DE3424135A1

DE3424135A1 - Meldeeinrichtung zur raumueberwachung

Info

Publication number: DE3424135A1
Application number: DE19843424135
Authority: DE
Inventors: Hermann 8000 München Zierhut
Original assignee: HIRSCHMANN RADIOTECHNIK; RICHARD HIRSCHMANN RADIOTECHNISCHES WERK 7300 ESSLINGEN; Richard Hirschmann Radiotechnisches Werk
Current assignee: Richard Hirschmann & Co 7300 Esslingen De GmbH
Priority date: 1984-06-30
Filing date: 1984-06-30
Publication date: 1986-01-09
Also published as: GB2163550B; GB2163550A; US4670655A; GB8516279D0; JPH0453370B2; JPS6120827A; DE3424135C2

Description

Richard Hirschmann ο 12.06.1984

Radiotechnisches Werk TPA/Stad/ka

Richard-Hirschmann-Str. 19
7300 Esslingen a.N.

Patentanmeldung Meldeeinrichtunq zur Raumüberwachung

Die Erfindung betrifft eine Meldeeinrichtung zur Raumüberwachung mit wenigstens einem Sensor für elektromagnetische, insbesondere infrarote Strahlung und einem im Querschnitt rechteckigen, an einer Stirnfläche offenen Rohr, in dem wenigsstens zwei gegenüberliegende Innenflächen Spiegelflächen sind, und an dessen geschlossener Stirninnenfläche der Sensor axial-symmetrisch angeordnet ist.

Eine Meldeeinrichtung dieser Art ist beispielsweise aus der DE-B-26 53 110 bekannt. Die durch die offene Stirnfläche des Rohrs einfallende, zu reflektierende Strahlung wird unter Verwendung einer in der offenen Stirnfläche angebrachten Optik, etwa einer Linse, gebündelt und über die im Inneren des Rohrs ausgebildeten Spiegelflächen auf den Sensor fokussiert, der gegenüber der geschlossenen Stirnfläche klein und von den Kanten der geschlossenen Stirnflächen, also von den die geschlossenen Stirnflächen begrenzenden Spiegelflächen weit beabstandet ist.

Bekannte Meldeeinrichtungen, wie sie beispielsweise in der EP-A-00 80 114 beschrieben sind, verwenden zur Fokussierung der einfallenden Strahlung auf einen Sensor Hohlspiegel, Segmentspiegel oder sonstige aufwendige Optiken.

Die bekannten Meldeeinrichtungen dieser Art sind aufgrund der Verwendung von Optiken zur Bündelung der einfallenden Strahlung nicht kostengünstig und nicht in kleinen Abmessungen herstellbar.

Insbesondere bei Meldeeinrichtungen, die zur Überwachung won Räumen eingesetzt werden, sind kleine Abmessungen der Geräte jedoch won besonderer Bedeutung.

') Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meldeeinrichtung zu schaffen, die ohne zusätzliche Optiken, wie Linsen, Hohlspiegel oder Objektive zur Bündelung der einfallenden Strahlung auskommt, sowie mit kleinen Abmessungen und kostengünstig hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch das erfindungsgemäße Merkmal, die Abmessungen des Sensors und/oder des Rohres bzw. der geschlossenen Stirninnenfläche des Rohrs so zu wählen, daß der Sensor im wesentlichen die gesamte, durch zwei gegenüberliegende Spiegelflächen begrenzte Länge der geschlossenen Stirninnenfläche der Rohrs einnimmt, ergibt sich, daß sich die Sensorfläche in der zu den beiden gegenüberliegenden Spiegelflächen senkrechten Richtung virtuell vergrößert. Praktisch alle in dieser Richtung einfallende Strahlung gelangt daher aufgrund der Spiegelwirkung auf den Sensor ohne daß eine besondere Optik zur Fokussierung der einfallenden Strahlung erforderlich wäre.

Die erfindungsgemäße Meldeeinrichtung eignet sich insbesondere für kleine, kompakte Meldeeinrichtungen zur Überwachung von Räumen und insbesondere des Wohnbereichs, da die Geräte in kleinen Abmessungen hergestellt, in bereits vorhandene Gegenstände, wie

"50 Uhren u.s.w. eingebaut und damit unauffällig und ohne zu stören angebracht werden können. Darüberhinaus werden derartige Überwachungseinrichtungen aufgrund der kostengünstigen Bauweise für breite Bevölkerungskreise erschwinglich.

