DE19628050C2 - Infrarotmeßgerät und Verfahren der Erfassung eines menschlichen Körpers durch dieses - Google Patents
Infrarotmeßgerät und Verfahren der Erfassung eines menschlichen Körpers durch diesesInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Infrarotmeßgerät,
welches nicht nur das Vorhandensein eines menschlichen
Körpers und dessen Aktivität erfassen kann, sondern auch den
Ort und die Bewegungsrichtung eines vorhandenen menschlichen
Körpers, und betrifft weiterhin ein Verfahren zur Erfassung
eines menschlichen Körpers durch ein derartiges Meßgerät.
Bekanntlich werden Infrarotmeß- oder Erfassungsgeräte in
pyroelektrische Infrarotmeßgeräte und quantenmechanische
Meßgeräte unterteilt. Obwohl die pyroelektrischen Meßgeräte
eine niedrigere Meßempfindlichkeit im Vergleich zu
quantenmechanischen Geräten aufweisen, sind ihre
Herstellungskosten niedrig, und sind sie einfach
herzustellen, da sie kein Kühlsystem benötigen, und daher bei
normalen Zimmertemperaturen betrieben werden können. Daher
werden die pyroelektrischen Meßgeräte in weiterem Ausmaß bei
Vorrichtungen zur Verbrechensbekämpfung und
Schadensverhinderung sowie bei Klimaanlagen verwendet. Wenn
eine pyroelektrische Substanz, die in einem derartigen
Meßgerät vorhanden ist, einen Infrarotstrahl empfängt, der
von einer Wärmequelle wie beispielsweise einem menschlichen
Körper ausgestrahlt wird, so ergibt sich eine
Temperaturänderung der pyroelektrischen Substanz, was einen
pyroelektrischen Elektrizitätsfluß entsprechend der
zugehörigen Änderung der Polarisation der pyroelektrischen
Substanz hervorruft, so daß auf diese Weise die Wärmequelle
erfaßt wird. In den vergangenen Jahren wurden PbTiO3,
Bleizirkonattitanat, LiTaO3, Polyvinylidenfluoridpolymer und
dergleichen als pyroelektrische Materialien verwendet.
Aus der US 4 342 987 ist ein System zur Feststellung eines
Einbrechers bekannt, welches infolge einer speziellen
Ausbildung von Sensor, Optik und Elektronik nur auf von einem
Einbrecher ausgehende Strahlung reagiert, um einen Alarm
auszulösen. Das Sensorsystem und das optische System sind so
ausgelegt und arbeiten so zusammen, daß optisch externe
Strahlung, die nichts mit einem Einbrecher zu tun hat,
zurückgewiesen und ausgeglichen wird. Es werden bestimmte,
eindeutig einem Einbrecher zuzuschreibende Eigenschaften der
Sensorsignale festgestellt, und ein Alarm wird nur dann
ausgelöst, wenn derartige Eigenschaften festgestellt werden.
Das bekannte System ist vorzugsweise so ausgebildet, daß es
das Vorhandensein eines Einbrechers in mehreren Zonen
feststellt.
Hierbei weist die Infrarotsensorvorrichtung einen auf
Infrarotstrahlung reagierenden pyroelektrischen Kunststoffilm
auf, wobei mehrere Elektrodenpaare so angeordnet sind, daß
die eine Elektrode des Paars vor dem Film und die andere
dahinter liegt. Auf derselben Seite des Films nebeneinander
liegende Elektroden dienen jeweils zur Überwachung einer
unterschiedlichen Zone. Vor der Anordnung aus dem
pyroelektrischen Film und den Elektroden ist eine spezielle
Spiegelanordnung vorgesehen, die aus einem Hauptsammelspiegel
und mehreren Sekundärspiegeln besteht. Der Hauptspiegel
empfängt Infrarotstrahlung aus sämtlichen zu überwachenden
Zonen und schickt die Infrarotstrahlung zu den
Sekundärspiegeln, die je nach überwachter Zone das
Infrarotlicht einem bestimmten Bereich des Infrarotsensors
zuführen. Durch unterschiedliche Größen der Elektroden und
durch deren Anordnung wird erreicht, daß sowohl in
unterschiedlichen Zonen in Horizontalrichtung als auch in
unterschiedlichen Entfernungen das Eindringen eines
Einbrechers festgestellt werden kann.
Weiterhin wird in der US 4 342 987 eine andere
Führungsvorrichtung vorgeschlagen, die aus einem nach vorn im
wesentlichen offenen, großen halbkugelförmigen Spiegel mit
darin angeordneten unterschiedlichen Reflektoren besteht.
Auch hierdurch können mehrere Zonen überwacht werden.
In der EP 0 566 852 A2 wird ein Infrarotmeßgerät zur
Feststellung des Vorhandenseins eines menschlichen Körpers
vorgeschlagen, welches einen einzigen Infrarotdetektor
aufweist, und einen speziellen Kondensor, wodurch
unterschiedliche Zonen überwacht werden können.
Der Kondensor ist beispielsweise als Anordnung von
Mehrfachsegment-Fresnellinsen ausgebildet, oder als Anordnung
aus Mehrfachsegment-Reflexionsspiegeln. Die Fresnellinsen
weisen unterschiedliche Brennweiten auf. Wenn
Infrarotstrahlung von einem sich bewegenden menschlichen
Körper auf die Fresnellinsenanordnung einfällt, ergeben sich
infolge der mehreren Segmente der Fresnellinsen mit jeweils
unterschiedlicher Brennweite wirksame Bereiche auf dem
Infrarotdetektor, die eine unterschiedliche Fläche aufweisen.
Bei gleicher Bewegungsgeschwindigkeit eines menschlichen
Körpers überstreicht der von ihm abgegebene Infrarotstrahl je
nach der Position, an welcher sich der Körper befindet, eine
wirksame Fläche bestimmter Abmessungen auf dem
Infrarotdetektor. Durch Analyse der elektrischen Signale, die
von unterschiedlichen wirksamen Flächen aus dem
Infrarotdetektor stammen, kann daher festgestellt werden, an
welcher Position sich der menschliche Körper befindet.
Die DE 41 00 536 A1 beschreibt einen Infrarotbewegungsmelder,
dessen Gehäuserückwand zwei Infrarotsensoren trägt, und
dessen Gehäusevorderwand eine Linsenfolie zur Fokussierung
der Strahlung auf die Infrarotsensoren enthält. Damit das
Sichtfeld des Infrarotbewegungsmelders in einfacher Weise auf
die örtlichen Gegebenheiten eingestellt und verändert werden
kann, ist in einer von der Gehäuserückwand senkrecht
abstehenden Zwischenwand mindestens eine parallel zur
Rückwand ausgerichtete Achse mit einem Blendenflügel für
jeden Infrarotsensor schwenkbar gelagert.
Zusätzlich können neben den genannten Blendenflügeln noch
weitere Blendenflügel vorhanden sein, die eine Ausblendung im
mittleren Teil des Sichtfeldes ermöglichen, so daß
schlitzförmige Sichtfelder eingestellt werden können.
