EP0254813A2 - Detektionsverfahren für einen passiven Infrarot-Bewegungsmelder und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Detektionsverfahren für einen passiven Infrarot-Bewegungsmelder und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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EP0254813A2
EP0254813A2 EP87105734A EP87105734A EP0254813A2 EP 0254813 A2 EP0254813 A2 EP 0254813A2 EP 87105734 A EP87105734 A EP 87105734A EP 87105734 A EP87105734 A EP 87105734A EP 0254813 A2 EP0254813 A2 EP 0254813A2
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EP
European Patent Office
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output
radiation
signal
time delay
detector
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EP87105734A
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French (fr)
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EP0254813A3 (en
EP0254813B1 (de
Inventor
Joachim Willie
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Fritz Fuss GmbH and Co
Original Assignee
Fritz Fuss GmbH and Co
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
    • G08B13/19—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems
    • G08B13/191—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems using pyroelectric sensor means

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting an object which has entered the measuring field of a passive infrared motion detector (PIR motion detector), in which the signal level of a radiation detector is determined and the frequency of the deviations of an output signal from a predetermined reference level is compared with a predetermined reference signal frequency and if there is agreement a detector is activated. Furthermore, the invention relates to an arrangement for performing the method.
  • PIR motion detector passive infrared motion detector
  • PIR motion detectors are used in hazard detection technology, in particular in intrusion protection technology, and in control technology to detect moving objects indoors.
  • the infrared radiation (IR radiation) emitted by a human body or by another heat source is bundled by an optical device and fed to a radiation detector, the output signal of which is processed in an electronic evaluation unit.
  • IR radiation infrared radiation
  • a large number of motion detectors are each connected to an alarm center via an alarm line, at which an alarm is triggered in the event of motion detection.
  • the known PIR motion detectors are designed to detect and evaluate dynamic changes in radiation flux, that is to say changes over time in the temperature difference between the ambient temperature and the respective surface temperature of the object. So that a message signal is generated, it is necessary that the object both penetrates into the measuring field and exits the measuring field again. If the measuring field is divided into several adjacent measuring zones radiating from the motion detector, the sensor output signals generated by the entrances and exits to the individual measuring zones are compared in terms of their amplitudes and their number or polarity with predetermined reference values as well as predetermined polarity sequences and time sequences and from that Given comparison result if inferred about an object movement.
  • the invention has for its object to provide a method of the type mentioned, with which the dwell or the movement of an object within the measuring field can be detected and evaluated. Furthermore, the invention is based on the object of also realizing this according to the arrangement.
  • the object is achieved in that the output voltage level is delayed in accordance with the expected signal frequencies, that when the radiation received by the measuring field changes below the lowest signal frequency, measurement field radiation tracking is carried out, that the tracked output voltage level is compared with a time-delayed reference output voltage level dependent on signal amplitude and that an actuator is set when the output voltage level exceeds the reference output voltage level after a predetermined time.
  • the object is achieved in that the output of the radiation detector is fed to a differential amplifier both directly and via a time delay element, with a time delay corresponding to the expected signal frequency of an object detection, in that the output of the differential amplifier is supplied both directly and via a signal amplitude-dependent time reference tracking is connected to a comparator, the output of which is connected to a detection line via a further time delay element.
  • the invention makes use of the knowledge that the inhomogeneity of a measuring field, which is based on the physical conditions such as absorption, reflection, specific thermal conductivity and different influences of extraneous radiation, is used for evaluation, taking into account the change in the received direct light component of the surrounding objects.
  • the detection takes place on the basis of the change in the absolute radiation power value associated with these thermal inhomogeneities.
  • a preferred development of the arrangement consists in that the output of the differential amplifier is fed to another differential amplifier both directly and via a time delay element.
  • the object detection sensitivity can be increased by this measure.
  • dual radiation detectors may be present in the antipolarity circuit, for two comparators to be connected in parallel after the reference tracking for determining an antipolarity signal amplitude, and for a memory device controlled by the output signals of the two comparators to temporarily store the time-delayed comparator output signals.
  • a further preferred embodiment of the invention consists in that further time delay elements for interference signal suppression are present in the parallel feed to the differential amplifiers.
  • a further preferred development of the invention consists in that the output of the radiation detector is additionally fed to a series connection of differentiators and selective amplifiers, the output signal of which is connected to an alarm line.
  • object detection can take place on the basis of predetermined amplitude sequences and signal frequencies.
  • Fig. 1 shows purely schematically a measuring range monitored by a PIR motion detector with a sensor S, which here consists, for example, of two approximately conical measuring zones 20, 20 ⁇ .
