ITRM960500A1

ITRM960500A1 - Dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi e metodo di rilevamento di un corpo umano per mezzo dello stesso disposistivo

Info

Publication number: ITRM960500A1
Application number: IT96RM000500A
Authority: IT
Inventors: Don-Hee Lee; Hak-Su Kim
Original assignee: Lg Electronics Inc
Priority date: 1995-07-13
Filing date: 1996-07-12
Publication date: 1998-01-12
Also published as: ITRM960500A0; GB2303701A; KR970007741A; IT1284211B1; US5844240A; GB9614821D0; DE19628050C2; JP2909437B2; CN1146010A; JPH0981867A; CN1059743C; KR0151302B1; DE19628050A1; GB2303701B

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo: "DISPOSITIVO DI RILEVAMENTO DI RAGGI INFRAROSSI E METODO DI RILEVAMENTO DI UN CORPO UMANO PER MEZZO DELLO STESSO DISPOSITIVO"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce a un dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi, atto al rilevamento, non soltanto di un corpo umano e del suo grado di attività, ma anche al rilevamento della posizione e della direzione di movimento di qualsiasi persona presente, e inoltre l'invenzione riguarda un procedimento di rilevamento di un corpo umano mediante questo dispositivo di rilevamento. Come noto, i dispositivi di rilevamento dei raggi infrarossi vengono classificati in dispositivi di rilevamento di raggi infrarossi piroelettrici e dispositivi quantistici .

Anche se i dispositivi di rilevamento piroelettrici presentano un grado di sensibilità inferiore di rilevamento rispetto a quelli quantistici, essi hanno un basso costo di produzione e permettono una semplificazione nella produzione, in quanto essi impiegano un sistema senza raffreddamento che funziona a temperatura ambiente. Quindi, i dispositivi di rilevamento piroelettrico vengono sempre più utilizzati ampiamente nelle apparecchiature per prevenire i crimini o le disgrazie, e nei sistemi di condizionamento dell'aria.

Quando una sostanza piroelettrica che viene impiegata per produrre un tale tipo di dispositivo di rilevamento, viene colpita da un raggio infrarosso emesso da una sorgente di calore quale ad esempio il corpo umano, avviene un cambiamento di temperatura nella sostanza piroelettrica, e ciò determina una corrente di piroelettricità che corrisponde al cambiamento di polarizzazione della sostanza piroelettrica, per cui la sorgente di calore viene individuata. In anni recenti, sono stati utilizzati come materiali piroelettrici, il PbTiO3 , il zirconato titanato di piombo, il LiTaO3 , il polimero fluoruro di polivinilidene, ecc..

La seguente descrizione si riferisce a un dispositivo convenzionale di rilevamento di raggi infrarossi, e fa riferimento ai disegni annessi.

Fig. 1 è una vista in sezione della struttura di un dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi di tipo convenzionale, e Fig . 2 mostra graficamente la curva caratteristica temperatura-polarizzazione di un dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi di tipo generico. Fig. 3 mostra il circuito equivalente di un dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi di tipo convenzionale.

Il dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi di tipo convenzionale comprende un chip 1, piroelettrico o ferroelettrico, un elemento di rilevamento di raggi infrarossi montato su una struttura di sostegno 2, una resistenza di gate 4 e un transistor a effetto di campo 5 montati su un substrato 3 del circuito al disotto del chip integrato piroelettrico, un filtro 6 disposto al disopra del chip piroelettrico 1, e una scatola di alloggiamento in metallo 7 che realizza una chiusura stagna.

All' aumentare della temperatura della sostanza ferroelettrica del dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi, aumenterà la polarizzazione del dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi, come mostrato in Fig. 2. La polarizzazione del dispositivo di rilevamento piroelettrico è uguale a P1 quando la temperatura è uguale , e i dipoli con carica positiva e negativa vengono generati in pròporzione alla polarizzazione. In questo istante, quando la temperatura aumenta sino a raggiungere il punto T2, la polarizzazione del dispositivo di rilevamento piroelettrico viene ridotta sino a P2 , e il numero dei dipoli viene ridotto in modo corrispondente a P2, in maniera tale che le cariche negative e positive equivalenti al numero dei dipoli P1-P2 ( P: decremento della polarizzazione) passano attraverso un filo metallico. Queste cariche negative e positive costituiscono una corrente piroelettrica, e il dispositivo di rilevamento è in grado di rilevare in modo sensibile le temperature che corrispondono al cambiamento della corrente piroelettrica .

Facendo riferimento alla Fig. 3, quando la temperatura aumenta sino a T2 a partire da T1, la polarizzazione del chip piroelettrico o ferroelettrico 1, viene ridotta sino a P2 , a partire da P1 e ciò diminuisce il numero di dipoli, generando cariche positive e negative dovute alla diminuzione dei dipoli . La corrente piroelettrica viene trasformata in un valore di impedenza dalla resistenza di gate 4 che viene applicata al gate del FET 5, e il FET 5 reagisce in modo sensibile generando un segnale di rilevamento del sensore.