In der DE 38 12 969 A1 wird ein Infrarotbewegungsmelder
vorgeschlagen, der einen bogenförmigen Linsenschirm aus
Fresnellinsen aufweist. Die im mittleren Bereich des Bogens
angeordneten Linsen fokussieren die Empfangsbereiche ohne
Reflexion auf einen Infrarotsensor. Die aus den Randbereichen
einfallende Infrarotstrahlung wird hinter der jeweiligen
Linse durch einen Primärreflektor schräg nach oben
reflektiert, und von dort durch einen Sekundärreflektor auf
den Infrarotsensor geworfen. Auf diese Weise werden die
Randstrahlen in den mittleren Bereich der Sensorerfassung
reflektiert, und fallen aus diesem Bereich auf den Sensor,
ohne daß durch die Reflektoren die direkt aus dem mittleren
Bereich einfallende Infrarotstrahlung abgeschirmt oder
behindert wird.
Es können beispielsweise drei horizontale Reihen von Linsen
übereinander angeordnet seien, wobei in jeder einzelnen Reihe
die Mittelpunkte der kreisförmigen Rillen der Linsen jeweils
gegenüber dem Zentrum des betreffenden Linsenfeldes versetzt
sind, um zu erreichen, daß die in einer vertikalen Ebene
enthaltenen Sichtfelder der drei Linsenreihen auf die
Empfangsfläche des Infrarotsensors fokussiert werden, wobei
die Sichtfelder sämtlich schräg nach unten gerichtet sind.
Unter dem bogenförmigen Linsenschirm kann ein weiterer,
kegelförmiger Linsenschirm mit weiteren Reihen von
Fresnellinsen vorgesehen sein. Die Sichtfelder dieser
zusätzlichen Linsen erfassen den Bereich unterhalb des
Bewegungsmelders, um zu verhindern, daß eine Person unbemerkt
unter dem Bewegungsmelder hindurch kriechen kann.
Die DE 40 36 342 C1 schlägt ein passives
Infrarotüberwachungssystem mit mehreren Infrarotdetektoren
vor, die in einer Säule voneinander beabstandet angeordnet
sind, und deren Empfangsbereiche eine zu überwachende Strecke
lückenlos erfaßt. Dabei betrachten mindestens zwei
Infrarotdetektoren mindestens einen Abschnitt der zu
überwachenden Strecke aus unterschiedlichen Winkeln.
Jeder der Infrarotdetektoren kann so ausgebildet sein, daß
ein konkaver, Infrarotlicht reflektierender Spiegel
vorgesehen ist, auf dessen optischer Achse ein
Infrarotdetektorelement angeordnet ist. Das
Infrarotdetektorelement weist einen pyroelektrischen
Doppelkristall auf, wobei beide Kristallteile geringfügig
neben der optischen Achse angeordnet sind. Dadurch blicken
beide Kristallhälften in unterschiedliche Richtungen, die
etwas von der optischen Achse abweichen und zu dieser
symmetrisch sind.
Nachstehend wird zur Erleichterung des Verständnisses der
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
ein konventionelles Infrarotmeßgerät beschrieben.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht des Aufbaus eines
konventionellen Infrarotmeßgerätes, und Fig. 2 erläutert
anhand eines Diagramms die Temperatur-
Polarisationseigenschaften einer üblichen
Infrarotmeßvorrichtung. Fig. 3 zeigt ein
Äquivalenzschaltbild des konventionellen Infrarotmeßgerätes.
Das konventionelle Infrarotmeßgerät weist einen
pyroelektrischen oder ferroelektrischen Chip 1 auf, ein auf
einem oberen Teil 2 angebrachtes Infrarotdetektorelement,
einen Gatewiderstand 4 und einen Feldeffekttransistor 5, die
auf einem Schaltungssubstrat 3 unterhalb des pyroelektrischen
Chips angebracht sind, ein über dem pyroelektrischen Chip 1
vorgesehenes Filter 6, und ein Metallgehäuse 7 zur
Abdichtung.
Je stärker die Temperatur der ferroelektrischen Substanz des
Infrarotmeßgeräts ansteigt, desto stärker nimmt die
Polarisation des Infrarotmeßgerätes ab, wie in Fig. 2
gezeigt ist. Die Polarisation des pyroelektrischen Meßgerätes
erreicht den Wert P1 bei einer Temperatur T1, und es werden
proportional zur Polarisation Dipole erzeugt, die positive
und negative Ladungen aufweisen. Wenn zu diesem Zeitpunkt die
Temperatur auf einen Wert T2 ansteigt, wird die Polarisation
des pyroelektrischen Meßgerätes auf P2 verringert, und die
Anzahl an Dipolen durch P2 verringert, wodurch negative und
positive Ladungen entsprechend der Anzahl an Dipolen, P1-P2
(ΔP: Dekrement (schrittweise Verringerung) der Polarisation)
durch eine Metalleitung hindurchgehen. Diese negativen und
positiven Ladungen erzeugen einen Fluß eines pyroelektrischen
Stroms, und das Meßgerät erfaßt empfindlich Temperaturen
durch die Änderung des pyroelektrischen Stromflusses.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, wird bei einem Temperaturanstieg
von T1 auf T2 die Polarisation des pyroelektrischen
ferroelektrischen Chips 1 von P1 auf P2 verringert, wodurch
die Anzahl an Dipolen und die Erzeugung der positiven und
negativen Ladungen durch die Verringerung der Dipole
verringert wird.
Der pyroelektrische Strom wird in einen Impedanzwert durch
den Gatewiderstand 4 umgewandelt, und dieser wird an ein Gate
eines FET 5 angelegt, und der FET 5 reagiert empfindlich mit
der Erzeugung eines Sensormeßsignals.
Ein derartiges konventionelles Infrarotmeßgerät kann das
Vorhandensein eines menschlichen Körpers und das Ausmaß der
Aktivität erfassen, kann jedoch nicht den Ort und die
Richtung der Bewegung oder die Entfernung zwischen dem
menschlichen Körper und dem Gerät feststellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Infrarotmeßgerät
vorgesehen, welches mit drei pyroelektrischen
Infrarotsensorelementen versehen ist, und mit einer
Führungseinheit, welche einen zu überwachenden Raum in Zonen
großer Entfernung und Zonen in geringer Entfernung sowie in
rechte, zentrale und linke Zonen unterteilt, um den Ort und
die Bewegungsrichtung von jemandem zu erfassen, der dort ist,
das Vorhandensein eines menschlichen Körpers und das Ausmaß
der Aktivität, wobei darüber hinaus ein Verfahren zur
Erfassung eines menschlichen Körpers durch ein derartiges
Meßgerät zur Verfügung gestellt wird.
