-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sicherheitssensor eines Typs, der ein passives Infrarotsensorelement verwendet, und insbesondere den Sicherheitssensor eines Typs, der eine Stör- bzw. Sabotage-Feststellungsfähigkeit hat, um die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Hindernisses festzustellen, beispielsweise eines transparenten Anstrichs, der auf dem Sensorgehäuse aufgetragen ist, um den Sicherheitssensor funktionsunfähig zu machen.
-
Ein Eindringlingdetektionssystem, das den Sicherheitssensors des oben erwähnten Typs verwendet, ist so konstruiert und so konzipiert, um unter Bezugnahme auf die Differenz zwischen der Temperatur eines menschlichen Körpers und der Umgebungstemperatur einen Eindringling innerhalb eines Detektionsbereichs oder eines Überwachungsbereichs zu erfassen, wenn das passive Infrarotsensorelement Lichtstrahlen des fernen Infrarot (FIR) empfängt, die von dem menschlichen Körper innerhalb des Detektionsbereichs abgestrahlt werden.
-
Es ist oft die Erfahrung gemacht worden, daß das Eindringlingdetektionssystem mit einem Hindernis manipuliert wird, beispielsweise mit einem transparenten Anstrich eines Typs, der in der Lage ist, Lichtstrahlen eines vom Sichtbaren bis zum nahen Infrarot reichenden Wellenlängenbereichs hindurchzulassen, jedoch Lichtstrahlen mit Wellenlängen im fernen Infrarot zu blockieren, so daß das Eindringlingdetektionssystem ausreichend getäuscht werden kann, um einen Eindringling zu erlauben, den von dem passiven Infrarotsensorelement überwachten Detektionsbereich widerrechtlich zu betreten. Während zum Beispiel das Eindringlingdetektionssystem außer Betrieb gehalten wird, da der Detektionsbereich mit Leuten gefüllt ist, die sich in den Detektionsbereich hinein und hinaus bewegen, kann ein potentieller Eindringling den Detektionsbereich betreten und dann auf eine Licht empfangende Verkleidung oder eine einfallsseitige Verkleidung, beispielsweise eine Sensorlinse oder eine Abdeckung, durch welche die FIR-Lichtstrahlen eintreten, den transparenten Anstrich des oben erwähnten Typs auftragen oder auf andere Weise aufsprühen, so daß der potentielle Eindringling später den Detektionsbereich wieder betreten kann, während das Eindringlingdetektionssystem eingeschaltet ist, wenn der Detektionsbereich nicht mehr mit Leuten gefüllt ist.
-
In Anbetracht dessen ist der Sicherheitssensor, der mit einem Sabotagedetektor zum Feststellen der Anwesenheit oder Abwesenheit des Hindernisses ausgestattet ist, auf dem Fachgebiet bekannt und ist zum Beispiel in der offengelegten
japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2-287278 offenbart. Gemäß dieser Veröffentlichung weist der in dem Sicherheitssensor verwendete Sabotagedetektor ein lichtprojizierendes Element und ein lichtempfangendes Element auf und ist so konzipiert, daß, wenn ein hindernisdetektierendes Licht eines vom nahen Infrarot bis zum Sichtbaren reichenden Wellenlängenbereichs von dem lichtprojizierenden Element abgestrahlt wird, um zu einer inneren Oberfläche einer Linse zu laufen, welche Teil der lichtempfangenden Verkleidung des Sicherheitssensors ist und durch welche hindurch von einem menschlichen Körper abgestrahlte FIR-Lichtstrahlen zu einem FIR-Sensorelement laufen, das lichtempfangende Element das von der inneren Oberfläche der Linse reflektierte hindernisdetektierende Licht empfangen kann. Für den Fall, daß das Hindernis auf einer äußeren Oberfläche der Linse aufgetragen ist, enthält in dieser Struktur das von der inneren Oberfläche der Linse reflektierte und zum lichtempfangenden Element laufende, hindernisdetektierende Licht offensichtlich eine von dem Hindernis reflektierte Lichtkomponente und daher ist, wenn das Hindernis auf der äußeren Oberfläche der Linse aufgetragen ist, die auf das lichtempfangende Element auftreffende Lichtmenge höher, als wenn kein Hindernis aufgetragen ist. Durch Feststellen einer Zunahme der auf das lichtempfangende Element auftreffenden Lichtmenge im Vergleich zu der Standardlichtmenge, die normalerweise von dem gleichen lichtempfangenden Element empfangen wird, kann der Sabotagedetektor die Anwesenheit des Hindernisses auf der äußeren Oberfläche der Linse feststellen.
-
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß mit dem Sabotagedetektor, der in dem Sicherheitssensor vom Stand der Technik verwendet wird, eine Feststellung der Zunahme des von dem Hindernis reflektierten Lichts schwierig zu erzielen ist, wenn die von dem Hindernis reflektierte hindernisdetektierende Lichtmenge im Vergleich zu der auf das lichtempfangende Element auftreffenden Standardlichtmenge ungenügend klein ist, da das von der inneren Oberfläche der Linse reflektierte hindernisdetektierende Licht gestreut sein kann.
