WO1992010819A1 - Passive infra-red movement detector - Google Patents

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WO1992010819A1
WO1992010819A1 PCT/DE1991/000995 DE9100995W WO9210819A1 WO 1992010819 A1 WO1992010819 A1 WO 1992010819A1 DE 9100995 W DE9100995 W DE 9100995W WO 9210819 A1 WO9210819 A1 WO 9210819A1
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WO
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motion detector
detector according
converging lens
lens
sensor elements
Prior art date
Application number
PCT/DE1991/000995
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German (de)
French (fr)
Inventor
Ralf Gast
Andreas Thun
André HAUFE
Andreas Wermke
Original Assignee
Iris Gmbh I.G. Infrared & Intelligent Sensors
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • 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
    • G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
    • G08B13/19—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems
    • G08B13/193—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems using focusing means

Definitions

  • the invention relates to a motion detector of the type specified in the preamble of claim 1.
  • Such passive infrared motion detectors are mainly used as intrusion detection systems, but also serve other purposes, such as for switching on of lighting.
  • the infrared radiation emitted by a person or another heat source is bundled by optics and directed at a single detector.
  • the smallest changes in radiation flow that is to say changes over time in the temperature difference between the ambient temperature and the respective surface temperature of the person / object, can be detected.
  • the monitoring range of passive infrared motion detectors is divided into multiple fields of view with intervening dark fields by multiple Fresnel lens arrangements or mirror optics, which are imaged on a sensor element.
  • the size of the passive infrared motion detector concerned is mainly determined by the Fresnel lens arrangements or mirror optics used, which do not allow miniaturization of the devices. These devices are usually housed in relatively large box-shaped housings which are attached to the ceiling or a wall and thus enable the unrestricted detection of movements in the monitored area. It is disadvantageous - in addition to the large construction volume - that the motion detectors can be recognized as such without any problems and that unauthorized persons can obtain information about the installed security measures at any time without further knowledge.
  • a motion detector is described in DE-OS 39 00 605, the shape of which is modeled on that of a conventional incandescent lamp.
  • An infrared motion detector is also known from DE-OS 29 20 217, the outer contours of which have the shape and dimensions of a flush-mounted box of a standard power supply network system.
  • the infrared motion detector is thus sufficiently camouflaged as such - but the possible installation locations are limited to the locations customary for flush-mounted boxes.
  • the combination of a travel alarm clock with a motion detector is proposed in DE-PS 34 47 350.
  • the camouflage of the motion detector is an advantage of this solution, but the application is also very limited.
  • the invention is based on the object of specifying a passive infrared motion detector which ensures the unrestricted detection of the area to be monitored and, despite a sufficient monitoring area, has a construction which is so small compared to the previous embodiments that it is not readily known as Motion detector can be recognized and therefore requires no special camouflage - increasing the manufacturing effort.
  • the invention includes the finding that in the case of motion detectors, by providing a passive infrared detector which is arranged as a multi-element sensor in the form of one or more lines behind a converging lens, the field of view of the passive infrared motion detector thus formed in front of the converging lens, according to the number, geometry and arrangement of the multi-element sensors, is divided into several smaller fields of view with dark fields in between, the evaluation circuit triggers an alarm when movement of people / objects is registered in the field of view of the device according to the invention, a substantial miniaturization of the size can be achieved.
  • the multi-element sensors represent radiation receivers for recording the thermal radiation emitted by people and / or objects. Pyroelectric sensors which are inexpensive to manufacture and can be operated without additional cooling are particularly suitable for this purpose.
  • the converging lens enables the incident heat radiation to be focused on the multi-element sensors and thus an essential miniaturization of the device according to the invention in comparison to known devices.
  • the evaluable sensor area is significantly enlarged.
  • the geometric size of the optical arrangement, which depicts the detection area on the detector is thus significantly reduced.
  • the previously necessary chambers, which served to separate the images of different detection areas on the common sensor element are no longer required.
  • the central arrangement of a pinhole in front of the collective lens also avoids the incidence of flat rays and scattered light on the lens and also total reflections within the lens, so that the sensitivity to comparable devices of conventional size is even increased .
  • the field of view sectors of the miniaturized passive infrared motion detector can be dimensioned such that persons and / or objects to be detected can be reliably detected.
  • the signals occurring at the multi-element sensors are amplified in the associated preamplifiers, digitized in the A / D converter and processed in the evaluation circuit. This triggers an alarm if a movement is registered in the visual fields of the device according to the invention.
  • an interface renzfilter in front of the converging lens prevents interference radiation, such as sun or car headlight light, from falling onto the multi-element sensors.
  • the output signals of the various pyroelectric sensor elements are combined electrically and fed to a common amplifier. Since the elements each have a high-resistance output, they can be combined with an OR effect without any further logic combination elements, so that every change in an individual sensor element triggers an output signal indicating a movement.
  • the detector formed by a multi-element sensor is provided in a housing which is light-tight except for a window provided with a rear panel with a converging lens, the preferably plan-convex lens hermetically sealing the opening.