Um das voranstehend geschilderte Ziel zu erreichen stellt die
vorliegende Erfindung ein Infrarotmeßgerät zur Verfügung, bei
welchem vorgesehen sind: eine Kondensorlinse zum Sammeln von
Infrarotstrahlen von einem menschlichen Körper; eine
Führungsvorrichtung zur Unterteilung eines zu überwachenden
Raums in mehrere horizontale und vertikale Zonen, und zum
Führen der Infrarotstrahlen zu einem Teil einer
Infrarotsensorvorrichtung entsprechend der Richtung der
Strahlen; ein Gehäuse zum Umschließen der Kondensorlinse und
der Führungseinheit, um eine Streuung der einfallenden
Infrarotstrahlen zu verhindern; eine
Infrarotsensorvorrichtung zur Erfassung von Infrarotstrahlen
aus einer bestimmten Zone oder Infrarotstrahlen aus mehreren
Zonen, geführt durch die Führungsvorrichtung und das Gehäuse;
und eine Signalverarbeitungsvorrichtung zum Verstärken eines
Ausgangssignals der Infrarotsensoreinheit, und zum Umwandeln
des angelegten Signals in ein Digitalsignal sowie zur Analyse
des Digitalsignals.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 1 eine Schnittansicht des Aufbaus eines
konventionellen Infrarotmeßgeräts;
Fig. 2 ein Diagramm der Temperatur-
Polarisationseigenschaften eines üblichen
Infrarotmeßgerätes;
Fig. 3 ein Äquivalenzschaltbild des konventionellen
Infrarotmeßgerätes;
Fig. 4 eine Ansicht in Explosionsdarstellung eines
Infrarotmeßgerätes gemäß der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 5 eine Ansicht in Explosionsdarstellung einer
Infrarotsensorvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 den Aufbau einer Infrarotdetektoreinheit gemäß
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine horizontale Schnittansicht des
Infrarotmeßgerätes gemäß der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 8 eine vertikale Schnittansicht des
Infrarotmeßgerätes gemäß der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 9 eine Horizontalverteilung des Gesichtsfeldes
des Infrarotmeßgerätes;
Fig. 10 eine vertikale Verteilung des Gesichtsfeldes
des erfindungsgemäßen Infrarotmeßgerätes;
Fig. 11 ein Blockschaltbild des Infrarotmeßgerätes
gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 ein Schaltbild des Infrarotmeßgerätes gemäß
der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 13A und 13B Flußdiagramme zur Verdeutlichung eines
Verfahrens zur Erfassung eines menschlichen
Körpers durch das Infrarotmeßgerät gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 4 und 5 sind Ansichten in Explosionsdarstellung
eines Infrarotmeßgerätes und einer Infrarotsensorvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 6 zeigt den Aufbau
einer Infrarotdetektoreinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung, und die Fig. 7 und 8 zeigen horizontale und
vertikale Schnittansichten des Infrarotmeßgerätes gemäß der
vorliegenden Erfindung. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, weist das
Infrarotmeßgerät als Kondensorvorrichtung eine Fresnellinse
11 zum Sammeln von
Wärme-Infrarotstrahlung auf, die von einem menschlichen
Körper ausgesandt wird, eine Führungseinheit 12 mit
Horizontal- und Vertikalführungen 12b und 12a zum Unterteilen
eines zu überwachenden Raums in mehrere horizontale und
vertikale Zonen, und zum Führen eines bestimmten
Infrarotstrahls IR, der von einem Objekt ausgesandt wird, das
in einer der Zonen vorhanden ist, sowie ein Führungsgehäuse
13 als Gehäusevorrichtung zum Umschließen der
Führungsvorrichtung 12, um eine Streuung des über die
Fresnellinse 11 und die Führungsvorrichtung 12 einfallenden
Infrarotstrahls zu verhindern. Das erfindungsgemäße
Infrarotmeßgerät weist weiterhin eine
Infrarotsensorvorrichtung 14 zur Erfassung des durch die
Führungsvorrichtung 12 geführten Infrarotstrahls auf, sowie
eine Signalverarbeitungsvorrichtung 15 zur Verstärkung eines
von der Infrarotsensorvorrichtung 14 erzeugten Signals, zum
Umwandeln des angelegten Signals in ein Digitalsignal, und
zur Analyse des Digitalsignals.
Wie aus Fig. 5 hervorgeht, weist die
Infrarotsensorvorrichtung 14 ein Infrarotfilter 16 zum
Filtern nur eines Infrarotstrahls auf, einen Infrarotdetektor
17 mit einem Impedanztransformator 20 zur Erfassung des von
dem Infrarotfilter 16 empfangenen Infrarotstrahls und zur
Erzeugung eines pyroelektrischen Stroms, einen Metallstempel
18, auf welchem der Infrarotdetektor 17 und der
Impedanztransformator 20 angebracht sind, und ein
Metallgehäuse 19, zur Aufnahme des Infrarotfilters 16, des
Infrarotdetektors 17 und des Impedanztransformators 20, und
zwar auf solche Weise, daß eine Abdichtung erzielt wird.
Gemäß Fig. 6 weist der Infrarotdetektor 17 den
Impedanztransformator 20 auf, bei welchem ein
Feldeffekttransistor FET und ein Gatewiderstand auf demselben
Schaltungssubstrat vorgesehen sind, zwei Detektorelemente 17a
und 17b für Horizontalzonen in großer Entfernung, die auf dem
oberen Abschnitt angebracht sind, um eine linke, zentrale
oder rechte Zone und eine Zone in großer Entfernung eines zu
überwachenden Raums zu erfassen, sowie ein Detektorelement
17c für eine Zone in kurzer Entfernung, wobei dieses Element
unter den Detektorelementen 17a und 17b für die
Horizontalzone und die Zone in großer Entfernung angebracht
ist, und zur Erfassung einer Zone in kurzer Entfernung des
Raums dient.
In Bezug auf die Position der Detektorelemente sind die
Detektorelemente 17a und 17b für die horizontale Zone in
großer Entfernung so angeordnet, daß sie in drei Teile
unterteilt sind, ein linkes, rechtes und zentrales Teil,
durch zwei Vertikalführungen 12a, wie in Fig. 7 gezeigt.
Wenn ein menschlichen Körper in der zentralen Zone vorhanden
ist, erfaßt das zentrale Element der Detektorelemente 17a und
17b für die horizontale Zone in großer Entfernung, welches
durch die Vertikaleführungen 12a gebildet wird, die Position
des menschlichen Körpers, und erzeugen zwei Detektorelemente
17a und 17b für die horizontale Zone in großer Entfernung
zusammen ein entsprechendes Reaktionsausgangssignal. Das
Detektorelement 17c für die Zone in kurzer Entfernung zur
Überwachung einer Zone in kurzer Entfernung eines Raums ist
unter den Detektorelementen 17a und 17b für die Zone in
Horizontalrichtung und großer Entfernung angeordnet.
Weiterhin ist eine Horizontalführung 12b zwischen den
Detektorelementen 17a und 17b für die Zone in
Horizontalrichtung und großer Entfernung und dem
Detektorelement 17c für die Zone in kurzer Entfernung
angeordnet, um eine gegenseitige Störung der Erfassung für
die Zonen für große bzw. kleine Entfernung zu verhindern,
wenn ein Infrarotstrahl auf den Infrarotdetektor 17 einfällt,
wie in Fig. 8 gezeigt ist.