  • the infrared radiation of the two measuring zones 20, 20 ⁇ which can extend from the visible to the middle infrared radiation range, is focused on the sensor S via an optical device, not shown.
  • Each change in the radiation incidence causes an output voltage change at the sensor S, which is evaluated in an arrangement described in the following figures.
  • the sensor S consists of pyro-electric dual sensors 1, 1 ⁇ in antipolarity circuit, each consisting of a crystal with an effective length X and an effective area A or A ⁇ and are arranged at a distance B.
  • the optical device can consist, for example, of a lens or a mirror arrangement, which determines the geometric dimensions of the receiving zone 20, 20 ⁇ as a function of the detector size, the crystal distance and the focal length. Therefore, it is of course also possible to implement more than two reception zones.
  • FIG. 1 also illustrates in a purely schematic manner how the relationship between the measuring field size and the size of an object 22 changes at different distances e1, e3 and e4 from the motion detector.
  • an object 22 of the same size is shown in the measuring field 20 at each distance.
  • the radiation power is reduced in the square of the distance.
  • Fig. 1 illustrates that at the same speed of the object, the time period for Traversing the measuring fields at different distances is inevitably also different. The determination of this time period can be determined on the basis of an entrance amplitude and an exit amplitude at the outputs of the two detectors 1, 1 ⁇ .
  • the measuring zones 20 shows one of the measuring zones 20, which is directed onto a measuring field background, which in the example shown here comprises purely schematically four areas with radiation components ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3 and ⁇ 4. Further radiation is imitated within the measuring field volume, which is schematically marked with ⁇ 5.
  • the object 22 emits a radiation component ⁇ 6.
  • the radiation detector will set itself to a value which corresponds to the received radiation change of the radiation components ⁇ 1 to ⁇ 4 of the measuring field background, the radiation of the measuring range volume ⁇ 5 and the radiation component ⁇ 6 of the object 22 when it enters the measuring field 20 arrives, corresponds. If the object 22 moves, for example, at a distance e1 through the measuring zone 20, a distance ⁇ S1 is covered.
  • the radiation received at the radiation detector will result from the sum of the radiation components ⁇ 2, ⁇ 3, ⁇ 5 and ⁇ 6.
  • the distance ⁇ S2 would be covered at a distance e2, etc.
  • the three diagrams in FIG. 3 each show the course of the output signal of the radiation detector S over time t.
  • t1 denotes the entry of the object 22 into the measuring zone and t2 exit of the object from the measuring zone.
  • the amplitudes are also identified with indices e1, e2, e3, which belong to the different distances e1, e2, e3. It is clear to see that a large input signal level A e1 and a correspondingly large output signal level A a1 occur at the small distance e1. With increasing distance, the input level A E2 or A E3 decreases in the square if the distances double or triple compared to the distance e1.
  • the associated output signal levels A a2 and A a3 also occur after a time delay. This is because the distance e1 and the measuring zone 20 are traversed in the time ⁇ t1. At distances e2 and e3, the time ⁇ t2 and ⁇ t3 are necessary, because distances ⁇ S1, ⁇ S2 and ⁇ S3 of different lengths have to be covered. If the object 22 would leave the measuring zone again after staying within the measuring zone, this would result in a curve course which decays over a longer period of time and is referred to as the change in signal level A v . When leaving the reception area, an output signal would be tapped at the radiation detector, which corresponds approximately to the signal curve A a1 .
  • the positive and negative amplitudes are denoted by U+ and U ⁇ , respectively.
  • the second line of FIG. 3 shows a curve which is characteristic of a relatively slow movement speed or a short residence time in the measuring zone 20.
  • the entrance signal amplitude is denoted by A E
  • the exit signal amplitude by A A
  • the amplitude associated with the dwelling of an object 22 is denoted by A V.
  • the typical curve profile is shown for an object that lingers longer in the measuring zone 20 or for an object that subsequently remains static, the same reference numerals being used for the same sizes.
  • a radiation detector 1 is followed by a signal amplifier 2, the output signal of which is fed in parallel to two different evaluation branches, Namely, a detection evaluation I and a detection control evaluation II.
  • the detection evaluation I consists of a series connection of differentiators 30, 32, 34, 36 and selective amplifiers 31, 33, 35. By connecting the selective amplifiers and the differentiators in series, the detection evaluation I can be graded to one predefined sensitivity can be designed.
  • a notification signal which can be transmitted to a reporting center (not shown) on a first reporting line 37 can be tapped if a radiation change is detected in an evaluation circuit 38 which is determined by an object penetrating and exiting the measuring zone associated with the radiation sensor 1 .