-
Insbesondere in dem Fall, daß der Anstrich einer geeigneten Art, um den Durchgang von FIR-Lichtstrahlen zu blockieren, auf einer vorderen Oberfläche der Linse aufgetragen oder aufgesprüht ist, nimmt die von dem Anstrich reflektierte Lichtmenge so sehr ab, daß der Sabotagedetektor nicht in der Lage ist, sie nachzuweisen. Da außerdem der transparente Anstrich, wenn er auf der vorderen Oberfläche der Linse aufgetragen ist, mit dem Auge praktisch nicht wahrnehmbar ist, ist die Anwesenheit oder Abwesenheit des Hindernisses auf der Linse mit dem Auge nicht leicht festzustellen.
-
Um die Anwesenheit des Hindernisses, beispielsweise des transparenten Anstrichs der oben diskutierten Art, festzustellen, sind bislang Versuche unternommen worden, eine momentane Änderung der hindernisdetektierenden Lichtmenge beim Auftragen des Hindernis zu erfassen (d. h. den Vorgang des Auftragens des Hindernisses festzustellen) oder eine erhöhte Ausstrahlungs- und Empfangsleistung des Sabotagedetektors zu verwenden. Jedoch erfordert ersteres nicht nur, daß der Sabotagedetektor zu allen Zeiten aktiviert ist, sondern ist auch anfällig für eine irrtümliche Detektion, die sich aus einem irrtümlichen Betrieb des Sabotagedetektors ergibt. Andererseits kann letzteres oft zu einer irrtümlichen Detektion führen, sogar wenn kleine Insekten vorbeifliegen.
-
Die
EP-A-0 817 148 offenbart einen Sicherheitssensor, in welchem Infrarotstrahlung durch ein Fenster in einem Trägerkörper des Sensors hindurchgeht und in dem Körper von einem Infrarotsensorelement detektiert wird. Um zu verhindern, daß der Sensor durch Auftragen einer Schicht auf das Fenster beeinträchtigt wird, sind zwei Lichtleiterelemente an gegenüberliegenden Seiten des Fensters angebracht, um Licht von einer Lichtquelle über die Oberfläche des Fensters zu einem Lichtempfänger zu leiten. Eine Detektionsschaltung kann dann durch Veränderungen in der Intensität des von dem Lichtempfänger empfangenen Lichts die Anwesenheit der Schicht feststellen.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Sicherheitssensor nach Anspruch 1 bereitgestellt.
-
Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung der transparente Anstrich auf die äußere Oberfläche der einfallsseitigen Verkleidung aufgetragen wird und sich der aufgetragene transparente Anstrich in mindestens einigen der Oberflächenunregelmäßigkeiten ablagert, werden diese Unregelmäßigkeiten aufgefüllt, um eine im wesentlichen ebene Oberfläche zu definieren, und daher nimmt die auf das lichtempfangende Element auftreffende Lichtmenge zu. In dem Fall, daß ein schwarzer Anstrich auf die äußere Oberfläche der einfallsseitigen Verkleidung aufgetragen wird und sich der aufgetragene schwarze Anstrich auf den lichtübertragenden Flächen des ersten oder zweiten Lichtleiterelements ablagert, verringert sich die auf das lichtempfangende Element auftreffende Lichtmenge. Demgemäß kann die Anwesenheit des Hindernisses, beispielsweise des transparenten Anstrichs oder des schwarzen Anstrichs, der das FIR-Licht blockiert, aber das Sabotagefeststellungslicht hindurchläßt, ganz sicher festgestellt werden. Auch wenn ein kleines Hindernis, beispielsweise eine Fliege oder ein Insekt, zeitweilig an der äußeren Oberfläche der einfallsseitigen Verkleidung sitzt, und da die von diesem kleinen Hindernis reflektierte Lichtmenge klein ist, gibt es nicht die Möglichkeit, daß der Sicherheitssensor irrtümlicherweise anspricht.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in dem ersten Lichtleiterelement eine erste Lichteinfallsfläche, eine erste Lichtaustrittsfläche und eine erste lichtreflektierende Fläche definiert und ist das erste Lichtleiterelement betreibbar, um den Strahl von der ersten Lichteinfallsfläche aus durch die erste lichtreflektierende Fläche zur ersten Lichtaustrittsfläche zu leiten, und sind in dem zweiten Lichtleiterelement eine zweite Lichteinfallsfläche, eine zweite Lichtaustrittsfläche und eine zweite lichtreflektierende Fläche definiert und ist das zweite Lichtleiterelement betreibbar, den Strahl von der zweiten Lichteinfallsfläche aus durch die zweite lichtreflektierende Fläche zur zweiten Lichtaustrittsfläche zu leiten. Die Oberflächenunregelmäßigkeiten sind mindestens auf einer der folgenden Flächen gebildet: erste Lichtaustrittsfläche oder zweite Lichteinfallsfläche.
-
Außerdem sind in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das erste und zweite Lichtleiterelement an dem Trägerkörper an jeweiligen Orten angebracht, die außerhalb eines Gebiets liegen, in welchem Infrarotlicht auf das Infrarotsensorelement fällt. Dies ist besonders dahingehend vorteilhaft, daß die Verwendung des ersten und zweiten Lichtleiterelements die Feststellungsfähigkeit des Sicherheitssensors nicht verringert.
-
Vorzugsweise können das Infrarotsensorelement, das lichtprojizierende Element und das lichtempfangende Element an einer gemeinsamen Schaltungsplatte angebracht sein. Dies ist besonders vorteilhaft dahingehend, daß die Struktur des Sicherheitssensors vereinfacht werden kann, da nur eine einzige Schaltungsplatte ausreichend ist.