  • the multi-element sensor is mounted on a circuit board together with the further electrical circuit elements, which is fastened parallel to the housing wall opposite the opening.
  • the motion sensor according to the invention thus has the shape of a cuboid-shaped container the size of the housing of a highly integrated electronic circuit module, for example a conventional processor, and can thus be placed inconspicuously at any location.
  • FIG. 1 shows a possible arrangement of the multi-element sensors in one line, as a detail of an exemplary embodiment as shown in FIG. 3,
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of the exemplary embodiment with the associated visual field sectors
  • FIG. 3 shows a more detailed sectional illustration of the exemplary embodiment, from which the arrangement of the various assemblies in a miniaturized housing can be seen.
  • a multi-element detector consisting of eight individual pyroelectric sensor elements 1.1 to 1.8 arranged in a row, is initially shown enlarged in detail in the form of an array in plan view.
  • the dash-dotted lines indicate the combination of two sensor elements to form a dual detection module.
  • the individual, electrically separated sensor elements each have a surface area of the order of magnitude of 0.5 to 2 mm 2 in a square to rectangular configuration. There is a space between each of the elements arranged in a row, which forms a distance of the order of the edge length of the sensor elements.
  • the desired geometry of the visual field of this multi-element sensor is determined by the shape and the refractive index of the lens and by the distance of the multi-element sensors from the lens. Due to the selected arrangement, each is assigned to a sensor element Partial image of the area to be monitored, the full sensitivity of the element surface is available, so that movements with high sensitivity can be detected.
  • FIG. 2 shows a basic illustration of an exemplary embodiment of the motion detector according to the invention in section.
  • the field of view 4 comprises a number of sectors 4.1 to 4.8, movements in the individual sectors each leading to a change in voltage in the associated pyroelectric element 1.1 to 1.8 according to FIG. 1.
  • the number of sectors is larger by n-1 than the number of sensor elements, since a non-detected area is provided between the sectors assigned to the individual sensor elements.
  • the entire visual field of the device according to the invention which comprises an angular range of 120 ° parallel to the line and an angular range of 8 ° perpendicular to the line, consists of eight smaller visual fields 4.1 to 4.8, all of which have an opening angle of 8 ° and the dark fields in between.
  • the visual fields are lined up linearly in the illustrated embodiment. This allows monitoring of an elongated room or an entrance is preferably possible. Has the monitored object If there are also substantial transverse dimensions, a multi-row array can be used accordingly.
  • the further electrical assemblies such as preamplifiers, multiplexers, analog / digital converters and evaluation circuits and the associated housing are shown in more detail in FIG.
  • the lens 2 is embedded in an otherwise light-tight cuboid housing 5, the flat side of the plano-convex lens 2 being flush with the flat housing surface.
  • the aperture 3 is also part of the housing, which has a recess into which the lens is embedded.
  • a circuit board 7 which carries the sensor 1.
  • the outputs of all sensor elements at the input of an amplifier 8 are combined, which is followed by an analog-digital converter 9, the output signal of which reaches an evaluation circuit 10.
  • the output signal of the evaluation circuit is in turn available at contact pins 11 to 14, which are arranged in rows and also form the power supply connections.
  • An assembly 15 is provided to stabilize the supply voltage.
  • an amplifier can also be arranged downstream of each sensor element. be net, the output signals then being processed further via an additional multiplexer.
  • the voltage changes of the pyroelectric elements are then interrogated one after the other by the analog-digital converter and, when an object is detected by a sensor element, a signal indicating an alarm state is emitted at the output.
  • FIG. 3 The arrangement shown in FIG. 3 has approximately the size of the housing of a more complex integrated electronic circuit. If necessary, an interference filter 16 (shown in dashed lines) is provided in the area of the opening of the perforated diaphragm 3.
  • the invention has created a device which, despite the large detection area, is substantially smaller than conventional passive infrared motion detectors provided with Fresnel lens arrangements or mirror optics and thus can neither be easily identified in the room nor by their installation worsens the aesthetic impression of space.
  • the embodiment of the invention is not limited to the preferred exemplary embodiment specified above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the solution shown, even in the case of fundamentally different types.

Abstract

Miniaturised passive infra-red movement detector. Passive infra-red movement detectors are primarily used in intruder alarm installations. In order to obtain a wide range of coverage, these devices make use of Fresnel lens arrangements or mirror optics which substantially determine their size and hamper miniaturisation. The novel device is designed to be substantially smaller than prior-art passive infra-red movement detectors despite having a wide range of coverage. A detector (1) constructed as a multi-element sensor in the form of one or more lines is arranged behind a convergent lens (2). Thus the coverage (4) in front of the convergent lens can be divided into several small fields of view (4.1 to 4.8) of high sensitivity in a substantially smaller format.

Description

Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder Passive infrared motion detector
B e s c h r e i b u n gDescription
Die Erfindung betrifft einen Bewegungsmelder der im Ober¬ begriff des Anspruchs l angegebenen Art.The invention relates to a motion detector of the type specified in the preamble of claim 1.
