ES2323637T3 - Dispositivo termosensible de deteccion de presencia alrededor de puertas automaticas. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo matricial térmicamente sensible (80) para presentar la presencia de un objeto en un área de vigilancia (56), que comprende: una pluralidad de al menos dos sensores térmicamente sensibles (10-i) dispuestos de forma matricial, estando cada sensor térmicamente sensible (10-i) asociado con un cono de vigilancia de una pluralidad de al menos dos (50-i) comprendidos en el área de vigilancia (56), y cada sensor térmicamente sensible está además adaptado para detectar la radiación térmica infrarroja emitida desde el cono de vigilancia asociado correspondiente de dicha pluralidad (50-i), caracterizado por que con el propósito de detectar también objetos que no se mueven en el área de vigilancia, comprende además: cada sensor térmicamente sensible es un sensor pasivo de presencia por infrarrojos y está adaptado además para detectar la temperatura basado en dicha temperatura de régimen estacionario de radiación térmica infrarroja, cada sensor térmicamente sensible (10-i) comprende además un circuito electrónico acoplado eléctricamente al sensor para medir una señal (V t-i) generada en el sensor térmicamente sensible (12-i) como consecuencia de una temperatura de régimen estacionario del objetivo y la pluralidad de sensores térmicamente sensibles (10-i) está fabricada en un sustrato común (40).
Description
Dispositivo termosensible de detección de
presencia alrededor de puertas automáticas.
La presente invención se refiere de forma
genérica a un dispositivo matricial termosensible para detectar la
presencia de un objeto en un área de vigilancia según el preámbulo
de la reivindicación 1.
La presente invención se refiere pues a un
dispositivo matricial termosensible, que comprende por ejemplo una
matriz de termopilas, que proporciona detección de presencia y
movimiento en un área de vigilancia que comprende una disposición
matricial de conos de vigilancia, y ejemplifica una aplicación de un
dispositivo tal como un dispositivo sensor de puerta que es
particularmente apropiado para proporcionar detección de presencia
y movimiento de un objeto en el umbral de una puerta o cerca de él,
preferiblemente para aplicaciones de puertas automáticas.
En tales aplicaciones, la presencia de un cuerpo
objetivo tal como un cuerpo humano se detecta, por ejemplo, al
entrar en el área de vigilancia del sensor de la puerta provocando
la apertura automática de la puerta, o cuando el cuerpo objetivo es
detectado en el umbral de la puerta para evitar que la puerta se
cierre sobre el cuerpo objetivo.
La imagen térmica se basa en la medida de la
radiación térmica emitida por cualquier objeto que tenga una
temperatura dada, La longitud de onda asociada con esta radiación
está entre 7 pm y 14 \mum.
Los sensores de termopila se pueden usar
genéricamente para medida de la temperatura (o térmica) sin
contacto. Se pueden usar o manejar apropiadamente para detectar la
presencia de un objeto que tenga una temperatura diferente de la de
su entorno. También se pueden manejar para ser insensibles al
entorno, cuando el entorno tiene sustancialmente una temperatura
uniforme, por ejemplo la temperatura ambiente.
También son posibles otras técnicas, por
ejemplo, matriz de bolómetro. Todos estos sensores son llamados
pasivos porque miden remotamente la radiación de los objetivos sin
emitir ellos mismos radiación alguna.
Las termopilas son sensores que utilizan un
termopar miniaturizado construido generalmente entre una fuente
fría y una fuente caliente formada por, o sobre, por ejemplo un
sustrato en el que se fabrica la termopila. Suponiendo que el
objetivo esté más caliente que la temperatura del entorno, como es
el caso de un cuerpo humano o animal en un entorno que está a
temperatura ambiente por debajo de su temperatura corporal, la
fuente caliente está asociada a la temperatura ambiente y la
fuente caliente está asociada al objetivo. Los termopares se
colocan entre las dos fuentes y la diferencia de temperatura genera
un voltaje, que es proporcional a la diferencia de temperatura
alcanzada por las fuentes.
Las termopilas se han usado para evaluar
remotamente la temperatura de zonas en varias aplicaciones tan
diferentes coma termómetros de oído (Kenneth et al, US
4.722.612), interior de horno microondas (Bu, US 5.589.094;
Lee,
US 6.013.907), secador de pelo (Van Der Wal et al, WO 99/01726), quemador de sistema calentador (Carignan,
US 4.717.333), y detección de movimiento (Beerwerth et al, US 6.203.194 B1). En este último caso, la detección de movimiento se obtiene usando una tecnología de múltiples lentes para generar diversas variaciones en una matriz de sensores cada vez que el objetivo deja una zona cubierta por una lente para entrar en otra.
US 6.013.907), secador de pelo (Van Der Wal et al, WO 99/01726), quemador de sistema calentador (Carignan,
US 4.717.333), y detección de movimiento (Beerwerth et al, US 6.203.194 B1). En este último caso, la detección de movimiento se obtiene usando una tecnología de múltiples lentes para generar diversas variaciones en una matriz de sensores cada vez que el objetivo deja una zona cubierta por una lente para entrar en otra.
Los dispositivos de sensor activo usados para
detección de presencia o movimiento se basan generalmente en el
principio de que el dispositivo comprende un emisor que emite
radiación (típicamente radiación electromagnética como luz o
microondas) en la dirección de un área (por ejemplo el suelo o por
encima de él) o de un ángulo sólido en el espacio a vigilar (que
aquí se nombra como área de vigilancia) y un detector de radiación
para detectar una porción de la radiación que resurge del área de
vigilancia por ejemplo por su reflectividad. La cantidad de
radiación que resurge varía cuando la reflectividad en la dirección
del detector de radiación se altera. Esto puede ocurrir por ejemplo
como consecuencia de la entrada de un objeto en el área de
vigilancia.
Los sensores activos tienen generalmente, y
también en aplicaciones para puertas automáticas, las siguientes
desventajas. La emisión de radiación causa un consumo de energía
suplementario correspondiente requerido para mantener la emisión de
la radiación. La radiación emitida puede disminuir el bienestar o
la salud de los humanos. Si es visible, la radiación emitida puede
ser perceptible cuando no es deseable que se esté realizando la
comprobación de presencia. Y la cantidad detectada de radiación que
resurge del área de vigilancia puede ser alterada por objetos que
no sean el objetivo a detectar, p. ej. cuerpos humanos, lo que
puede provocar "falsas alarmas".
Los dispositivos sensores pasivos para la
detección de presencia no emiten radiación para llevar a cabo su
detección, sino que más bien detectan la radiación emitida por el
cuerpo objetivo a detectar. Los sensores piroeléctricos son bien
conocidos en aplicaciones relativas a puertas automáticas, pero se
están usando para detección de movimiento. Los sensores
piroeléctricos solo aportan medidas de la variación de la
temperatura, mientras que no son apropiados para medidas de la
temperatura de régimen estacionario.
EP-A-0710761
describe un sistema sensor de puerta para captar un objeto, tal
como un humano, que se aproxima a una puerta automática. Se
proporciona un sensor de puerta que emite luz desde un emisor de
luz desde encima de la puerta para proporcionar un área sensible.
Si la luz reflejada desde el área sensible se recibe en un receptor
de luz, se determina que no hay ningún objeto ni nadie pasando por
el área sensible. Por otra parte, si el receptor no recibe ninguna
luz reflejada desde el área sensible, se determina que hay un
objeto en el área sensible. El emisor de luz está especialmente
formado como transmisor IR. El sistema sensor de puerta incluye
una lente convergente plano-convexa -primer medio de
enfoque- enfoca la luz emitida y proyecta la luz enfocada en un
suelo cerca de una puerta (14) para de ese modo establecer un área
sensible. Otra lente plano-convexa receptora de luz
(28) -segundo medio de enfoque- y un receptor de luz reciben la luz
reflejada enfocada. Las lentes plano-convexas
tienen bordes más cerca de la puerta que son sustancialmente
paralelos a la anchura de dicha puerta.