-
Außerdem weist der Trägerkörper vorzugsweise eine Trägerbasis zum Halten des Infrarotsensorelements, des lichtprojizierenden Elements und des lichtempfangenden Elements, ein Gehäuse und eine Linse auf, die die einfallsseitige Verkleidung definiert und an dem Gehäuse befestigt ist, wobei das Infrarotsensorelement, das lichtprojizierende Element und das lichtempfangende Element durch das Gehäuse und die Linse abgedeckt sind. Das erste und zweite Lichtleiterelement können dann an dem Gehäuse an jeweiligen Orten benachbart der Linse angeordnet sein. Diese Anordnung zielt ab auf den Sicherheitssensor eines Typs, bei welchem die der Außenseite ausgesetzte Linse verwendet wird, um vorderseitig die Detektionselemente abzudecken.
-
Außerdem kann der Trägerkörper eine Trägerbasis zum Halten des Infrarotsensorelements, des lichtprojizierenden Elements und des lichtempfangenden Elements und eine Abdeckung aufweisen, die die einfallsseitige Verkleidung definiert und an der Trägerbasis befestigt ist, um so das Infrarotsensorelement, das lichtprojizierende Element und das lichtempfangende Element zu verkleiden, und wobei das erste und zweite Lichtleiterelement an der Abdeckung an jeweiligen Orten in einem Abstand voneinander angeordnet sind. Diese Anordnung zielt ab auf den Sicherheitssensor des Typs, bei welchem die Abdeckung verwendet wird, um die Schaltungsplatte zusammen mit dem Infrarotsensorelement zu verkleiden.
-
Beschreibung der Zeichnungen
-
Für jeden Fall wird die vorliegende Erfindung aus der folgenden Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher verständlich. Jedoch sind die Ausführungsformen und die Zeichnungen nur zum Zweck der Veranschaulichung und Erklärung gegeben und sind in keinerlei Weise als eine Einschränkung des Bereichs der vorliegenden Erfindung aufzufassen, der durch die beigefügten Ansprüchen festgelegt sein soll. In den beiliegenden Zeichnungen sind gleiche Bezugszeichen verwendet, um in allen verschiedenen Darstellungen die gleichen Teile zu bezeichnen.
-
1 ist eine Perspektivansicht eines Sicherheitssensors mit Sabotagefeststellungsfähigkeit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
2 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie II-II in 1;
-
3 ist eine zusammen mit einem Blockdiagramm einer Sabotagefeststellungsschaltung dargestellte bruchstückhafte Querschnittansicht und zeigt die Art und Weise der Lichtfortpflanzung in dem ersten und zweiten Lichtleiterelement, die in der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
-
4A ist ein Diagramm und zeigt eine Kennlinie einer Ausgangsspannung einer in der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendeten Einfallslichtmenge-Detektionsschaltung, wenn ein transparentes Hindernis auf einer in dem Sicherheitssensor verwendeten Linse aufgetragen ist;
-
4B ist ein Diagramm und zeigt eine Kennlinie einer Ausgangsspannung einer in der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendeten Einfallslichtmenge-Detektionsschaltung, wenn ein schwarzes Hindernis auf einer in dem Sicherheitssensor verwendeten Linse aufgetragen ist;
-
5 ist eine in einem vergrößerten Maßstab dargestellte bruchstückhafte Schnittansicht eines Abschnitts des Sicherheitssensors gemäß eines Beispiels, das keine Ausführungsform der Erfindung ist;
-
6 ist eine Perspektivansicht des Sicherheitssensors mit Sabotagefeststellungsfähigkeit gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
7 ist eine Perspektivansicht des Sicherheitssensors mit Sabotagefeststellungsfähigkeit gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
8 ist eine Schnittansicht des Sicherheitssensors mit Sabotagefeststellungsfähigkeit gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
-
9 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie IX-IX in 8.
-
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
-
1 zeigt eine Perspektivansicht eines Sicherheitssensors gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieser Sicherheitssensor 1 weist einen allgemein rechteckigen kastenförmigen Trägerkörper A auf, der eine allgemein rechteckigen Basis 2, die geeignet ist, um an einer Haltefläche, beispielsweise an einer Raumdecke oder Wand, angebracht zu werden, und ein an der Basis 2 angebrachtes kappenförmiges Abdeckgehäuse 3 aufweist, um den vorderen Oberflächenbereich der Basis 2 abzudecken, sowie ein pyroelektrisches Element 4, das ein passives FIR-Sensorelement ist und das innerhalb des Trägerkörpers A untergebracht ist. Das Gehäuse 3 ist mit Hilfe mehrerer Befestigungsschrauben (nicht gezeigt) abnehmbar an der Basis 2 befestigt.
-
Wie in 2 gezeigt, hat das Gehäuse 3, das aus einer oberen und unteren Wand, Seitenwänden und einer vorderen Wand ist, eine allgemein rechteckige Öffnung, in welcher eine Linse 5 angebracht ist, die als eine einfallsseitige Verkleidung dient. Diese Linse 5 dient gleichzeitig als eine Schutzabdeckung zum Schützen des pyroelektrischen Elements 4 und ist aus einem synthetischen Harz, beispielsweise Polyethylen, eines Typs hergestellt, das in der Lage ist, FIR-Lichtstrahlen hindurchzulassen. Die Linse 5 hat eine mit einem Fresnellinsenabschnitt 6 gebildete innere Oberfläche, wobei der Abschnitt 6 mehrere Detektionsbereiche B für das pyroelektrische Element 4 definiert. Ein projektorseitiges Leiterelement oder ein erstes Lichtleiterelement 8 und ein empfängerseitiges Leiterelement oder zweites Lichtleiterelement 9 sind an der vorderen Wand des Gehäuses 3 so angebracht, um das untere bzw. obere Ende der Linse 5 zu bedecken und um über die Linse 5 hinweg einander gegenüber gehalten zu werden. Die Lichtleiterelemente 8 und 9 sind außerhalb der Detektionsbereiche B angeordnet, das heißt, an jeweiligen Orten außerhalb eines Einfallsbereichs von FIR-Licht auf das pyroelektrische Element 4, wie in 2 gezeigt ist.