Derartige Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder werden haupt¬ sächlich als Einbruchmeldeanlagen benutzt, dienen aber auch anderen Zwecken, wie beispielsweise zum Einschalten von Beleuchtungen. Dabei wird die von einer Person oder einer anderen Wärmequelle emittierte Infrarotstrahlung von einer Optik gebündelt und auf einen einzigen Detektor ge¬ richtet. Im Meßbereich der Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder können dabei kleinste Strahlungsflußänderungen, das heißt zeitliche Änderungen der Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur und der jeweiligen Oberflächentempera¬ tur der Person/Ob ektes, detektiert werden.Such passive infrared motion detectors are mainly used as intrusion detection systems, but also serve other purposes, such as for switching on of lighting. The infrared radiation emitted by a person or another heat source is bundled by optics and directed at a single detector. In the measuring range of the passive infrared motion detectors, the smallest changes in radiation flow, that is to say changes over time in the temperature difference between the ambient temperature and the respective surface temperature of the person / object, can be detected.
Nach dem bisherigen Stand der Technik wird der Überwa- chungsbereich von Passiv-Infrarot-Bewegungsmeldern durch Mehrfach-Fresnel-Linsen-Anordnungen oder Spiegeloptiken in mehrere Gesichtsfelder mit dazwischenliegenden Dunkelfel¬ dern eingeteilt, welche auf einem Sensorelement abgebildet werden.According to the prior art to date, the monitoring range of passive infrared motion detectors is divided into multiple fields of view with intervening dark fields by multiple Fresnel lens arrangements or mirror optics, which are imaged on a sensor element.
Die Größe der betreffenden Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder wird hauptsächlich durch die verwendeten Fresnel-Linsen- Anordnungen bzw. Spiegeloptiken bestimmt, welche keine Mi- niaturisierung der Geräte ermöglichen. Diese Geräte werden meistens in relativ großen kastenförmigen Gehäusen unter¬ gebracht, die an der Raumdecke oder an einer Wand befe¬ stigt werden und somit die uneingeschränkte Erfassung von Bewegungen im überwachten Bereich ermöglichen. Nachteilig ist dabei - neben dem großen Bauvolumen - jedoch, daß die Bewegungsmelder damit ohne weiteres als solche zu erkennen sind und unbefugte Personen sich über die installierten Sicherheitsmaßnahmen jederzeit ohne weiteres Kenntnis ver¬ schaffen können.The size of the passive infrared motion detector concerned is mainly determined by the Fresnel lens arrangements or mirror optics used, which do not allow miniaturization of the devices. These devices are usually housed in relatively large box-shaped housings which are attached to the ceiling or a wall and thus enable the unrestricted detection of movements in the monitored area. It is disadvantageous - in addition to the large construction volume - that the motion detectors can be recognized as such without any problems and that unauthorized persons can obtain information about the installed security measures at any time without further knowledge.
In vielen Anwendungsfällen, wie beispielsweise bei Museen oder anderen Kultureinrichtungen, ist bei der Auswahl und Installation der Sicherungsanlagen neben den sicherheits¬ technischen Aspekten auch die Erhaltung der Raumästhetik von besonderer Bedeutung.In many applications, such as museums or other cultural institutions, the choice is and Installation of the security systems in addition to the safety aspects, the preservation of the room aesthetics are of particular importance.
Die bisherigen Versuche die Nachteile der bekannten Vor¬ richtungen zu umgehen, bestanden darin, die Bewegungsmel¬ der üblicher Baugröße durch Tarnungsmaßnahmen zu verber¬ gen:The previous attempts to circumvent the disadvantages of the known devices consisted in concealing the motion detectors of the usual size by camouflage measures:
So ist in der DE-OS 39 00 605 ein ein Bewegungsmelder be¬ schrieben, dessen Form derjenigen einer herkömmlichen Glühlampe nachgebildet ist.A motion detector is described in DE-OS 39 00 605, the shape of which is modeled on that of a conventional incandescent lamp.
Gemäß DE-OS 29 20 217 werden Bewegungsmelder auch in Buch- form zur Aufstellung in Bücherregalen hergestellt. Eine derartige Tarnung setzt aber voraus, daß in dem zu über¬ wachenden Raum auch Bücher aufzustellen sind, ohne als un¬ gewöhnliche Objekte aufzufallen.According to DE-OS 29 20 217, motion detectors are also produced in book form for installation on bookshelves. However, such camouflage presupposes that books must also be set up in the room to be monitored without being noticed as unusual objects.
Aus der DE-OS 29 20 217 ist ferner ein Infrarotbewegungs¬ melder bekannt, dessen äußere Umrisse die Form und die Abmessungen einer Unterputzdose einer Standard-Stromver- sorgungs-Netzanlage aufweisen. Damit ist der Infrarot- Bewegungsmelder als solcher zwar ausreichend getarnt - die möglichen Installationsorte sind aber auf die für Unter¬ putzdosen üblichen Anbringungsorte beschränkt.An infrared motion detector is also known from DE-OS 29 20 217, the outer contours of which have the shape and dimensions of a flush-mounted box of a standard power supply network system. The infrared motion detector is thus sufficiently camouflaged as such - but the possible installation locations are limited to the locations customary for flush-mounted boxes.
