SE456778B - Anordning foer detektering av foeremaal, saerskilt dylika i roerelse - Google Patents

Description

Ih- 10 15 20 25 .30 35 456 778 2 de inkommande signalerna i två tillstånd uppnår man den för- delen att en rörelseavkännande detektering uppnås. Det lång- sammare tillståndet kan sägas bilda ett bakgrundsrepresente- rande tillstånd och det snabbare tillståndet ett ögonblicks- tillstànd. En ovan beskriven funktion kan uppnås genom att de inkommande signalerna páföres integreringskretsar med olika integreringstider, varvid utgångarna för nämnda integrerings- kretsar matar var och en till var sin ingång av en jämförel- seströmkrets. Det väsentligt nya och kännetecknande för före- liggande uppfinning består i att integreringskretsarna är seriekopplade och att den integreringskrets som uppvisar den kortaste integreringstiden påföres det mottagna signaltíll- ståndet. Genom detta anordnande erhålles en betydligt bättre följsamhet och vidare blir temperaturberoendet i anläggningen icke på långt när så kritiskt som vid parallellkopplade inte- greringskretsar. Vidare arbetar lämpligen båda integrerings- kretsarna i samverkan med en på ingångssidan förekommande tröskelnivå dvs. mottagaren är lämpligen inställbar till ett arbets- eller tröskelvärde som påföres en balanseringskrets före matningen till integreringskretsarna. Lämpligen härledes tröskelvärdet från den s.k. bakgrundsintegratorns arbetsnivå.

Integratorerna arbetar således med olika hastighet och med en strävan att väsentligen anpassa sig till ett påfört tillstånd Så länge de båda integrerande kretsarna uppvisar i huvudsak olika tillstånd, genererar jämförelsekretsen ett manövertill- stånd eller en utgående signal.

Det kännetecknande för uppfinningen framgår av efterföljande patentkrav.

Uppfinningen skall närmare beskrivas med hänvisning till ett utföríngsexempel som framgår av bifogade ritning.

Figur 1 visar en praktisk uppbyggnad av en anordning enligt uppfinningen sedd i perspektiv.

Figur 2 visar ett blockschema över anordningens mottagare. 10 15 20 25 30 35 s 456 778 Figur 3a,b,c,d visar spänningskurvor som uppkommer i mot- tagaren.

Figur 4 visar olika typer av bevakningsområdesdiagram som en anordning enligt uppfinningen kan tänkas täcka.

Den i figur 1 visade anordningen består av en frontplatta 1, på vars framsida är anordnade två grupper 2 och 3 av lysdiod- er. Vardera gruppen omfattar fem lysdioder. Lämpligen utgöres lysdioderna av dylika utsändande infrarött ljus, förkortat IR. Inom ett av en rektangulär skärm 4 avgränsat område är på frontplattan 1 anordnade fyra fotodioder 5. Till frontplattan är baktill fästade två kretskortplattor 6,7 uppbärande sändar- och mottagarelektronik. Från frontplattan sträcker sig över kretskorten 6,7 lämpligen ett icke närmare visat hölje. Hela anordningen är alltså att betrakta som en ovan nämnd givar- ïenhet.

Enheten innefattar en sändare som är ansluten till lysdioder- na 2 och 3, vilken sändare antages utsända pulser så att det utgående IR-ljuset blir pulserat. Ljuset utgår från lysdiod- erna utan några särskilda linssystem, ehuru dylika kan komma ifråga vid särskilda applikationer. Skärmen 4 har till ända- mål att förhindra direktinstrålning från lysdioderna och även definiera önskad detekteringskarakteristik. Enhetens framsida är lämpligen täckt med ett täckglas som givetvis genomsläpper IR-ljus.

Pulserat IR-ljus utsändes alltså från lysdioderna mot det om- råde som skall övervakas. Reflekterat ljus från någon person eller föremål inom området träffar sedan fotodioderna 5, som omvandlar ljuspulserna till elektriska pulser, vilka sedan mottages och behandlas i mottagaren.