-
An einer an der Basis 2 angebrachten und im Trägerkörper A angeordneten Leiterplatte 10 sind angebracht:
das pyroelektrische Element 4,
ein lichtprojizierendes Element 11 zur Erzeugung von Licht im nahen Infrarot, das ein Sabotagefeststellungsstrahl L1 ist, um zu einer Einfallsfläche (eine der lichtübertragenden Flächen) 8a des projektorseitigen Lichtleiterelements 8 projiziert zu werden, und
ein lichtempfangendes Element 12, um durch das empfängerseitige Lichtleiterelement 9 den Sabotagefeststellungsstrahl L1 zu empfangen, der aus einer Lichtaustrittsfläche (eine der lichtübertragenden Flächen) 8c des projektorseitigen Lichtleiterelements 8, die der Außenseite ausgesetzt ist, ausgetreten ist.
-
Auf diese Weise werden das pyroelektrische Element 4, das lichtprojizierende Element 11 und das lichtempfangende Element 12 auf und von der Basis 2 gehalten und sind durch das Gehäuse 3 und die Linse 5 abgedeckt, um innerhalb des Trägerkörpers A untergebracht zu sein. Das projektorseitige und das empfängerseitige Lichtleiterelement 8 und 9 sind bedienbar, um den Sabotagefeststellungsstrahl L1 von dem lichtprojizierenden Element 11 aus zu dem lichtempfangenden Element 12 zu leiten und wirken zusammen, um einen optischen Pfad L für den Sabotagefeststellungsstrahl L1 zu definieren, der sich entlang einer äußeren Oberfläche der Linse 5 erstreckt. Die Lichtaustrittsfläche 8c des projektorseitigen Lichtleiterelements 8 und die Lichteinfallsfläche (eine der lichtübertragenden Flächen) 9a des empfängerseitigen Lichtleiterelements 9, die der Außenseite ausgesetzt ist und der Lichtaustrittsfläche 8c gegenüberliegt, sind geschliffen, das heißt mit feinen Oberflächenunregelmäßigkeiten gebildet, ähnlich denjenigen, die bei einem geschliffenen Glas vorzufinden sind.
-
Wenn das pyroelektrische Element 4 durch die Linse 5 FIR-Licht, das von einem menschlichen Körper innerhalb der Detektionsbereiche B ausgestrahlt wird, feststellt, stellt es fest, daß der menschliche Körper in die Detektionsbereiche B eingedrungen ist.
-
Wenn das lichtprojizierende Element 11 von einer in 3 gezeigten Steuerschaltung 13 angesteuert wird, strahlt es den Sabotagefeststellungsstrahl L1 zu der Lichteinfallsfläche 8a des projektorseitigen Lichtleiterelements 8. Der in das projektorseitige Lichtleiterelement 8 eintretende Sabotagefeststellungsstrahl L1 läuft teilweise zu einer lichtreflektierenden Fläche 8b des projektorseitigen Lichtleiterelements 8, die der Außenseite des projektorseitigen Lichtleiterelements 8 ausgesetzt ist, und teilweise zu dessen Lichtaustrittsfläche 8c, ohne von der lichtreflektierenden Fläche 8b reflektiert zu werden. Derjenige Anteil des Sabotagefeststellungsstrahls L1, der die lichtreflektierende Fläche 8b erreicht, wird teilweise von dieser so reflektiert, um zur Lichtaustrittsfläche 8c zu laufen, und wird teilweise durch die lichtreflektierende Fläche 8b zur Außenseite des projektorseitigen Lichtleiterelements 8 hindurchgelassen. Auf alle Fälle wird das von der Lichtaustrittsfläche 8c des projektorseitigen Lichtleiterelements 8 austretende Licht seinerseits nach außen gestreut, wie durch die strichpunktierte Linie gezeigt ist, und ein Anteil davon tritt anschließend durch die Lichteinfallsfläche 9a in das empfängerseitige Lichtleiterelement 9 ein. Das auf die Lichteinfallsfläche 9a auftreffende Licht wird gestreut und ein Anteil davon wird dann von einer lichtreflektierenden Fläche (ein Abschnitt einer Außenfläche) 9b des empfängerseitigen Lichtleiterelements 9, die der Außenseite ausgesetzt ist und durch eine geneigte Oberfläche definiert ist, die der Lichteinfallsfläche 9a des empfängerseitigen Lichtleiterelements 9 gegenüberliegt, reflektiert, so daß das reflektierte einfallende Licht durch die Lichtaustrittsfläche (eine der lichtübertragenden Flächen) 9c des empfängerseitigen Lichtleiterelements 9 von dem lichtempfangenden Element 12 empfangen werden kann. Die von dem lichtempfangenden Element 12 so empfangene Lichtmenge repräsentiert auf diese Weise eine Referenzeintrittslichtmenge, die bei der Abwesenheit eines auf einer äußeren Oberfläche der Linse 5 aufgetragenen Hindernisses normal ist. Folglich repräsentiert eine Ausgangsspannung V einer Eintrittslichtmenge-Detektionsschaltung 14 zu dieser Zeit einen Wert V0 eines im wesentlichen niedrigen Pegels, wie in 4A gezeigt ist.