Nachstehend wird der Betriebsablauf des Infrarotmeßgeräts
gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ein Infrarotstrahl IR, der von dem menschlichen Körper
ausgesandt wird, der sich in einer der Zonen befindet, die
durch die Führungen 12a und 12b unterteilt werden, wie
voranstehend erwähnt, wird von der Fresnellinse 11 gesammelt,
und wird dann entweder auf die Elemente 17a und 17b für die
Zone in Horizontalrichtung und in großer Entfernung oder auf
das Element 17c für die Zone in kurzer Entfernung des
Infrarotdetetektors 17 fokussiert, entsprechend der Zone, in
welcher der menschliche Körper vorhanden ist.
Der Infrarotstrahl IR, der durch jede Zone erfaßt wird, wird
dem Impedanztransformator 20 des Infrarotdetektors 17
zugeführt, um ein Sensormeßsignal zu erzeugen.
Wenn ein menschlicher Körper in einer bestimmten Zone
vorhanden ist, oder eine Bewegung einer in einer bestimmten
Zone vorhandenen Person erfolgt, erzeugen daher die
entsprechenden Infrarotdetektorelemente für die Zone ein
Ausgangssignal zur Erfassung des Orts und der
Bewegungsrichtung eines vorhanden menschlichen Körpers, des
Ausmaßes der Aktivität, usw. Die aufeinanderfolgende Reaktion
jedes Infrarotdetektorelements auf die Richtung und
Bewegungsgeschwindigkeit des menschlichen Körpers ergibt
Information über die Bewegungsrichtung für das
Infrarotmeßgerät, und das Infrarotmeßgerät kann das Ausmaß
der Aktivität aus der Häufigkeit der Reaktion jedes
Infrarotdetektorelements in Reaktion auf die Häufigkeit der
Bewegung erfassen.
Meßwinkel in bezug auf die linke, zentrale und rechte Zone
sind so wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt festgelegt, und
die Detektorelemente 17a und 17b für die Zone in
Horizontalrichtung und großer Entfernung weisen linke,
zentrale und rechte Teile infolge der Vertikaleführungen 12a
auf.
Bei dem Einfallswinkel A fallen Infrarotstrahlen aus der
jeweiligen linken, zentralen und rechten Zone auf die
entsprechenden Teile der Detektorelemente 17a und 17b für die
Zone in Horizontalrichtung und großer Entfernung ein. Der
Einfallswinkel B zeigt das maximale Ausmaß einer Kurve eines
Infrarotstrahls auf, der aus der zentralen, linken oder
rechten Zone stammt und auf das zentrale Teil der
Detektorelemente einfallen kann. Der Einfallswinkel C zeigt
die Richtung eines Infrarotstrahls an, der auf ein
Infrarotdetektorelement der Zone benachbart dem
Infrarotdetektorelement der entsprechenden Zone einfällt.
Der Bereich des Meßwinkels wird durch einen einfallenden
Infrarotstrahl festgelegt, und der zentrale Meßwinkel a1 wird
durch die in der Zeichnung angegebenen Größen H1, f1, i1, h1,
w1 und g1 festgelegt, und der linke Meßwinkel a2 wird durch
H1, f1, i1, g1, s1 und l1 bestimmt.
Da das Infrarotmeßgerät gemäß der vorliegenden Erfindung
symmetrisch aufgebaut ist, wird der rechte Meßwinkel a3 durch
dasselbe Prinzip festgelegt wie der linke Meßwinkel.
Die Bezugszeichen haben folgende Bedeutung: H1 bezeichnet die
Höhe des oberen Endes jeder Vertikalführung 12a; f1 die
Brennweite der Fresnellinse 11; i1 einen Winkel, in welchem
die Vertikalführungen 12a angeordnet sind; h1 die Höhe des
unteren Endes jeder Vertikalführung 12a; w1 die Breite der
Detektorelemente 17a und 17b für die Zone in
Horizontalrichtung und großer Entfernung; g1 das Intervall
zwischen zwei Vertikalführungen 12a; g1 das Intervall
zwischen zwei Vertikalführungen 12a; l1 die Breite des
Fensters des Infrarotfilters 16; s1: 2g1 - w1.
Ein fehlerhafter Betrieb der Detektorelemente 17a und 17b für
die Horizontalrichtung in großer Entfernung, der im
allgemeinen durch einen einfallenden Strahl in einer anderen
Zone hervorgerufen wird, tritt auch bei einem einfallenden
Infrarotstrahl auf, der länger als die Brennweite f1 der
Fresnellinse 11 ist. Dieses Problem kann dadurch verhindert
werden, daß ein Ausgangssignal der Detektorelemente 17a und
17b für die Horizontalrichtung in großer Entfernung mit einer
Bezugsspannung durch die Signalverarbeitungseinheit 15
verglichen wird, und die Resultierende nicht berücksichtigt
wird, da die Intensität der Infrarotstrahlung nicht hoch ist.
Die Horizontalführung 12b, die zwischen den Detektorelementen
17a und 17b für die Horizontalrichtung in großer Entfernung
und dem Detektorelement 17c für die Zone in kurzer Entfernung
angeordnet ist, kann Information in der Hinsicht zur
Verfügung stellen, ob sich ein menschlicher Körper weit
entfernt oder in der Nähe des Infrarotmeßgeräts befindet.
Der Meßwinkel b1 für kurze Entfernung des unteren Teils wird
durch f1, j1, g1, c1, d1 und h1 festgelegt, und der Meßwinkel
b2 für große Entfernung des unteren Teils wird durch f1, j1,
p1, c1, d1 und h1 festgelegt.
Die Bezugszeichen haben folgende Bedeutung: j1 bezeichnet den
Winkel, in welchem die Horizontalführung 12b auf dem
Infrarotmeßgerät angebracht ist; c1 ein Intervall zwischen
den Detektorelementen 17a und 17b für die Horizontalrichtung
und große Entfernung und dem Detektorelement 17c für kurze
Entfernung; d1: 2 × w1 (eine Breite der Detektorelemente für
Horizontalrichtung und große Entfernung) - c1; e1 die Breite
des Fensters des Infrarotfilters 16; p1 die Breite in
Längsrichtung des unteren Teils der Fresnellinse 11; und g1
die Breite in Längsrichtung des oberen Teils der Fresnellinse
11.
Fig. 9 zeigt eine Horizontalverteilung des Gesichtsfeldes
des Infrarotmeßgerätes, und Fig. 10 zeigt eine vertikale
Verteilung des Gesichtsfeldes des erfindungsgemäßen
Infrarotmeßgeräts. Fig. 11 ist ein Blockschaltbild des
Infrarotmeßgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 12 ist ein Schaltbild des Infrarotmeßgerätes gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Wie aus Fig. 11 hervorgeht, weist das erfindungsgemäße
Meßgerät die Infrarotsensorvorrichtung 14 auf, welche jeden
Infrarotstrahl erfaßt, der aus mehreren der Zonen herkommt,
und ein linkes Seitensignal, ein rechtes Seitensignal oder
ein Signal für kurze Entfernung erzeugt, sowie eine
Signalverarbeitungseinheit 15.
