerprintplaat 10, een pyro-elek-trisch element 11 met houder, een printplaat 12 met besturingsfuncties, een ver infrarood focusseerspiegel 13, een maskeringsplaat 14 voor lange detectievelden, een type aanduidingssticker 15 en maskeringsplaatjes 16 voor korte detectievelden.

Een behuizing van een passieve infrarood sensor behorend bij een bewakingssysteem volgens de uitvinding is getekend in figuur 3. De behuizing bevat een ingangsscherm 1 voor de detector van de passieve infrarood sensor, een kap 2, een bodem 3, een alarmlampje 4, bevestigingsmiddelen 5 voor het aan elkaar bevestigen van de kap 2 en de bodem 3, ingangsschermen 17 en 18 voor de bron respectievelijk de detector van de actieve infrarood sensor, en een alarmlampje 19 dat gaat branden indien pogingen worden ondernomen de passieve infrarood sensor te saboteren. Opgemerkt wordt dat de ingangsschermen 17 en 18 in zuiver technisch opzicht niet strikt noodzakelijk zijn, doch in beginsel dienen om het geheel een esthetisch aanzicht te geven.

Figuur 4 geeft de door de bron 20 respectievelijk de detector 21 van de actieve infrarood sensor uitgezonden respectievelijk ontvangen infrarood straling met doorgetrokken lijnen 22 weer.

Figuur 5 toont het door de actieve infrarood sensor bestreken gebied met kegelvormige omhullingen 23 van uitgezonden en ontvangen bundels infrarode straling. De onderdelen in figuren 4 en 5 die met die in figuur 3 corresponderen, zijn met dezelfde verwijzingscijfers aangeduid.

De werking van het bewakingssysteem volgens de uitvinding zal nader worden verduidelijkt aan de hand van het in figuur 6 getekende blokdiagram van een elektrische schakeling van dit bewakingssysteem.

De bron van de actieve infrarood sensor wordt gevormd door een foto-emitter 24 (Eng.: "near infrared transmitter (NIR-TX)") met een openingshoek inliggend tussen 60° en 120°, welke foto-emitter 24 straling in het nabij infrarood golfgebied uitzendt op en nabij het ingangsscherm van de passieve infrarood sensor (zie de voorgaande figuren). De passieve infrarood sensor is overigens gevoelig voor infrarood licht uit het ver infrarood golfgebied. De foto-emitter 24 is verbonden met een power driver amplifier 25 die pulsstromen in de orde van grootte van circa 1 A genereert, zodat de foto-emitter 24 korte infrarode pulsen met een hoge intensiteit uitzendt. Een master oscillator 26 met een pulsrepetitietijd in het milliseconde-gebied en met een pulstijd in het microsecon-de-gebied draagt zorg voor de "timing" van de foto-emitter 24. Het eerder genoemde ingangsscherm van de passieve infrarood sensor is eventueel bedekt met een (zeer) fijne textuur, zodanig dat het hierop vallende infrarode licht, afkomstig van de foto-emitter 24, in vele richtingen wordt verstrooid. Dit heeft als voordeel dat altijd een hoeveelheid achtergrondlicht door de detector van de actieve infraroodsensor wordt opgevangen, zodat altijd sprake is van een "referentie reflectiesignaal van een constante lage waarde". Eventueel kunnen om dezelfde reden (als testmethode) objecten in de nabijheid van de passieve infrarood sensor worden geplaatst, teneinde te bewerkstelligen dat het strooilicht direct van de foto-emitter 24 naar de detector van de actieve infrarood sensor wordt geleid.