Questo dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi di tipo convenzionale è capace di rilevare la presenza di un corpo umano e il grado di attività, ma non può determinare la posizione e la direzione di spostamento o la distanza tra il corpo umano e il dispositivo stesso.

La presente invenzione riguarda un dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi presentante tre elementi a sensore di raggi infrarossi di tipo piroelettrico e un'unità di guida che divide uno spazio da monitorare in zone a lunga distanza e zone a breve distanza, una zona di destra e una zona centrale e infine una zona di sinistra, per rilevare la posizione e la direzione del movimento di qualsiasi persona presente, e inoltre per rilevare la presenza di un corpo umano e il suo grado di attività, e inoltre l'invenzione mette a disposizione un procedimento per il rilevamento di un corpo umano per mezzo del suddetto dispositivo di rilevamento.

Per ottenere il suddetto scopo, la presente invenzione realizza un dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi che comprende: una lente del tipo di un condensatore che raccoglie i raggi infrarossi emessi dal corpo umano; una unità di guida che divide lo spazio da monitorare in una pluralità di zone laterali e verticali e che guida i raggi infrarossi verso una parte dell'unità a sensore di infrarosso in funzione della direzione del raggio; una scatola di alloggiamento che riceve il condensatore e l'unità di guida in modo da impedire qualsiasi dispersione del raggio infrarosso incidente; un'unità a sensore di infrarosso che rileva un raggio infrarosso proveniente da una determinata zona oppure dei raggi infrarossi di una pluralità di zone guidati dalla unità di guida e dalla scatola di alloggiamento; e un'unità di elaborazione del segnale per amplificare il segnale di uscita dell'unità a sensore di infrarossi, e per trasformare il segnale applicato in un segnale digitale analizzando il segnale digitale stesso.

Fig. 1 è una vista in sezione della struttura di un dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi convenzionale ;

Fig. 2 mostra graficamente la curva caratteristica temperatura-polarizzazione di un dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi di tipo generico;

Fig. 3 mostra un circuito equivalente del dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi di tipo convenzionale;

Fig. 4 è una vista esplosa di un dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi secondo la presente invenzione;

Fig. 5 è una vista esplosa di un'unità a sensore di infrarosso secondo la presente invenzione;

Fig. 6 mostra la struttura di un'unità a rivelatore di infrarosso secondo la presente invenzione;

Fig. 7 mostra una sezione orizzontale di un dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi secondo la presente invenzione;

Fig. 8 mostra una sezione verticale del dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi secondo la presente invenzione;

Fig. 9 mostra la distribuzione orizzontale del campo visivo del dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi;

Fig. 10 mostra la distribuzione verticale del campo visivo del dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi secondo l'invenzione;

Fig. il è uno schema a blocchi del dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi secondo la presente invenzione;

Fig. 12 mostra uno schema elettrico del dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi secondo la presente invenzione; e

Figg. 13A e 13B mostrano dei diagrammi di flusso che illustrano il metodo di rilevamento di un corpo umano per mezzo del dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi secondo la presente invenzione.

Una forma preferita del dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi secondo la presente invenzione, verrà ora descritta in dettaglio facendo riferimento ai disegni.

Le Figg. 4 e 5 sono delle viste esplose di un dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi e di una unità a sensore di infrarosso, ciascuno di questi dispositivi essendo realizzato secondo l'invenzione. La Fig. 6 mostra la struttura di un'unità a rilevatore di raggi infrarossi, secondo la presente invenzione, mentre le Figg. 7 e 8 mostrano ciascuna una vista verticale in sezione e orizzontale in sezione del dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi secondo la presente invenzione.

Facendo riferimento alla Fig. 4, il dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi comprende una lente di Fresnel 11 che raccoglie la radiazione termica infrarossa emessa dal corpo umano, un'unità di guida 12 presentante guide o pareti orizzontali e verticali 12b e 12a per dividere uno spazio da monitorare ossia tenere sotto controllo, in una pluralità di zone laterali e verticali e per guidare un determinato raggio infrarosso IR emesso da un oggetto presente in una di dette zone, e una scatola di alloggiamento della guida 13, per ricevere l'unità di guida 12 e impedire qualsiasi dispersione del raggio incidente infrarosso attraverso la lente di Fresnel Il e l'unità di guida 12. Il dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi secondo la presente invenzione comprende inoltre un'unità a sensore di infrarosso 14 per il rilevamento del raggio infrarosso guidato attraverso l'unità di guida 12, e una unità di elaborazione dei segnali 15 per amplificare il segnale prodotto dall'unità a sensore di infrarosso 14 e per trasformare il segnale applicato in un segnale digitale e analizzare il segnale digitale stesso .