El sistema sensor de puerta está montado sobre
una puerta automática. La puerta incluye dos paneles de puerta, que
normalmente cierran el paso. Cuando el sistema sensor de puerta
detecta un objeto, tal como un humano, acercándose a la puerta, los
paneles de la puerta se mueven en la correspondiente dirección para
abrir el paso. Los paneles de la puerta se mueven en las
direcciones opuestas para cerrar el paso en un tiempo
predeterminado después de haber captado el objeto.
El sistema sensor de puerta tiene una pluralidad
de áreas sensibles en el suelo cerca de la puerta automática a lo
ancho de la puerta.
EP-A-0 710 761
describe un modo de dar forma a las zonas del receptor y el
transmisor IR usando espejos y lentes
plano-convexas, medios de enfoque. El objetivo es
dirigir la energía de transmisor IR a un tamaño de lóbulo
específico usando estos elementos ópticos.
EP-A-0 710 761 se centra en los
infrarrojos activos que implican estos dos elementos. Para esta
parte, se menciona en EP-A-0 710
761, ver columna 4, líneas 23-45 y figura 1, que el
sensor activo IR se puede usar para proporcionar una zona de
seguridad y así la detección de movimiento y presencia de un
objetivo dentro de la zona de seguridad.
En lo relativo a captación térmica, ver columna
7, líneas 17-30 de
EP-A-0 710 761, se describe el uso
de una realización similar a usar con un elemento sensible al
calor como receptor. Entonces se usa solo la parte receptora de la
realización original. En esta parte no se hace mención a la
detección de presencia o movimiento proporcionada por el elemento
sensible al calor.
Así, EP-A-0 710
761 describe el uso de un sensor sensible al calor. Sin embargo,
nunca se menciona que el uso sea para propósitos de seguridad que
impliquen la detección de presencia, sino solo la detección de
movimiento. En la columna 3, lineas 29-30 de
EP-A-0 710 761, se anota
explícitamente que "el medio de detección de onda de calor recibe
una onda de calor que emana de un artículo que se aproxima a
la puerta". Que se aproxima significa que el sensor detecta solo
objetos que se mueven hacia la puerta, pero no que están
quietos en el umbral.
En vista de estos defectos de técnicas previas
de sensores, un objeto de la presente invención es proporcionar un
dispositivo sensor y un sensor de puerta para detectar al menos la
presencia de un cuerpo objetivo, por ejemplo cuerpos humanos, que
es particularmente útil para aplicar con puertas y para detectar
en los alrededores de ellas, particularmente puertas automáticas,
que reduce o evita los mencionados defectos. Son objetos de la
presente invención principalmente proporcionar un dispositivo
sensor y un sensor de puerta que tienen muy poco consumo de
potencia. que son de pequeño tamaño, que no requieren emitir
activamente radiación y que consiguen una estabilidad a largo plazo
como se requiere preferiblemente para la medición de temperatura de
régimen estacionario y comprobación de un área de vigilancia.
La posición de un sensor de puerta estaría
normalmente en la parte superior de una puerta, ya sea en el centro
o en un lado. En una aplicación así, el sensor de puerta apuntará
para cubrir o comprobar o vigilar el área de movimiento de la
puerta. Con esta aplicación en mente, otros objetos de la invención
son evitar falsas alarmas o perturbaciones por el movimiento de la
puerta automática, ser insensible a variaciones de la reflectividad
de la parte inferior o del suelo del área de vigilancia en caso de
perturbaciones tales como lluvia, nieve, hojas, etc. que entren en
el área de vigilancia, que podrían provocar que la puerta la se
abra innecesariamente o que permanezca abierta un tiempo
innecesariamente largo.
Según un primer aspecto de la presente
invención, los objetos indicados se alcanzan proporcionando un
dispositivo matricial térmicamente sensible para detectar la
presencia de un objeto en un área de vigilancia que comprende una
pluralidad de al menos dos sensores térmicamente sensibles
colocados en una disposición matricial, estando cada sensor
térmicamente sensible asociado a un cono de vigilancia de una
pluralidad correspondiente de al menos dos comprendidos en el área
de vigilancia. Cada sensor térmicamente sensible está además
adaptado para detectar radiación térmica infrarroja emitida desde
el correspondiente asociado de dicha pluralidad de conos de
vigilancia.
Para el propósito de detectar también objetos
inmóviles en el área de vigilancia el dispositivo comprende además
las siguientes características:
Cada sensor térmicamente sensible es un sensor
pasivo infrarrojo de presencia y además adaptado para detectar la
temperatura basándose en dicha temperatura de radiación térmica
infrarroja de régimen estacionario.
Cada sensor térmicamente sensible comprende
además un circuito electrónico acoplado eléctricamente al sensor
para medir una señal generada en el sensor térmicamente sensible
por la temperatura estacionaria de un objetivo.
La pluralidad de sensores térmicamente sensibles
está fabricada en un sustrato común.
El dispositivo comprende preferentemente
sensores de termopila o sensores de bolómetro.
Preferentemente el circuito electrónico en cada
censor térmicamente sensible está adaptado a una señal de salida
monótonamente relacionado con la temperatura prevaleciente en el
cono de vigilancia.
La señal puede ser un voltaje generado por cada
sensor de la matriz entre los contactos primero y segundo de los al
menos dos sensores térmicamente sensibles.
El dispositivo puede además comprender
circuitería pre/amplificadora adaptada para medir la pluralidad de
voltajes producidos por la pluralidad de sensores térmicamente
sensibles y circuitería multiplexora adaptada para proporcionar una
pluralidad de señales eléctricas variables correspondientes a
sensores térmicamente sensibles e indicativas de las temperaturas
prevalecientes en los conos de vigilancia correspondientes.
El dispositivo puede además comprender un
paquete adaptado para acomodar dicha pluralidad de sensores
térmicamente sensibles y una pluralidad de elementos ópticos. Cada
elemento óptico está adaptado para proyectar la porción de
radiación infrarroja emitida desde el cono de vigilancia
correspondiente sobre una fuente primaria o elemento sensible del
correspondiente sensor térmicamente sensible. Los elementos ópticos
pueden ser lentes adaptadas para transmitir radiación
infrarroja.
La disposición matricial puede ser una matriz
lineal o una matriz bidimensional.
Preferentemente, al menos un elemento sensor
está adaptado para ponerse a una temperatura de referencia
variable seleccionable. El propósito de esta disposición es
comprobar la capacidad de detección del sensor. Esta característica
es de utilidad para aplicaciones de seguridad. Por ejemplo, cada
sensor térmicamente sensible puede estar montado con un elemento
calentador que podría usarse para comprobar la sensibilidad de cada
sensor. En una realización preferida, la función de calentamiento
será efectuada por el propio sensor mediante una corriente
aplicada.
El dispositivo matricial térmicamente sensible
puede además comprender un sensor suplementario adaptado para
detectar la presencia y/o el movimiento de un cuerpo objetivo en un
área de vigilancia suplementaria. El sensor suplementario es de un
tipo diferente al del sensor térmicamente sensible. El sensor
suplementario puede ser uno de los siguientes: un sensor radar de
microondas, un sensor Doppler de microondas, un sensor de
infrarrojos activo o un sensor piroeléctrico.