I det i figur 2 visade blockschemat är fotodioderna 5 inrita- de. Dessa står genom en ledning 8 i förbindelse med en för- stärkare 9, vars utgång genom en ledning 10 matar ena ingång- en ll av en balanseringskrets 12, vars utgång i sin tur genom 10 15 20 25 30 35 456-778 4 en ledning 13 är ansluten till en styrbar spärrkrets 14. Sist- nämnda krets är genom en ledning 15 ansluten till en första integreringskrets 16, vars utgång genom en ledning 17 matar en andra integreringskrets 18. Genom ledningen 17 står den nämnda första integreringskretsen 16 även i förbindelse med en spänningsdelare 19, från vilken spänning uttages genom en ledning 20 till ena ingången 21 av en jämförelsekrets 22. Den nämnda andra integratorn 18 är vid sin utgång genom en led- ning 23 förbunden med en inställbar spänningsdelare 24, som genom en uttagsledning 25 står i förbindelse med jämförelse- kretsens 22 andra ingång 26. Från jämförelsekretsens 22 ut- gång 27 leder en manöverledning 28, som exempelvis kan vara ansluten till en icke närmare visad manöverkrets för en dörr- öppningsmekanism. Från integreringskretsens 18 utgående led- ning 23 avgrenar sig en ytterligare ledning 29, som är anslu- ten till balanseringskretsens 12 andra ingång 30. Till den styrbara spärrkretsen 14 är anslutna två styrledningar 31 och 32, vilka är anslutna till en med streckade linjer antydd sändare 33 för ifrågakommande ljuspulser.

Den ovan beskrivna anordningen fungerar på följande sätt.

Det antages att från sändaren 33 som nämnts utgår pulser för avgivande av pulserad infraröd strålning från lysdioderna 2,3- Sändarens periodtid är cirka 500 p s, varav lysdioderna är inkopplade under 40 p s. Sändarens detaljutformning behöver ej närmare beskrivas, enär den kan utföras enligt känd teknik- Från ett föremål inom bevakningsområdet reflekteras ljuspul- serna och mottages av fotodioderna 5. Härvid erhållna elekt- ríska signaler överföras genom ledningen 8 till förstärkaren 9 som i sin tur genom ledningen 10 matar balanseringskretsens 12 ena ingång ll. Balanseringskretsens 12 utgång är sådan, att den antingen intager en hög eller en låg digital nivå beroende på insignalbetingelserna. Balanseringskretsen 12 arbetar med en viss arbets- eller tröskelnivá, som styres av insignalnivån på balanseringskretsens 12 andra ingång 30.

Förstärkaren 9 är sådan, att vid mottagande av pulser denna vid sin utgång ger upphov till en negativa pulser i förhål- 10 15 20 25 30 35 5 456 778 lande till förekommande mittnivå och i sammanhanget hänvisas till figurerna 3a-3d.

Det antages, att, med hänsyn till mottagandet av ifrågakom- mande pulser, utgången på balanseringskretsen 12 går låg.

Nämnda tillståndsvaraktighet är avhängigt av inkommande pulsers varaktighet. Så snart en puls upphör går balanser- ingskretsen hög på sin utgång. Genom ledningen 13 matas till- stånden över till spärrkretsen 14. Genom ledningen 32 är spärrkretsen 14 så synkroniserad med sändaren 33 att spärr- kretsen endast är öppen under det intervall sändning före- kommer, dvs. under tidigare nämnda 40 p s. Under annan tid spärrar kretsen 14 överföring av signaltillstånd till efter- följande kretsar. Genom detta arrangemang säkerställes att mottagaren endast är känslig för sin egen sändares utsänd- ningar och ej för andra i närheten sittande liknande givare.

Genom ledningen 31 är ytterligare en säkerhetssignal inlagd i systemet, nämnligen en s.k. frekvensskift-signal.

