DE19646462A1

DE19646462A1 - System zur Überwachung von Durchgangsöffnungen

Info

Publication number: DE19646462A1
Application number: DE19646462A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Hillenbrand
Original assignee: Micas Elektronik U Co KG GmbH
Current assignee: Micas Elektronik U Co KG GmbH
Priority date: 1996-11-11
Filing date: 1996-11-11
Publication date: 1998-05-14

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Überwachung des Eindringens von Personen oder Gegenständen in eine von Pfosten oder einem Rahmen umgrenzte Durchgangsöffnung. Solche Durchgangsöffnungen sind z. B. Aufzugstüren, Türen und Tore allgemein sowie Umschrankungen von Maschinen und Anlagen zum Schutz von Personen, die in den Sicherheitsbereich eintreten.

Bei Überwachungssystemen dieser Art werden bisher Lichtschranken oder Lichtschrankengitter eingesetzt. Diese haben jedoch Nachteile. Durch Verschmutzen der Lichtquellen oder -empfänger bzw. deren durchsichtige Abdeckungen können Funktionsstörungen verursacht werden, desgleichen durch extreme und stark wechselnde Lichtverhältnisse, z. B. in Fertigungshallen Funkenflug und starke Lichtblitze, wie sie bei Schweißanlagen auftreten, können Lichtschranken außer Funktion setzen. Starker Rauch unterbricht Lichtschranken unerwünschterweise und hat zur Folge, daß Aufzugstüren bei einem Brand nicht schließen. Und schließlich sind die Gehäuseöffnungen oder Fenster, die durch Lichtquellen und -empfänger bedingt sind, für jedermann sichtbar und zugänglich und daher insbesondere in Aufzugsanlagen oder in Verkaufsstätten dem Vandalismus ausgesetzt. Durch Aufkleben eines Kaugummis kann jede Lichtschranke außer Funktion gesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überwachungssystem vorzuschlagen, das unempfindlich ist gegen Verschmutzung, unterschiedliche Lichtverhältnisse, starke Blitze und Rauchbildung, und das mutwilliger Zerstörung oder Funktionsstörung sehr viel weniger ausgesetzt ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Überwachungssystem der einleitend bezeichneten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach wird vorgeschlagen, pro Schranke einen nach dem Doppler-Prinzip arbeitenden Radarsensor mit gebündelter Strahlung zu verwenden. Ein solcher Radarsensor umfaßt einen vorzugsweise miniaturisierten Radarsender mit einer Sendeantenne, die zugleich Empfangsantenne für die reflektierte Strahlung ist. Als Signal erfaßt wird dabei die Bewegung eines von der Strahlung getroffenen bewegten Reflektors, wobei der menschliche Körper oder ein Gegenstand der wenigstens eine minimale elektrische Leitfähigkeit hat, den Reflektor bildet.

Elektromagnetische Wellen, die bei den erfindungsgemäß in Betracht gezogenen Radarsensoren typischerweise eine Frequenz zwischen etwa 1 GHz und 100 GHz und eine Wellenlänge von einigen Zentimetern bis in den Millimeterbereich haben, durchdringen übliche Schmutzschichten oder Flaum ebenso wie dichten Rauch. Lichteinflüsse oder Blitze beeinträchtigen die Empfangsantennen-Funktion in keiner Weise. Vor allem aber ist es infolge der Durchdringungsfähigkeit der Strahlung möglich, die Radarsensoren sowie auch die erwähnten festen Reflektoren mit Kunststoff oder einem anderen Werkstoff abgedeckt anzuordnen, so daß ein Zerstörungswilliger gar nicht weiß, wo sich der Sensor bzw. Reflektor befindet.

Radarschranken ohne Reflektor haben den zusätzlichen Vorteil, daß pro Schranke nur ein Radarsensor erforderlich ist, wodurch der Installationsaufwand gegenüber Lichtschranken halbiert wird.

Es wird vorgeschlagen, daß der Radarsensor und gegebenenfalls der Reflektor in einen gehäuseartig hohlen Pfosten oder Rahmen hinter einer vorzugsweise runden Öffnung der Pfosten- oder Rahmenwandung eingebaut ist, wobei die lichte Weite der Öffnung auf die Radarfrequenz so abgestimmt ist, daß ein sich in der Achse der Öffnung erstreckender Erfassungsbereich entsteht. Dadurch läßt sich der Erfassungsbereich wie ein Strahl ausrichten.

Zweckmäßigerweise ist die Öffnung von einem Ring umrandet, dessen axiale Länge die Dicke der Wandung deutlich übertrifft. Dem Radarsensor und dem festen Reflektor kann auch ein Hohlleiter entsprechender Dimension vorgesetzt sein.

Der Radarsensor an sich ist außerordentlich flach. Sein Gehäuse kann deshalb noch eine Reihe weiterer Module aufnehmen, die ebenfalls auf Platinen angeordnet und von flacher Gestalt sind. Hierzu können z. B. gehören eine Auswerteeinheit für die Radarfrequenzen, eine Stromversorgungseinheit sowie eine Verstärkereinheit. Somit ist eine funktionsfähige, einbaufertige Baugruppe geschaffen, die sich schnell und einfach montieren läßt.

Andererseits kann aber auch ein Radarsensor mit einem an der anderen Seite der Durchgangsöffnung fest angebrachten Reflektor zusammenwirken. In diesem Fall kann die Sendestrahlung sich keulenförmig ausbreiten, während nur die am Reflektor zurückgeworfene Strahlung zum Empfänger gelangt, wodurch wieder ein bündelförmiger Erfassungsbereich entsteht. Wird ein Gegenstand oder Körperteil einer Person in den Erfassungsbereich eingebracht, so entsteht bei dieser Anordnung das Signal durch die Dämpfung bzw. völlige Absoption der empfangenen Strahlung.