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Wenn der Sensor nicht nur in einer Richtung, etwa der vertikalen oder horizontalen Richtung bzw. der X- oder Y-Achsenrichtung, sondern in beiden Ebenen bzw. Richtungen die geschlossene Stirninnenfläche ausfüllt, so ergibt sich für die Detektor- bzw. Empfangscharakteristik eine kontinuierliche Keule bzw. ein kontinuierlicher Kegel. Im Hinblick auf das Ansprechverhalten und die Störsicherheit gegen Fehlalarme sind jedoch Empfangscharakteristiken mit Empfangs- bzw. Detektorsegmenten vorteilhafter. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 2 trägt dieser Tatsache Rechnung, indem der Sensor rechteck- bzw. streifenförmig dimensioniert ist und nur in einer Richtung, etwa der Vertikal- oder Y-Richtung im wesentlichen den gesamten Zwischenraum auf der geschlossenen Stirninnenfläche des Rohrs zwischen den gegenüberliegenden Spiegelflächen ausfüllt, dagegen in der dazu senkrechten Richtung, also der Horizontal- bzw. X-Richtung nur einen Teil - vorzugsweise ein Viertel bis die Hälfte - des Zwischenraums zwischen den weiteren zwei gegenüberliegenden Spiegelflächen auf der geschlossenen Stirninnenfläche ausfüllt. Dadurch ergeben sich segment- bzw. streifenförmige Empfangsbereiehe, wobei Bereiche, die von der Meldeeinrichtung erfaßt werden und Bereiche, die nicht erfaßt werden, sich - im vorliegenden Beispiel in horizontaler oder X-Richtung - abwechseln.

Je nach den Gegebenheiten und Anwendungsfällen kann das Rohr rechteckig oder quadratisch sein.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Sensor aus zwei im Gegentakt zu betreibenden, voneinander beabstandeten Sensorelementen, die in dieser Funktionsweise beispielsweise aus der DE-A-31 28 256 an sich bekannt sind. Bei Verwendung eines solchen aus zwei Sensorelementen bestehenden Sensors füllen die Sensorelemente in ihrer einen, etwa der Vertikal- oder Y-Richtung wiederum im wesentlichen den gesamten Zwischenraum zwischen einander gegenüberliegenden Spiegelflächen aus, wogegen in der anderen, zur besagten Richtung senkrechten

Richtung ein Abstand zwischen den Sensorelementen und den einander gegenüberliegenden Spiegelflächen eingehalten wird. Dadurch ergeben sich wiederum scheibenförmige Segmente, die bezüglich der beiden Sensorelemente jeweils abwechseln, was im weiteren noch im ^r) einzelnen aufgeführt werden wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die gegenüberliegenden Spiegelflächen zueinander parallel angeordnet. Für bestimmte Anwendungsfälle ist es jedoch vorteilhaft, wenn die einander gegenüberliegenden Spiegelflächen bezüglich der Mittelachse einen Winkel einschließen, also divergierend oder konvergierend angeordnet sind. Im Falle einer zur geschlossenen Stirninnenfläche des Rohrs hin konvergent verlaufenden Spiegelanordnung ergibt sich bei gleicher Abmessung der Stirninnenfläche eine

Γ> größere Eintrittsöffnung, so daß der Raumwinkel und damit die Empfindlichkeit der Meldeeinrichtung größer wird. Will man dagegen nur einen bestimmten Bereich, d.h. einen kleineren Raumwinkel, überwachen und angrenzende Bereiche außerhalb der Detektorwirkung der Meldeeinrichtung halten, kann es in bestimmten Fällen auch vorteilhaft sein, die Spiegelflächen in einem Winkel zur Mittelachse derart anzuordnen, daß die Spiegelflächen zur offenen Stirnfläche des Rohrs hin konvergieren.

Dan Versehen der gegenüberliegenden Spiegelfläche mit einem Win- V> kel bezüglich der Mittelachse kann durch entsprechend schräge Anordnung der Rohrwandung, durch entsprechende kontinuierliche Änderung der Rohrwandungsdicke oder durch auf die Rohrwandung aufgebrachte Keile bewirkt werden.

.50 Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, Einrichtungen, beispielsweise Schraubanordrtungen vorzusehen, mit denen der Winkel der gegenüberliegenden Spiegelflächen bezüglich der Mittelachse verändert und damit die Meldeeinrichtung auf bestimmte Anwendungsfälle angepaßt werden

kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Anwendungsform kann die Anpaßbarkeit und Flexibilität der erfindungsgemäßen Meldeeinrichtung dadurch erhöht werden, daß das Rohr als Teleskoprohr ausgebildet ist, wodurch die Länge des Rohrs verstellbar wird.