Frekvensskiftanslutningen 31 mellan den styrbara spärrkretsen 14 och sändaren 33 fungerar på sådant sätt, att om under ett mottagningsintervall, såsom tidigar nämnts 40 p s, en signal från en närbelägen sändare tillhörande exempelvis en annan dörröppningsenhet skulle inkomma, styr frekvensskiftkopp- lingen så att den egna sändaren 33 kommer att något ändra frekvens, så att den skiljer sig från frekvensen hos den stö- rande sändaren. Härigenom kommer givetvis mottagaren att mot- taga en ändrad frekvens, men detta har ingen betydelse med hänsyn till att synkronisering fortfarande föreligger mellan sändaren 33 och spärrkretsen 14 genom förbindningen 32. Så snart eventuella störsignaler upphör, återgår den egna sända- ren 33 till den ursprungligen inställda frekvensen. Genom denna anordning tillförsäkras att anläggningen fungerar, även om pulser från annan sändare tillfälligtvis skulle mottagas.

Det antages, att spärrkretsen 14 är öppen och överför till- stånd över ledningen 15 och till integreringskretsen 16.

Sistnämnda krets är sådan att den i förhållande till integre- 10 15 20 25 30 35 456 778 6 ringskretsen 18 snabbt anpassar sig till påförda betingelser under det att íntegreringskretsen 18 har en längre integre- ringstid. Integreringskretsen 16 benämnes i föreliggande sam- manhang i impulsintegrator under det att integratorn 18 , benämnas bakgrundsintegrator. Genom ledningen 17 är de båda integratorerna såsom framgår av figur 2 seriekopplade. Inte- greringskretsen 16 arbetar med likriktning av inkomna till- stånd, dvs. pulser, varvid ett medelvärde av tillförd puls- energi skapas i beroende av pulsernas bredd, dvs. varje puls enskilda påverkningstid. Från integratorn 16 utgår följaktli- gen en likströmsnivå, som sedan påföres bakgrundsintegratorn 18 och ingången 21 till jämförelsekretsen 22. Det är förut känt att låta de båda integratorerna arbeta parallellt, dvs. att integratorn 18 erhåller även den sin styrning från inkom- mande pulser, exempelvis genom att ansluta sistnämnda inte- grators ingång med ledningen 15. Fördelen med det visade seriekopplade arrangemanget är dock, att man härígenom uppnår bättre följsamhet vid variationer i omgivningens temperatur.

De från integratorernas utgångar härstammande nivåerna kommer att avspegla sig på spänningarna hos ledningarna 20 och 25.

Detta innebär att så snart integratorerna 16 och 18 är i verksamhet uppkommer på jämförelsekretsens 22 ingångar 21 och 26 olika tillstånd eller nivåer, vilket resulterar i att en manöversignal eller tillstånd avgives från jämförelsekretsen till manöverledningen 28. Detta förhållande kvarblir så länge viss skillnad föreligger mellan nivåerna på ledningarna 20 och 25. Som ovan nämnts föreligger en förbindelseledning 29 mellan bakgrundsintegratorns 18 utgångsledning 23 och balan- seringskretsens 12 andra ingång 30. Denna förbindelse tjänar det syftet, att den integrerade nivån i bakgrundsintegratorn 18 bildar arbetsnivå för balanseringskretsen 12.

Om en person eller ett föremål som kommit in i bevakningsom- rådet stannar upp och står stilla, inkommer till fotodioderna 5 en viss signalnivå, som i detta fall förblir konstant. Nå- gon signaländring uppkommer följaktligen inte, vilket innebär att bakgrundsintegratorn 18 så småningom intar samma nivå som impulsintegratorn 16, vilket innebär, att nivåerna på de båda 10 15 20 25 30 35 7 456 778 ingångarna 21 och 26 till jämförelsekretsen 22 blir lika.

Bakgrundsintegratorns nivå är dock genom spånningsdelaren 24 så inställd, att den får en något lägre nivå än impulsin- tegratorn, vilket för med sig, att någon manöversignal icke kommer att utgå på ledningen 28, dvs. i föreliggande samman- hang kommer dörren icke att öppnas. Så snart däremot personen eller föremålet åter rör sig närmare och signalstyrkan ökar, upprepas ovannämnda förlopp, vilket resulterar i en manöver- signal på ledningen 28. Genom ovan beskrivna anordning har alltså åstadkommits en givare, som är känslig för rörelse men okänslig för stillastående föremål, dvs. en funktion har upp- nåtts som är ekvivalent med den som kan erhållas vid en så kallad doppler-radargivare.