El sustrato común de la pluralidad de sensores
térmicamente sensibles puede ser un sustrato de silicio y los
sensores térmicamente sensibles pueden estar fabricados usando
tecnología de integración de silicio, preferentemente tecnología de
integración CMOS.
Teniendo en mente las aplicaciones para puertas
automáticas y abridores de puertas, según otro aspecto de la
invención, se aporta un dispositivo sensor de puerta adaptado para
detectar presencia y/o movimiento de un cuerpo objetivo en un área
de vigilancia que se extiende por el umbral de una puerta y/o en
sus cercanías, para el cual la puerta comprende al menos un elemento
de puerta móvil adaptado para abrir y cerrar una puerta. El
dispositivo comprende al menos un dispositivo matricial
térmicamente sensible como se describe más arriba correspondiente a
al menos un elemento de puerta, en el cual la pluralidad de conos
de vigilancia del al menos un dispositivo matricial térmicamente
sensible está colocada en una disposición matricial lineal que se
extiende de forma sustancialmente paralela al elemento de puerta
correspondiente.
Los conos de vigilancia se pueden extender a
ambos lados del correspondiente elemento móvil de puerta.
Los puntos de vigilancia ubicados en el suelo o
a cualquier altura sobre el suelo se generan por la intersección
de los conos de vigilancia de los sensores térmicamente sensibles.
Así, cualquier objetivo que entre dentro de un cono de detección
puede detectarse a cualquier altura.
Cuando la puerta comprende una disposición de
puerta deslizante que comprende uno o más elementos móviles de
puerta adaptados para deslizarse en un plano que es sustancialmente
paralelo a la apertura de la puerta, la disposición matricial
lineal de puntos de vigilancia del al menos un sensor matricial
térmicamente sensible se puede extender sustancialmente a través y
a lo largo del elemento móvil de puerta o del umbral de la puerta.
En tal disposición de puerta, alternativamente, el dispositivo
sensor de puerta comprende dos dispositivos matriciales
térmicamente sensibles, en los cuales las disposiciones matriciales
lineales de puntos de vigilancia correspondientes a los dos
dispositivos matriciales están localizados en lados opuestos del
umbral de la puerta.
Cuando la puerta comprende una disposición de
puerta batiente que comprende uno o más elementos batientes de
puerta, se puede poner al menos un dispositivo matricial de
termopilas para cada elemento de puerta batiente, en el cual las
disposiciones lineales de puntos de vigilancia correspondientes a
cada dispositivo matricial térmicamente sensible se mueven con el
correspondiente elemento de puerta batiente de forma que permanecen
sustancialmente paralelos a él. En tal disposición de puerta,
alternativamente, el dispositivo sensor de puerta comprende dos
dispositivos matriciales térmicamente sensibles asociados con cada
elemento de puerta batiente, estando las dos disposiciones
matriciales lineales correspondientes localizadas en lados opuestos
del elemento de puerta batiente.
Cuando la puerta es una disposición de puerta
giratoria que comprende diversos elementos de puerta giratoria, se
pone al menos un dispositivo matricial térmicamente sensible para
cada elemento de puerta giratoria, en el cual las disposiciones
lineales de los puntos de vigilancia se mueven con el
correspondiente elemento de puerta giratoria de forma que
permanecen sustancialmente paralelos a él. En tal disposición de
puerta, las disposiciones lineales de puntos de vigilancia están
dispuestos preferentemente en un lado delantero en el sentido de
giro en relación al elemento giratorio de la puerta. En tal
disposición de puerta, el dispositivo sensor de puerta comprende
dos dispositivos matriciales térmicamente sensibles para cada
elemento de puerta giratoria, cuyas dos disposiciones matriciales
lineales correspondientes
de puntos de vigilancia están localizadas en lados opuestos del correspondiente de cada elemento de puerta giratoria.
de puntos de vigilancia están localizadas en lados opuestos del correspondiente de cada elemento de puerta giratoria.
El dispositivo sensor de puerta puede además
comprender al menos un sensor suplementario adaptado para detectar
la presencia y/o movimiento de un objeto en al menos un área
suplementaria de vigilancia, siendo el sensor suplementario de un
tipo diferente de un sensor térmicamente sensible. Preferentemente,
el sensor suplementario es uno de los siguientes: un sensor radar
de microondas, un sensor de infrarrojos activo, un sensor Doppler
de microondas o un sensor piroeléctrico.
Una ventaja fundamental de estos sensores
térmicamente sensibles tales como sensores de termopilas o
bolómetros con respecto a los sensores piroeléctricos clásicos es
su capacidad para detectar temperatura de régimen estacionario.
Los sensores piroeléctricos sólo aportan medidas de variación de la
temperatura. Esto es ventajoso para aplicaciones en combinación con
abridores de puertas y/o puertas automáticas, porque la detección
de la presencia del objetivo es fundamental en esta aplicación.
El dispositivo sensor de puerta es naturalmente
insensible a elementos de puerta y/o a las hojas de las puertas y
los raíles de guía, y así puede colocarse muy fácilmente en el
marco de la puerta. El sistema es pequeño y ligero, de forma que
puede integrarse fácilmente en un paquete que incluya no solo este
tipo de sensor para seguridad, sino también u sensor más de un
tipo diferente para detectar movimiento. La tecnología dual de
sensores tiene propiedades interesantes dadas por la combinación de
las dos tecnologías.
Otras ventajas y aplicaciones posibles de la
presente invención se hacen notar en la siguiente descripción
detallada referente a las realizaciones de ejemplo que se ilustran
a modo de ejemplo en los dibujos.
En la descripción, las reivindicaciones
adjuntas, el resumen y en los dibujos, se hace uso de términos y
los correspondientes numerales de referencia que se relacionan en
la lista incluida al final de la descripción.
En los dibujos,
Fig. 1 es una sección esquemática de un ejemplo
de realización de un dispositivo matricial térmicamente sensible de
sensores de termopila de una realización de un dispositivo
matricial según la presente invención;
Fig. 2 es una sección esquemática de una
realización de una matriz de sensores de termopila como la
mostrada en la figura 1 y formando un dispositivo matricial según la
presente invención para controlar un área de vigilancia que
comprende puntos de vigilancia;
Fig. 3A es una sección esquemática mediante un
plano horizontal de una disposición de puerta deslizante que
además comprende una vista superior de la pluralidad de puntos de
vigilancia que forman el área de vigilancia de un dispositivo
sensor de puerta en una realización de la presente invención;
Fig. 3B es una sección esquemática mediante un
plano horizontal de una disposición de puerta batiente que además
comprende una vista superior de la pluralidad de puntos de
vigilancia que forman el área de vigilancia de un dispositivo
sensor de puerta en otra realización de la presente invención;
Fig. 3C es una sección esquemática mediante un
plano horizontal de una disposición de puerta giratoria que además
comprende una vista superior de la pluralidad de puntos de
vigilancia que forman el área de vigilancia de un dispositivo
sensor de puerta en otra realización más de la presente
invención;
Fig. 4A es una sección esquemática mediante un
plano horizontal de una disposición de puerta deslizante que
además comprende una vista superior de la pluralidad de puntos de
vigilancia que forman el área de vigilancia de un dispositivo
sensor de puerta que comprende un sensor más de un tipo diferente
en una realización preferida de la presente invención; y
Fig. 4B es una sección esquemática mediante un
plano horizontal de una disposición de puerta deslizante que
además comprende una vista superior de la pluralidad de puntos de
vigilancia que forman el área de vigilancia de un dispositivo
sensor de puerta que comprende una matriz bidimensional de sensores
de termopila en otra realización preferida más de la presente
invención.
