DE3424135C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Meldeeinrichtung zur Raumüberwachung
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Meldeeinrichtung dieser Art ist beispielsweise aus der DE
26 53 110 B2 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 ge
schlossenen Stirnfläche klein und von den Kanten der geschlosse
nen Stirnflächen, also von den die geschlossenen Stirnflächen be
grenzenden Spiegelflächen weit beabstandet ist.
Bekannte Meldeeinrichtungen, wie sie beispielsweise in der EP
00 80 114 A1 beschrieben sind, verwenden zur Fokussierung der ein
fallenden 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 von Räu
men eingesetzt werden, sind kleine Abmessungen der Geräte jedoch
von besonderer Bedeutung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meldeein
richtung mit kleinen Abmessungen zu schaffen, die ohne zusätzliche Optiken, wie Linsen,
Hohlspiegel oder Objektive zur Bündelung der einfallenden Strah
lung auskommt und kostengünstig
hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des An
spruchs 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 mindestens annähernd die gesamte,
durch zwei gegenüberliegende Spiegelflächen begrenzte Länge der
geschlossenen Stirninnenfläche des Rohrs einnimmt, ergibt sich,
daß sich die Sensorfläche in der zu den beiden gegenüberliegenden
Spiegelflächen senkrechten Richtung virtuell vergrößert. Prak
tisch alle in dieser Richtung einfallende Strahlung gelangt daher
aufgrund der Spiegelwirkung auf den Sensor ohne daß eine beson
dere Optik zur Fokussierung der einfallenden Strahlung erforder
lich wäre.
Die erfindungsgemäße Meldeeinrichtung eignet sich insbesondere
für kleine, kompakte Meldeeinrichtungen zur Überwachung von Räu
men und insbesondere des Wohnbereichs, da die Geräte in kleinen
Abmessungen hergestellt, in bereits vorhandene Gegenstände, wie
Uhren usw. eingebaut und damit unauffällig und ohne zu stören
angebracht werden können. Darüber hinaus werden derartige Über
wachungseinrichtungen aufgrund der kostengünstigen Bauweise für
breite Bevölkerungskreise erschwinglich.
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 Stirn
innenfläche ausfüllt, so ergibt sich für die Detektor- bzw. Emp
fangscharakteristik eine kontinuierliche Keule bzw. ein kontinu
ierlicher Kegel. Im Hnblick auf das Ansprechverhalten und die
Störsicherheit gegen Fehlalarme sind jedoch Empfangscharakteri
stiken mit Empfangs- bzw. Detektorsegmenten vorteilhafter. Die
bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 2 trägt
dieser Tatsache Rechnung, indem der Sensor rechteck- bzw. strei
fenförmig dimensioniert ist und sich nur in einer Richtung, etwa der
Vertikal- oder Y-Richtung mindestens annähernd über den gesamten Zwischen
raum auf der geschlossenen Stirninnenfläche des Rohrs zwischen
den gegenüberliegenden Spiegelflächen erstreckt, sich dagegen in der
dazu senkrechten Richtung, also der Horizontal- bzw. X-Richtung
nur über einen Teil - vorzugsweise ein Viertel bis die Hälfte - des
Zwischenraums zwischen den weiteren zwei gegenüberliegenden Spie
gelflächen auf der geschlossenen Stirninnenfläche erstreckt. Da
durch ergeben sich segment- bzw. streifenförmige Empfangsberei
che, 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, vonein
ander beabstandeten Sensorelementen, die in dieser Funktionsweise
beispielsweise aus der DE 31 28 256 A1 an sich bekannt sind. Bei
Verwendung eines solchen aus zwei Sensorelementen bestehenden
Sensors füllen die Sensorelemente in ihrer einen, etwa der Verti
kal- oder Y-Richtung wiederum mindestens annähernd den gesamten Zwi
schenraum zwischen einander gegenüberliegenden Spiegelflächen
aus, wogegen in der anderen, zur besagten Richtung senkrechten
Richtung ein Abstand zwischen den Sensorelementen und den einan
der gegenüberliegenden Spiegelflächen eingehalten wird. Dadurch
ergeben sich wiederum scheibenförmige Segmente, die bezüglich der
beiden Sensorelemente jeweils abwechseln, was im weiteren noch im
einzelnen aufgeführt werden wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die gegenüberlie
genden Spiegelflächen zueinander parallel angeordnet. Für be
stimmte Anwendungsfälle ist es jedoch vorteilhaft, wenn die ein
ander gegenüberliegenden Spiegelflächen bezüglich der Mittelachse
einen von Null abweichenden Winkel einschließen, also divergierend oder konvergierend
angeordnet sind. Im Falle einer zur geschlossenen Stirninnen
fläche des Rohrs hin konvergent verlaufenden Spiegelanordnung er
gibt sich bei gleicher Abmessung der Stirninnenfläche eine
größere Eintrittsöffnung, so daß der Raumwinkel und damit die Em
pfindlichkeit 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 Mittel
achse derart anzuordnen, daß die Spiegelflächen zur offenen
Stirnfläche des Rohrs hin konvergieren.