Facendo riferimento alla Fig. 5, l'unità a sensore di infrarosso 14 comprende un filtro di raggi infrarossi 16 che filtra solamente un raggio infrarosso, un rivelatore di raggi infrarossi 17 con un trasformatore di impedenza 20 per rilevare il raggio infrarosso che passa attraverso il filtro 16, e per produrre una corrente piroelettrica, un elemento di base metallico 18 sul quale il rivelatore di raggi infrarossi 17 è montato assieme al trasformatore di impedenza 20 e una scatola di alloggiamento metallica 19 per contenere il filtro di raggi infrarossi 16, il rivelatore di raggi infrarossi 17 e il trasformatore di impedenza 20, in modo da realizzare una tenuta stagna.

Come mostrato in Fig. 6, il rivelatore di raggi infrarossi 17 comprende il trasformatore di impedenza 20 con un transistor a effetto di campo FET e una resistenza di gate formata sullo stesso substrato del circuito, due elementi del rivelatore per zone laterali/zone a lunga distanza 17a e 17b montati sulla porzione superiore in modo da rilevare i raggi di una zona di sinistra, centrale o di destra e di una zona situata a una lunga distanza nello spazio o nella stanza da monitorare, e un elemento di rilevamento 17c per una zona situata a breve distanza, montato al disotto degli elementi di rilevamento della zona laterale/a lunga distanza 17a e 17b, in modo da sorvegliare la zona a breve distanza dello spazio o della stanza.

Quando gli elementi del rivelatore vengono disposti nella loro posizione finale, gli elementi del rivelatore 17a e 17b della zona laterale/zona a lunga distanza, vengono divisi in tre parti, una parte di sinistra, una parte di destra e una parte centrale, mediante le guide verticali 12a come mostrato in Fig. 7.

Se una persona è presente nella zona centrale, la parte centrale degli elementi del rivelatore della zona laterale/zona a lunga distanza 17a e 17b formata dalle guide verticali 12a, rileva la posizione del corpo di questa persona, e i due elementi del rivelatore della zona laterale/zona a lunga distanza 17a e 17b producono un segnale di uscita, contemporaneamente. L'elemento del rivelatore 17c della zona a breve distanza di monitoraggio della zona a distanza breve della stanza, è disposto al disotto degli elementi del rivelatore 17a e 17b della zona laterale/a lunga distanza.

Inoltre, una guida orizzontale 12b è disposta tra gli elementi 17a e 17b del rivelatore della zona laterale/zona a lunga distanza e l'elemento 17c del rivelatore della zona a breve distanza, al fine di impedire una reciproca interferenza tra le zone di rivelamento a lunga e a breve distanza, nel momento in cui un raggio infrarosso colpisce il rivelatore 17 dei raggi infrarossi, come mostrato in Fig. 8.

La seguente descrizione riguarda il funzionamento del dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi secondo la presente invenzione.

Un raggio infrarosso IR emesso dal corpo di una persona presente in una delle zone suddivise tramite le guide 12a e 12b come indicato sopra, viene inviato dalla lente di Fresnel 11, e viene quindi focalizzato sugli elementi 17a e I7b della zona laterale/zona a lunga distanza, oppure sull'elemento 17c della zona a breve distanza, relative al rivelatore di raggi infrarossi 17, a seconda della zona in cui si trova il corpo della persona.

Il raggio infrarosso IR rilevato mediante ciascuna zona, produce un segnale applicato sul trasformatore di impedenza 20 del rivelatore di raggi infrarossi 17 in modo da produrre un segnale di rilevamento del sensore stesso.

In altre parole, se il corpo di una persona è presente in una determinata zona, oppure se questa persona si sposta in questa zona, gli elementi del rivelatore dei raggi infrarossi associati a questa zona producono un segnale di uscita di rilevamento della posizione e della direzione di spostamento della persona, il cui segnale è conforme al suo grado di attività, ecc. Ciascuna risposta in una determinata sequenza, di ogni elemento del rivelatore di raggi infrarossi, alla direzione e alla velocità di movimento del corpo umano, da una informazione sulla direzione del movimento, allo stesso dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi, e il dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi può rilevare il grado di attività dalla frequenza di reazione ossia della risposta di ciascun elemento del rivelatore di raggi infrarossi, come risposta alla frequenza dello spostamento della persona.

Gli angoli di rilevamento delle zone di sinistra, centrale e di destra sono definiti come mostrato nelle Figg. 7 e 8, e gli elementi 17a e 17b del rivelatore della zona laterale/a lunga distanza, presentano delle parti di sinistra, centrale e di destra, ottenute mediante le guide verticali 12a.