Weiterhin ist in der DE-PS 34 47 350 die Kombinaton eines Reiseweckers mit einem Bewegungsmelder vorgeschlagen. Ei- nen Vorteil dieser Lösung stellt zwar die Tarnung des Be¬ wegungsmelders dar, die Anwendung ist aber ebenfalls sehr eingeschränkt. Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder anzugeben, der die uneingeschränkte Erfassung des zu überwachenden Bereichs gewährleistet und dabei trotz eines ausreichenden Überwa- chungsbereichs eine gegenüber den bisherigen Ausführungen so weit verkleinerte Bauform aufweist, daß er nicht ohne weiteres als Bewewgungsmelder zu erkennen ist und damit keiner besonderen - den Herstellungsaufwand vergrößernden Tarnung bedarf.Furthermore, the combination of a travel alarm clock with a motion detector is proposed in DE-PS 34 47 350. The camouflage of the motion detector is an advantage of this solution, but the application is also very limited. In contrast, the invention is based on the object of specifying a passive infrared motion detector which ensures the unrestricted detection of the area to be monitored and, despite a sufficient monitoring area, has a construction which is so small compared to the previous embodiments that it is not readily known as Motion detector can be recognized and therefore requires no special camouflage - increasing the manufacturing effort.
Diese Aufgabe wurde durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst.This object was achieved by the measures described in the characterizing part of claim 1.
Die Erfindung enthält die Erkenntnis, daß bei Bewegungsde- tektoren durch das Vorsehen eines passiven Infrarotdetek¬ tors, der als Mehrelementesensor in Form einer oder mehre¬ rer Zeilen hinter einer Sammellinse angeordnet ist, wobei das Gesichtsfeld des so gebildeten Passiv-Infrarot-Bewe¬ gungsmelders vor der Sammellinse, entsprechend der Anzahl, Geometrie und Anordnung der Mehrelementesensoren in mehre¬ re kleinere Gesichtsfelder mit dazwischen liegenden Dun¬ kelfeldern unterteilt ist, die Auswerteschaltung Alarm auslöst, wenn eine Bewegung von Personen/Objekten im Ge¬ sichtsfeld der erfindungsgemäßen Vorrichtung registriert wird, eine wesentliche Miniaturisierung der Baugröße er¬ zielbar ist.The invention includes the finding that in the case of motion detectors, by providing a passive infrared detector which is arranged as a multi-element sensor in the form of one or more lines behind a converging lens, the field of view of the passive infrared motion detector thus formed in front of the converging lens, according to the number, geometry and arrangement of the multi-element sensors, is divided into several smaller fields of view with dark fields in between, the evaluation circuit triggers an alarm when movement of people / objects is registered in the field of view of the device according to the invention, a substantial miniaturization of the size can be achieved.
Die Mehrelementesensoren stellen Strahlungsempfänger zur Aufnahme der von Personen und/oder Objekten emittierten Wärmestrahlung dar. Besonders geeignet sind hierfür pyro- elektrische Sensoren, die kostengünstig hergestellt und oh¬ ne zusätzliche Kühlung betrieben werden können. Die Sammellinse ermöglicht die Fokussierung der einfallen¬ den Wärmestrahlung auf die Mehrelementesensoren und damit eine wesentliche Miniaturisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Vergleich zu bekannten Geräten. Durch die Verwendung mehrerer nebeneinander angeordneter Sensoren wird die auswertbare Sensorfläche wesentlich vergrößert. Damit verringert sich die geometrische Baugröße der opti¬ schen Anordnung, welche den Erfassungsbereich auf dem De¬ tektor abbildet, wesentlich. Außerdem entfallen die bisher notwendigen Kammern, welche zur Trennung der Abbildungen verschiedener Erfassungsbereiche auf dem gemeinsamen Sen¬ sorelement dienten.The multi-element sensors represent radiation receivers for recording the thermal radiation emitted by people and / or objects. Pyroelectric sensors which are inexpensive to manufacture and can be operated without additional cooling are particularly suitable for this purpose. The converging lens enables the incident heat radiation to be focused on the multi-element sensors and thus an essential miniaturization of the device according to the invention in comparison to known devices. By using several sensors arranged side by side, the evaluable sensor area is significantly enlarged. The geometric size of the optical arrangement, which depicts the detection area on the detector, is thus significantly reduced. In addition, the previously necessary chambers, which served to separate the images of different detection areas on the common sensor element, are no longer required.
Durch die zentrale Anordnung einer Lochblende vor der Sam- mellinse wird zudem der Einfall von flach verlaufenden Strahlen und von Streulicht auf die Linse und zudem Total¬ reflexionen innerhalb der Linse vermieden, so daß die Emp¬ findlichkeit gegenüber vergleichbaren Geräten üblicher Baugröße sogar noch erhöht ist.The central arrangement of a pinhole in front of the collective lens also avoids the incidence of flat rays and scattered light on the lens and also total reflections within the lens, so that the sensitivity to comparable devices of conventional size is even increased .