En referencia a las Figuras 1 y 2, un
dispositivo matricial de termopila 80 como dispositivo térmicamente
sensible según la presente invención como se muestra en la figura
2 comprende básicamente una matriz de sensores de termopila 10
ilustrado esquemáticamente en la figura 1. Cada sensor de termopila
10 está adaptado para vigilar o controlar un punto de vigilancia 52
que constituye una porción del área total de vigilancia del
dispositivo 80.
Al referirse a un elemento X de un sensor de
termopila mostrado en la figura 1 de la matriz de sensores de
termopila mostrada en la figura 2, se añade un sufijo "-i" al
numeral de referencia de este elemento X para dar lugar al numeral
de referencia X-i del elemento en la matriz. En
este caso, i es un entero usado para etiquetar un sensor de
termopila en particular 10-i de la matriz de
sensores, pudiendo i asumir cualquier valor desde 1 hasta n, donde
n representa el número de termopilas comprendidas en la matriz.
Tal como se muestra en la figura 1, en una
realización de la presente invención, un sensor de termopila 10
comprende un primer elemento fuente 14 térmicamente acoplado a un
primer contacto 15 de un termopar miniaturizado 12 y una fuente
secundaria 16 térmicamente acoplada a un segundo contacto 19 del
termopar 12. El termopar 12 está dispuesto sobre una capa de
aislamiento 20 existente sobre la superficie de un sustrato 40. El
primer contacto 15 del termopar 12 está eléctricamente conectado a
un primer puerto de señal de termopila 28 mediante un primer
conector de termopila 24, y el segundo contacto 19 del termopar 12
está conectado eléctricamente a un segundo puerto de señal de
termopila 30 mediante un segundo conector de termopila 26. Entre el
primer puerto de señal de termopila y el segundo, 28, 30,
respectivamente, se provee o puede ser medida una señal eléctrica
relacionada con la temperatura prevaleciente en el área de
vigilancia 52 respectivamente relacionada con la temperatura del
primer elemento fuente 14 del sensor de termopila 10, a saber un
voltaje V_{t} generado entre el primer contacto y el segundo 15,
19 del termopar 14. Como se muestra en la figura 2, se proporciona
una pluralidad de sensores de termopila 10-i
sustancialmente idénticos en el sustrato 40, que es por tanto un
sustrato común. El sustrato puede ser preferentemente un sustrato
de silicio.
El avance de la integración de silicio CMOS ha
permitido la integración de la circuitería necesaria de
preamplificación y multiplexación dentro del sensor, lo que hace el
dispositivo según la invención muy atractivo para el uso en
aplicaciones de bajo coste relacionadas por ejemplo con puertas
automáticas y abridores de puertas. El tamaño de los elementos de
la matriz (sensores de termopila) puede ser relativamente grande,
proporcionando fácilmente una buena sensibilidad igual o inferior a
1ºC.
Se aporta un paquete o carcasa 42 alrededor del
sustrato que lleva la matriz de termopilas para acomodar en ella la
matriz de sensores de termopila 10-i.
El sensor de termopila 10 comprende además un
circuito electrónico (que no se muestra) que comprende un
termistor (que no se muestra), bien como un elemento separado o
preferentemente incluido dentro del sustrato matricial de
termopilas 42, y un amplificador de bajo ruido - bajo
desplazamiento. El termistor se usa para captar la temperatura con
propósitos de compensación, y el amplificador de bajo ruido - bajo
desplazamiento se usa para amplificar las señales y alimentar un
microcontrolador (que no se muestra) comprendido en el dispositivo
matricial que preferiblemente está también acomodado en la carcasa
42. Cualquiera de las señales de los sensores individuales, ya sean
procesadas o derivadas, pueden ser transmitidas y aportadas fuera
de la carcasa 42, por ejemplo por conductores eléctricos
respectivos. La salida de la matriz puede ser un multiplex de todas
las señales de píxeles del sensor, o cualquier combinación de la
salida. La información se transmite entonces fuera del dispositivo.
El procesado de las señales que vienen de la matriz puede estar
sujeta a técnicas de procesado especiales dedicadas a aplicaciones
de puertas descritas más abajo.
El dispositivo matricial de termopilas 80 puede
además comprender circuitería electrónica que incluya circuitería
preamplificadora (que no se muestra) y circuitería multiplexora
(que no se muestra) requeridas para medir las señales (voltajes
V_{t-i}) aportadas en los puertos de señal de
termopilas, por ejemplo el voltaje aportado por un par de puertos
de señal de termopilas. Partes de dicha circuitería electrónica o
toda la circuitería electrónica puede ser acomodada también en la
carcasa 42.
En la realización mostrada en la figura 2, el
paquete 42 comprende una pluralidad de aberturas
46-i. Se incluyen una pluralidad de elementos
ópticos 44-i y se disponen en aberturas respectivas
46-i del paquete 42. Cada elemento óptico
44-i crea la imagen de un punto de vigilancia
52-i sobre el primer elemento fuente
14-i de un sensor de termopila
10-i. Esto significa que el elemento óptico
transmite una porción de la radiación, en particular la radiación
infrarroja que forma el rayo 50-i de radiación del
cuerpo objetivo emitido desde el punto de vigilancia
52-i a través del elemento óptico
44-i, y lo redirige o enfoca para convertirlo en el
rayo de radiación enfocado de imagen 48-i, que
afecta al elemento de fuente primaria 14-i. En ese
recorrido, se obtienen asociaciones entre los puntos de vigilancia
52-i y los correspondientes sensores de termopila
asociados 10-i, a saber sus respectivos elementos
de fuente primaria 14-i. El mencionado rayo de
cuerpo objetivo 50-i forma un cono de vigilancia.
Dentro de cada cono 50-i, la detección térmica
puede tener lugar y se puede detectar un objetivo a cualquier
altura. Los puntos 52-i antes mencionados se forman
por la intersección de los conos respectivos 50-i
con el área de vigilancia, es decir el suelo.
Ahí la radiación infrarroja (el rayo de imagen
48-i) que afecta al elemento de fuente primaria
14-i es absorbida al menos parcialmente, y así
calienta el elemento de fuente primaria 14-i para
alcanzar una temperatura primaria que puede ser superior a una
temperatura secundaria predominante en el elemento de fuente
secundaria 18-i del sensor de termopila
10-i. En la superficie del elemento de fuente
primaria 14-i se proporciona una capa absorbente
16-i para aumentar su absortividad para absorber
una mayor proporción de la radiación infrarroja que la afecta.
El elemento óptico 44-i puede
estar hecho de material que tiene una alta transmitancia para
proporcionar una banda de paso para la radiación infrarroja de
interés. El elemento óptico 44-i puede ser una
lente, por ejemplo hecha de germanio o silicio con un recubrimiento
apropiado, que es transparente a la radiación infrarroja, y puede
servir para proteger el sensor de termopila 10-i.
El dispositivo matricial no requiere necesariamente una lente o
múltiples lentes para asociar un punto de vigilancia con elementos
sensores; se pueden usar otros medios ópticos, tales como guías de
ondas y proyección por pequeña abertura para guiar la radiación
desde un punto de vigilancia a (el elemento fuente primaria de) un
elemento de termopila correspondiente.
El electrodo fuente secundaria
18-i puede ser protegido de ser irradiado por
radiación proveniente del área de vigilancia mediante un escudo de
radiación (que no se muestra), de forma que la temperatura del
elemento fuente secundaria 18-i sea difícilmente o
idealmente no influido por la radiación infrarroja proveniente del
área de vigilancia. La temperatura secundaria esté predeciblemente
relacionada con la temperatura ambiente, y preferentemente puede
ser seleccionada variablemente o controlada como se describe más
abajo.