Det är av vikt att för förhindrande av oavsiktligt öppnande av dörren i viloläge en något lägre nivå alltid föreligger på jämförelsekretsens 22 ingång 26 än på ingången 21. Det är ju som ovan nämnts så, att någon signal på utgången 28 endast erhålles om nivån på ingången 21 är lägre än nivån på ingång- en 26.

Såsom framgår av figurerna 3a och 3b erhålles i viloläge, dvs. när icke något föremål rör sig inom mottagarens arbets- fält, tillstånd på balanseringskretsens 12 utgång 13 som framgår av 3a. Man erhåller alltid ett visst pulsspektrum med hänsyn till att reflektionspulser från omgivningen når motta- garen. I figur 3b visas de mottagna pulserna på ingången 11 i relation till arbetsnivån eller tröskelnivån genererad av bakgrundsintegratorn 18 vid kretsens 12 ingång 30. Såsom framgår av figurerna 3c och 3d uppstår när ett föremål eller en person kommit relativt långt in i anläggningens detekte- ringsområde på balanseringskretsens 12 utgång, dvs. på led- ningen l3, relativt långa tillstànd eller breda pulser i negativ riktning som resultat av en ökad ingångssignal. Genom integratorernas arbete- erhålles en tröskel- eller arbetsnivå genom ingången 30 som relativt figur 3b är förskjuten i nega- tiv riktning. Härvid uppnås en arbetspunktsförskjutning i an- passning till ifrågakommande signalnivå. 'é 10 15 20 25 30 35 456 778 8 Om personen eller föremålet i anordningens detekterinsområde från stillastående åter börjar röra sig mot anordningen, kom- mer som tidigare nämnts en manöverimpuls eller tillstånd att uppkomma på jämförelsekretsens utgångsledning 28. Om personen däremot vänder och går ut ur detekteringsområdet, kommer till mottagaren inkommande signalstyrka att avta, vilket resulte- rar i att balanseringskretsen 12 kommer att få kortare till- stånd på sin utgång, i sin tur innebärande att integratorerna 16 och 18 anpassar sig till de nya betingelserna mot hög nivå. Impulsintegratorn 16 anpassar sig snabbast, innebärande att hög nivå kommer att föreligga på ledningen 17 och följ- aktligen på ledningen 19 och ingången 21 av jämförelsekretsen 22. Den efterföljande bakgrundsintegratorns 18 utnivà kommer att följaktligen ligga lägre, vilket innebär att en relativt ingången 21 låg nivå kommer att föreligga på ingången 26 till nämnda jämförelsekrets 22. Någon som helst manöversignal eller tillstånd kommer då icke att utgå från kretsen ifråga och i det praktiska fallet kommer dörren att förbli stängd.

Förutom att anordningen är känslig för rörelse, är den så- ledes även känslig för rörelsens riktning, vilket är av väsentlig betydelse, om en dörröppningsfunktion skall styras på korrekt sätt.

Fördelen med integratorarrangemanget är att man alltid kan arbeta med full förstärkning i förstärkaren 9, dvs. man har alltid maximal känslighet även i situationer med starka in- signaler till fotodioderna 5. Bakgrundsintegratorn 18 åstad- kommer genom sin koppling till balanseringskretsen 12 att an- ordningen automatiskt anpassar sig till varje ny situation.

Utsignalen från nämnda bakgrundsintegrator kommer som nämnts att styra arbets- eller tröskelnivån för balanseringskretsen 12 och därmed justera denna när så behövs. Följden av detta blir att anordningen i de flesta fall ej behöver ställas in speciellt, eftersom den automatiskt anpassar sig till den om- givande miljön, dvs. förefintliga permanenta stillastående reflektionsytor.

VK 10 15 20 25 456 778 Vad som ovan nämnts förenklar även såväl montering som hop- 9 sättning av själva anordningen vid installation, enär icke några större intrimningar behöver vidtagas i samband därmed. vad som dock mäste ställas in som en grundínställning är spänníngsdelaren 24, så att exakt nivå för förhindrande av oavsiktlig manöver av en ansluten dörröppningsmekanism effektivt förhindras. Denna senare bestämmer hur nära jämförelsekretsens 22 tröskelnivâ anordningen skall in- ställas. Pâ så vis kan även anordningens räckviddsomràde varieras.

