Winkelauflösender passiver Infrarot-Bewegungsmelder

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen winkelauflösende passiven Infrarot-Bewegungsmelder zur Raumüberwachung mit zumindest einem im Brennpunktbereich eines optischen Mittels angeordneten Infrarot-Sensor, der in Abhängigkeit von einer Wärmequelle ein Signal abgibt, das in einer nachgeschalteten Auswerteein­richtung verarbeitet wird.

[0002] Aus der Bewegungsmelder unterschiedlichster Art werden heute in modernen Einbruchmeldeanlagen verwendet. Es werden sowohl Infrarot-, als auch Ultraschallmelder eingesetzt. Der Ultra­schallmelder ist ein aktiver Melder, der prinzipiell ein echter Bewegungsmelder ist, weil er Gegenstände detektiert, die sich im Raum tatsächlich bewegen. Der Infrarot-Bewegungsmelder ist im allgemeinen ein passiver Melder, der auf Änderungen im Infrarot-Strukturbild seiner Umgebung reagiert. Diese Eigen­schaft macht ihn jedoch in nachteiliger Weise auch auf Temperaturänderungen empfindlich, die nicht von einer tat­sächlichen Bewegung herruhren. So können z.B. Heizkörper, unter Putz verlegte Heizungsrohre, Glühlampen usw. durch ihre Wärme­änderung den Infrarot-Bewegungsmelder fälschlicherweise auslösen. Herkömmliche Infrarot-Bewegungsmelder wirken praktisch ausschließlich strahlenförmig in den zu überwachenden Raum hinein. Durch geschicktes Ausrichten des Melders lassen sich etwaige stationäre Warmequellen, die als Störer wirken, unterdrücken, indem die unempfindlichen Bereiche auf diese Störer ausgerichtet sind. Das setzt jedoch voraus, daß das zu überwachende Objekt dies einerseits zuläßt, und daß andererseits die Störquellen bekannt sind.

[0003] Es ist auch bekannt, um die Nachteile von Infrarot- und Ultra­schallmeldern auszuschalten und die Vorteile wirkungsvoll zur Geltung zu bringen, Infrarotmelder und Ultraschallmelder mit­einander zu kombinieren und über eine logische UND-Schaltung zu verknüpfen (DE-OS 36 28 817). Hierbei können die jeweiligen Systemschwächen kompensiert werden. Jedoch sind derartige Melderkombinationen wesentlich teuerer und aufwendiger. Will man aus Konkurrenzgründen billigere Melderkombinationen ein­setzen, so sind sie im allgemeinen mit sehr einfachen Sensoren und Auswerteeinheiten ausgerüstet, was zur Folge hat, daß häufig die Sabotagesicherheit gefährdet ist.

[0004] Aus der DE-OS 36 16 374 ist ein Pyrodetektor, vorzugsweise geeignet für bewegungs- und richtungsselektives Detektieren, bekannt. Dort ist ein winkelselektiver Infrarot-Detektor be­schrieben, der eine PVDF-Folie mit einer Reihe von IR-Sensor­elementen aufweist, die in der Brennebene eines sphärischen bzw. eines sphärisch-parabolischen Spiegels angebracht sind. Durch diese Spiegeloptik wird jedem einzelnen Infrarot-Sensor­element eine entsprechende Keule (Strahlenfinger) oder Strahlen"vorhang" im Erfassungsbereich zugewiesen, so daß eine winkelselektive Detektion einer Infrarot-Strahlenquelle (Wärmequelle) moglich ist. Es können auf diese Weise vier oder acht, also eine beschränkte Anzahl, voneinander unabhängige Erfassungskeulen gebildet werden, die einen bestimmten Raumwinkel erfassen, dem jeweils ein Infrarotbildpunkt entspricht. Hiermit werden tatsächliche Bewegungen einer Wärmequelle erfaßt, die zur Alarmgabe führen. Stationäre Wärmequellen, wie Heizungen oder ähnliches, können dabei eliminiert werden. Eine sehr sichere und zuverlässige und auch großräumige Erfassung ist hierdurch nicht ohne weiteres möglich, weil nur eine kleine Anzahl von Raumwinkeln erfaßt werden können.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Infrarot-Bewegungsmelder zu schaffen, der eine Vielzahl von eng begrenzten, d.h. schmalen Raumwinkeln erfassen kann und für jeden dieser Raumwinkel ein Signal abzugeben vermag, wenn in diesem Raumwinkel eine Wärmequelle vorhanden ist.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem eingangs be­schriebenen Infrarot-Bewegungsmelder dadurch gelöst, daß nur ein Infrarot-Sensor angeordnet ist, daß das optische Mittel ein parabolförmiger Spiegel ist, der um die Brennpunktachse, die senkrecht zur optischen Achse steht, drehbar gelagert ist, wobei für den Infrarot-Sensor eine Vielzahl von schmalwinkligen Raumsegmenten gebildet sind und die jeweilige Winkelstellung feststellbar ist, und daß die Auswerteeinrichtung bei der Detektion einer durch mehrere Raumsegmente sich bewegenden Wärmequelle ein Alarmsignal abgibt.