  • the criteria for this are the signal frequency and the amplitude sequence, as exemplified in FIG. 3 above.
  • the output signal of the signal amplifier 2 is coupled directly in order to obtain the information content of the detector signals.
  • the output voltage level which is dependent on the change in the ambient radiation, is supplied in parallel to a first and a second time delay element 3, 4.
  • the time delay of the first time delay element 3 corresponds to an expected signal frequency of an object whose detection is desired. If the ambient radiation changes below the lowest signal frequency, the ambient radiation is tracked accordingly.
  • the reference value C thus formed is fed to a differential amplifier 5, which amplifies the difference between the reference value and the current signal level. This can be applied directly to the differential amplifier 5 or, as in the example shown here, via the second time delay element 4, which is used to suppress interference pulses.
  • the differential amplifier 5 has a circuit stage which is similar in principle connected downstream, which consists of a third time delay element 6 and a fourth time delay element 7 connected in parallel thereto and a further differential amplifier 8, to which the outputs of the third and fourth time delay elements 6, 7 are applied.
  • the time constant of the third time delay element is in turn matched to a signal frequency of an object detection, while the delay through the fourth time delay element 7 serves to suppress interference pulses.
  • the amplified reference signal is fed to a comparator stage, which consists of a reference tracker 9 and two comparators 10 and 11 connected in parallel.
  • the comparators are supplied on the one hand with the output signal of the differential amplifier 8 and at the reference inputs the output signal of the reference tracking. This consists of a time delay element dependent on the signal amplitude.
  • a timer 12 or 13 is activated, which is connected downstream of the respective comparators.
  • a memory element 14 and 15 are controlled crosswise by the comparators 10 and 11. If signal amplitudes occur that exceed the predetermined times of the timing elements 12, 13, the associated memory element 14, 15 is set. This memory element is reset when an antipolarity signal amplitude F or G occurs at the output of the comparator 10 or 11.
  • the outputs of the two memory elements 14, 15 are linked in time with a logic circuit 16. Via the logic circuit 16, they control an actuator 17, which forwards the detection of a dwelling object in the measuring zone of the radiation detector 1 to a signaling center (not shown).

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Abstract

Erfindungsgemäß wird die Inhomogenität des Meßwert-Hintergrundes, die auf physikalischen Gegebenheiten, wie Absorption, Reflexion, spezifischem Wärmeleitwert oder unterschiedlichem Fremdstrahlungseinfluß beruht, zur Auswertung herangezogen. Bei einer Änderung der Umfeldstrahlung, die unterhalb einer tiefsten, vorgegebenen Signalfrequenz erfolgt, wird eine Umfeldstrahlungs-Nachführung durchgeführt, um den jeweiligen Referenzwert an die Änderung des Meßfeldhintergrundes anzugleichen. Die Nachführung erfolgt dadurch, daß die Differenz des aktuellen Ausgangssignals des Strahlungsdetektors und eines entsprechend verzögerten Ausgangssignals über eine signalamplitudenabhängige zeitliche Referenznachführung einem Komparator zugeführt wird, der ein Zeitglied und eine Speichereinrichtung steuert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren eines in das Meßfeld eines passiven Infrarot-Bewegungsmelders (PIR-Be­wegungsmelder) eingedrungenen Objektes, bei welchem der Signal­pegel eines Strahlungsdetektors ermittelt und die Frequenz der Ab­weichungen eines Ausgangssignals von einem vorgegebenen Refe­renzpegel mit einer vorgegebenen Referenzsignalfrequenz ver­glichen und bei Übereinstimmung ein Melder aktiviert wird. Wei­terhin betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Bekanntlich werden in der Gefahrenmeldetechnik, insbesondere in der Intrusionsschutztechnik, und in der Steuerungstechnik PIR-­Bewegungsmelder zur Erfassung von bewegten Objekten in Innenräu­men eingesetzt. Dabei wird innerhalb eines Meßbereiches die von einem menschlichen Körper oder von einer anderen Wärmequelle ab­gegebene Infrarot-Strahlung (IR-Strahlung) von einer optischen Einrichtung gebündelt und einem Strahlungsdetektor zugeführt, dessen Ausgangssignal in einer elektronischen Auswerteeinheit verarbeitet wird. In der Gefahrenmeldetechnik ist eine Vielzahl von Bewegungsmeldern jeweils über eine Meldelinie mit einer Mel­dezentrale verbunden, an welcher im Falle einer Bewegungsdetek­tion ein Alarm ausgelöst wird.