Die Gesichtsfeldsektoren des miniaturisierten Passiv- Infrarot-Bewegungsmelders lassen sich so dimensionieren, daß zu detektierende Personen und/oder Objekte sicher er¬ faßt werden können.The field of view sectors of the miniaturized passive infrared motion detector can be dimensioned such that persons and / or objects to be detected can be reliably detected.
Die an den Mehrelementesensoren auftretenden Signale wer¬ den in dazugehörigen Vorverstärkern verstärkt, im A/D-Wandler digitalisiert und in der Auswerteschaltung verarbeitet. Diese löst einen Alarm aus, wenn in den Ge- Sichtsfeldern der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Bewe¬ gung registriert wird. Durch die Verwendung eines Interfe- renzfilters vor der Sammellinse wird verhindert, daß Stör¬ strahlung, wie beispielsweise Sonnen- oder Autoscheinwer¬ ferlicht, auf die Mehrelementesensoren fallen kann.The signals occurring at the multi-element sensors are amplified in the associated preamplifiers, digitized in the A / D converter and processed in the evaluation circuit. This triggers an alarm if a movement is registered in the visual fields of the device according to the invention. By using an interface renzfilter in front of the converging lens prevents interference radiation, such as sun or car headlight light, from falling onto the multi-element sensors.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung des erfin¬ dungsgemäßen Bewegungsdetektors werden die AusgangsSignale der verschiedenen pyroelektrischen Sensorelemente elek¬ trisch zusammengefaßt und einem gemeinsamen Verstärker zu¬ geleitet. Da die Elemente jeweils einen hochohmigen Aus- gang haben, lassen sie sich ohne weitere logische Verknüp- fungsselemente mit ODER-Wirkung zusammenfassen, so daß be¬ reits jede Veränderung bei einem einzelnen Sensorelement ein eine Bewegung anzeigendes Ausgangssignal auslöst.In a particularly advantageous embodiment of the motion detector according to the invention, the output signals of the various pyroelectric sensor elements are combined electrically and fed to a common amplifier. Since the elements each have a high-resistance output, they can be combined with an OR effect without any further logic combination elements, so that every change in an individual sensor element triggers an output signal indicating a movement.
Insbesondere ist der durch einen Mehrelementesensor gebil¬ dete Detektor in einem bis auf einen mit einer hinter ei¬ ner Blende mit einer Sammellinse versehenen Fenster licht¬ dichten Gehäuse vorgesehen, wobei die vorzugsweise plan¬ konvexe Linse die Öffnung hermetisch verschließt. Der Mehrelementesensor ist auf einer Schaltungsplatine zusam¬ men mit den weiteren elektrischen Schaltungselementen an¬ gebracht, die parallel zu der der Öffnung gegenüberliegen¬ den Gehäusewandung befestigt ist. Damit hat der erfin¬ dungsgemäße Bewegungssensor die Form eines quaderförmigen Behältnisses in der Größe des Gehäuses einer hochinte¬ grierten elektronischen Schaltungsbaugruppe, beispielswei¬ se eines üblichen Prozessors, und kann damit an beliebigen Orten unauffällig plaziert werden.In particular, the detector formed by a multi-element sensor is provided in a housing which is light-tight except for a window provided with a rear panel with a converging lens, the preferably plan-convex lens hermetically sealing the opening. The multi-element sensor is mounted on a circuit board together with the further electrical circuit elements, which is fastened parallel to the housing wall opposite the opening. The motion sensor according to the invention thus has the shape of a cuboid-shaped container the size of the housing of a highly integrated electronic circuit module, for example a conventional processor, and can thus be placed inconspicuously at any location.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteran¬ sprüchen angegeben und werden im folgenden Ausführ- ungsbeispiel erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine mögliche Anordnung der Mehrelementesensoren in einer Zeile, als Detail eines Ausführungsbeispiels, wie es in Figur 3 dargestellt ist,Further advantageous configurations are specified in the subclaims and are explained in the following exemplary embodiment. Show it: FIG. 1 shows a possible arrangement of the multi-element sensors in one line, as a detail of an exemplary embodiment as shown in FIG. 3,
Figur 2 einen schematische Schnittansieht des Ausführungs- beispiels mit den zugehörigen Gesichtsfeldsektoren sowieFIG. 2 shows a schematic sectional view of the exemplary embodiment with the associated visual field sectors and
Figur 3 eine detailliertere Schnittdarstellung des Ausfüh¬ rungsbeispiels, aus dem die Anordnung der verschiedenen Baugruppen in einem miniaturisierten Gehäuse ersichtlich ist.FIG. 3 shows a more detailed sectional illustration of the exemplary embodiment, from which the arrangement of the various assemblies in a miniaturized housing can be seen.