Um größere Durchgangsöffnungen sicher zu überwachen, können mehrere Radarsensoren bzw. Radarsensor-Reflektor-Paare so angeordnet sein, daß sich die bündel- oder schlauchartigen Erfassungsbereiche in der Fläche der Durchgangsöffnung erstrecken, d. h. quer zur Durchgangsrichtung verlaufen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer schematischen Zeichnung im folgenden näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 einen Türrahmen mit einem verdeckt eingebauten Radarsensor,

Fig. 2 den Radarsensor nach Fig. 1 in größerem Maßstab in dem auf geschnittenen Türrahmen gehäuse,

Fig. 3 eine Draufsicht der Frontfläche des Radarsensors,

Fig. 4 einen Türrahmen mit Radarsensor und Reflektor, beide verdeckt eingebaut und

Fig. 5 eine aufgeschnittene Türrahmenpartie mit einem eingebauten Reflektor.

Der Türrahmen 1 nach Fig. 1 könnte beispielsweise der Rahmen einer automatisch betätigten Aufzugstüre sein. Ein Radarsensor 2 ist unsichtbar, weil durch einen nichtmetallischen Werkstoff abgedeckt, im Türrahmen 1 eingebaut. Er strahlt etwa in Hüfthöhe horizontal zum gegenüberliegenden Rahmenschenkel hin, so daß eine Person, die in die Aufzugskabine hineingeht oder aus dieser herauskommt einen beweglichen Reflektor für die Radarstrahlung bildet. Es ist möglich und im Beispiel beabsichtigt, die Strahlung, welche gleichzeitig den Erfassungsbereich des Radarsensors bildet, auf einen schlauchartigen Bereich von wenigen Zentimetern Durchmesser zu beschränken.

Dies geschieht mit Hilfe einer Öffnung 4 in der öffnungsseitigen Wandung 5 des Rahmengehäuses, wobei an der Innenseite ein Fokussierring 6 um die Öffnung 4 gelegt ist. An die Öffnung schließt sich die Radarsensor-Baugruppe 7 an, die mittels einer Halterung 8 an der gegenüberliegenden Rahmengehäusewandung befestigt ist.

Die Radarsensor-Baugruppe 7, die außerdem eine miniaturisierte Stromversorgungseinheit, eine Verstärkereinheit mit Relais- oder Transistorausgang und eine Auswerteeinheit mit Daten- oder Busanbindung enthält, ist durch eine Kunststoffabdeckung 11 für den Aufzugbenutzer unsichtbar angebracht.

Fig. 3 zeigt die quadratische Frontfläche dieser Baugruppe in Gestalt einer Platine 9, die eine Schlitzantenne 10 aufnimmt. Diese ist auf die Mittenfrequenz des Sende- und des Empfangssignals abgestimmt.

In Fig. 4 ist am Beispiel eines Türrahmens eine Radarschranke dargestellt, die aus einem Radarsensor 2 und einem Reflektor 12 besteht. Fig. 5 zeigt diesen Reflektor 12 in größerem Maßstab. Er besteht aus einer Metallscheibe 13, welcher ein Fokussierring vorgesetzt ist. An seine Stelle könnte auch ein sogenannter Hohlleiter treten.

Claims

1. System zur Überwachung des Eindringens von Personen oder Gegenständen in eine von Pfosten oder einem Rahmen umgrenzte Durchgangsöffnung, insbesondere Türöffnung, gekennzeichnet durch die Verwendung wenigstens eines nach dem Doppler-Prinzip arbeitenden Radarsensors (kombinierter Sender und Empfänger) mit gebündelter Sende- und/oder Empfangsstrahlung.

2. Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Radarsensor (2) an einer Seite der Durchgangsöffnung angebracht ist und mit einem an der anderen Seite fest angebrachten Reflektor (12) zusammenwirkt.

3. Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radarsensor und gegebenenfalls der Reflektor unter einer vorzugsweise runden Öffnung (4) der Wandung (5) eines gehäuseartig hohlen Pfostens oder Rahmens eingebaut ist, wobei die lichte Weite der Öffnung auf die Radarfrequenz so abgestimmt ist, daß ein sich in der Achse der Öffnung erstreckender bündelartiger Erfassungsbereich entsteht.

4. Überwachungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (4) von einem Ring (6) umrandet ist, dessen axiale Länge die Dicke der Wandung (5) deutlich übertrifft.

5. Überwachungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Radarsensor (2) und gegebenenfalls dem Reflektor (12) ein Hohlleiter (14) vorgesetzt ist.

6. Überwachungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Radarsensor (2) und gegebenenfalls der Reflektor (12) sowie die Öffnungen durch eine für die Radarstrahlung durchlässige Abdeckung (11) aus einem nichtmetallischen Werkstoff geeigneter Dicke abgedeckt sind.

7. Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radarsensor (2) mit weiteren elektronischen Modulen, insbesondere einer Auswerte-, einer Stromversorgungs- und einer Verstärkereinheit in miniaturisierter Ausführung zu einer funktionsfähigen Baugruppe (7) vereinigt ist.

8. Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Radarsensoren so angeordnet sind, daß sich ihre bündelartigen Erfassungsbereiche in der Fläche der Durchgangsöffnung erstrecken.