-
In dem Fall jedoch, daß das Hindernis, beispielsweise ein transparenter Anstrich eines Typs, der in der Lage ist, FIR-Lichtstrahlen zu blockieren, aber Licht eines vom nahen Infrarot bis zum Sichtbaren reichenden Wellenlängenbereichs hindurchzulassen, auf die äußere Oberfläche der in 3 gezeigten Linse 5 aufgetragen wird, lagert sich das so aufgetragene Hindernis auf der Lichtaustrittsfläche 8c des projektorseitigen Lichtleiterelements 8 und auf der Lichteinfallsfläche 9a des empfängerseitigen Lichtleiterelements 9 ab, um Oberflächenunregelmäßigkeiten aufzufüllen, wodurch die Lichtaustrittsfläche 8c und die Lichteinfallsfläche 9a eben gemacht werden. Daher ist die Streuung des aus der Lichtaustrittsfläche 8c des projektorseitigen Lichtleiterelements 8 austretenden Sabotagefeststellungsstrahls L1 verringert, woraus sich eine Zunahme der auf die Lichteinfallsfläche 9a des empfängerseitigen Lichtleiterelements 9 einfallenden Menge des Sabotagefeststellungsstrahls L1 ergibt, und ist auch die Streuung des Lichts an der Lichteinfallsfläche 9a verringert. Folglich erhöht sich die auf das lichtempfangende Element 12 auftreffende Menge des Sabotagefeststellungsstrahls L1, wodurch die Ausgangsspannung V der Einfallslichtmenge-Detektionsschaltung 14 zur Feststellung der von dem lichtempfangenden Element 12 empfangenen Lichtmenge auf einen hohen Pegel V1 ansteigt, der höher ist als der Wert V0, wie in 4A gezeigt ist.
-
Andererseits in dem Fall, daß das Hindernis, beispielsweise ein schwarzer Anstrich eines Typs, der nicht nur FIR-Lichtstrahlen, sondern auch Licht eines vom nahen Infrarot bis zum Sichtbaren reichenden Wellenlängenbereichs blockiert, so auf die äußere Oberfläche der Linse 5 aufgetragen wird, um sich zumindest auf der lichtreflektierenden Fläche (ein Teil der Außenfläche) 8b und/oder der Lichtaustrittsfläche 8c des projektorseitigen Lichtleiterelements 8 abzulagern, kann der Sabotagefeststellungsstrahl L1 von einem solchen Hindernis absorbiert werden, und daher verringert sich die von der Lichtaustrittsfläche 8c des projektorseitigen Lichtleiterelements 8 austretende Menge des Sabotagefeststellungsstrahls L1. Auch wenn sich der schwarze Anstrich zumindest auf der Lichteinfallsfläche 9a und/oder der lichtreflektierenden Fläche 9b des empfängerseitigen Lichtleiterelements 9 ablagert, verringert sich entsprechend die von dem Lichtleiterelement 12 durch das empfängerseitige Lichtleiterelement 9 empfangene Lichtmenge. Folglich sinkt die Ausgangsspannung V der Einfallslichtmenge-Detektionsschaltung 14 zum Feststellen der von dem lichtempfangenden Element 12 empfangenen Lichtmenge auf einen niedrigen Pegel V2, der niedriger ist als der Wert V0, wie in 4B gezeigt ist.
-
Eine in 3 gezeigte Feststellungsschaltung (Detektionsschaltung) 15 weist einen ersten und zweiten Komparator 16 und 17 und eine Warnschaltung 18 auf. Eine Ausgangsspannung V der Einfallslichtmenge-Detektionsschaltung 14 wird an den ersten und zweiten Komparator 16 und 17 angelegt, so daß die Spannung V von dem ersten Komparator 16 mit einem ersten Schwellenwert d1 und außerdem von dem zweiten Komparator 17 mit einem zweiten Schwellenwert d2 verglichen werden kann. Beispielsweise ist der erste Schwellenwert d1 für den ersten Komparator 16 so gewählt, um ein Wert zu sein, der ungefähr 1,1 mal die Niederpegelspannung V0 ist, die von der Einfallslichtmenge-Detektionsschaltung 14 ausgegeben wird, wenn kein Hindernis aufgetragen ist, wohingegen der zweite Schwellenwert d2 für den zweiten Komparator 17 so gewählt ist, um ein Wert zu sein, der ungefähr 0,9 mal die Niederpegelspannung V0 ist, wenn kein Hindernis aufgetragen ist.
-
Abhängig vom Typ des auf die äußere Oberfläche der Linse 5 aufgetragenen Hindernisses, beispielsweise transparenter Anstrich oder schwarzer Anstrich, schickt der erste oder zweite Komparator 16 oder 17, die die Eingangsspannung V mit dem ersten oder zweiten Schwellenwert d1 und d2 vergleichen, ein Sabotagefeststellungssignal zur Warnschaltung 18, wenn die Eingangsspannung V höher ist als der erste Schwellenwert d1 oder niedriger ist als der zweite Schwellenwert d2. Die Warnschaltung 18 wird dann als Antwort auf das Sabotagefeststellungssignal entweder aus dem ersten Komparator 16 oder dem zweiten Komparator 17 tätig, um einer Steuerzentrale (nicht gezeigt) ein Warnsignal zu schicken. Auf diese Weise kann die Anwesenheit des Hindernisses, beispielsweise des außen auf der äußeren Oberfläche der Linse 5 aufgetragenen transparenten oder schwarzen Anstrichs, festgestellt werden.