In Figur 1 ist zunächst als Detail ein Mehrelementedetek¬ tor 1, bestehend aus acht in einer Zeile angeordneten ein- zelnen pyroelektrischen Sensorelementen 1.1 bis 1.8 in Form eines Arrays in Draufsicht vergrößert dargestellt. Durch die strichpunktierten Linien ist jeweils die Zusam¬ menfassung zweier Sensorelemente zu einer dualen Erfas¬ sungsbaugruppe angedeutet.In FIG. 1, a multi-element detector 1, consisting of eight individual pyroelectric sensor elements 1.1 to 1.8 arranged in a row, is initially shown enlarged in detail in the form of an array in plan view. The dash-dotted lines indicate the combination of two sensor elements to form a dual detection module.
Die einzelnen elektrisch getrennten Sensorelemente weisen bei quadratischer bis rechteckiger Ausgestaltung jeweils eine Fläche in der Größenordnung von 0,5 bis 2 mm2 auf. Zwischen den einzelnen der in einer Reihe angeordneten Elemente befindet sich jeweils ein Zwischenraum, welcher einen Abstand in der Größenordnung der Kantenlänge der Sensorelemente bildet. Die gewünschte Geometrie des Ge¬ sichtsfeld dieses Mehrelementesensors wird von der Form und dem Brechungsindex der Linse und von Abstand der Meh- relementesensoren zur Linse bestimmt. Durch die gewählte Anordnung steht jedem einem Sensorelement zugeordneten Teilbild des zu überwachenden Bereichs die volle Empfind¬ lichkeit der Elementenfläche zur Verfügung, so daß Bewe¬ gungen mit hoher Empfindlichkeit detektierbar sind.The individual, electrically separated sensor elements each have a surface area of the order of magnitude of 0.5 to 2 mm 2 in a square to rectangular configuration. There is a space between each of the elements arranged in a row, which forms a distance of the order of the edge length of the sensor elements. The desired geometry of the visual field of this multi-element sensor is determined by the shape and the refractive index of the lens and by the distance of the multi-element sensors from the lens. Due to the selected arrangement, each is assigned to a sensor element Partial image of the area to be monitored, the full sensitivity of the element surface is available, so that movements with high sensitivity can be detected.
Die Figur 2 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Ausfüh¬ rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Bewegungsmelders im Schnitt. Das Gesichtsfeld 4 umfaßt eine Anzahl von Sekto¬ ren 4.1 bis 4.8, wobei Bewegungen in den einzelnen Sekto¬ ren jeweils zu einer Spannungsänderung bei dem zugeordne- ten pyroelektrischen Element 1.1 bis 1.8 gemäß Figur 1 führen. Die Anzahl von Sektoren ist in der Darstellung um n-1 größer als die Anzahl der Sensorelemente, da zwischen den den einzelnen Sensorelementen zugeordneten Sektoren jeweils ein nicht erfaßter Bereich vorgesehen ist.FIG. 2 shows a basic illustration of an exemplary embodiment of the motion detector according to the invention in section. The field of view 4 comprises a number of sectors 4.1 to 4.8, movements in the individual sectors each leading to a change in voltage in the associated pyroelectric element 1.1 to 1.8 according to FIG. 1. In the illustration, the number of sectors is larger by n-1 than the number of sensor elements, since a non-detected area is provided between the sectors assigned to the individual sensor elements.
In der Brennebene einer im wesentlichen halbkugelförmigen und aus Kunststoff bestehenden (plankonvexen) Linse 2 be¬ findet sich der Detektor 1, dessen Längserstreckung in die Zeichenebene fällt. Vor der planen Seite der Linse ist ei- ne Lochblende 3 zentrisch angeordnet, die flache Strahlen und Streulicht von der Linse fernhält und das Auftreten mon Totalreflexionen in der Linse verhindert. Das gesamte Gesichtsfeld der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welches einen Winkelbereich von 120° parallel zur Zeile und einen Winkelbereich von 8° senkrecht zur Zeile umfaßt, besteht aus acht kleineren Gesichtsfeldern 4.1 bis 4.8, die alle einen Öffnungswinkel von 8° besitzen und den dazwischen liegenden Dunkelfeldern. Die Gesichtsfelder reihen sich bei der dargestellten Ausführung linear aneinander. Hier- mit ist die Überwachung eines länglichen Raums oder eines Eingangs bevorzugt möglich. Hat der zu überwachende Be- reich auch wesentliche Querabmessungen, so kann entspre¬ chend ein mehrreihiges Array verwendet werden.In the focal plane of an essentially hemispherical and made of plastic (plano-convex) lens 2 there is the detector 1, the longitudinal extent of which falls into the plane of the drawing. A pinhole 3 is arranged centrally in front of the flat side of the lens, which keeps flat rays and stray light away from the lens and prevents the occurrence of mon total reflections in the lens. The entire visual field of the device according to the invention, which comprises an angular range of 120 ° parallel to the line and an angular range of 8 ° perpendicular to the line, consists of eight smaller visual fields 4.1 to 4.8, all of which have an opening angle of 8 ° and the dark fields in between. The visual fields are lined up linearly in the illustrated embodiment. This allows monitoring of an elongated room or an entrance is preferably possible. Has the monitored object If there are also substantial transverse dimensions, a multi-row array can be used accordingly.