[0007] Mit dem erfindungsgemäßen Infrarot-Bewegungsmelder werden eine Vielzahl von Raumsegmenten, die einen sehr schmalen Winkel be­sitzen, auf eine sich bewegende Wärmequelle überwacht. Auf diese Weise kann eine hohe Anzahl horizontaler Bildpunkte gewonnen werden, die eine feine Auflösung des zu überwachenden Raumes ermöglichen und somit eine zuverlässige Detektion einer sich bewegenden Wärmequelle bzw. eines Eindringlings gewähr­leisten.

[0008] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Spiegel mit Spannbändern gelagert sein und zur Eigenresonanz­schwingung angeregt werden. Dabei kann in Abhängigkeit von dem zu überwachenden gesamten Raumwinkel und der Schwingfrequenz des Spiegels bei einer vorgegebenen Anzahl von Raumsegmenten die jeweilige Winkelstellung mit einem Mikrorechner ermittelt werden, so daß das jeweilige, vom Infrarot-Sensor abgegebene Signal, einem bestimmten Raumsegment zugeordnet ist. Um bei der Verwendung von Infrarot-Empfängern mit einer ebenen Oberfläche einen Abfall des Wirkungsgrades zu den Seiten hin zu vermeiden, können in vorteilhafter Weise im Brennpunktbereich mehrere Infrarot-Sensoren nebeneinander angeordnet sein, die so aus­ gerichtet sind, daß jeweils ein Infrarot-Sensor die reflektierten Infrarot-Strahlungen für bestimmte Winkelbereiche des Spiegels optimal empfängt. Dabei sind die Infrarot-Sensoren elektrisch zusammengeschaltet.

[0009] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Infrarot-Bewegungsmelder mit einem parabolförmigen Spiegel und einem im Brennpunkt desselben angeordneten Infrarot-Senders so ausgebildet sein, daß der Infrarot-Sensor und der Spiegel gemeinsam um eine Achse, die senkrecht zur optischen Achse steht, schwingt und einen vorgegebenen Gesamtraumwinkel überwacht. Dabei wird vom Gesamtwinkel und von der Schwing­frequenz und von der vorgegebenen Anzahl der Raumsegmente die jeweilige Winkelstellung ebenfalls von einem Mikrorechner er­mittelt, wobei die Auswerteeinrichtung bei einer sich durch mehrere Raumsegmente bewegenden Wärmequelle ein Alarmsignal abgibt.

[0010] In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der passive Infrarot-Bewegungsmelder mit seinem optischen Mittel so ausgestaltet, daß Tür die Raumabbildung der Brenn­punktbereich von einer Brennlinie gebildet ist, und daß auf der Brennlinie eine Vielzahl von Infrarot-Empfängern angeordnet ist, denen ein jeweiliges Raumsegment zugeordnet ist. Dabei sind die Infrarot-Empfänger von dem CCD-Bild-Wandler gebildet, dessen Signale in der Auswerteeinrichtung mit Hilfe eines Mikrorechners verarbeitet werden, wobei die Bewegung einer Wärmequelle durch mehrere Raumsegmente zur Alarmgabe führt. Hierbei kann das optische Mittel von einem parabolförmigen Spiegel oder von einer entsprechenden Linse gebildet sein.