Die Signalverarbeitungseinheit 15 weist einen
Linksseitensignal-Verstärkungsabschnitt 21 auf, der das
Signal der linken Seite empfängt, welches von der
Infrarotsensorvorrichtung 14 erzeugt wird, und die Amplitude
des angelegten Signals erhöht; einen Rechtsseitensignal-
Verstärkungsabschnitt 22, der das von der
Infrarotsensorvorrichtung 14 erzeugte Signal der rechten
Seite empfängt und die Amplitude des angelegten Signals
erhöht; und einen Kurzentfernungssignal-Verstärkungsabschnitt
23, der das Signal für kurze Entfernung der
Infrarotsensorvorrichtung 14 empfängt und die Amplitude des
angelegten Signals erhöht. Die Signalverarbeitungseinheit 15
weist weiterhin einen ersten, zweiten und dritten A/D-
Wandlerabschnitt 24, 25 bzw. 26 auf, die jeweils die
entsprechenden Ausgangssignale empfangen, die von den
Linksseitensignal-, Rechtsseitensignal- und
Kurzentfernungssignal-Verstärkungsabschnitten 21, 22 und 23
erzeugt werden, und die angelegten Signale in Digitalsignale
umwandeln; sowie einen Vergleichsabschnitt 27, der die
Linksseiten- und Rechtsseitensignale von dem ersten und
zweiten A/D-Wandlerabschnitt 24 und 25 empfängt, sie
miteinander vergleicht, die angelegten Signale berechnet, und
dann ein mittleres Signal erzeugt.
Im einzelnen weist, wie aus Fig. 12 hervorgeht, das Meßgerät
gemäß der vorliegenden Erfindung die
Infrarotsensorvorrichtung 14 auf, die eine
Spannungsversorgung Vcc aufweist, Masse, Kondensatoren C12
und C13, die jeweils parallel zwischen Spannungsversorgung
Vcc und Masse geschaltet sind, um Rauschen bei der
Versorgungsspannung auszuschalten, und einen Infrarotdetektor
17, der durch die Spannungsversorgung Vcc getrieben wird, um
ein Linksseiten-, Rechtsseiten- oder Kurzentfernungssignal zu
erzeugen, wobei die Signalverarbeitungseinheit 15 aus den
Linksseitensignal-, Rechtsseitensignal- und
Kurzentfernungssignal-Verstärkungsabschnitten 21, 22 und 23
besteht, die jeweils nicht-invertierende und invertierende
Verstärker aufweisen, die miteinander gekoppelt sind, und
deren Amplitude durch jeden Widerstand und Kondensator
festgelegt wird, die an die Verstärker angeschlossen sind,
aus dem ersten, zweiten und dritten A/D-Wandlerabschnitt 24,
25 und 26, die jedes verstärkte Signal von den
Verstärkungsabschnitten in ein Digitalsignal unter Verwendung
von Komparatoren umwandeln, und aus dem Vergleichsabschnitt
27, der die Rechtsseiten- und Linksseitensignale miteinander
unter Verwendung von Vergleichs-Gates vergleicht, und sie
bearbeitet.
Nachstehend wird der Betriebsablauf des Infrarotmeßgerätes
gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wenn ein menschlicher Körper in einer linken Zone eines Raums
vorhanden ist, welchen das Infrarotmeßgerät überwacht, fällt
ein von dem menschlichen Körper ausgesandter Infrarotstrahl
auf das linke der Detektorelemente 17a und 17b für die Zone
in Horizontalrichtung und großer Entfernung des
Infrarotdetektors 17 infolge der Vertikalführungen 12a ein,
welche den Raum in eine linke, zentrale und rechte Zone
unterteilen.
Ein Linksseitensignal wird von dem Infrarotstrahl erzeugt,
der auf das linke der Detektorelemente 17a und 17b für die
Zone in Horizontalrichtung und großer Entfernung einfällt,
und die Amplitude dieses Signals wird durch den
Linksseitensignal-Verstärkungsabschnitt 21 erhöht. Das
verstärkte Signal wird in ein digitales Signal durch den
ersten A/D-Wandlerabschnitt 24 umgewandelt, so daß ein Signal
erzeugt wird, welches die Information mit sich bringt, daß
der menschliche Körper sich in der linken Zone befindet.
Wenn die Infrarotsensorvorrichtung das Vorhandensein des
menschlichen Körpers feststellt, geht ihr Ausgangssignal von
einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel, und der Zyklus
dieses Signals auf niedrigem Pegel wird entsprechend der
Intensität des Infrarotstrahls variiert, der auf das
Detektorelement einfällt. Anders ausgedrückt ist, wenn sich
der menschliche Körper nahe an dem Infrarotmeßgerät befindet,
die Intensität des von dem menschlichen Körper ausgesandten
Infrarotstrahls hoch, und wird der Signalzyklus auf niedrigem
Pegel lang. Wenn im Gegensatz hierzu der menschliche Körper
weit von dem Infrarotmeßgerät entfernt ist, so ist die
Intensität des Infrarotstrahls niedrig, und wird die
Signalperiode auf niedrigem Pegel kurz.
Die Vorgehensweise für Signale auf der rechten Seite und in
kurzer Entfernung ist entsprechend wie bei dem Signal auf der
linken Seite.
Ein aus der zentralen Zone stammender Infrarotstrahl wird
durch die Vertikalführungen 12a geführt, und fällt auf das
Zentrale der Detektorelemente 17a und 17b für
Horizontalrichtung und großer Entfernung ein, welches
elektrisch an linke und rechte Teile der Detektorelemente
angeschlossen ist, so daß gleichzeitig Linksseitensignale und
Rechtsseitensignale erzeugt werden. Diese Linksseiten- und
Rechtsseitensignale werden über nicht-invertierende und
invertierende Verstärker der Linksseiten- und
Rechtsseitensignal-Verstärkungsabschnitte 21 und 22
verstärkt, und die verstärkten Signale werden in
Digitalsignale umgewandelt, durch den ersten und zweiten A/D-
Wandlerabschnitt 24 bzw. 25.
Die beiden Digitalsignale werden durch den
Vergleichsabschnitt 27 mit einer Bezugsspannung verglichen,
und wenn jedes der beiden Signale einen niedrigen Pegel
annimmt, wird eine Signalinformation erzeugt, daß sich der
menschliche Körper in der zentralen Zone befindet.
Nachstehend werden die Schritte der Erfassung eines
menschlichen Körpers durch das Infrarotmeßgerät gemäß der
vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie in den Fig. 13A und 13B gezeigt ist, überprüft dann,
wenn sich ein menschlicher Körper an der Vorderseite des
Infrarotmeßgeräts befindet, das Infrarotmeßgerät das
jeweilige Linksseitensignal, das mittlere Signal, das
Rechtsseitensignal und das Signal für kurze Entfernung.