Die weiteren elektrischen Baugruppen, wie Vorverstärker, Multiplexer, Analog/Digital-Wandler und Auswerteschaltung und das zugehörige Gehäuse sind in Figur 3 näher darge¬ stellt.The further electrical assemblies, such as preamplifiers, multiplexers, analog / digital converters and evaluation circuits and the associated housing are shown in more detail in FIG.
Bei dem in Figur 3 im Querschnitt detailliert dargestell- ten Ausführungsbeispiel ist die Linse 2 in einem im übri¬ gen lichtdichten quaderförmigen Gehäuse 5 eingelassen, wobei die plane Seite der plankonvexen Linse 2 bündig mit der ebenen Gehäuseoberfläche abschließt. Die Blende 3 ist ebenfalls Teil des Gehäuses, welches eine Aussparung auf- weist, in die die Linse eingelassen ist.In the exemplary embodiment shown in detail in cross section in FIG. 3, the lens 2 is embedded in an otherwise light-tight cuboid housing 5, the flat side of the plano-convex lens 2 being flush with the flat housing surface. The aperture 3 is also part of the housing, which has a recess into which the lens is embedded.
An der gegenüberliegenden Gehäusewandung 6, welche die von dem zu detektierenden Objekt abgewandte Wandung des Gehäu¬ ses 5 bildet, ist eine Platine 7 vorgesehen, welche den Sensor 1 trägt. Bei dem dargestellten Ausführungbeispiel sind die Ausgänge sämtlicher Sensorelemente am Eingang ei¬ nes Verstärkers 8 (mit der Wirkung einer ODER-Verknüpfung) zusammengefaßt, dem ein Analog-Digital-Wandler 9 nachge¬ schaltet ist, dessen Ausgangssignal zu einer Auswerte- Schaltung 10 gelangt. Das Ausgangssignal der Auswerte¬ schaltung steht wiederum an Kontaktstiften 11 bis 14 zur Verfügung, die in Reihen angeordnet sind und auch die Stromversorgungsanschlüsse bilden. Eine Baugruppe 15 ist zur Stabilisierung der Versorgungsspannung vorgesehen.On the opposite housing wall 6, which forms the wall of the housing 5 facing away from the object to be detected, a circuit board 7 is provided which carries the sensor 1. In the exemplary embodiment shown, the outputs of all sensor elements at the input of an amplifier 8 (with the effect of an OR operation) are combined, which is followed by an analog-digital converter 9, the output signal of which reaches an evaluation circuit 10. The output signal of the evaluation circuit is in turn available at contact pins 11 to 14, which are arranged in rows and also form the power supply connections. An assembly 15 is provided to stabilize the supply voltage.
Bei einer weiteren - nicht dargestellten Ausführung kann auch jedem Sensorelement jeweils ein Verstärker nachgeord- net sein, wobei die Ausgangssignale dann über einen zu¬ sätzlichen Multiplexer weiterverarbeitet werden. Hierbei werden die Spannungsänderungen der pyroelektrischen Ele¬ mente dann nacheinander vom Analog-Digital-Wandler abge- fragt und bei Erfassung eines Objekts durch ein Sensorele¬ ment ein einen Alarmzustand anzeigendes Signal am Ausgang abgegeben.In a further embodiment (not shown), an amplifier can also be arranged downstream of each sensor element. be net, the output signals then being processed further via an additional multiplexer. The voltage changes of the pyroelectric elements are then interrogated one after the other by the analog-digital converter and, when an object is detected by a sensor element, a signal indicating an alarm state is emitted at the output.
Die in Figur 3 dargestellte Anordung weist etwa die Bau- große des Gehäuses einer komplexeren integrierten elektro¬ nischen Schaltung auf. Bedarfsweise ist im Bereich der Öffnung der Lochblende 3 ein Interferenzfilter 16 (gestrichelt dargestellt) vorgesehen.The arrangement shown in FIG. 3 has approximately the size of the housing of a more complex integrated electronic circuit. If necessary, an interference filter 16 (shown in dashed lines) is provided in the area of the opening of the perforated diaphragm 3.
Durch die Erfindung wurde eine Vorrichtung geschaffen, die trotz großen Erfassungsbereichs wesentlich kleiner als herkömmliche mit Fresnel-Linsen-Anordnungen oder Spiegel¬ optiken versehene Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder ausge¬ bildet ist und somit im Raum weder ohne weiteres ausge- macht werden kann noch durch ihre Installation den ästhe¬ tischen Raumeindruck verschlechtert.The invention has created a device which, despite the large detection area, is substantially smaller than conventional passive infrared motion detectors provided with Fresnel lens arrangements or mirror optics and thus can neither be easily identified in the room nor by their installation worsens the aesthetic impression of space.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei- spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.The embodiment of the invention is not limited to the preferred exemplary embodiment specified above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the solution shown, even in the case of fundamentally different types.