  • Die bekannten PIR-Bewegungsmelder sind darauf ausgelegt, dyna­mische Strahlenflußänderungen, d. h. zeitliche Änderungen der Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur und der je­weiligen Oberflächentemperatur des Objektes, zu erfassen und aus­zuwerten. Damit ein Meldesignal erzeugt wird, ist es erforderlich, daß das Objekt sowohl in das Meßfeld eindringt als auch aus dem Meßfeld wieder austritt. Wenn das Meßfeld in mehrere nebeneinander liegende, strahlenförmig vom Bewegungsmelder ausgehende Meßzonen eingeteilt ist, werden die von den Eintritten und Austritten in die einzelnen Meßzonen erzeugten Sensorausgangssignale hinsicht­lich ihrer Amplituden und ihrer Anzahl bzw. Polarität mit vorge­gebenen Referenzwerten sowie vorgegebenen Polaritätsfolgen und Zeitfolgen verglichen und aus dem Vergleichsergebnis gegebenen­ falls auf eine Objektbewegung geschlossen.
  • Diese bekannten PIR-Bewegungsmelder werten also nur die zeit­liche Änderung der erfassten Strahlung aus. Sie reagieren im wesentlichen auf das Durchqueren des Meßfeldes. Das Verweilen eines Objektes im Meßbereich kann dagegen nicht differenziert erkannt werden. Im praktischen Einsatz eines derartigen Bewe­gungsmelders kann die Temperaturänderung des Überwachungsbereich­es außer durch das Eindrigen eines Objektes mit einer zum Meß­feld unterschiedlichen Temperaturstrahlung auch durch eine Viel­zahl von anderen Parametern verändert werden. Es kann beispiels­weise vorkommen, daß das Meßfeld selbst oder im Meßfeld feststeh­ende Objekte ihre Eigenstrahlung verändern. Ferner können Strah­lungsquellen, die außerhalb des Meßfeldes liegen, durch Reflek­tion an entsprechenden Objekten innerhalb des Meßfeldes eine Temperaturstrahlungsänderung vortäuschen. Auch das Ein­dringen und Verweilen eines Objektes im Detektionsbereich hat in der Regel eine Temperaturänderung zur Folge. Das gleiche gilt für den Fall, daß sich ein Objekt, das längere Zeit in der Meßzone verweilte, aus dem Detektionsbereich herausbewegt. Obwohl die be­kannten Bewegungsmelder in den meisten Anwendungsfällen zufrie­denstellend arbeiten, kann es in anderen Anwendungsfällen als nachteilig empfunden werden, daß prinzipbedingt entweder der De­tektionsbereich sehr klein gehalten werden muß oder die Detek­tion eines bewegten Objektes innerhalb des Meßfeldes nicht er­kannt werden kann, so daß in dieser Hinsicht keine Überwachung erfolgt. Im Bereich der Steuerungsanwendungen kann dieser Mangel Fehlfunktionen auslösen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der ein­gangs genannten Art anzugeben, mit welchem auch das Verweilen bzw. die Bewegung eines Objektes innerhalb des Meßfeldes erkannt und ausgewertet werden kann. Weiterhin liegt der Erfindung die Auf­gabe zugrunde, dies auch anordnungsmäßig zu realisieren.
  • Bei dem Verfahren wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Aus­gangsspannungspegel entsprechend den erwarteten Signalfrequenzen zeitverzögert wird, daß bei einer Änderung der vom Meßfeld emp­fangenen Strahlung unterhalb der tiefsten Signalfrequenz eine Meßfeldstrahlungsnachführung durchgeführt wird, daß der nachge­führte Ausgangsspannungspegel mit einem signalamplitudenabhängigen zeitlich verzögerten Referenzausgangsspannungspegel verglichen wird und daß ein Aktor gesetzt wird, wenn der Ausgangsspannungs­pegel den Referenzausgangsspannungspegel nach einer vorgegebenen Zeit überschreitet.
  • Für die Anordnung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Aus­gang des Strahlungsdetektors sowohl unmittelbar als auch über ein Zeitverzögerungsglied, mit einer der erwarteten Signalfrequenz einer Objektdetektion entsprechenden Zeitverzögerung einem Dif­ferenzverstärker zugeführt wird, daß der Ausgang des Differenz­verstärkers sowohl unmittelbar als auch über eine signalampli­tudenabhängige zeitliche Referenznachführung mit einem Komparator verbunden ist, dessen Ausgang über ein weiteres Zeitverzögerungs­glied mit einer Meldelinie verbunden ist.
  • Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, daß die Inhomo­genität eines Meßfeldes, die auf den physikalischen Gegebenheiten wie Absorbtion, Reflexion, spezifischem Wärmeleitwert und unter­schiedlichem Fremdstrahlungseinfluß beruht, unter Betrachtung der Änderung des empfangenen Gleichlichtanteils der Umfeldobjekte zur Auswertung herangezogen wird. Die Detektion erfolgt aufgrund der mit diesen thermischen Inhomogenitäten verbundenen Änderung des abso­luten Strahlungsleistungswertes.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung der Anordnung besteht darin, daß der Ausgang des Differenzverstärkers sowohl unmittelbar als auch über ein Zeitverzögerungsglied einem weiteren Differenzverstärker zu­geführt wird. Durch diese Maßnahme kann die Objektdetektionsemp­findlichkeit erhöht werden.
  • Des weiteren kann es vorteilhaft sein, daß Dual-Strahlungs­detektoren in Antipolaritätsschaltung vorhanden sind, daß der Referenznachführung parallel zwei Komparatoren zum Er­mitteln einer Antipolaritätssignalamplitude nachgeschaltet sind, und daß eine von den Ausgangssignalen der beiden Kom­paratoren gesteuerte Speichereinrichtung zur Zwischensepei­cherung der zeitverzögerten Komparator-Ausgangssignale vor­handen ist.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß in der parallelen Zuführung zu den Differenzver­stärkern weitere Zeitverzögerungsglieder zur Störsignalaus­blendung vorhanden sind.
  • Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Ausgang des Strahlungsdetektors zusätzlich einer Reihenschaltung von Differenziergliedern und seletiven Ver­stärkern zugeführt ist, deren Ausgangssignal mit einer Melde­linie verbunden ist. Mit dieser Anordnung kann eine Objekt­detektion anhand von vorgegebenen Amplitudensequenzen und Signalfrequenzen erfolgen.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in Figuren dar­gestellten Ausführungsbeispieles weiter beschrieben.
    • Fig. 1 zeigt schematisch ein Meßfeld eines Dual-Strahlungs­detektors;
    • Fig. 2 veranschaulicht schematisch verschiedene charakteri­stische Größen eines Meßfeldes;
    • Fig. 3 zeigt über der Zeit verschiedene Verläufe des Aus­gangsspannungspegels eines Strahlungsdetektors und
    • Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines PIR-Bewegungsmelders.
  • Fig. 1 zeigt rein schematisch einen von einem PIR-Bewegungsmelder mit einem Sensor S überwachten Meßbereich, der hier beispielhaft aus zwei etwa kegelförmig ausgebildeten Meßzonen 20, 20ʹ besteht. Die infrarote Strahlung der beiden Meßzonen 20, 20ʹ, die sich vom sichtbaren bis mittleren Infrarot-Strahlungsbereich erstrecken kann, wird über eine nicht dargestellte optische Einrichtung auf den Sensor S gebündelt. Jede Änderung des Strahlungseinfalls be­wirkt am Sensor S eine Ausgangsspannungsänderung, die in einer in den nachfolgenden Figuren beschriebenen Anordnung ausgewertet wird.
  • Der Sensor S besteht aus pyro-elektrischen Dualsensoren 1, 1ʹ in Antipolaritätsschaltung, die jeweils aus einem Kristall mit einer wirksamen Länge X und einer wirksamen Fläche A bzw. Aʹ bestehen und im Abstand B angeordnet sind. Die optische Einrichtung kann beispielsweise aus einer Linsen- oder aus einer Spiegelan­ordnung bestehen, welche die geometrischen Ausmaße der Empfangs­zone 20, 20ʹ in Abhängigkeit von der Detektorgröße, vom Kristall­abstand und von der Brennweite ermittelt. Daher ist es selbstver ständlich auch möglich, mehr als zwei Empfangszonen zu realisie­ren.
  • In Fig. 1 ist ferner rein schematisch veranschaulicht, auf welche Weise sich das Verhältnis zwischen Meßfeldgröße und der Größe eines Objektes 22 in verschiedenen Abständen e1, e3 und e4 vom Bewegungsmelder ändert. Dazu ist im Meßfeld 20 zu jeder Entfer­nung jeweils ein gleich großes Objekt 22 dargestellt. Es dürfte damit deutlich werden, daß ein gleich großes Objekt beim Ein­dringen in die unterschiedlichen Entfernungszonen oder beim Ver­weilen darin charakteristische Strahlungsänderungen verursacht. Nach dem Strahlungsgesetz reduziert sich die Strahlungsleistung im Quadrat der Entfernung. Des weiteren veranschaulicht Fig. 1, daß bei gleicher Geschwindigkeit des Objektes die Zeitdauer zum Durchqueren der Meßfelder bei unterschiedlicher Entfernung zwangsläufig ebenfalls unterschiedlich ist. Die Bestimmung dieser Zeitdauer kann anhand einer Eintrittsamplitude und einer Austrittsamplitude an den Ausgängen der beiden Detek­toren 1, 1ʹ ermittelt werden.