-
Da außerdem der durch das projektorseitige Lichtleiterelement 8 und dann durch das empfängerseitige Lichtleiterelement 9 geleitete Sabotagefeststellungsstrahl L1 von dem lichtempfangenden Element 12 empfangen wird, können die jeweiligen Positionen des lichtprojizierenden Elements 11 und des lichtempfangenden Elements 12 so gewählt werden, daß sie je nach Wunsch an einer von der Linse 5 fernab angeordneten Position sind, und daher sind in der dargestellten Ausführungsform das lichtprojizierende Element 11 und das lichtempfangende Element 12 an der gedruckten Schaltungsplatte 10 angeordnet, die zum Halten dieser Elemente ohne weiteres benutzbar ist. Da außerdem die von dem lichtempfangenden Element 12 empfangene Lichtmenge sich nicht wesentlich ändert, auch wenn sich ein kleines Objekt, beispielsweise ein Insekt, zeitweilig auf der äußeren Oberfläche der Linse 5 niederläßt, wird der die vorliegende Erfindung verkörpernde Sicherheitssensor einen Fehlbetrieb, bei welchem er das kleine Objekt irrtümlich als Hindernis feststellt, nicht zur Folge haben.
-
5 zeigt eine in vergrößertem Maßstab dargestellte bruchstückhafte Schnittansicht eines Abschnitts des Sicherheitssensors gemäß eines Beispiels. In dieser Figur sind Komponententeile, die denen in 3 verwendeten entsprechen, mit den dazu gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
-
Der in 5 gezeigte Sicherheitssensor ist darin gekennzeichnet, daß sowohl die Lichtaustrittsfläche 8c des projektorseitigen Lichtleiterelements 8 als auch die Lichteinfallsfläche 9a des empfängerseitigen Lichtleiterelements 9 in der Form einer ebenen glatten Oberfläche ist, wohingegen die lichtreflektierende Fläche 9b des empfängerseitigen Lichtleiterelements 9 geschliffen ist, das heißt, mit feinen Oberflächenunregelmäßigkeiten gebildet ist, ähnlich denjenigen, die bei einem geschliffenen Glas vorzufinden sind.
-
Gemäß diesem Beispiel ist die Menge des Sabotagefeststellungsstrahl L1, die aus der Lichtaustrittsfläche 8c des projektorseitigen Lichtleiterelements 8 austritt und anschließend in das empfängerseitige Lichtleiterelement 9 eintritt, größer als diejenige in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform. Da jedoch der in das empfängerseitige Lichtleiterelement 9 eintretende Sabotagefeststellungsstrahl L1 gestreut wird, wenn er von der lichtreflektierenden Fläche 9b des empfängerseitigen Lichtleiterelements 9 reflektiert wird, sinkt die von dem lichtempfangenden Element 12 empfangene Menge des Sabotagefeststellungsstrahls L1 auf einen Wert, der ungefähr gleich demjenigen in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ist. Für den Fall, daß der transparente Anstrich aufgetragen ist und sich auf der lichtreflektierenden Fläche 9b des empfängerseitigen Lichtleiterelements 9 ablagert, werden die Oberflächenunregelmäßigkeiten der lichtreflektierenden Fläche 9b mit dem transparenten Anstrich gefüllt, um eine ebene glatte Oberfläche darzustellen, und als Folge davon nimmt die von der lichtreflektierenden Fläche 9b reflektierte Lichtmenge ab, was eine Zunahme der von dem lichtempfangenden Element 12 empfangenen Lichtmenge ergibt. Außerdem verringert sich in dem Fall eines aufgetragenen schwarzen Anstrichs die von dem lichtempfangenden Element 12 empfangene Lichtmenge, so wie es mit dem, was in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben ist, der Fall ist, und daher kann die Anwesenheit des Hindernisses auf die vorstehend beschriebene Weise festgestellt werden.
-
6 zeigt eine Perspektivansicht des Sicherheitssensors gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Komponententeile, die den in 3 gezeigten entsprechen, mit den dazu gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Der Sicherheitssensor gemäß dieser zweiten Ausführungsform ist von einer Struktur, bei welcher das projektorseitige Lichtleiterelement 8 und das empfängerseitige Lichtleiterelement 9 an dem kappenförmigen Gehäuse 3 an jeweiligen Orten nahe an einander gegenüberliegenden Seiten der Linse 5, d. h., an der von hieraus betrachteten linken und rechten Seite der Linse 5, angebracht sind. Die in der Praxis der dritten Ausführungsform verwendete Linse 5 ist in der Form einer allgemein rechteckigen flachen Linse. Der optische Pfad L für die Fortpflanzung des Sabotagefeststellungsstrahls L1 ist so entlang der äußeren Oberfläche der Linse 5 definiert, um sich zwischen dem projektorseitigen und dem empfängerseitigen Lichtleiterelement 8 und 9 zu erstrecken. Eine oder mehrere Oberflächen der Lichtaustrittsfläche 8c des projektorseitigen Lichtleiterelements 8 und Lichteinfallsfläche 9a des empfängerseitigen Lichtleiterelements 9, ist/sind geschliffen, um Oberflächenunregelmäßigkeiten bereitzustellen, ähnlich denjenigen, die in einem geschliffenen Glas vorzufinden sind. Der Sicherheitssensor 1 gemäß der zweiten Ausführungsform kann auf gleiche Weise funktionieren wie der gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform, um auf gleiche Weise die Sabotagefeststellungsfähigkeit auszuüben.