Como consecuencia del acople térmico entre el
elemento fuente primaria 14-i con un extremo del
termopar 12-i (llamado el extremo primario) y el
elemento fuente secundaria 18-i con el otro extremo
del termopar 12-i (llamado el extremo secundario),
el termopar 12-i genera un voltaje V_{t} que
aumenta al aumentar la diferencia de temperatura, es decir la
diferencia entre la temperatura primaria y la secundaria. El
material del que está hecho el termopar 12-i puede
seleccionarse de forma que el voltaje V_{t} es sustancialmente
proporcional a la diferencia entre la temperatura primaria en el
elemento fuente primaria 14-i y la temperatura
secundaria en el elemento fuente secundaria
18-i.
Se proporciona un elemento calentador
22-i cerca del elemento fuente secundaria
18-i, en general, con sensores térmicamente
sensibles, preferentemente bajo el del elemento fuente.
Preferentemente, los elementos calentadores (22-i)
se colocan en un lado opuesto al lado del punto de vigilancia
(52-i) en relación a los elementos fuente
(18-i). Más preferiblemente, el elemento calentador
está compuesto del propio sensor en el que se aplica una corriente
para generar calor.
El elemento calentador 22 está eléctricamente
conectado a un primer puerto de corriente calentadora 36 mediante
un primer conductor calentador 32 y a un segundo puerto de
corriente calentadora 38 mediante un segundo conductor calentador
34. Los puertos de corriente calentadora primero y segundo 36, 38
pueden estar eléctricamente acoplados a la circuitería multiplexora
electrónica. El elemento calentador 22 proporciona una resistencia
óhmica que se puede potenciar de forma que a través de ella fluya
una corriente eléctrica definible, que se transforma en calor, que a
su vez provoca el calentamiento del elemento fuente
18-i para alcanzar una temperatura variablemente
seleccionable. El cambio resultante de la temperatura del elemento
fuente 18-1 se puede medir. Por medio de la
circuitería multiplexora o cualquier circuitería particular
dedicada a tal efecto, se pueden realizar repetidamente la
introducción de corriente al elemento calentador 22 y el
calentamiento del elemento fuente 18, y selectivamente para
cualquiera de los sensores de termopila 10-i, para
proporcionar una posibilidad conveniente de comprobar las
características de detección de cada uno de los termopares
12-i y sensores de termopila 10-i y
de comprobar la estabilidad a largo plazo de las características de
detección para proporcionar capacidad a largo plazo de medición de
régimen estacionario del dispositivo.
Puesto que la señal (voltaje) generada por cada
termopar 12-i depende de la diferencia de
temperatura entre los elementos de fuente primaria y secundaria, la
temperatura absoluta del dispositivo matricial influida por la
temperatura ambiente o la temperatura absoluta en el área de
vigilancia influye apenas o nada la señal. Solo un cambio de la
temperatura que predomina en el punto de vigilancia causado por la
entrada de un objetivo en un punto de vigilancia lleva a un cambio
de la radiación infrarroja emitida desde él, y a un cambio
correspondiente de la porción que afecta al elemento de primera
fuente, que lleva a su vez a un cambio correspondiente de su
temperatura primaria, que provocará entonces un cambio en la señal
proporcionada por el termopar. O, alternativamente, un cambio en la
temperatura de cualquiera de los elementos fuente, la cual es
seleccionable variablemente por ejemplo introduciendo potencia
controladamente en el elemento calentador dispuesto cerca de ese
elemento fuente, causará un cambio en la señal obtenida desde el
termopar.
La matriz de sensores de termopila
10-i puede estar fabricada en un sustrato común 40,
por ejemplo usando la conocida tecnología de integración CMOS, que
permite la integración dentro de la carcasa 42 y si se desea
incluso dentro del sustrato 40 de la circuitería electrónica
requerida incluyendo los circuitos electrónicos, de cada sensor de
termopila. el circuito preamplificador, el circuito de potencia
para los elementos calentadores y el circuito multiplexador. Esto
contribuye a hacer el sensor muy pequeño, producible a bajo coste y
así atractivo para usar en aplicaciones de bajo coste relacionadas
con puertas, por ejemplo puertas automáticas y abridores de
puertas. Esto también permite proporcionar una pluralidad de más de
un sensor térmicamente sensible en un único paquete para dar lugar
a un dispositivo matricial de sensores térmicamente sensibles.
Disponer al menos dos sensores en la matriz
permite aplicar técnicas de medida diferencial entre pares
seleccionados de sensores de la matriz. Disponer incluso más
sensores, por ejemplo n sensores, da lugar a una matriz de
sensores. La matriz puede consistir en una disposición
unidimensional (o lineal). La matriz también puede consistir en una
disposición bidimensional, tal como una disposición rectangular o
cuadrada, por ejemplo que incluya una matriz de n x m sensores o
píxeles, donde n y m son enteros y representan el número de
sensores en las dos dimensiones de la matriz. Está claro para la
persona cualificada que la matriz de sensores (elementos de
termopila) se puede asociar con una matriz correspondiente de
puntos de vigilancia en un área de vigilancia a monitorizar, por
cualquiera de los medios descritos más arriba para asociar un punto
de vigilancia individual con un sensor de termopila individual.
Cuando un objetivo en movimiento entra en un
área de vigilancia que comprende una matriz de puntos de
vigilancia, la secuencia de cambios de las temperaturas
predominantes en cada punto de vigilancia puede ser detectada por
los correspondientes sensores de termopila del dispositivo
matricial. Se pueden aplicar técnicas de medida y detección
diferencial entre pares seleccionados de elementos sensores, para
medir por ejemplo la diferencia de temperatura en un subconjunto de
los puntos de vigilancia en los que el objetivo está presente en un
momento dado con respecto a la temperatura predominante en los
puntos de vigilancia complementarios en los que el objetivo no está
presente. Esto permite la detección de la presencia del objetivo al
margen de la temperatura ambiente y al margen de otros objetos
estáticos que están en equilibrio con (es decir, están a) la
temperatura ambiente y que están presentes en el área de
vigilancia.
La detección del cambio en el tiempo de la
temperatura en un subconjunto de puntos de vigilancia en los cuales
está presente el objeto en movimiento permite determinar el
movimiento (dirección y velocidad) del objeto en movimiento en la
matriz de puntos de vigilancia.
También es importante notar que el dispositivo
matricial es totalmente pasivo y no irradia ninguna energía para
sentir el área de vigilancia. Esto es más seguro para la gente y
también reduce drásticamente la cantidad de corriente de
alimentación requerida para el funcionamiento del dispositivo
matricial. El dispositivo sensor o matricial tampoco requiere
iluminación y puede funcionar en completa oscuridad siendo
completamente insensible a variaciones de iluminación.
Se describen con referencia a las figuras 3 y 4
aplicaciones de realizaciones del dispositivo matricial de
termopilas descrito más arriba en un dispositivo sensor de
puerta.
La posición de un dispositivo sensor de puerta
sería en la parte superior de la puerta, bien en el centro bien a
un lado, de forma que el dispositivo estará orientado de forma que
la matriz de área de vigilancia cubra el área deseada de movimiento
o tráfico a través o cerca de la puerta.