I raggi infrarossi colpiscono con un angolo di incidenza A, le corrispondenti parti degli elementi del rivelatore 17a e 17b della zona laterale/zona a lunga distanza, provenendo dalle rispettive zone di sinistra, centrale e di destra. L'angolo di incidenza B indica il massimo grado di inclinazione di un raggio infrarosso proveniente dalla zona centrale, di sinistra o di destra, che può ancora colpire la parte centrale degli elementi del rivelatore. L'angolo di incidenza C indica la direzione di un raggio infrarosso incidente su un elemento del rivelatore dei raggi infrarossi relativo alla zona adiacente a questo elemento del rivelatore di raggi infrarossi.

stanza, che è generalmente provocato da un raggio incidente in un'altra zona, è anche provocato da un raggio infrarosso incidente più lungo della distanza focale f1 della lente di Fresnel 11. Questo problema può essere evitato confrontando l'uscita degli elementi del rivelatore 17a e I7b della zona laterale/zona a lunga distanza, con una tensione di riferimento, per mezzo dell'unità di elaborazione del segnale 15, senza tener conto della sua risultante, in quanto l'intensità della radiazione infrarossa non è elevata.

La guida orizzontale 12b disposta tra gli elementi del rivelatore 17a e I7b della zona laterale/zona a lunga distanza e l'elemento del rivelatore 17c della zona a breve distanza, forniscono un'informazione riguardo alla posizione del corpo della persona, sia quando esso è distante che quando esso è vicina al dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi. L'angolo di rilevamento per le distanze brevi b1 della parte inferiore, è definito da

e e l'angolo di rilevamento per le distanze lunghe b2 della parte inferiore, è definito da

Le lettere di riferimento indicano le seguenti grandezze: l'angolo di montaggio della guida orizL'intervallo di variazione di un angolo di rilevamento è definito dal raggio infrarosso incidente, e l'angolo di rilevamento al della zona centrale è determinato da le quali grandezze sono indicate nei disegni, e l'angolo di rilevamento della zona di sinistra a2 è definito dalle grandezze .

Poiché il dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi della presente invenzione è simmetrico, l'angolo di rilevamento di destra a3 viene espresso secondo lo stesso principio dell'angolo di rilevamento di sinistra.

Le lettere di riferimento indicano le grandezze seguenti: H1, l'altezza dell'estremità superiore di ciascuna guida verticale 12a; la distanza focale della lente di Fresnel 11; un angolo secondo il quale sono disposte le guide verticali 12a; una altezza dell'estremità inferiore di ciascuna guida verticale 12a; la larghezza degli elementi del rivelatore e della zona laterale/zona a lunga distanza; la distanza tra due guide verticali 12a; la larghezza della finestra del filtro 16 di raggi infrarossi;

Il funzionamento errato degli elementi del rivelatore 17a e 17b della zona laterale/zona a lunga dizontale 12b sul dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi; la distanza tra gli elementi 17a e 17b del rivelatore della zona laterale/zona a lunga distanza e l'elemento 17c del rivelatore della distanza breve; (larghezza degli elementi di rilevamento laterale /lunga distanza) - la larghezza della finestra del filtro 16 di raggi infrarossi, la larghezza in senso longitudinale della parte inferiore della lente di Fresnel il; e g1, la larghezza in senso longitudinale della lente di Fresnel 11 sulla sua parte superiore.

La Fig. 9 mostra la distribuzione orizzontale del campo visivo del dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi, e la Fig. 10 mostra la distribuzione verticale del campo visivo del dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi secondo l'invenzione. La Fig. il è lo schema o diagramma a blocchi del dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi secondo la presente invenzione, mentre la Fig. 12 è uno schema del circuito elettrico del dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi secondo la presente invenzione .

Come mostrato in Fig. 11, il dispositivo di rilevamento secondo la presente invenzione comprende l'unità a sensore di infrarosso 14 che rileva ciascun raggio infrarosso proveniente da una pluralità di zone, e produce un segnale del lato sinistro, un segnale del lato destro o un segnale della distanza breve, e infine il dispositivo comprende un'unità di elaborazione del segnale 15.

L'unità di elaborazione del segnale 15 presenta una sezione 21 di amplificazione del segnale di sinistra, che riceve il segnale di sinistra prodotto dall'unità a sensore di infrarosso 14 e che aumenta l'ampiezza del segnale applicato; una sezione di amplificazione del segnale di destra 22 che riceve il segnale di destra prodotto dall'unità a sensore di infrarosso 14 e che aumenta l'ampiezza del segnale applicato; una sezione di amplificazione del segnale della distanza breve 23 che riceve il segnale della distanza breve dell'unità a sensore di infrarosso 14 e che aumenta l'ampiezza del segnale applicato. L'unità di elaborazione del segnale 15 presenta anche una prima, una seconda e una terza sezione di conversione A/D 24,25 e 26, ciascuna delle quali riceve i corrispondenti segnali di uscita prodotti dalle sezioni di amplificazione 21,22 e 23 del segnale del lato sinistro, del segnale del lato destro e del segnale della breve distanza, dette sezioni di conversione trasformando il segnale applicato in un segnale digitale; e una sezione di comparazione 27 che riceve i segnali del lato sinistro e del lato destro dalla prima e dalla seconda sezione di conversione A/D 24 e 25, ed esegue una comparazione tra questi segnali, calcolando i segnali applicati e producendo un segnale intermedio.