-
7 zeigt eine Perspektivansicht des Sicherheitssensors gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Komponententeile, die denjenigen in 3 gezeigten entsprechen, mit den dazu gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Der Sicherheitssensor gemäß dieser dritten Ausführungsform ist von einer Struktur, bei welcher das projektorseitige Lichtleiterelement 8 und das empfängerseitige Lichtleiterelement 9 an dem kappenförmigen Gehäuse 3 an jeweiligen Orten nahe einer Seite der Linse 5, zum Beispiel einer von hier aus betrachteten oberen Seite der Linse 5, angebracht sind. Die in der Praxis der vierten Ausführungsform verwendete Linse 5 ist in der Form einer konvexen Platte mit einem verhältnismäßig kleinen Krümmungsradius. Der optische Pfad L für die Fortpflanzung des Sabotagefeststellungsstrahls L1 ist so entlang der äußeren Oberfläche der Linse 5 definiert, um sich zwischen dem projektorseitigen und empfängerseitigen Lichtleiterelement 8 und 9 zu erstrecken. Die Lichtaustrittsfläche 8c des projektorseitigen Lichtleiterelements 8 und die Lichteinfallsfläche 9a des empfängerseitigen Lichtleiterelements 9 sind in einem kleinen Abstand zueinander beabstandet, um einander so gegenüber zu liegen, daß der optische Pfad L für den Sabotagefeststellungsstrahl L1, der sich zwischen der Lichtaustrittsfläche 8c und der Lichteinfallsfläche 9a erstreckt, von einer konvexen Oberfläche der Linse 5 nicht behindert wird.
-
Da auch in dieser dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine oder mehrere Oberflächen der Lichtaustrittsfläche 8c des projektorseitigen Lichtleiterelements 8 und Lichteinfallsfläche 9a des empfängerseitigen Lichtleiterelements 9, geschliffen ist/sind, um Oberflächenunregelmäßigkeiten bereitzustellen, ähnlich denjenigen, die in einem geschliffenen Glas vorzufinden sind, kann der Sicherheitssensor 1 gemäß der dritten Ausführungsform auf entsprechende Weise wie derjenige gemäß einer von erster und zweiten Ausführungsform funktionieren, um auf entsprechende Weise die Sabotagefeststellungsfähigkeit auszuüben.
-
8 und 9 zeigen den Sicherheitssensor gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 8 die Querschnittansicht entlang der Linie VIII-VIII von 9 zeigt und 9 die Querschnittansicht entlang der Linie IX-IX von 8 zeigt. Komponententeile, die in 8 und 9 gezeigt sind, aber den in 1 bis 3 gezeigten entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen, wie in 1 bis 3 verwendet, bezeichnet.
-
Der Sicherheitssensor 1 weist gleichermaßen einen kastenartigen Trägerkörper A auf, der aus einer allgemein rechteckigen Basis 2 ist, die geeignet ist, um an einer Haltefläche, beispielsweise einer Raumdecke S befestigt zu werden. Eine gedruckte Schaltungsplatte 10 ist an der Basis 2 angebracht und weist ein Paar von Halteelementen 20 und 20 auf, die an ihr angebracht sind. Ein Trägersubstrat 21 wird verstellbar von den Halteelementen 20 und 20 für eine Drehung um eine die Halteelemente 20 und 20 verbindende Achse gehalten und ein pyroelektrisches Element 4 und ein Polygonspiegel 22 sind an dem Trägersubstrat 21 angebracht, um mehrere Detektionsgebiete B zu definieren. Eine halbkugelförmige Abdeckung (einfallsseitige Verkleidung) 24, die aus einem opaken synthetischen Harz ist, ist so auf der Basis 2 aufgesetzt, um die Einfallsflächengebiete des pyroelektrischen Elements 4 und des Polygonspiegels 22 zu verkleiden. Wie in 9 gezeigt, sind das projektorseitige und das empfängerseitige Lichtleiterelement 8 und 9 an der halbkugelförmigen Abdeckung 24 angebracht und sind außerhalb eines Teils der Abdeckung 24 angeordnet, wo sich die Detektionsgebiete B erstrecken, das heißt, außerhalb eines Lichteinfallgebiets, durch welches das Licht des nahen Infrarot auf das pyroelektrische Element 4 auftrifft, so daß sich die Lichtaustrittsfläche 8c des projektorseitigen Lichtleiterelements 8 und die Lichteinfallsfläche 9a des empfängerseitigen Lichtleiterelements 9 gegenüberliegen können und zwischen ihnen ein optischer Pfad L für das Sabotagefeststellungslicht L1 definiert ist. Die halbkugelförmige Abdeckung 24, die in der in 8 und 9 gezeigten Ausführungsform verwendet wird, dient lediglich dazu, den Sensorträgerkörper A zu schützen, und hat keine Linsenfähigkeit, die die Detektionsgebiete definiert. Das lichtprojizierende und lichtempfangende Element 11 und 12 sind fest an der gedruckten Schaltungsplatte 10 angebracht. Somit werden das pyroelektrische Element 4 und das lichtprojizierende und lichtempfangende Element 11 und 12 von der Basis 2 gehalten, die einen Teil des Sensorträgerkörpers A bildet, und sind von der an der Basis 2 angebrachten halbkugelförmigen Abdeckung 24 ummantelt. Das lichtprojizierende Element 11 ist mit der in 3 gezeigten Steuerschaltung 13 elektrisch verbunden, wohingegen das lichtempfangende Element 12 mit der Einfallslichtmenge-Detektionsschaltung 14 und der Detektionsschaltung 15, die beide ebenfalls in 3 gezeigt sind, elektrisch verbunden ist.