De detector van de actieve infrarood sensor wordt gevormd door een fotodiode 27 (Eng.: "near infrared receiver (NIR-RX)") met een openingshoek eveneens inliggend tussen 60° en 120°, welke fotodiode 27 ontvankelijk is voor infrarood licht, verstrooid door het ingangsscherm en aangrenzende vleugels (in figuur 3 aangeduid met V) van de passieve infrarood sensor, alsmede door objecten die zich in de directe nabijheid van het ingangsscherm bevinden. De fotodiode 27 is gekoppeld aan een amplifier/filter 28 die pulsen met een hoge snelheid versterkt en signalen met een lage frequentie, zoals signalen veroorzaakt door fluctuaties in het omgevingslicht, verwerpt. Een piekdetector 29 detecteert de piekamplitude van de snelle infrarood pulsen die door de fotodiode 27 worden ontvangen en door de amplifier/filter 28 worden versterkt. In dit verband wordt opgemerkt dat gekozen is voor het doorlaten en versterken van korte infrarode pulsen met een hoge intensiteit, enerzijds om energie te besparen en anderzijds om de mogelijkheid te behouden de door de foto-emitter 24 uitgezonden pulsen te onderscheiden van fluctuaties in het omgevingslicht. De piekdetector 29 wordt gevolgd door een band pass filter 30 die alleen langzame tot zeer langzame variaties in de piekamplitude (0,00l tot 1 Hz) versterkt. Hiervoor is gekozen, teneinde ultra langzame amplitude-variaties weg te filteren, zoals met name veroorzaakt door het ouder worden van gebruikte halfgeleiders of door thermische drift, en teneinde het door objecten langzaam benaderen van het ingangsscherm van de passieve infrarood sensor gedurende een sabotagepoging op een betrouwbare wijze te blijven detecteren. De.piekdetector 29 kan eventueel gesynchroniseerd worden door middel van de . master oscillator 26. Door toevoeging van een synchroni-satiesignaal zal de piekdetector 29 slechts werkzaam zijn gedurende een korte tijdsduur, waarin ook een zend-puls van de foto-emitter 24 plaatsvindt. Hierdoor zullen omgevingsstoringen en ruissignalen die buiten de tijdsduur van de zendpuls vallen, geheel worden onderdrukt. Hierdoor zal de signaal-stoor-verhouding van het bewakingssysteem volgens de uitvinding aanmerkelijk verbeteren. De volgende verbeteringen zijn dan mogelijk: a. meer daglicht immuniteit (het systeem blijft betrouwbaar werken, zelfs bij direct instralend zonlicht), b. bij een veel kleinere emitterstroom-opname (stroomverbruik) toch een voldoende functionaliteit, en c. grotere betrouwbaarheid en langere levensduur van het bewakingssysteem door gereduceerde belasting van actieve halfgeleidercomponenten. Een aan de band pass filter 30 gekoppelde window vergelijker 31 met een daaraan verbonden logische alarmschakeling wordt geactiveerd indien vooraf bepaalde grenswaarden worden overschreden, die aangeven dat de kwaliteit van het bewakingssysteem volgens de uitvinding nadelig wordt beïnvloed ten gevolge van een sabotagepoging. Een lage grenswaarde geeft aan dat er minder verstrooiing is van infrarood licht naar de fotodiode 27. Dit duidt bijvoorbeeld op veranderingen ten aanzien van de verstrooiing door de eerder genoemde fijne textuur of door de eerder genoemde vleugels, hetgeen kan worden veroorzaakt door het spuiten van lak of verf op het ingangsscherm van de passieve infrarood sensor. Dit zal eveneens het geval zijn indien de ingangsschermen van de foto-emitter 24 en de fotodiode 27 worden bedekt of indien de foto-emitter 24 of de fotodiode 27 niet optimaal functioneert. Een hoge grenswaarde geeft aan dat er een reflecterend object in de nabijheid van het ingangsscherm aanwezig moet zijn, welk object de hoeveelheid infrarood licht dat van de foto-emitter 24 naar de fotodiode 27 gaat, vergroot. Dit zal onder meer het geval zijn indien een glasplaatje wordt gebruikt om de detector van de passieve infrarood sensor te bedekken of wanneer een indringer met zijn handen, een vel papier of een stuk plastic het ingangsscherm van de passieve infrarood sensor wil bedekken.

De gevoeligheid van het bewakingssysteem volgens de uitvinding met betrekking tot het detecteren van reflecterende materialen, absorberende materialen en pogingen tot het spuiten van verf kan worden geoptimaliseerd door het plaatsen van de foto-emitter 24 en de fotodiode 27 onder een scherpe hoek, met name een hoek kleiner dan 20°, ten opzichte van het ingangsscherm van de passieve infrarood sensor, - het optimaliseren van de eigenschappen van de (zeer) fijne textuur op het ingangsscherm van de passieve infrarood sensor, zodat daarvandaan verstrooid licht optimaal naar de fotodiode 27 wordt gezonden, het toepassen van meer dan één pad waarlangs infrarood licht vanaf de foto-emitter 24 naar de fotodiode 27 kan gaan, met name door het introduceren van vleugels V (zie figuur 3).

Claims (7)

126.77.1490 Aritech B.V. te Roermond

1. Bewakingssysteem voorzien van een passieve sensor met een detector voor het detecteren van energie van licht (elektromagnetische straling) afkomstig van een object in een te.bewaken ruimte, en van een alarm voor het genereren van een alarmsignaal, afhankelijk van het al dan niet door de detector afgeven van een detectiesignaal, met het kenmerk dat is voorzien in een actieve sensor met ten minste één bron voor het uitzenden van licht althans gedeeltelijk op een ingang van de passieve sensor en met ten minste één detector voor het detecteren van gereflecteerd licht afkomstig van de bron.

2. Bewakingssysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de passieve respectievelijk actieve sensor een passieve infrarood respektievelijk actieve infrarood sensor is, en dat wordt uitgegaan van het uitzenden en detecteren van infrarood licht.

3. Bewakingssysteem volgens conclusie 2, met het kenmerk dat is voorzien in een alarm voor het genereren van een alarmsignaal, afhankelijk van het al dan niet door de detector van de actieve infrarood sensor afgeven van een detectiesignaal.

4. Bewakingssysteem volgens conclusie 2 of 3, mot het kenmerk dat de bron infrarood licht kan uitzenden op en nabij de ingang van de passieve infrarood sensor.

5. Bewakingssysteem volgens conclusie 2, 3 of 4, met het kenmerk dat de passieve infrarood sensor gevoelig is voor infrarood licht met een golflengte inliggend tussen 6 en 50 μιη.

6. Bewakingssysteem volgens een der voorgaande conclusies 1 tot en met 5, met het kenmerk dat de actieve sensor gevoelig is voor licht met een golflengte inliggend tussen 0,35 en 4 Mm.

7. Bewakingssysteem volgens een der voorgaande conclusies 2 tot en met 6, met het kenmerk dat de bron respectievelijk de detector van de actieve infrarood sensor althans in hoofdzaak wordt gevormd door een foto-emitter respectievelijk een foto-diode, beide met een openingshoek inliggend tussen 60° en 120°.