Più in particolare, come mostrato nella Fig. 12, il dispositivo della presente invenzione comprende l'unità a sensore di infrarosso 14 avente una tensione di alimentazione Vcc, il collegamento a terra, i condensatori C12 e C13 ciascuno dei quali è collegato in parallelo tra la tensione di alimentazione Vcc e la terra in modo da eliminare il rumore della tensione di alimentazione, e un rivelatore di raggi infrarossi 17 alimentato dalla tensione di alimentazione Vcc in modo da produrre un segnale del lato sinistro, un segnale del lato destro e un segnale della distanza breve, in cui l'unità di elaborazione del segnale 15 comprende una sezione 21,22 e 23 rispettivamente per amplificare il segnale del lato sinistro, il segnale del lato destro e il segnale della distanza breve, ciascuna di dette sezioni presentando amplificatori non invertenti e invertenti accoppiati uno all'altro, e la cui ampiezza è determinata da ciascuna resistenza e ciascun condensatore collegato agli amplificatori, e in cui ciascuna delle sezioni 24,25 e 26, ossia la prima e la seconda e la terza sezione di conversione A/D, converte ciascun segnale amplificato proveniente dalle sezioni di amplificazione, in un segnale digitale, utilizzando comparatori, mentre una sezione di comparazione 27 esegue la comparazione tra i segnali del lato destro e del lato sinistro, utilizzando porte di comparazione, ed elabora questi segnali.

La seguente descrizione si riferisce al funzionamento del dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi secondo la presente invenzione.

Nel caso in cui il corpo della persona si trova sulla zona di sinistra della stanza monitorata mediante il dispositivo di rivelamento dei raggi infrarossi, un raggio infrarosso emesso dal corpo di questa persona raggiunge l'elemento sinistro degli elementi I7a e 17b del rivelatore della zona laterale/zona a lunga distanza relativi al rivelatore di raggi infrarossi 17, a causa delle guide verticali 12a che dividono lo spazio della stanza in una zona di sinistra, centrale e di destra.

Un segnale del lato di sinistra è prodotto dal raggio infrarosso incidente sull'elemento di sinistra degli elementi 17a e I7b del rivelatore di zona laterale/zona a lunga distanza, e la sua ampiezza viene aumentata per mezzo della sezione di amplificazione 21 del segnale di sinistra. Il segnale amplificato viene trasformato in un segnale digitale per mezzo della sezione di conversione A/D 24 che genera un segnale, il quale trasmette l'informazione che una persona è presente nella zona di sinistra.

Quando l'unità a sensore rileva la presenza del corpo umano, il suo segnale di uscita di alto livello viene trasformato in un segnale di basso livello, e questo ciclo del segnale di basso livello varia a seconda dell'intensità del raggio infrarosso incidente sull'elemento del rivelatore. In altre parole, quando il corpo della persona si trova vicino al dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi, l'intensità del raggio infrarosso emesso dal corpo della persona è elevata, e il ciclo del segnale di basso livello diviene lungo. D'altra parte, se il corpo della persona si trova in una posizione distante dal dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi, l'intensità del raggio infrarosso è bassa, e il periodo del segnale di basso livello diviene breve .

Il processo relativo ai segnali del lato destro e della distanza breve, è lo stesso come nel caso del segnale del lato sinistro.

Un raggio infrarosso prodotto dalla zona centrale viene guidato attraverso le guide verticali 12a, e colpisce la parte centrale degli elementi del rivelatore 17a e I7b relativi alla zona laterale/zona a lunga distanza, che è collegata elettricamente alle parti di sinistra e di destra degli elementi del rivelatore, così da generare contemporaneamente dei segnali del lato sinistro e del lato destro. Questi segnali del lato sinistro e del lato destro vengono amplificati mediante amplificatori non invertenti e invertenti delle sezioni 21 e 22 di amplificazione del segnale del lato sinistro e del lato destro, i segnali amplificati vengono trasformati in segnali digitali per mezzo della prima e della seconda sezione di conversione A/D 24 e 25.

I due segnali digitali vengono comparati con una tensione di riferimento per mezzo della sezione di comparazione 27, e se ciascuno di questi segnali raggiunge il livello basso, viene prodotto un segnale che da l'informazione che il corpo della persona si trova nella zona centrale.

La seguente descrizione è relativa alle fasi o passi di rilevamento del corpo umano per mezzo del dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi secondo la presente invenzione.

Come mostrato nelle Figg. 13A e 13B, se il corpo di una persona si trova di fronte al dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi, il dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi verifica i rispettivi segnali del lato sinistro, del lato destro, il segnale intermedio e il segnale della breve distanza.