Das Versehen der gegenüberliegenden Spiegelfläche mit einem Win
kel bezüglich der Mittelachse kann durch entsprechend schräge An
ordnung der Rohrwandung, durch entsprechende kontinuierliche Än
derung der Rohrwandungsdicke oder durch auf die Rohrwandung auf
gebrachte Keile bewirkt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist es auch möglich, Einrichtungen, beispielsweise Schraubanord
nungen 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 Anpaß
barkeit 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 Alu
minium 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 Ausfüh
rungsform der erfindungsgemäßen Meldeeinrichtung besonders vor
teilhaft, bei der das Rohr, die den Sensor bzw. die Sensorele
mente auf der Stirninnenfläche tragende Stirnwand und ein an der
Strahleintrittsöffnung des Rohrs angebrachtes luftdichtes und
strahlungsdurchlässiges Fenster ein nach außen hermetisch abge
schlossenes 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 Ge
häusekerns 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 Gehäuse kann ein galvanisch verspiegeltes Kunststoffgehäuse
oder ein besonders kostengünstig herstellbares Metall-Fließpreß
teil sein.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Meldeein
richtung weist das Rohr einen quadratischen Querschnitt mit In
nenkantenlängen von 2 bis 4, vorzugsweise 3 mm auf. Die Länge des
Rohrs ist vorzugsweise 10 bis 30, insbesondere 20 mm lang.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispiels
weise näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meldeein
richtung in schematischer Querschnittsdarstellung,
Fig. 2 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Meldeeinrich
tung entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie
A-B,
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 Ausführungsbei
spiel weist das Rohr einen quadratischen Querschnitt auf. Die ge
genüberliegenden Innenflächen des Rohrs dienen als Spiegelflächen
5. Das Material aus dem das Rohr hergestellt ist, kann beispiels
weise 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 ange
bracht. In Längsrichtung des Sensors 1 bzw. in Richtung der Y-
Achse bzw. in Vertikalrichtung entspricht die Abmessung des Sen
sors mindestens annähernd 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 Spiegelwir
kung der Spiegelflächen 5 ergibt sich in Y-Richtung über die Ab
messung des Rohrs hinaus für die durch die offene Stirnfläche 3
eintretende Strahlung ein theoretisch unendlich langer, virtuel
ler Sensor-Streifenbereich, so daß in diesem vertikalen Streifen
segment, dessen Breite der Breite des Sensorstreifens 1 ent
spricht, alle Strahlung eines Objekts detektiert wird. Sofern die
parallel zur Y-Achse liegenden, auf der X-Achse senkrecht stehen
den Innenflächen des Rohrs keine Spiegel sind, ergibt sich also
eine Detektorcharakteristik des in Fig. 1 dargestellten Ausfüh
rungsbeispiels in Form einer parallel zur Y-Achse bzw. vertikal
stehenden Segmentscheibe mit einer der Breite des Sensorstrei
fens 1 entsprechenden Scheibendicke. Aufgrund geometrischer Ver
hältnisse und der Abnahme der Strahlungsintensität bei der Spie
gelung 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 Rohrinnenflä
chen Spiegelflächen sind, ergeben sich weitere fächerförmige Seg
mentscheiben, da die Sensorstreifen 1 in Fig. 2 sich aufgrund der
Spiegelwirkung der senkrecht zur Y-Achse vorhandenen Spiegelflä
chen 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 11, 12 bestehenden Sensors schematisch darge
stellt. 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 Segmentschei
ben. 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 ent
sprechender Weise in X-Achsen- bzw. Horizontal-Richtung mit wei
terem Abstand zur Mittelachse in entsprechender Folge.
Die Auswertung der Sensorsignale erfolgt mit an sich bekannten
Signalauswertschaltungen, die nicht Gegenstand der vorliegenden
Erfindung sind und daher hier nicht weiter dargestellt und be
schrieben werden. Bezüglich der Auswertung der Sensorsignale für
die in Fig. 4 dargestellte Anwendung sei beispielsweise auf die
DE 31 28 256 A1 verwiesen.
Claims (12)
1. Meldeeinrichtung zur Raumüberwachung mit wenigstens einem
Sensor für elektromagnetische Strah
lung und mit einem im Querschnitt rechteckigen, an einer
Stirnfläche geschlossenen Rohr, in dem mindestens zwei gegenüberliegende In
nenflächen Spiegelflächen sind, und an dessen geschlossener
Stirninnenfläche der Sensor axialsymmetrisch angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr an der anderen Stirnfläche keine strahl
bündelnde Vorrichtung aufweist und daß der Sensor (1) mindestens in einer ersten
Richtung (Y-Achse) sich mindestens annähernd über die gesamte, durch zwei
gegenüberliegende Spiegelflächen (5) begrenzte Länge der ge
schlossenen Stirninnenfläche (4) des Rohrs (2) erstreckt.
2. Meldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensor (1) in einer zweiten, zur ersten Richtung
senkrechten Richtung (X-Achse) sich nur über einen Teil der durch die
zwei weiteren gegenüberliegenden Spiegelflächen (6) begrenz
ten Länge der geschlossenen Stirnfläche (4) des Rohrs (2)
erstreckt.
3. Meldeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, 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 von Null abweichenden Winkel angeordnet
sind.
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 ausgebil
det 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 galvanish verspiegeltes Kunststoffge
häuse ist.
12. Meldeeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse ein Metall-Fließpreßteil ist.
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