La figura 3A, muestra una aplicación de un
dispositivo sensor de puerta en una disposición de puerta
corredera. Una puerta corredera 64 comprende un primer elemento de
puerta deslizante 64-1 y un segundo elemento de
puerta deslizante 64-2, adaptados para abrir y
cerrar una abertura formada en un muro entre una primera porción de
muro de construcción 60 y una segunda porción de muro de
construcción 62. Como se muestra en la figura 3A, el sistema sensor
de puerta puede comprender dos matrices de 1 x n elementos sensores
térmicamente sensibles dispuestos en matrices lineales de sensores
térmicamente sensibles sustancialmente paralelos entre sí a cada
lado de la puerta. Los puntos de vigilancia 51-1i de
una matriz de sensores de termopila son la intersección entre el
cono de detección del sensor y el suelo, pero cualquier objeto que
se encuentre dentro de este cono de detección se puede detectar a
cualquier altura. Estos puntos están dispuestos sustancialmente
paralelos a la puerta a un lado de las porciones de muro de
construcción 60, 62, preferentemente en registro opuesto a los
puntos de vigilancia 52-1i. Esta disposición
permite detectar la presencia o movimiento de cuerpos objetivos,
como personas o animales tales como mascotas, u otros objetos que
estén a una temperatura diferente del suelo que se mueven a través
de la abertura. En una realización diferente de la mostrada en la
figura 3A, se puede pensar en ajustar un dispositivo sensor de
puerta que comprenda por ejemplo una matriz lineal simple de
sensores de termopila tal que los correspondientes puntos de
vigilancia están dispuestos a lo largo y cerca del umbral de la
puerta.
En contraste con los sensores activos, asumiendo
que los elementos de puerta están en equilibrio o incluso a la
misma temperatura que el ambiente incluido el suelo, el dispositivo
sensor de puerta basado en una matriz de termopila puede
discriminar fácilmente, procesando apropiadamente las señales de
los diferentes sensores de termopila, los elementos de puerta
64-1, 64-2, o ni siquiera los
"ve". Es posible entonces incluso ajustar el sensor para
"mirar a través" de los elementos de la puerta y dentro del
umbral de la puerta, y seguir comprobando los puntos de vigilancia
incluso cuando la puerta se está moviendo, por ejemplo cerrándose.
Esto es una gran ventaja, porque el dispositivo sensor de puerta
no necesita ninguna información de la posición del elemento de
puerta para detectar correctamente la presencia o el movimiento de
un cuerpo objetivo, ya que discriminará fácilmente (o simplemente
"ignorará") el elemento de puerta.
Por consiguiente, en una realización diferente
más, el dispositivo sensor puede ajustarse para "mirar a
través" del elemento de puerta, y cada punto de vigilancia se
extiende a través de los elementos de puerta 64-1 y
64-2, y a ambos lados de ellos.
Por el contrario, los sensores activos de
infrarrojos tal como se usan generalmente en aplicaciones
relacionadas con puertas, puertas automáticas y abridores de
puertas, derivaban las señales basándose en la detección de la
reflectividad en un objetivo de un rayo infrarrojo emitido por el
sensor infrarrojo activo, por ejemplo por un LED, y son sensibles a
variaciones de la reflectividad en las áreas de vigilancia y así
reaccionan en caso de cualquier perturbación como lluvia, nieve,
viento, hojas, etc. Estos problemas se evitan con el dispositivo
sensor de puerta basado en una matriz de termopila. El dispositivo
sensor de puerta según la presente invención ignorará
perturbaciones que están a la misma temperatura que el ambiente. Si
las perturbaciones no están a la misma temperatura, se entenderá
que tales perturbaciones influyen una multitud de elementos de
termopila (píxeles) (o todos) al mismo tiempo y de la misma manera,
lo que se puede reconocer procesando apropiadamente y por medida
diferencial, que permite entonces distinguir fácilmente las
perturbaciones de un cuerpo objetivo, cuya presencia y/o movimiento
se deben detectar.
La figura 3B muestra otra aplicación de un
dispositivo sensor de puerta en una disposición de puerta batiente.
Una puerta batiente 66 está fijada de una forma conocida a un
canto (marco de la puerta) de una primera porción de muro de
construcción 60 y adaptada para abrir y cerrar una abertura formada
entre una segunda porción de muro de construcción 62 y la primera
porción de muro de construcción 60. Se pueden disponer un primer
raíl de guía 70 y un segundo raíl de guía 72 que se extiendan
perpendicularmente a la superficie de la primera porción de muro de
construcción 60 y la segunda porción de muro de construcción 62
respectivamente para guiar los objetivos, especialmente personas, a
la abertura y al umbral de la puerta. Como en el caso de la
disposición de puerta corredera mostrado en la figura 3A, el
sistema sensor de puerta puede comprender dos matrices de 1 x n
elementos térmicamente sensibles sustancialmente paralelos entre
ellos a cada lado de la puerta, de forma que los correspondientes
subconjuntos primero y segundo de puntos de vigilancia
52-1i y 52-2i se generan en el
suelo y/o a cualquier altura, particularmente por encima de una
altura predeterminada, y dispuestos en matrices lineales que se
extienden paralelas al elemento de puerta batiente 66 y
preferentemente en una relación de registro opuesta, como se muestra
en la figura 3B. Alternativamente, un dispositivo sensor de puerta
puede comprender una única matriz lineal de n elementos de
termopila dispuestos de forma que sus puntos de vigilancia
correspondientes forman una matriz lineal que se extiende a lo
largo del elemento de puerta batiente 66 y cerca de él.
La figura 3C muestra otra aplicación más de un
dispositivo sensor de puerta en una disposición de puerta
giratoria. Una puerta giratoria está dispuesta entre un par de una
primera hoja de puerta 74 y una segunda hoja de puerta 76 y
comprende un primer, segundo, tercero y cuarto elemento de puerta
giratoria 68-1, 68-2,
68-3 y 68-4 conectados entre ellos
a lo largo de un eje vertical central y capaces de pivotar
alrededor del eje vertical, por ejemplo en el sentido contrario a
las agujas del reloj indicado por la flecha en la figura 3C. Se
coloca un dispositivo sensor de puerta que comprende una matriz de
elementos de termopila para cada elemento de puerta giratoria
68-1 a 68-4 y que está dispuesto de
forma que una correspondiente pluralidad de puntos de vigilancia
58-1i, 58-2i, 58-3i
y 58-4i se extiende sustancialmente paralela a los
correspondientes elementos de puerta giratoria
68-1, 68-2, 68-3 y
68-4. Las matrices de puntos de vigilancia pueden
localizarse en el suelo o a cualquier altura, particularmente a
partir de una altura predeterminada, y están dispuestos
preferentemente en la cara delantera de cada elemento de puerta
giratoria en el sentido del giro, para proporcionar detección de
presencia como se muestra en la figura 3C.
La figura 4 muestra aún diferentes realizaciones
de dispositivos sensores de puerta.
En la figura 4A, el dispositivo sensor de puerta
comprende, además de una matriz de sensores de termopila, al menos
un sensor suplementario más, o dos sensores más, de un tipo
diferente al que se adapta preferentemente para proporcionar
detección del movimiento, al menos en un punto de vigilancia
suplementario 54-1 localizado fuera del umbral de
la puerta y separado de él y/o también en un segundo punto de
vigilancia suplementario 54-2 en el punto opuesto
del umbral de la puerta. Como se muestra en la figura 4A, los
puntos de vigilancia suplementarios pueden tener una forma
sustancialmente elíptica. Dicho sensor o sensores suplementarios de
más pueden estar basados en una detección de microondas, tales
como un radar y un sensor radar Doppler de microondas, o puede ser
un sensor hidroeléctrico o incluso un sensor de movimiento por
infrarrojos activo. El sensor o sensores demás pueden
proporcionarse en una carcasa diferente o en la misma carcasa que
la matriz de sensores de termopila. Como se muestra en la figura
4A, los sensores de termopila están dispuestos en una matriz
bidimensional 2 x n con una pluralidad correspondiente de puntos de
vigilancia que se extienden en paralelo al umbral de la puerta y a
lo largo de él a ambos lados de los elementos de puerta deslizante,
en relación de registro opuesta. Alternativamente, los puntos de
vigilancia de la matriz de termopilas pueden formar una sola matriz
lineal con los puntos de vigilancia extendiéndose a ambos lados de
la puerta.