[0011] Da die eingangs beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnungen eine radiale Bewegung eines Eindringlings nur schwer detektieren, sind in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zwei erfindungsgemäße winkelauflösende Infrarot-Bewegungsmelder in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet und auf einen gemeinsamen Überwachungsbereich ausgerichtet. Dabei wird durch Triangulation der Ort und die Bewegungsrichtung der Wärme­quelle bzw. des Eindringlings berechnet und in Abhängigkeit vom Bewegungsverlauf ein Alarm gegeben. Der Abstand der beiden winkelauflösenden Infrarot-Bewegungsmelder kann dabei ver­hältnismäßig klein sein, er muß nicht den Abstand einer Raum­breite von beispielsweise 3 oder 4 m aufweisen, er kann auch im Bereich von 30 cm bis 1 m liegen, weil die sehr detaillierte hohe Winkelauflösung bei dieser Anordnung eine genaue Orts­bestimmung der Wärmequelle ermöglicht.

Ansprüche

1. Winkelauflösender passiver Infrarot-Bewegungsmelder zur Raumüberwachung mit zumindest einem im Brennpunktbereich eines optischen Mittels angeordneten Infrarot-Sensors, der in Ab­hängigkeit von einer Wärmequelle (Eindringling) ein Signal abgibt, das in einer nachgeschalteten Auswerteeinrichtung ver­arbeitet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Infrarot-Sensor angeordnet ist, daß das optische Mittel ein parabolförmiger Spiegel ist, der um die Brennpunktachse, die senkrecht zur optischen Achse steht, drehbar gelagert ist, wobei für den Infrarot-Sensor eine Vielzahl von schmalwinkligen Raumsegmenten gebildet ist und die jeweilige Winkelstellung feststellbar ist, und daß die Auswerteeinrichtung bei der Detektion einer durch mehrere Raumsegmente sich bewegenden Wärmequelle ein Alarmsignal abgibt.

2. Winkelauflösender passiver Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel mit Spannbändern gelagert und zu Eigen­resonanzschwingungen angeregt ist, und daß in Abhängigkeit vom zu überwachenden gesamten Raumwinkel und der Schwingfrequenz des Spiegels bei vorgebbarer Anzahl von Raumsegmenten die jeweilige Winkelstellung mit einem Mikrorechner ermittelt wird.

3. Winkelauflösender passiver Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Brennpunktbereich mehrere Infrarot-Sensoren nebenein­ander angeordnet und mit ihren ebenen Empfangsoberflächen der­art ausgerichtet sind, daß jeweils ein Infrarot-Sensor die reflektierte Infrarotstrahlung für bestimmte Winkelbereich des Spiegels optimal empfängt, wobei die Infrarot-Sensoren elektrisch zusammengeschaltet sind.

4. Winkelauflösender passiver Infrarot-Bewegungsmelder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das optische Mittel von einem parabolförmigen Spiegel gebildet ist, daß der Infrarot-Sensor und der Spiegel gemeinsam um eine Achse die senkrecht zur optischen Achse steht, schwingen und einen vorgebbaren Gesamtraumwinkel überwachen, und daß hiervon und von der Schwingfrequenz und von der vorgegebenen Anzahl der Raumsegmente die jeweilige Winkelstellung mit einem Mikro­rechner ermittelt wird, wobei die Auswerteeinrichtung bei einer sich durch mehrere Raumsegmente bewegenden Wärmequelle ein Alarmsignal abgibt.

5. Winkelauflösender passiver Infrarot-Bewegungsmelder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das optische Mittel so ausgebildet ist, daß für die Raumabbildung der Brenn­punktbereich von einer Brennlinie gebildet ist, daß auf der Brennlinie eine Vielzahl von Infrarot-Empfängern angeordnet ist, denen ein jeweiliges Raumsegment zugeordnet ist, das die Infrarot-Empfänger von einem CCD-Bildwandler gebildet sind, dessen Signale in der Auswerteeinrichtung mit Hilfe eines Mikrorechners verarbeitet werden, wobei die Bewegung einer Wärmequelle durch mehrere Raumsegmente zur Alarmgabe führt.

6. Winkelauflösender passiver Infrarot-Bewegungsmelder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Mittel ein parabolförmiger Spiegel ist.

7. Winkelauflösender passiver Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das optische Mittel von einer Linse gebildet ist.

8. Winkelauflösender passiver Infrarot-Bewegungsmelder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zwei derartige winkelauflösende Infrarot-Melder in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet und auf einem gemeinsamen Überwachungs­bereich ausgerichtet sind, und daß durch Triangulation der Ort und die Bewegungsrichtung der Wärmequelle berechnet und in Abhängigkeit vom Bewegungsverlauf ein Alarm gegeben wird.