Anders ausgedrückt bestimmt das Infrarotmeßgerät (S101), ob
das mittlere Signal einen niedrigen Pegel annimmt. Nimmt das
mittlere Signal einen niedrigen Pegel an, so inkrementiert
(setzt schrittweise herauf) das Meßgerät einen Wert der
Variablen des mittleren Signals (SiO2), und wenn das mittlere
Signal einen hohen Pegel annimmt, so bestimmt das Meßgerät
(S103), ob das Rechtsseitensignal neben dem mittleren Signal
einen niedrigen Pegel annimmt. Nimmt das Rechtsseitensignal
einen niedrigen Pegel an, so inkrementiert das Meßgerät einen
Wert der Variablen des Rechtsseitensignals (S104), und wenn
das Rechtsseitensignal einen hohen Pegel annimmt, so bestimmt
das Meßgerät (S105), ob das nächste Linksseitensignal einen
niedrigen Pegel annimmt. Nimmt das Linksseitensignal einen
niedrigen Pegel an, so inkrementiert das Meßgerät einen Wert
der Variablen des Linksseitensignals (S106), und wenn das
Linksseitensignal einen hohen Pegel annimmt, bestimmt das
Meßgerät (S107), ob das nächste Signal, das Signal für kurze
Entfernungen, einen niedrigen Pegel annimmt. Wenn das Signal
für kurze Entfernungen einen niedrigen Pegel annimmt,
inkrementiert das Meßgerät einen Wert der Variablen des
Signals für kurze Entfernung (S108), und wenn das Signal für
kurze Entfernungen einen hohen Pegel annimmt, geht das
Meßgerät zum nächsten Schritt über.
Wenn nach den voranstehenden Schritten eine der linken,
mittleren und rechten Variablen einen ersten eingestellten
Wert X1 überschreitet, so bedeutet dies, daß das Ausmaß der
Aktivität des menschlichen Körpers groß ist, und dann geht
das Meßgerät zum nächsten Schritt (S109) über. Wenn sämtliche
linken, mittleren und rechten Variablen nicht den ersten
eingestellten Wert X1 überschreiten, so stellt das Meßgerät
fest, ob ein vorbestimmter Zeitraum T1 abgelaufen ist. Wenn
der vorbestimmte Zeitraum T1 abgelaufen ist, beginnt das
Meßgerät mit dem nächsten Schritt, und falls nicht, kehrt das
Meßgerät (S110) zum Anfangsschritt (S101) zurück.
Daraufhin bestimmt das Meßgerät (S111), ob die Variable für
die kurze Entfernung kleiner als ein zweiter eingestellter
Wert C1 ist. Ist die Variable für die kurze Entfernung
kleiner als der zweite eingestellte Wert C1, so zeigt dies
an, daß sich der menschliche Körper weit entfernt von dem
Infrarotmeßgerät befindet, und dann bestimmt das Meßgerät
(S112) den Ort des menschlichen Körpers als Ort in großer
Entfernung.
Wenn die Variable für kurze Entfernung den zweiten
eingestellten Wert C1 überschreitet, so stellt das Meßgerät
fest (S113), ob die Variable für kurze Entfernung einen
dritten eingestellten Wert C2 überschreitet. Der menschliche
Körper befindet sich nahe an dem Infrarotmeßgerät, wenn die
Variable für kurze Entfernung den dritten eingestellten Wert
C2 überschreitet, und dann stellt das Meßgerät fest (S114),
daß sich der Ort des menschlichen Körpers in kurzer
Entfernung befindet. Wenn die Variable für kurze Entfernung
größer als der zweite eingestellte Wert C1 und kleiner als
der dritte eingestellte Wert C2 ist, so stellt das Meßgerät
fest, daß sich der Ort des menschlichen Körpers bei ungefähr
der halben Entfernung befindet, und geht zum nächsten Schritt
(S115) über.
Wenn nach dem voranstehend geschilderten Schritt sämtliche
linken, mittleren und rechten Variablen kleiner als ein
vierter eingestellter Wert X3 sind (S116), so gibt das
Meßgerät die Ortsbestimmung auf, und geht (S117) zum
Anfangsschritt (S131) zurück.
Wenn eine der linken, mittleren und rechten Variablen den
vierten eingestellten Wert X3 überschreitet, so bestimmt das
Meßgerät (S118), ob die mittlere Variable einen fünften
eingestellten Wert C4 überschreitet. Überschreitet die
mittlere Variable einen fünften eingestellten Wert C4, so
bestimmt das Meßgerät (S119), ob die rechte Variable gleich
der linken Variablen ist. Ist die rechte Variable gleich der
linken Variablen, so wird das mittlere Signal festgelegt, und
das Meßgerät geht (S120) zum Anfangsschritt über (S131).
Ist die rechte Variable nicht gleich der linken Variablen, so
bestimmt das Meßgerät (S121), ob die rechte Variable gleich
der mittleren Variablen ist. Ist die rechte Variable gleich
der mittleren Variablen, dann werden das Signal für die linke
Seite und das mittlere Signal bestimmt, und das Meßgerät
(S122) geht zum Anfangsschritt (S131) über. Ist die rechte
Variable nicht gleich der mittleren Variablen, so bestimmt
das Meßgerät (S123), ob die linke Variable gleich der
mittleren Variablen ist. Ist die linke Variable gleich der
mittleren Variablen, so werden das Signal für die rechte
Seite und das mittlere Signal bestimmt, und das Meßgerät
(S124) geht zum Anfangsschritt (S131) über. Ist die linke
Variable nicht gleich der mittleren Variablen, so wird ein
Signal in Vorwärtsrichtung bestimmt, und das Meßgerät (S125)
geht zum Anfangsschritt (S131) über.
Wenn das Meßgerät feststellt (S118), ob die mittlere Variable
den fünften eingestellten Wert C4 überschreitet, und wenn die
mittlere Variable nicht den fünften eingestellten Wert C4
überschreitet, bestimmt das Meßgerät (S126), ob die rechte
Variable kleiner als ein sechster eingestellter Wert C5 ist.
Ist die rechte Variable kleiner als der sechste eingestellte
Wert C5, so wird das Signal für die linke Seite bestimmt, und
das Meßgerät (S127) geht zum Anfangsschritt (S131) über.
Ist die rechte Variable größer als der sechste eingestellte
Wert C5, so bestimmt das Meßgerät (S128), ob die linke
Variable kleiner als der sechste eingestellte Wert C5 ist.
Ist die linke Variable kleiner als der sechste eingestellte
Wert C5, so wird das Signal für die rechte Seite bestimmt,
und das Meßgerät (S129) geht zum Anfangsschritt (S131) über.
Überschreitet die linke Variable den sechsten eingestellten
Wert C5, so werden das Signal für die linke Seite und die
rechte Seite bestimmt, und das Meßgerät (S130) geht zum
Anfangsschritt (S131) über.
Nach den voranstehend geschilderten Schritten werden
sämtliche Variable im Schritt S131 auf Anfangswerte gesetzt,
und das Meßgerät erzeugt ein Ausgangssignal als eingestellten
Wert, und kehrt (S132) zum Anfangsschritt zurück.