En la figura 4B, en otra realización más, el
dispositivo sensor de puerta proporciona en combinación con una
disposición de puerta deslizante y comprende una matriz rectangular
de m x n elementos de termopila que están asociados con los
correspondientes puntos de vigilancia 52-ji, donde
j es un entero que puede tomar valores desde 1 hasta m e i es un
entero que puede tomar valores desde 1 hasta n. Los puntos de
vigilancia 52-ji están dispuestos en m filas
paralelas entre sí (o matrices lineales) de n puntos de vigilancia.
Como se muestra en la figura 4B, el dispositivo sensor de puerta
está ajustado de forma que dos matrices adyacentes localizadas en
el centro 52-ji y 52-ki, donde
k=j+1, están dispuestos en paralelo al elemento de puerta y en una
relación de registro opuesta. Las dos matrices de puntos de
vigilancia adyacentes dispuestas en el centro y las matrices
correspondientes de sensores de termopila se usan para detección de
presencia de objetos cerca del umbral de la puerta o en él. A ambos
lados del umbral de la puerta, se proporciona una multitud de
matrices externas de puntos de vigilancia (tres en la realización
mostrada en la figura 4B) a cada lado de la puerta y/o del muro de
la construcción, lejos del umbral de la puerta, para proporcionar
detección de presencia y/o movimiento.
Aplicando un procesado de señal apropiado, los
dispositivos de sensor de puerta en las realizaciones mostradas en
las figuras 4A y 4B son capaces de detectar movimiento o tráfico de
objetos que se mueven a cierta distancia del umbral de la puerta,
incluso cuando se mueven en una dirección sustancialmente paralela
a los elementos del muro de la construcción ("tráfico
paralelo"); también pueden usarse por ejemplo para detección de
movimiento más selectiva o para contar personas.
En aplicaciones de puerta, la matriz de sensores
térmicamente sensibles es capaz de detectar la presencia y/o
movimiento de objetos en el umbral de la puerta y cerca de él, e
incluso en el marco de la puerta, incluso cuando una puerta
deslizante o una puerta giratoria se está cerrando, porque los
sensores térmicamente sensibles no detectan el elemento móvil de
puerta como tal, cuando las puertas están a la misma temperatura
ambiente que el entorno que comprenden los puntos de vigilancia.
Además de ser insensible a los elementos de puerta móviles, los
sensores térmicamente sensibles también son insensibles a los
raíles de guía existentes por ejemplo en disposiciones de puertas
deslizantes o batientes e insensibles a las hojas de las puertas en
disposiciones de puertas giratorias.
Los sensores matriciales de termopilas
proporcionan estabilidad a largo plazo y capacidad de medida de
régimen estacionario, lo que puede ser verificado de tiempo en
tiempo comprobando las características de sensor, por ejemplo
individualmente para cada elemento de termopila encendiendo
selectivamente los elementos de calentamiento correspondientes
existentes cerca de cada uno de los elementos fuente de los
sensores de termopila.
El elemento calentador puede ser también el
propio sensor al que se aplica una corriente.
Se entiende que las realizaciones descritas más
arriba se pueden combinar y cualquier característica publicada con
respecto a una realización se puede adaptar en otra realización.
- 10, 10-i
- sensor de termopila
- 12, 12-i
- termopar
- 14, 14-i
- elemento fuente primaria
- 15, 15-i
- primer contacto
- 16, 16-i
- cubierta absorbente
- 18, 18-i
- elemento fuente secundaria
- 19, 19-i
- segundo contacto
- 20, 20-i
- capa aislante
- 22, 22-i
- elemento de calentamiento
- 24, 24-i
- conector de primera termopila
- 26, 26-i
- conector de segunda termopila
- 28, 28-i
- puerto de señal de primera termopila
- 30, 30-i
- puerto de señal de segunda termopila
- 32, 32-i
- primer conductor calentador
- 34, 34-i
- segundo conductor calentador
- 36, 36-i
- primer puerto de corriente calentadora
- 38, 38-i
- segundo puerto de corriente calentadora
- 40
- sustrato
- 42
- carcasa
- 44, 44-i
- elemento óptico
- 46, 46-i
- abertura
- 48, 48-i
- rayo de imagen enfocado
- 50, 50-i
- rayo de objeto (cono de vigilancia)
- 52, 52-i
- punto de vigilancia (i=1...n)
- 52-ji
- punto de vigilancia (j=1...m, i=1..,n)
- 54-1
- primera porción suplementaria de área de vigilancia
- 54-2
- segunda porción suplementaria de área de vigilancia
- 56
- área de vigilancia
- 60
- primera porción de muro de construcción
- 62
- segunda porción de muro de construcción
- 64-1
- primer elemento de puerta deslizante
- 64-2
- segundo elemento de puerta deslizante
- 66
- elemento de puerta batiente
- 68-1, 68-2
- primero y segundo elemento de puerta giratoria
- 68-3, 68-4
- tercero y cuarto elemento de puerta giratoria
- 70
- primer rail de guía
- 72
- segundo rail de guía
- 74
- hoja de la primera puerta
- 76
- hoja de la segunda puerta
- 80
- dispositivo matricial de termopila
- V_{t}, V_{t}-i
- voltaje de termopila
- lh, lh-
- corriente calentadora
Claims (26)
1. Un dispositivo matricial térmicamente
sensible (80) para presentar la presencia de un objeto en un área de
vigilancia (56), que comprende:
- una pluralidad de al menos dos sensores térmicamente sensibles (10-i) dispuestos de forma matricial, estando cada sensor térmicamente sensible (10-i) asociado con un cono de vigilancia de una pluralidad de al menos dos (50-i) comprendidos en el área de vigilancia (56), y
- cada sensor térmicamente sensible está además adaptado para detectar la radiación térmica infrarroja emitida desde el cono de vigilancia asociado correspondiente de dicha pluralidad (50-i), caracterizado por que con el propósito de detectar también objetos que no se mueven en el área de vigilancia, comprende además:
- cada sensor térmicamente sensible es un sensor pasivo de presencia por infrarrojos y está adaptado además para detectar la temperatura basado en dicha temperatura de régimen estacionario de radiación térmica infrarroja,
- cada sensor térmicamente sensible (10-i) comprende además un circuito electrónico acoplado eléctricamente al sensor para medir una señal (V_{t}-i) generada en el sensor térmicamente sensible (12-i) como consecuencia de una temperatura de régimen estacionario del objetivo y
- la pluralidad de sensores térmicamente sensibles (10-i) está fabricada en un sustrato común (40).
2. El dispositivo de la reivindicación 1,
caracterizado por que comprende sensores de termopila o
sensores bolómetros.
3. El dispositivo de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el cual la señal
(V_{t}-i) es un voltaje generado entre los
contactos primero y segundo (15-i,
19-i) de uno de los al menos dos sensores
térmicamente sensibles (10-i).