Som inledningsvis framhållits kan anordningen användas som impulsgivare till både skjut- och slagdörrar. Fältbilden (se fig 4) kan varieras med hjälp av utformningen av den mekaniska skärmning 4 av mottagardioderna 5 som framgår av figur 1. Givetvis kan för åstadkommande av speciell form på detekteringsomrâden, anordningen utformas med linssystem för såväl lysdioderna som fotodioderna.

Inom ramen för uppfinningen är det givetvis icke nödvändigt att utforma kretsen på ovan beskrivet sätt.

Med integreringskretsar måste förstås varje form av till- stàndsintegrerande anordningar som ekvivalent kan utföra de här beskrivna funktionerna.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 456 778 PATENTKRAV

1. Anordning för detektering av föremål, särskilt dylika i rörelse, innefattande en optisk strålnings- källa, företrädesvis pulsad dylik, exempelvis avgivande ljus inom infraröd-området, och en mottagare för strål- ning, vilken innefattar integreringskretsar (l6,l8) med olika integreringstider, varvid mottagaren innefattar anordningar för jämförelse av integreringskretsarnas inbördes tillstånd och att sistnämnda anordningar avger exempelvis en manöversignal så länge tillstånds- skillnad föreligger, k ä n n e t e c k n a d av att integreringskretsarna (l6,l8) är seriekopplade, varvid den integreringskrets (16) som uppvisar den kortaste integreringstiden är anordnad att pâföras de mottagna signaltillstånden.

2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att mottagaren (5-32) är inställbar till en tröskel- eller arbetsnivå (figur 3) med hänsyn till mottagna signaler.

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att integreringskretsen (18) med lång integreringstid styr (29,30) tröskel- eller arbetsnivån för en balanserings- krets (l2) för mottagning av inkommande pulser, vilken balanseringskrets vid påförande av ingångssignalerna är anordnad att avge digital tillståndsnivâ på sin utgång (13) för varje ingångssignal, varvid tillstândens varaktig- het är relaterade till ingångssignalbetingelserna.

4. Anordning enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att integreringskretsarnas (l6,l8) utgångar (l7,23) var och en är anslutna till var sin ingång (2l,26) av en jämförelseströmkrets (22) via en spänningsdelare (l9,24 resp.), varvid spänningsdelaren som är ansluten till den långsammare integreringskretsens (l8) utgång (23) är inställbar. u 10 15 20 25 456 778

5. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att integreringskretsarna (l6,l8) är anordnade att omvandla mottagna digitaltill- stånd till likströmsnivåer i relation till förekommande tillståndsbredd, vilka likströmsnivåer är anordnade att tillföras jämförelsekretsen (22) som ingångsnivåer.

6. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att sändaren (33) styr lysdioder (2,3) med pulser så att dessa utsänder infra- rött ljus, att mottagaren genom t.ex. fotodioder (5) mottager reflekterad strålning, att fotodioderna är anslutna (8) till en förstärkare (9) som matar (10) nämnda balanseringskrets (12) ena ingång (ll), att balanseringskretsens utgång är ansluten (13) till en styrbar spärrkrets (14), som i sin tur står i för- bindelse (15) med den snabbare integreringskretsens (16) ingång, vars utgång (17) dels matar ingången av nämnda integreringskrets med längre integreringstid och dels nämnda spänningsdelare (19), från vars uttag genom en ledning (20) tillståndsnivå tillföres jämförelsekretsens (22) ena ingång (21), att nämnda långsammare integrerings- krets (18) står i förbindelse (23) med nämnda inställbara spänningsdelare (24), vars uttag genom en ledning (25) står i förbindelse med jämförelsekretsen (22) och att den långsammare integreringskretsens utgång (23) styr (29) den andra ingången till balanseringskretsen (12), varvid jämförelsekretsens (22) utgång (27) lämpligen matar en manöverkrets (28).