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Claims

A n s p r ü c h e Expectations
1. Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder, bestehend aus einer Optik, die auf einen passiven Infrarotdetektor gerichtet ist, einem dem Infrarotdetektor nachgeschalteten Verstär¬ ker, dessen Ausgang mit einer Auswerteschaltung verbunden ist, welche ein Signal abgibt, wenn die Bewegung einer Person und/oder eines Objekts im Erfassungsbereich des De- tektors registriert wird,1. Passive infrared motion detector, consisting of an optic which is directed at a passive infrared detector, an amplifier connected downstream of the infrared detector, the output of which is connected to an evaluation circuit which emits a signal when a person's movement and / or an object is registered in the detection area of the detector,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,characterized ,
daß der Detektor (1) aus mehreren - jeweils ein Teilge- Sichtsfeld erfassenden - Sensorelementen (1.1 bis 1.8) be¬ steht, die in einer oder mehreren Zeilen hinter der ge¬ meinsamen aus einer Sammellinse (2) bestehenden Optik an¬ geordnet sind.that the detector (1) consists of several sensor elements (1.1 to 1.8), each detecting a partial field of view, which are arranged in one or more lines behind the common optics consisting of a converging lens (2).
2. Bewegungsmelder nach Anspruch 1, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß im Strahlengang vor der Sammellinse (2) eine Lochblende (3) vorgesehen ist.2. Motion detector according to claim 1, that a pinhole (3) is provided in the beam path in front of the converging lens (2).
3. Bewegungsmelder nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Strahlengang vor der Sammellinse (2) ein Interferenzfilter (16) vorgesehen ist. 3. Motion detector according to one of the preceding Ansprü¬ che, characterized in that an interference filter (16) is provided in the beam path in front of the converging lens (2).
4. Bewegungsmelder nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sammellinse (2) aus Kunststoff besteht.4. Motion detector according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the converging lens (2) consists of plastic.
5. Bewegungsmelder nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sammellinse als Fresnel-Linse ausgebildet ist.5. Motion detector according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the converging lens is designed as a Fresnel lens.
6. Bewegungsmelder nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sensorelemente (1.1 bis 1.8) aus pyroelektrischen. Material bestehen.6. Motion detector according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n e z e i c h n e t that the sensor elements (1.1 to 1.8) made of pyroelectric. Material.
7. Bewegungsmelder nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der als Mehrlementesensor ausgebildete Detektor aus mehreren jeweils zwei Sensorelemente zusammenfassenden Dualsensoren besteht (Fig. 1) .7. Motion detector according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n e z e i c h n e t that the detector designed as a multi-element sensor consists of several dual sensors each combining two sensor elements (Fig. 1).
8. Bewegungsmelder nach einem der vorangehenden Ansprü- ehe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die von den einzelnen Sensorelementen erfaßten Sektoren (4.1 bis 4.8) des Gesichtsfeldes sich zu einem ein Gebiet er¬ fassenden Gesichtsfeld ergänzen, wobei sich zwischen je¬ weils benachbarten Sensoren zugeordneten Sektoren ein nicht erfaßter (Dunkel-)sektor befindet, dessen Abmessun¬ gen im wesentlichen denjenigen eines erfaßten Sektors ent¬ sprechen (Fig. 2). 8. Motion detector according to one of the preceding claims, characterized in that the sectors (4.1 to 4.8) of the visual field detected by the individual sensor elements complement each other to form a visual field covering an area, with sectors assigned to adjacent sensors is not detected (dark) sector, the dimensions of which essentially correspond to those of a detected sector (FIG. 2).
9. Bewegungsmelder nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß je¬ des Sensorelement eine separate Zuleitung aufweist und elektrisch getrennt angeschlossen ist.9. Motion detector according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n e z e i c h n e t that each sensor element has a separate feed line and is electrically separated.
10. Bewegungsmelder nach Anspruch 9, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß jedem Sensorelement ein se¬ parater Verstärker nachgeschaltet ist.10. Motion detector according to claim 9, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t that each sensor element is followed by a separate amplifier.
11. Bewegungsmelder nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß al¬ le Verstärker in einer integrierten Baugruppe zusammen- gefaßt sind.11. Motion detector according to one of the preceding claims, that a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that all amplifiers are combined in an integrated assembly.
12. Bewegungsmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß alle Sensorelemente (1.1 bis 1.8) ausgangsseitig gemeisam mit dem Eingang eines Verstärkers (8) verbunden sind.12. Motion detector according to one of claims 1 to 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that all sensor elements (1.1 to 1.8) are connected together on the output side to the input of an amplifier (8).
13. Bewegungsmelder nach einem der vorangehenden Ansprü- ehe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sammellinse (2) als Plankonvexlinse ausgebildet ist, deren plane Fläche die Fortsetzung der Außenfläche eines die Bauelemente umschließenden Gehäuses (5) bildet.13. Motion detector according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the converging lens (2) is designed as a plano-convex lens whose flat surface forms the continuation of the outer surface of a housing (5) enclosing the components.
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