In altre parole, il dispositivo di rilevamento determina (S101) se il segnale intermedio è un segnale di basso livello. Se il segnale intermedio è di basso livello, il dispositivo di rilevamento aumenta il valore della variabile del segnale intermedio (S102), e se il segnale intermedio è un segnale di alto livello, il dispositivo di rilevamento determina (S103) se il segnale del lato destro successivo al segnale intermedio è di basso livello. Se il segnale del lato destro è di basso livello, il dispositivo di rilevamento aumenta il valore della variabile del segnale del lato destro (S104), e se il segnale del lato destro è di alto livello, il dispositivo di rilevamento determina (S105) se il prossimo segnale del lato sinistro è di basso livello. Se il segnale del lato sinistro è di basso livello, il dispositivo di rilevamento aumenta il valore della variabile del segnale del lato sinistro (S106), e se il segnale del lato sinistro è di alto livello, il dispositivo di rilevamento determina (S107) se il prossimo segnale di distanza breve raggiunge un basso livello. Se il segnale della distanza breve è di basso livello, il dispositivo di rilevamento aumenta il valore della variabile del segnale della breve distanza (S108), e se il segnale della breve distanza è di alto livello, il dispositivo di rilevamento passa alla fase successiva.

Dopo il passo o fase precedente, se una qualsiasi delle variabili di sinistra, intermedia e di destra supera un primo valore prestabilito X1 ciò indica che il grado di attività della persona è elevato, e il dispositivo di rilevamento giunge al prossimo passo (S109). Se tutte le variabili di sinistra, intermedia e di destra non superano il primo valore prestabilito X1, il dispositivo di rilevamento determina se il periodo prefissato di tempo TI è passato. Se il periodo prefissato di tempo TI è passato, il dispositivo di rilevamento inizia il prossimo passo, nel caso contrario il dispositivo di rilevamento ritorna (S ) al passo iniziale (S101).

Successivamente, il dispositivo di rilevamento determina (S111) se la variabile della distanza breve è inferiore a un secondo valore prefissato C1. Se la variabile della distanza breve è inferiore al secondo valore prefissato C1, ciò è indice del fatto che il corpo della persona è distante dal dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi, e il dispositivo di rilevamento stabilisce (S112) che la posizione del corpo della persona corrisponde a una lunga distanza.

Se la variabile della distanza breve supera il secondo valore prestabilito C1, il dispositivo di rilevamento determina (S113) se la variabile della distanza breve supera un terzo valore prestabilito C2 · Il corpo della persona si trova vicino al dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi se il valore della variabile della distanza breve supera un terzo valore prefissato C2, e il dispositivo di rilevamento determina (S114) che la posizione del corpo della persona corrisponde a una distanza breve. Inoltre, se la variabile della distanza breve supera il secondo valore prestabilito C1 ed è inferiore al terzo valore prestabilito C2 , il dispositivo di rilevamento determina che la posizione del corpo della persona corrisponde a una distanza media, e quindi passa al passo successivo (S115).

Dopo il passo precedente, se tutte le variabili di sinistra, intermedia e di destra, sono inferiori a un quarto valore prefissato X (S116), il dispositivo di rilevamento non tiene conto della determinazione della posizione e passa (S117) al passo di inizializzazione (S131).

Se una qualsiasi delle variabili di sinistra, intermedia e di destra, supera il quarto valore prestabilito X , il dispositivo di rilevamento determina (S118) se la variabile intermedia supera un quinto valore prestabilito C4. Se la variabile intermedia supera il quinto valore prefissato C4 , il dispositivo di rilevamento determina (S119), se la variabile di destra è uguale alla variabile di sinistra. Se la variabile di destra è uguale a quella di sinistra, viene determinato un segnale intermedio e il dispositivo di rilevamento passa (S120) al passo di inizializzazione (S131).

Se la variabile di destra non è simile a quella di sinistra, il dispositivo di rilevamento determina (S121) se la variabile di destra eguaglia la variabile intermedia. Se la variabile di destra è simile alla variabile intermedia, vengono determinati il segnale di sinistra e quello intermedio e il dispositivo di rilevamento giunge (S122) al passo di inizializzazione (S131). Se la variabile di destra non è simile alla variabile intermedia, il dispositivo di rilevamento determina (S123) se la variabile di sinistra è simile alla variabile intermedia. Se la variabile di sinistra è simile alla variabile intermedia, i segnali del lato destro e intermedio vengono determinati e il dispositivo di rilevamento giunge (S124) al passo di inizializzazione (S131). Se la variabile di sinistra non è simile alla variabile intermedia, viene determinato un segnale di avanzamento e il dispositivo di rilevamento giunge (S125) al passo di inizializzazione (S131).