Es ist weiterhin vorteilhaft, das Rohr aus möglichst reinem Aluminium herzustellen, so daß die Innenflächen des Rohrs selbst als Spiegelflächen dienen, wodurch das Aufbringen von Spiegelflächen auf den Innenflächen des Rohrs entbehrlich wird. Vorzugsweise ist das Aluminiumrohr stranggezogen.

Hinsichtlich der Fertigung und der Lebensdauer ist eine Ausfühl5 rungsform der erfindungsgemäßen Meldeeinrichtung besonders vorteilhaft, bei der das Rohr, die den Sensor bzw. die Sensorelemente auf der Stirninnenfläche tragende Stirnwand und ein an der Strahleintrittsöffnung des Rohrs angebrachtes luftdichtes und strahlungsdurchlässiges Fenster ein nach außen hermetisch abgeschlossenes Gehäuse bildet. Die Meldeeinrichtung in Form eines solchen luftdichten System gewährleistet eine hohe Lebensdauer, da die teilweise empfindlichen Spiegelflächen der Außenluft nicht ausgesetzt sind. Der Innenraum des luftdicht abgeschlossenen Gehäusekerns kann zusätzlich mit einem inerten Schutzgas gefüllt sein. Aufgrund des hermetischen Abschlusses des Systems ist es auch möglich, Materialien für die Spiegelflächen zu verwenden, die bei offenem Rohr aufgrund der Lufteinwirkung nur eine kurze Lebensdauer hätten. Der Sensor bzw. die Sensorelemente sind in diesem Gehäuse integriert und auch gegen Verschmutzung geschützt.

Das bei den marktüblichen Detektoren vorhandene strahlungsdurchlässige Fenster, etwa ein Germanium-Fenster, ist bei dieser Ausführungsform entbehrlich bzw. gleichzeitig der Luftabschluß für den Innenraum des Rohrs, so daß bei dieser Ausführungsform der Detektor in der Meldeeinrichtung integriert ist.

Das Gehäuse kann ein galvanisch verspiegeltes Kunststoffgehäuse oder ein besonders kostengünstig herstellbares Metall-Fließpreßteil sein.

^r> Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Meldeeinrichtung weist das Rohr einen quadratischen Querschnitt mit Innnnkantenlängen von 2 bis 4, vorzugsweise 3 mm auf. Die Länge des Rohrs ist vorzugsweise 10 bis 30, insbesondere 20 mm lang.

K) Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meldeeinrichtung in schematischer Querchnittsdarstellung,
Γ;

Fig. 2 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Meldeeinrichtung entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie A-B,

2(1 Fig. 3 eine Aufsicht auf die geschlossene Stirninnenfläche des Rohrs aus Richtung der offenen Stirnfläche und

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Strahlungsverlaufs bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß den Fig. 1 bis 3 befindet sich ein Sensor 1 achssymmetrisch auf der Stirninnenfläche 4 eines Rohrs 2. Die offene Stirnfläche 3 des Rohrs 2 ist die Eintrittsfläche für die vom Sensor 1 zu detektierende Strahlung. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Rohr einen quadratischen Querschnitt auf. Die gegenüberliegenden Innenflächen des Rohrs dienen als Spiegelflächen 5. Das Material aus dem das Rohr hergestellt ist, kann beispielsweise reines Aluminium sein, so daß keine zusätzliche Behandlung der Rohrinnenflächen erforderlich ist, um die Spiegelwirkung zu

erzielen.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist der Sensor 1 streifenförmig und axialsymmetrisch auf der Stirninnenfläche 4 des Rohrs 2 angebracht. In Längsrichtung des Sensors 1 bzw. in Richtung der Y-Achse bzw. in Vertikalrichtung entspricht die Abmessung des Sensors im wesentlichen dem Abstand der einander gegenüberliegenden Spiegelflächen 5, d.h. die kurzen Kanten des Sensors 1 grenzen im wesentlichen an die Spiegelflächen 5 an. Aufgrund der Spiegelwirkung der Spiegelflächen 5 ergibt sich in Y-Richtung über die Abmessung des Rohrs hinaus für die durch die offene Stirnfläche 3 eintretende Strahlung ein theoretisch unendlich langer, virtueller Sensor-Streifenbereich, so daß in diesem vertikalen Streifensegment, dessen Breite der Breite des Sensorstreifens 1 entspricht, alle Strahlung eines Objekts detektiert wird. Sofern die parallel zur Y-Achse liegenden, auf der X-Achse senkrecht stehenden Innenflächen des Rohrs keine Spiegel sind, ergibt sich also eine Detektorcharakteristik des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels in Form einer parallel zur Y-Achse bzw. vertikal stehenden Sesgmentscheibe mit einer der Breite des Sensorstreifens 1 entsprechenden Scheibendicke. Aufgrund geometrischer Verhältnisse und der Abnahme der Strahlungsintensität bei der Spiegelung wird dabei die auf den Sensor 1 fallende Strahlung um so geringer, je größer der Einfallswinkel gegenüber der Mittelachse ist.