  • In Fig. 2 ist eine der Meßzonen 20 dargestellt, die auf einem Meßfeldhintergrund gerichtet ist, der in dem hier gezeigten Beispiel rein schematisch vier Bereiche mit Strahlungsantei­len φ1, φ2, φ3 und φ4 umfaßt. Weitere Strahlung wird inner­halb des Meßfeld-Volumens imitiert, die schematisch mit φ5 gekennzeichnet ist. Das Objekt 22 sendet einen Strahlungsan­teil φ6 aus. Abhängig von der aus dem Meßfeld empfangenen Strahlung wird sich der Strahlungsdetektor auf einen Wert ein­stellen, welcher der empfangenen Strahlungsänderung der Strah­lungsanteile φ1 bis φ4 des Meßfeldhintergrundes, der Strah­lung des Meßbereich-Volumens φ5 und des Strahlungsanteils φ6 des Objektes 22, wenn es in das Meßfeld 20 gelangt, entspricht. Bewegt sich das Objekt 22 beispielsweise in der Entfernung e1 durch die Meßzone 20, so wird dabei eine Strecke Δ S1 zurück­gelegt. Beim Eintritt in die Meßzone 20 am Meßzonenrand EOL wird sich die empfangene Strahlung am Strahlungsdetektor aus der Summe der Strahlungsanteile φ2, φ3, φ5 und φ6 ergeben. In einer Entfernung e2 würde die Strecke Δ S2 zurückgelegt usw.
  • Die drei Diagramme in Fig. 3 zeigen jeweils über der Zeit t den Verlauf des Ausgangssignals des Strahlungsdetektors S. Dabei ist mit t1 jeweils der Eintritt des Objektes 22 in die Meßzone und mit t2 Austritt des Objektes aus der Meßzone bezeichnet. In dem oben dargestellten Diagramm sind ferner die Amplituden mit Indices e1, e2, e3 gekennzeichnet, die zu den unterschiedlichen Entfernungen e1, e2, e3 gehören. Es ist deutlich zu sehen, daß bei der kleinen Entfernung e1 ein großer Ein­gangssignalpegel Ae1 und ein entsprechender großer Ausgangs­signalpegel Aa1 auftreten. Mit zunehmender Entfernung ver­ringert sich der Eingangspegel AE2 bzw. AE3 im Quadrat, wenn sich die Entfernungen gegenüber der Entfernung e1 verdoppeln bzw. verdreifachen. Das Auftreten der zugehörigen Ausgangs­signalpegel Aa2 und Aa3 erfolgt zusätzlich nach einer zeit­lichen Verzögerung. Dies ist darin begründet, daß in der Ent­fernung e1 und die Meßzone 20 in der Zeit Δ t1 durchquert wird. In der Entfernung e2 bzw. e3 sind die Zeit Δt2 bzw. Δt3 erforderlich, da unterschiedlich lange Strecken ΔS1, ΔS2 bzw. ΔS3 zurückgelegt werden müssen. Würde das Objekt 22 nach einem Verweilen innerhalb der Meß­zone die Meßzone wieder verlassen, so hätte dies einen über einen längeren Zeitraum abklingenden Kurven­verlauf zur Folge, der als Signalruhepegeländerung Av bezeich­net ist. Beim Verlassen des Empfangsbereiches wäre ein Aus­gangssignal am Strahlungsdetektor abgreifbar, das etwa dem Signalverlauf Aa1 entspricht. Die positiven und negativen Amplituden sind mit U⁺ bzw. U⁻ bezeichnet. In der zweiten Zeile der Fig. 3 ist ein Kurvenverlauf wieder­gegeben, der charakteristisch für eine relativ langsame Be­wegungsgeschwindigkeit bzw. eine kurze Verweildauer in der Meßzone 20 ist. Die Eintrittssignalamplitude ist mit AE, die Aus­trittssignalamplitude mit AA und die dem Verweilen eines Objektes 22 zugehörige Amplitude ist mit AV bezeichnet. In der letzten Zeile ist der typische Kurvenverlauf bei einem länger verweilenden Gegenstand in der Meßzone 20 bzw. bei einem an­schließend statisch verweilenden Gegenstand dargestellt, wobei für gleiche Größen gleiche Bezugszeichen gebraucht sind. Im Blockschaltbild der Fig. 4 ist einem Strahlungsdetektor 1 ein Signalverstärker 2 nachgeschaltet, dessen Ausgangssignal parallel zwei unterschiedlichen Auswertezweigen zugeführt wird, nämlich einer Detektionsauswertung I und einer Detektionskon­trollauswertung II. Die Detektionsauswertung I besteht aus einer Reihenschaltung von Differenziergliedern 30, 32, 34, 36 und selektiven Verstärkern 31, 33, 35. Durch die Reihenschaltung der selektiven Verstärker und der Differenzierglieder kann die Detektionsauswertung I stufenweise auf eine vorgegebene Empfind­lichkeit ausgelegt werden. Am Ausgang der Detektionsauswertung ist ein auf einer ersten Meldelinie 37 an eine Meldezentrale (nicht dargestellt) übertragbares Meldesignal abgreifbar, wenn in einer Auswerteschaltung 38 eine Strahlungsänderung festge­stellt wird, die auf ein Eindringen und ein Austreten eines Objektes aus der dem Strahlungssensor 1 zugehörigen Meßzone festgestellt wird. Die Kriterien dazu sind die Signalfrequenz und die Amplitudensequenz, wie sie in Fig. 3 oben beispiel­haft veranschaulicht ist.