Wenn das Verfahren der Erfassung eines Signals für kurze
Entfernung (die Schritte der Bestimmung eines Orts in kleiner
oder großer Entfernung in dem Kurzentfernungssignal-
Verstärkungsabschnitt 23 und dem dritten A/D-Wandlerabschnitt
26 der Fig. 11 und 12 und die Schritte S111 bis S115 von
Fig. 13) bei dem erfindungsgemäßen Meßverfahren weggelassen
werden, kann das Infrarotmeßgerät den Ort einer vorhandenen
Person in kurzer oder großer Entfernung nur auf Grundlage der
Intensität jedes linken, zentralen und rechten
Infrarotstrahls feststellen, der auf die Detektorelemente 17a
und 17b für die Horizontalrichtung und großer Entfernung
einfällt. Mit anderen Worten wird, wenn ein menschlicher
Körper weit von dem Meßgerät entfernt ist, die Intensität der
auf die Detektorelemente einfallenden Infrarotstrahlen
niedrig, und wird die Periode des angelegten Signals auf
niedrigem Pegel verringert, so daß der jeweilige Zählwert der
linken, mittleren und rechten Variablen auf das Signal mit
niedrigem Pegel verringert wird. Wenn sich im Gegensatz ein
menschlicher Körper nahe an dem Meßgerät befindet, so wird
jeder Zählwert dieser Variablen erhöht.
Daher kann der folgende Algorithmus eingesetzt werden: wenn
die jeweiligen Zählwerte der Linksseiten-, mittleren und
Rechtsseitensignale die große Zahl X2 überschreiten, stellt
das Infrarotmeßgerät fest, daß sich der Ort des menschlichen
Körpers in kurzer Entfernung befindet, und wenn sie kleiner
als die kleine Zahl X3 sind, so stellt das Gerät fest, daß
sich der Ort in großer Entfernung befindet. Sind sie darüber
hinaus größer als die kleine Zahl X, so stellt das Gerät
fest, daß sich der Ort in halber Entfernung befindet.
Bei dem erfindungsgemäßen Infrarotmeßgerät und dem
erfindungsgemäßen Verfahren zur Erfassung eines menschlichen
Körpers durch ein derartiges Gerät können das Vorhandensein
eines menschlichen Körpers, dessen Ort und Bewegungsrichtung
festgestellt werden. Wird die vorliegende Erfindung bei einem
Klimaanlagensystem eingesetzt, so erzeugt das
Klimaanlagensystem einen Fluß kalter Luft zu der Zone, in
welcher ein menschlicher Körper vorhanden ist, um eine
automatische Luftumlaufsteuerung durchzuführen. Die
vorliegende Erfindung weist darüber hinaus die Vorteile auf,
daß ein niedriger Stromverbrauch erzielt wird, eine einfache
Herstellung, ein geringes Gewicht und kleine Abmessungen, und
niedrige Herstellungskosten, da die erfindungsgemäße
Sensoreinheit nur eine Fresnellinse, Führungen und
Infrarotdetektorelemente aufweist, die auf fortgeschrittener
optischer Technik beruhen.
Fachleuten auf diesem Gebiet wird deutlich werden, daß sich
verschiedene Abänderungen und Modifikationen bei dem
Infrarotmeßgerät und dem Meßverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung vornehmen lassen, ohne vom Wesen oder Umfang der
Erfindung abzuweichen. Das Wesen und Umfang der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der Gesamtheit der vorliegenden
Anmeldeunterlagen und sollen von den beigefügten
Patentansprüchen umfaßt sein.
Claims (12)
1. Infrarotmeßgerät mit:
einer Kondensorvorrichtung (11) zum Sammeln von Infrarotstrahlen (IR) von einem menschlichen Körper;
einer Führungsvorrichtung (12) zum Unterteilen eines zu überwachenden Raums in mehrere horizontale und vertikale Zonen, und zum Führen der Infrarotstrahlen zu einem Teil einer Infrarotsensorvorrichtung (14) entsprechend der Richtung der Strahlen;
einer Gehäusevorrichtung (13) zum Umschließen der Kondensorvorrichtung (11) und der Führungsvorrichtung (12) zur Vermeidung einer Streuung der einfallenden Infrarotstrahlen;
wobei die Infrarotsensorvorrichtung (14) zur Erfassung von Infrarotstrahlen aus einer bestimmten Zone oder von Infrarotstrahlen aus mehreren Zonen ausgebildet ist, welche durch die Führungsvorrichtung (12) und die Gehäusevorrichtung (13) geführt werden; und
einer Signalverarbeitungsvorrichtung (15) zum Verstärken eines Ausgangssignals der Infrarotsensorvorrichtung (14), zum Umwandeln des angelegten Signals in ein Digitalsignal, und zur Analyse des Digitalsignals.
einer Kondensorvorrichtung (11) zum Sammeln von Infrarotstrahlen (IR) von einem menschlichen Körper;
einer Führungsvorrichtung (12) zum Unterteilen eines zu überwachenden Raums in mehrere horizontale und vertikale Zonen, und zum Führen der Infrarotstrahlen zu einem Teil einer Infrarotsensorvorrichtung (14) entsprechend der Richtung der Strahlen;
einer Gehäusevorrichtung (13) zum Umschließen der Kondensorvorrichtung (11) und der Führungsvorrichtung (12) zur Vermeidung einer Streuung der einfallenden Infrarotstrahlen;
wobei die Infrarotsensorvorrichtung (14) zur Erfassung von Infrarotstrahlen aus einer bestimmten Zone oder von Infrarotstrahlen aus mehreren Zonen ausgebildet ist, welche durch die Führungsvorrichtung (12) und die Gehäusevorrichtung (13) geführt werden; und
einer Signalverarbeitungsvorrichtung (15) zum Verstärken eines Ausgangssignals der Infrarotsensorvorrichtung (14), zum Umwandeln des angelegten Signals in ein Digitalsignal, und zur Analyse des Digitalsignals.
2. Infrarotmeßgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Führungsvorrichtung (12) so angeordnet ist, daß sie
fächerförmig ausgebildet ist.
3. Infrarotmeßgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Führungsvorrichtung (12) aufweist:
Vertikalführungen (12a) zum Unterteilen eines zu überwachenden Raums in eine linke, rechte und eine zentrale Zone; und
eine Horizontalführung (12b) zum Unterteilen eines Raums in eine Zone in großer Entfernung und eine Zone in kurzer Entfernung.
Vertikalführungen (12a) zum Unterteilen eines zu überwachenden Raums in eine linke, rechte und eine zentrale Zone; und
eine Horizontalführung (12b) zum Unterteilen eines Raums in eine Zone in großer Entfernung und eine Zone in kurzer Entfernung.
4. Infrarotmeßgerät nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Vertikal- und Horizontalführungen (12a, 12b) so
angeordnet sind, daß sie einander schneiden.
5. Infrarotmeßgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Infrarotsensorvorrichtung (14) aufweist:
ein Infrarotfilter (16) zum Filtern nur eines Infrarotstrahls;
einen Infrarotdetektor (17) zur Messung oder Erfassung des Infrarotstrahls, der durch das Infrarotfilter (16) hindurchgegangen ist, und zur Erzeugung eines pyroelektrischen Stromflusses;
einen Metallstempel (18) zum Haltern des Infrarotdetektors (17); und
ein Metallgehäuse (19) zum Schützen des Infrarotfilters (16), des Infrarotdetektors (17) und des Metallstempels (18) gegen Stöße von außen.
ein Infrarotfilter (16) zum Filtern nur eines Infrarotstrahls;
einen Infrarotdetektor (17) zur Messung oder Erfassung des Infrarotstrahls, der durch das Infrarotfilter (16) hindurchgegangen ist, und zur Erzeugung eines pyroelektrischen Stromflusses;
einen Metallstempel (18) zum Haltern des Infrarotdetektors (17); und
ein Metallgehäuse (19) zum Schützen des Infrarotfilters (16), des Infrarotdetektors (17) und des Metallstempels (18) gegen Stöße von außen.