Quando il dispositivo di rilevamento determina {S118) se la variabile intermedia supera il quinto valore prefissato C4 , nel caso in cui la variabile intermedia non supera tale quinto valore prefissato C4 , il dispositivo di rilevamento determina (S126), se la variabile di destra è inferiore a un sesto valore prestabilito C5. Se la variabile di destra è inferiore al sesto valore prestabilito C5, il segnale del lato sinistro viene determinato e il dispositivo di rilevamento giunge (S127) al passo di inizializzazione (S131).

Se la variabile di destra supera il sesto valore prestabilito C5, il dispositivo di rilevamento determina (S128) se la variabile di sinistra è inferiore al sesto valore prestabilito . Se la variabile di sinistra è inferiore al sesto valore prestabilito C5, il segnale del lato destro viene determinato, e il dispositivo di rilevamento giunge (S129) al passo di inizializzazione (S131). Se la variabile di sinistra supera il sesto valore prestabilito C5, vengono determinati i segnali del lato sinistro e del lato destro, e il dispositivo di rilevamento giunge (S130) al passo di inizializzazione (S131). Dopo i suddetti passi, tutte le variabili vengono inizializzate nel passo (S131) e il dispositivo di rilevamento genera un segnale di output come valore prefissato, e ritorna (S132) al passo iniziale.

Se la routine di rilevamento di un segnale di breve distanza (comprendente i passi per determinare la posizione a distanza breve o a distanza lunga, nella sezione di amplificazione 23 del segnale di distanza breve e nella terza sezione 26 di conversione A/D delle Figg. 11 e 12 e i passi S111-S115 della Fig. 13) viene omessa nel procedimento di rilevamento secondo la presente invenzione, allora il dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi può rilevare la posizione a una distanza breve o lunga di una qualsiasi persona, solamente per mezzo dell'intensità di ciascun raggio infrarosso incidente, di sinistra, centrale o di destra, sugli elementi del rivelatore 17a e I7b della zona laterale/zona di distanza lunga. In altre parole, se il corpo della persona si trova nella posizione distante del dispositivo di rilevamento, allora l'intensità del raggio infrarosso incidente sugli elementi del rivelatore, è bassa, e il periodo del segnale di basso livello applicato viene ridotto, riducendo i rispettivi valori di conteggio delle variabili di sinistra, intermedia e di destra, al segnale di livello basso. D'altra parte, se il corpo della persona si trova vicino al dispositivo di rilevamento, ciascun valore di conteggio di queste variabili aumenta.

Quindi, si può applicare il seguente algoritmo: se i valori di conteggio rispettivi dei segnali del lato sinistro, intermedio e del lato destro, superano il numero grande X2 , il dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi determina la posizione del corpo della persona come posizione di distanza breve, mentre se questi valori sono inferiori al piccolo numero X3, allora il dispositivo determina la posizione come posizione a distanza lunga. Inoltre, se questi valori superano il numero piccolo Χ3, il dispositivo determina la posizione come posizione di distanza media .

Secondo questo dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi della presente invenzione e secondo il metodo di rilevamento del corpo umano realizzato con questo dispositivo, la presenza del corpo della persona, la sua posizione e la direzione dello spostamento, possono essere determinate. Se la presente invenzione viene applicata a un sistema di condizionamento dell'aria, il sistema di condizionamento dell'aria produce una corrente di aria fredda verso la zona dove è presente la persona, in modo da effettuare un controllo efficiente e automatico della circolazione dell'aria. La presente invenzione ha anche il vantaggio che il dispositivo consuma poca energia elettrica e semplice da fabbricare, è leggero e di piccole dimensioni, ed è di basso costo di produzione in quanto l'unità a sensore della presente invenzione comprende solamente una lente di Fresnel, delle guide e degli elementi del rivelatore di infrarossi ottenuti mediante alta tecnologia ottica .

Agli esperti del ramo risulterà chiaro che diverse modifiche e varianti possono essere effettuate nel dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi e nel metodo di rilevamento della presente invenzione, senza con ciò uscire dall'ambito dell'invenzione e del suo concetto inventivo. Quindi, si comprenderà che la presente invenzione include tutte quelle modifiche e varianti contenute nelle rivendicazioni annesse o nelle loro forme equivalenti.

Leggenda delle Figure

Fig. 2: P = polarizzazione, T= temperatura

Fig. 5: S = sensore di infrarosso

Fig. 9: L = sinistra, C = centro, R = destra, S = sensore

Fig. 10: F = campo di rilevamento

A = zona della distanza breve

B = zona della distanza lunga

Fig. il: M = segnale del lato sinistro

N = segnale del lato destro

T = segnale della distanza breve

U = segnale intermedio

Fig. 12: Μ,Ν,Τ,υ hanno gli stessi significati come per la Fig. 11

Figg. 13A, 13B: Y = si, cioè la condizione nel blocco corrispondente del diagramma di flusso è soddisfatta