Für den Fall, daß auch die zur Y-Achse parallelen Rohrinnenflächen Spiegelflächen sind, ergeben sich weitere fächerförmige Segmentscheiben, da die Sensorstreifen 1 in Fig. 2 sich aufgrund der Spiegelwirkung der senkrecht zur Y-Achse vorhandenen Spiegelflächen in der X-Achse virtuell wiederholen.

In Fig. 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines aus zwei im Gegentakt betriebenen, voneinander beabstande-

ten Sensorelementen IJ, 12 bestehenden Sensors schematisch dargestellt. Die Empfangscharakteristik in Y- bzw. Vertikal-Richtung entspricht der anhand von Fig. 1 erläuterten Charakteristik, d.h. in Y- bzw. Vertikal-Richtung ergeben sich vertikale Segmentscheiben. In X- bzw. Horizontal-Richtung ergeben sich aufgrund der Spiegelwirkung durch die Spiegelflächen 6 in X- bzw. Horizontal-Richtung abwechselnde Segmentscheiben, die sich in zunehmendem Abstand von der Mittelachse wiederholen. Die virtuellen Bilder 11', 11", 11'" bzw. 12', 12", 12'" wiederholen sich in entsprechender Weise in X-Achsen- bzw. Horizontal-Richtung mit weiterem Abstand zur Mittelachse in entsprechender Folge.

Die Auswertung der Sensorsignale erfolgt mit an sich bekannten Signalauswertschaltungen, die nicht Gegenstand der vorliegenden V? F. r findung sind und daher hier nicht weiter dargestellt und beschrieben werden. Bezüglich der Auswertung der Sensorsignale für die in Fig. 4 dargestellte Anwendung sei beispielsweise auf die DF-A-31 28 256 verwiesen.

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- Leerseite -

Claims

Patentansprüche

Meldeeinrichtung zur Raumüberwachung mit wenigstens einem Sensor für elektromagnetische, insbesondere infrarote Strahlung und mit einem im Querschnitt rechteckigen, an einer Stirnfläche offenen Rohr, in dem zwei gegenüberliegende Innenflächen Spiegelflächen sind, und an dessen geschlossener Stirninnenfläche der Sensor axialsymmetrisch angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) in einer ersten Richtung (Y-Achse) im wesentlichen die gesamte, durch zwei gegenüberliegende Spiegelflächen (5) begrenzte Länge der geschlossenen Stirninnenfläche (4) des Rohrs (2) einnimmt.
2. Meldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) in einer zweiten, zur ersten Richtung senkrechten Richtung (X-Achse) nur einen Teil der durch die zwei weiteren gegenüberliegenden Spiegelflächen (6) begrenzten Länge der geschlossenen Stirnfläche (4) des Rohrs (2) einnimmt.
3. Meldeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor aus zwei im Gegentakt betriebenen, voneinander beabstandeten Sensorelementen (11, 12) besteht (Fig. 4).
4. Meldeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Spiegelflächen (5 bzw. 6) zueinander parallel sind.
5. Meldeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Spiegelflächen (5 bzw. 6) bezüglich der Rohrachse in einem Winkel angeordnet sind.

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6. Meldeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel verstellbar ist.
7. Meldeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) als Teleskoprohr ausgebildet ist.
8. Meldeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) aus Aluminium besteht.
9. Meldeeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumrohr stranggezogen ist.
10. Meldeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2), die den Sensor (1) bzw. die Sensorelemente (11, 12) auf der Stirninnenfläche (4) tragende Stirnwand und ein an der offenen Stirnwand des Rohrs (2) angebrachtes luftdichtes, strahlungsdurchlässiges Fenster ein nach außen hermetisch abgeschlossenes Gehäuse bilden.
11. Meldeeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein galvanisch verspiegeltes Kunststoffgehäuse ist.
12. Meldeeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein Metall-Fließpreßteil ist.