6. Infrarotmeßgerät nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Infrarotdetektor (17) mehrere Infrarotdetektorelemente
(17a, 17b, 17c) aufweist, die auf einer
Impedanztransformatorvorrichtung (20) angeordnet sind,
und in mehrere Teile entsprechend den mehreren Zonen
unterteilt sind, welche durch die Führungsvorrichtung
(12) ausgebildet werden.
7. Infrarotmeßgerät nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Infrarotdetektor (17) aufweist:
ein Paar oberer Infrarotdetektorelemente (17a, 17b), die vorbestimmte Abmessungen und zwischen sich einen vorbestimmten Abstand aufweisen, und einen Infrarotstrahl erfassen, der von einem menschlichen Körper ausgesandt wird, der sich in einer linken, rechten oder zentralen Zone und in einer Zone in großer Entfernung befindet; und
ein unteres Infrarotdetektorelement (17c), welches unter den oberen Infrarotdetektorelementen (17a, 17b) angeordnet ist, und einen Infrarotstrahl erfaßt, der aus einer Zone in kurzer Entfernung ausgesandt wird.
ein Paar oberer Infrarotdetektorelemente (17a, 17b), die vorbestimmte Abmessungen und zwischen sich einen vorbestimmten Abstand aufweisen, und einen Infrarotstrahl erfassen, der von einem menschlichen Körper ausgesandt wird, der sich in einer linken, rechten oder zentralen Zone und in einer Zone in großer Entfernung befindet; und
ein unteres Infrarotdetektorelement (17c), welches unter den oberen Infrarotdetektorelementen (17a, 17b) angeordnet ist, und einen Infrarotstrahl erfaßt, der aus einer Zone in kurzer Entfernung ausgesandt wird.
8. Infrarotmeßgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Signalverarbeitungsvorrichtung (15) aufweist:
Linksseitensignal-, Rechtsseitensignal- und Kurzentfernungssignal-Verstärkungsabschnitte (21, 22, 23), die jeweils ein Ausgangssignal der Infrarotsensorvorrichtung (14) verstärken;
einen ersten, zweiten und dritten A/D-Wandlerabschnitt (24, 25, 26), die jeweils ein von jedem Verstärkungsabschnitt (21, 22, 23) erzeugtes Signal empfangen, und jeweils das angelegte Signal in ein Digitalsignal umwandeln; und
einen Vergleichsabschnitt (27), welcher die digitalen Signale vergleicht, die von dem ersten und zweiten A/D- Wandlerabschnitt (24, 25) erzeugt werden, mit einer Bezugsspannung, und ein mittleres Signal erzeugt.
Linksseitensignal-, Rechtsseitensignal- und Kurzentfernungssignal-Verstärkungsabschnitte (21, 22, 23), die jeweils ein Ausgangssignal der Infrarotsensorvorrichtung (14) verstärken;
einen ersten, zweiten und dritten A/D-Wandlerabschnitt (24, 25, 26), die jeweils ein von jedem Verstärkungsabschnitt (21, 22, 23) erzeugtes Signal empfangen, und jeweils das angelegte Signal in ein Digitalsignal umwandeln; und
einen Vergleichsabschnitt (27), welcher die digitalen Signale vergleicht, die von dem ersten und zweiten A/D- Wandlerabschnitt (24, 25) erzeugt werden, mit einer Bezugsspannung, und ein mittleres Signal erzeugt.
9. Verfahren zur Erfassung eines Infrarotstrahls (IR), der
von einem menschlichen Körper ausgesandet wird, der sich
in einem Innenraum befindet, mit Hilfe eines
Infrarotmeßgeräts (11-15), mit folgenden Schritten:
Erfassung eines einfallenden Infrarotstrahls aus einer linken, rechten oder zentralen Zone und einer Zone in kurzer Entfernung eines Raums, der in mehrere horizontale und vertikale Überwachungszonen unterteilt ist, und Inkrementieren jedes Wertes von Variablen von Ausgangssignalen;
Bestimmung des Ausmaßes der Aktivität des menschlichen Körpers entsprechend dem jeweiligen hohen oder niedrigen Zählwert mehrerer Richtungsvariablen, die in dem ersten Schritt ermittelt wurden;
Bestimmen, ob sich der menschliche Körper nahe an oder weit entfernt von dem Infrarotmeßgerät befindet, entsprechend einem hohen oder niedrigen Wert der Variablen für kurze Entfernung, der in dem genannten Schritt ermittelt wurde;
Bestimmen, in welcher der Zonen der menschliche Körper sich befindet, entsprechend dem jeweiligen hohen oder niedrigen Zählwert mehrerer Richtungsvariabler; und
Initialisieren sämtlicher Richtungsvariabler und der Variable für kurze Entfernung, Bestimmen eines Einstellwertes für jede Variable, und Rückkehr zum ersten Schritt.
Erfassung eines einfallenden Infrarotstrahls aus einer linken, rechten oder zentralen Zone und einer Zone in kurzer Entfernung eines Raums, der in mehrere horizontale und vertikale Überwachungszonen unterteilt ist, und Inkrementieren jedes Wertes von Variablen von Ausgangssignalen;
Bestimmung des Ausmaßes der Aktivität des menschlichen Körpers entsprechend dem jeweiligen hohen oder niedrigen Zählwert mehrerer Richtungsvariablen, die in dem ersten Schritt ermittelt wurden;
Bestimmen, ob sich der menschliche Körper nahe an oder weit entfernt von dem Infrarotmeßgerät befindet, entsprechend einem hohen oder niedrigen Wert der Variablen für kurze Entfernung, der in dem genannten Schritt ermittelt wurde;
Bestimmen, in welcher der Zonen der menschliche Körper sich befindet, entsprechend dem jeweiligen hohen oder niedrigen Zählwert mehrerer Richtungsvariabler; und
Initialisieren sämtlicher Richtungsvariabler und der Variable für kurze Entfernung, Bestimmen eines Einstellwertes für jede Variable, und Rückkehr zum ersten Schritt.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt
zur Bestimmung, ob sich der menschliche Körper nahe an
oder weit entfernt von dem Infrarotmeßgerät befindet,
weiterhin entsprechend der Intensität der linken,
zentralen und rechten Infrarotstrahlen durchgeführt
wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Zählwerte die Periode eines Signals auf niedrigem Pegel
darstellen, welche lang oder kurz ausgebildet wird, in
Reaktion auf die hohe oder niedrige Intensität des
Infrarotstrahls, als Zeitzähler auf einem Mikrocomputer.
12. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt
zur Zählung jedes der Ausgangssignale weiterhin einen
Schritt zur Bestimmung des Vorhandenseins eines
menschlichen Körpers entsprechend dem jeweiligen hohen
oder niedrigen Zählwert mehrerer Richtungsvariabler
umfaßt.
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