  • In der Detektionskontrollauswertung II wird das Ausgangssignal des Signalverstärkers 2 direkt gekoppelt, um den Informationsge­halt der Detektorsignale zu erhalten. Dabei wird der Ausgangs­spannungspegel, der von der Änderung der Umfeldstrahlung ab­hängig ist, parallel einem ersten und einem zweiten Zeitver­zögerungsglied 3, 4 zugeführt. Die Zeitverzögerung des ersten Zeitverzögerungsgliedes 3 entspricht einer erwarteten Signal­frequenz eines Objektes, dessen Detektion gewünscht wird. Bei Änderungen der Umfeldstrahlung unterhalb der tiefsten Signal­frequenz erfolgt eine entsprechende Umfeldstrahlungsnachführung. Der so gebildete Referenzwert C wird einem Differenzverstärker 5 zugeführt, der jeweils die Differenz des Referenzwertes zum aktuellen Signalpegel verstärkt. Dieser kann unmittelbar am Differenzverstärker 5 anliegen oder, wie in dem hier gezeigten Beispiel, über das zweite Zeitverzögerungsglied 4, welches zur Störimpulsausblendung dient.
  • Zur Erhöhung der Objekt-Detektionsempfindlichkeit ist dem Dif­ferenzverstärker 5 eine prinzipiell ähnliche Schaltungsstufe nachgeschaltet, die aus einem dritten Zeitverzögerungsglied 6 und einem parallel dazu geschalteten vierten Zeitverzögerungs­glied 7 sowie einem weiteren Differenzverstärker 8 besteht, an welchem die Ausgänge des dritten und vierten Zeitverzögerungs­gliedes 6, 7 anliegen. Die Zeitkonstante des dritten Zeitver­zögerungsgliedes ist wiederum auf eine Signalfrequenz einer Ob­jektdetektion abgestimmt, während die Verzögerung durch das vierte Zeitverzögerungsglied 7 zur Störimpulsausblendung dient.
  • Das verstärkte Referenzsignal wird einer Komparatorstufe zuge­führt, die aus einer Referenznachführung 9 und zwei parallel geschalteten Komparatoren 10 und 11 besteht. Den Komparatoren wird einerseits das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 8 unmittelbar und an den Referenzeingängen das Ausgangssignal der Referenznachführung zugeführt. Diese besteht aus einem signal­amplitudenabhängigen Zeitverzögerungsglied.
  • Beim Überschreiten der Ansprechschwelle des Komparators 10 bzw. 11 wird ein Zeitglied 12 bzw. 13 aktiviert, das den betreffen­den Komparatoren jeweils nachgeschaltet ist. Am Ausgang der beiden Zeitglieder 12, 13 liegt jeweils ein Speicherelement 14 bzw. 15. Diese werden kreuzweise von den Komparatoren 10 und 11 angesteuert. Treten Signalamplituden auf, die von den Zeitglie­dern 12, 13 vorgegebenen Zeiten überschreiten, so wird das zu­gehörige Speicherelement 14, 15 gesetzt. Dieses Speicherelement wird beim Auftreten einer Antipolaritätssignalamplitude F bzw. G am Ausgang des Komparators 10 bzw. 11 zurückgesetzt. Die Aus­gänge der beiden Speicherelemente 14, 15 werden mit einer Logik­schaltung 16 zeitlich verknüpft. Sie steuern über die Logikschal­tung 16 einen Aktor 17 an, welcher die Detektion eines verwei­lenden Objektes in der Meßzone des Strahlungsdetektors 1 an eine Meldezentrale (nicht dargestellt) weitergibt.