-
In dem Sicherheitssensor 1 gemäß der in 8 und 9 gezeigten Ausführungsform wirken die Lichtaustrittsfläche 8c des projektorseitigen Lichtleiterelements 8, die geschliffen ist, um die Oberflächenunregelmäßigkeiten zu haben, und die Lichteinfallsfläche 9a des empfängerseitigen Lichtleiterelements 9, die ebenfalls geschliffen ist, um die Oberflächenunregelmäßigkeiten zu haben, zusammen, um den sich dazwischen erstreckenden optischen Pfad L für den Sabotagefeststellungsstrahl L1 zu definieren. Dieser optische Pfad L erstreckt sich geradlinig zwischen der Lichtaustrittsfläche 8c des projektorseitigen Lichtleiterelements 8 und der Lichteinfallsfläche 9a des empfängerseitigen Lichtleiterelements 9 über die gekrümmte äußere Oberfläche der Abdeckung 24, wobei die Lichtleiterelemente 8 und 9 aus der Abdeckung 24 hervorstehen.
-
So wie es mit der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Fall ist, nimmt also in dem Fall, daß sich das Hindernis, beispielsweise der transparente Anstrich oder der schwarze Anstrich, auf der Lichtaustrittsfläche 8c und/oder der Lichteinfallsfläche 9a ablagert, die von dem lichtempfangenden Element 12 empfangene Lichtmenge auf einen höheren Wert zu oder auf einen niedrigeren Wert ab, verglichen mit demjenigen, der auftritt, wenn kein Hindernis aufgetragen ist, und daher kann die Anwesenheit des Hindernisses von der Detektionsschaltung 15 festgestellt werden.
-
Abgesehen von dem transparenten Anstrich, auf den in der vorstehenden Beschreibung Bezug genommen wurde, kann das Hindernis, mit welchem der die vorliegende Erfindung verkörpernde Sicherheitssensor arbeiten kann, ein Klebeband aus transparentem Kunststoff oder Zellophan, ein Gel oder cremiges Klebmaterial oder eine Dichtungsmasse aufweisen. Wenn das Hindernis dieser Art auf die äußere Oberfläche der Linse 5 aufgetragen wird, werden die Oberflächenunregelmäßigkeiten der Lichtaustrittsfläche 8c des projektorseitigen Lichtleiterelements 8 oder der Lichteinfallsfläche 9a des empfängerseitigen Lichtleiterelements 9 von dem Hindernis aufgrund seiner eigenen Viskosität aufgefüllt, und daher ändert sich die von dem lichtempfangenden Element 12 empfangene Lichtmenge, so daß die Anwesenheit des Hindernisses von der Detektionsschaltung 15 festgestellt werden kann, die dann eine solche Änderung der von dem lichtempfangenden Element 12 empfangenen Lichtmenge feststellt. Selbst wenn das Hindernis ein flüssiges Medium, beispielsweise Wasser oder Öl, ist, macht die Ablagerung eines solchen Hindernisses, bevor es trocknet, die Oberflächenunregelmäßigkeiten der lichtreflektierenden Fläche, der Lichaustrittsfläche oder der Lichteinfallsfläche zu einer im wesentlichen ebenen Oberfläche, und daher ändert sich die von dem lichtempfangenden Element 12 empfangene Lichtmenge, so daß die Anwesenheit des Hindernisses von der Detektionsschaltung 15 festgestellt werden kann.
-
Anzumerken ist, daß in jeder der vorstehenden Ausführungsformen die Oberfläche, auf welcher die Oberflächenunregelmäßigkeiten gebildet sind, die gesamte oder ein Teil mindestens einer der folgenden der Außenseite ausgesetzten Oberflächen sein kann, nämlich Lichtaustrittsfläche 8c (beide des projektorseitigen Lichtleiterelements 8), oder Lichteinfallsfläche 9a (beide des empfängerseitigen Lichtleiterelements 9). Es ist auch anzumerken, daß das projektorseitige Lichtleiterelement 8 oder das empfängerseitige Lichtleiterelement 9 einen Abschnitt haben können, der innerhalb des Bereichs, in welchem das Licht des nahen Infrarot auf das pyroelektrische Element 4 einfällt, angeordnet ist.
-
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, die nur zum Zwecke der Veranschaulichung verwendet sind, vollständig beschrieben worden ist, können sich Fachleute nach Lesen der hier vorgelegten Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Rahmen dessen, was offensichtlich ist, ohne weiteres zahlreiche Änderungen und Modifikationen ausdenken. Demgemäß sind solche Änderungen und Modifikationen als hierin enthalten aufzufassen, es sei den, sie weichen von dem Bereich der Erfindung ab, so wie er den hier angefügten Ansprüchen zu entnehmen ist.