4. El dispositivo de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que comprende además circuitería
pre/amplifi-
cadora adaptada para medir la pluralidad de voltajes (V_{t}-i) producida por la pluralidad de sensores térmicamente sensibles (10-i) y circuitería multiplex adaptada para proporcionar una pluralidad de señales eléctricas variables correspondientes a cada sensor térmicamente sensible (10-i) e indicativas de las temperaturas que predominan en los correspondientes conos de vigilancia (50-i).
cadora adaptada para medir la pluralidad de voltajes (V_{t}-i) producida por la pluralidad de sensores térmicamente sensibles (10-i) y circuitería multiplex adaptada para proporcionar una pluralidad de señales eléctricas variables correspondientes a cada sensor térmicamente sensible (10-i) e indicativas de las temperaturas que predominan en los correspondientes conos de vigilancia (50-i).
5. El dispositivo de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que además comprende una carcasa (42)
adaptada para acomodar en su interior dicha pluralidad de sensores
térmicamente sensibles (10-i), una pluralidad de
elementos ópticos (44-i), estando cada elemento
óptico (44-i) adaptado para proyectar la porción de
radiación infrarroja emitida desde el correspondiente punto de
vigilancia (52-i) sobre un elemento de fuente
primaria (14-i) del correspondiente sensor
térmicamente sensible (10-i).
6. El dispositivo de la reivindicación 5, en el
que los elementos ópticos (44-i) son lentes
adaptadas para transmitir radiación térmica infrarroja.
7. El dispositivo de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la disposición matricial es
una matriz lineal.
8. El dispositivo de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la disposición matricial es
una matriz bidimensional.
9. El dispositivo de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que al menos un elemento sensor
(18-i) está adaptado para ser puesto a una
temperatura de referencia seleccionable variable.
10. El dispositivo de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que además comprende una pluralidad
de elementos calentadores (22-i) correspondiente a
la pluralidad de sensores térmicamente sensibles
(10-i), estando cada elemento calentador
(22-i) dispuesto cerca de un elemento sensible
(18-i) y adaptado para calentarlo para alcanzar una
temperatura de referencia seleccionable variable usada para hacer
un seguimiento del rendimiento de detección del sensor.
11. El dispositivo de la reivindicación 10, en
el que la función de calefacción la puede realizar el propio
sensor si se le aplica una corriente.
12. El dispositivo de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que comprende además un sensor
suplementario adaptado para detectar la presencia y/o el movimiento
de un cuerpo objetivo en un área suplementaria de vigilancia
(54-1, 54-2), siendo el sensor
suplementario de un tipo diferente al del sensor térmicamente
sensible (10-i).
13. El dispositivo de la reivindicación 12, en
el que el sensor suplementario es un sensor radar de microondas,
un sensor Doppler de microondas, un sensor de infrarrojos activo o
un sensor piroeléctrico.
14. El dispositivo de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el sustrato es un sustrato
de silicio y los sensores térmicamente sensibles están fabricados
usando tecnología de integración de silicio, preferentemente
tecnología de integración CMOS.
15. Un dispositivo sensor de puerta adaptado
para detectar la presencia y/o el movimiento de un cuerpo objetivo
en un área de vigilancia que se extiende en el umbral de una puerta
y/o cerca de él, en el que la puerta comprende al menos un
elemento móvil de puerta (64; 66; 68) adaptado para abrir y cerrar
la abertura de una puerta, comprendiendo el dispositivo:
- al menos un dispositivo matricial térmicamente sensible (80) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 correspondientes a al menos un elemento de puerta (64; 66; 68),
- en el que la pluralidad de conos de vigilancia (50-i) del al menos un dispositivo matricial térmicamente sensible (80) están dispuestos de forma matricial lineal que se extiende de forma sustancialmente paralela al correspondiente elemento de puerta (64; 66; 68).
16. El dispositivo sensor de puerta de la
reivindicación 15, en el que los conos de vigilancia se extienden a
ambos lados de un correspondiente elemento móvil de puerta (64; 66;
68).
17. El dispositivo sensor de puerta de la
reivindicación 15 ó 16, en el que las interacciones de los conos de
vigilancia (50-i) generan puntos de vigilancia que
están localizados en un suelo o cualquier altura sobre el
suelo.
18. El dispositivo sensor de puerta según
cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, en el que cuando la
puerta comprende una disposición de puerta deslizante que comprende
uno o más elementos de puerta móviles (64-1,
64-2) adaptados para deslizarse en un plano
sustancialmente paralelo a la abertura de la puerta, la disposición
matricial lineal de puntos de vigilancia del al menos un sensor
matricial térmicamente sensible se extiende sustancialmente a
través y a lo largo del elemento móvil de puerta o del umbral de la
puerta.
19. El dispositivo sensor de puerta según la
reivindicación 18 que comprende dos dispositivos matriciales
térmicamente sensibles (80), en el que las disposiciones
matriciales lineales de puntos de vigilancia
(54-1i), (54-2i) correspondientes a
los dos dispositivos matriciales están localizados en lados
opuestos del umbral de la puerta.
20. El dispositivo sensor de puerta según
cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, en el que cuando la
puerta comprende una disposición de puerta batiente que comprende
uno o más elementos batientes de puerta (66), se dispone al menos
un dispositivo matricial térmicamente sensible (80) para cada
elemento batiente de puerta (66), en el que la disposición lineal
de puntos de vigilancia correspondientes a cada dispositivo
matricial térmicamente sensible se mueve con el correspondiente
elemento batiente de puerta (66) de forma que permanece
sustancialmente paralelo a él.
21. El dispositivo sensor de puerta según la
reivindicación 20, que comprende dos dispositivos matriciales
térmicamente sensible (80) asociados con cada elemento batiente de
puerta (66), estando las dos disposiciones matriciales lineales de
puntos de vigilancia (52-1i, 52-2i)
localizados en caras opuestas del elemento batiente de puerta
(66).
22. El dispositivo sensor de puerta según
cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, en el que cuando la
puerta es una disposición de puerta giratoria que comprende varios
elementos giratorios de puerta (68-1,
68-2, 68-3, 68-4),
se dispone al menos un dispositivo matricial térmicamente sensible
(80) para cada elemento giratorio de puerta (68-1,
68-2, 68-3, 68-4),
en el que las disposiciones lineales de puntos de vigilancia
(52-i) se mueven con el correspondiente elemento
giratorio de puerta (68-1, 68-2,
68-3, 68-4) de forma que permanece
sustancialmente paralelo a él.
23. El dispositivo sensor de puerta según la
reivindicación 22, en el que las disposiciones lineales de puntos
de vigilancia están dispuestas en una cara delantera en la
dirección de giro en relación al elemento giratorio de puerta
(68-1, 68-2, 68-3,
68-4).
24. El dispositivo sensor de puerta según las
reivindicaciones 22 ó 23, que comprende dos dispositivos
matriciales térmicamente sensible (80) para cada elemento giratorio
de puerta (68-1, 68-2,
68-3, 68-4), estando sus dos
disposiciones matriciales lineales correspondientes de puntos de
vigilancia (52-1i, 52-2i,
52-3i, 52-4i) localizadas en caras
opuestas del correspondiente elemento giratorio de puerta
(68-1, 68-2, 68-3,
68-4).
25. El dispositivo sensor de puerta según
cualquiera de las reivindicaciones 15 a 24, que además comprende
al menos un sensor suplementario adaptado para detectar la presencia
y/o movimiento de un objeto en al menos un área de vigilancia
suplementaria (54-1, 54-2), siendo
el sensor suplementario de un tipo diferente al de un sensor
térmicamente sensible (10-i).
26. El dispositivo de la reivindicación 25, en
el que el sensor suplementario es un sensor de radar de
microondas, un sensor Doppler de microondas, un sensor activo de
infrarrojos o un sensor piroeléctrico.
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