  • Durch die Zeitverzögerung im ersten Zeitverzögerungsglied 3 können Ausgangssignaländerungen des Strahlungsdetektors 1, die sehr langsam erfolgen, nachgeführt und eine Anpassung an den entsprechenden Betrag der Umfeldstrahlung erreicht werden. Am Ausgang des Differenzverstärkers 5 liegt jeweils eine Aus­gangsspannung an, welche der Änderung der Umfeldstrahlung ent­spricht. Dieser Wert wird mittels der Zeitverzögerung, die durch die Referenznachführung 9 vorgegeben ist, zu einer ge­regelten Komparatorreferenz aus den beiden Komparatoren 10, 11 geführt. Spricht einer der Komparatoren 10, 11 an, und liegt die Signaldauer innerhalb eines Zeitbereiches Av, wie er in Fig. 3 beispielhaft veranschaulicht ist, so wird das zuge­hörige Speicherelement 10, 11 gesetzt und schaltet verzögert über die Logikschaltung 16 den Aktor 17, wenn nicht innerhalb dieser Zeit eine entsprechende Signalauslösung erfolgt, die den Ausgangssignalen AA gemäß Fig. 3 entspricht. Dann wird die vorher gesetzte Speicherzelle durch das Ansprechen des Kompara­tors gelöscht. Ist beispielsweise die Speicherzelle 14 gesetzt, so wird sie durch das Ansprechen des Komparators 11 zurückge­setzt.

Claims (6)

1. Verfahren zum Detektieren eines in das Meßfeld eines passiven Infrarot-Bewegungsmelders (PIR-Bewegungsmel­der) eingedrungenen Objektes, bei welchem der Signal­pegel eines Strahlungsdetektors ermittelt und die Fre­quenz der Abweichungen eines Ausgangssignals von einem vorgegebenen Referenzpegel mit einer vorgegebenen Re­ferenzsignalfrequenz verglichen und bei Übereinstim­mung ein Melder aktiviert wird, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Ausgangspegel entsprechend den erwartenden Signalfrequenzen zeitverzögert wird, daß bei einer Änderung der vom Netzfeld empfangenen Strah­lung unterhalb der tiefsten Signalfrequenz eine Meß­Feldstrahlungsnachführung durchgeführt wird, daß der nachgeführte Ausgangsspannungspegel mit einem signal­amplitudenabhängigen zeitlich verzögerten Referenzaus­gangspegel verglichen wird und daß ein Aktor gesetzt wird, wenn der Ausgangsspannungspegel den Referenz­ausgangsspannungspegel nach einer vorgegebenen Zeit­überschreitet.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens durch An­spruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgang des Strahlungsdetektors (1) sowohl un­mittelbar als auch über ein erstes Zeitverzögerungs­glied (3) mit einer der erwarteten Signalfrequenz einer Objektdetektion entsprechenden Zeitverzögerung einen Differenzverstärker (5) zugeführt wird, daß der Ausgang des Differenzverstärkers (5) sowohl unmittelbar als auch über eine signalamplitudenabhängige zeitliche Referenz­nachführung (9) mit einem Komparator (10,11) verbunden ist, dessen Ausgang über ein weiteres Zeitverzögerungs­glied (12, 13) mit dem Aktor (17) verbunden ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgang des Differenzverstärkers (5) sowohl un­mittelbar als auch über ein drittes Zeitverzögerungs­glied (6) mit einem weiteren Differenzverstärker (8) verbunden ist.
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß Dual-Strahlungsdetektoren (1, 1ʹ) in Antipolaritäts­schaltung vorhanden sind, daß der Referenznachführung (9) parallel zwei Komparatoren (10,11) zum Ermitteln einer Antipolaritäts-Signalamplitude nachgeschaltet sind, und daß eine von den Ausgangssignalen der beiden Komparatoren (10,11) gesteuerte Speichereinrichtung (14, 15) zur Zwi­schenspeicherung der zeitverzögerten Komparator-Ausgangs­signale vorhanden ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der parallelen Zuführung zu den Differenzverstärkern (5, 8) weitere Zeitverzögerungsglieder (4, 7) zur Stör­ signal-Ausblendung vorhanden sind.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgang des Strahlungsdetektors (1) zusätzlich einer Reihenschaltung von Differenziergliedern (30, 32, 34, 36) und selektiven Verstärkern (31, 33, 35) zugeführt ist, deren Ausgangssignal über eine Auswerteanordnung (38) mit einer Meldelinie (37) verbunden ist.
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