N = no, condizione nel blocco non soddisfatta.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi comprendente: mezzi per focalizzare i raggi e raccogliere gli stessi raggi infrarossi emessi dal corpo umano; mezzi di guida per suddividere una stanza o spazio da monitorare in una pluralità di zone laterali e verticali e per guidare il raggio infrarosso verso una parte dei mezzi a sensori di infrarosso a seconda della sua direzione; mezzi di alloggiamento per ricevere detti mezzi di focalizzazione dei raggi o di guida di questi ultimi, in modo da impedire la dispersione dei raggi infrarossi incidenti; detti mezzi a sensore di infrarosso per rilevare un raggio infrarosso proveniente da una determinata zona oppure dei raggi infrarossi provenienti da una pluralità di zone, i quali vengono guidati da detti mezzi di guida e detti mezzi di alloggiamento; e mezzi di elaborazione dei segnali per amplificare un segnale di output di detti mezzi a sensore di raggi infrarossi e per trasformare il segnale applicato in un segnale digitale e analizzare il segnale digitale stesso .
2. Dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di guida sono disposti in modo da assumere una forma a ventaglio.
3. Dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di guida comprendono: guide verticali per dividere uno spazio o una stanza da monitorare in una zona di sinistra, centrale e di destra; e una guida orizzontale per dividere una stanza o uno spazio da monitorare in zone a distanza lunga e a distanza breve.
4 . Dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che dette guide verticali e orizzontali sono disposte in modo da intersecarsi.
5. Dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi a sensori di infrarossi comprendono : un filtro di raggi infrarossi per filtrare solamente un raggio infrarosso; un rivelatore di raggi infrarossi per il rilevamento del raggio infrarosso passato attraverso detto filtro e per generare una corrente piroelettrica; una base di metallo per sostenere detto rivelatore di infrarossi; e una scatola di alloggiamento in metallo per proteggere detto filtro di infrarosso, detto rivelatore di infrarosso e detto elemento di base, da un urto contro oggetti esterni.
6 . Dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto rivelatore di infrarosso comprende una pluralità di elementi del rivelatore di infrarosso disposti su un trasformatore di impedenza e che vengono divisi in diverse parti corrispondenti a una pluralità di zone costituite da detti mezzi di guida .
7. Dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto rivelatore di infrarossi comprende: una coppia di elementi superiori del rivelatore di infrarosso presentante una dimensione prescelta e una distanza prestabilita tra ogni elemento, detta coppia rilevando un raggio infrarosso emesso dal corpo umano presente nella zona di sinistra, di destra o centrale oppure nella zona di lunga distanza; e un elemento inferiore del rivelatore di infrarosso che è disposto al di sotto di detti elementi superiori del rivelatore di infrarosso, e che è atto a rilevare un raggio infrarosso emesso da una zona a breve distanza.
8. Dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di elaborazione del segnale comprendono : delle sezioni di amplificazione del segnale del lato destro, del lato sinistro e della distanza breve, ciascuna di dette sezioni amplificando un segnale di output di detti mezzi a sensore di infrarosso; una prima, una seconda e una terza sezione di conversione di un segnale da analogico a digitale, le quali sezioni ricevono rispettivamente il segnale prodotto da ciascuna sezione di amplificazione, e trasformano il segnale applicato in un segnale digitale rispettivamente; e una sezione di comparazione che effettua la comparazione dei segnali digitali prodotti da detta prima e detta seconda sezione di conversione di un segnale da analogico a digitale, con una tensione di riferimento, e genera un segnale intermedio.
9. Procedimento per il rilevamento di un raggio infrarosso emesso da un corpo di una persona presente in una stanza per mezzo di un dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi, comprendente le seguenti fasi: rilevamento del raggio infrarosso incidente da sinistra, destra o da una zona centrale e da una zona a distanza breve di una stanza divisa in una pluralità di zone laterali e verticali, al fine di monitorare e incrementare ciascun valore delle variabili del segnale di output; determinazione del grado di attività del corpo della persona a seconda dei rispettivi valori alti o bassi di conteggio di una pluralità di variabili direzionali trovate in detta prima fase; determinazione se il corpo di questa persona si trova in prossimità o a distanza rispetto al dispositivo di rilevamento di raggi infrarossi, a seconda che il valore della variabile della distanza breve trovata in detta fase sia alto o basso; determinazione della zona in cui si trova il corpo della persona a seconda dei valori di conteggio rispettivi alti oppure bassi di una pluralità di variabili direzionali; e inizializzazione di tutte le variabili direzionali e della variabile della distanza a breve, determinando un valore stabilito per ogni variabile e ritornando alla prima fase o passo.
10. Procedimento secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detta fase di determinazione se il corpo della persona si trova vicino o distante dal dispositivo di rilevamento dei raggi infrarossi, viene portata a termine utilizzando come strumento l'intensità dei raggi infrarossi di sinistra, della zona centrale e di destra rispettivamente.
11. Procedimento secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detti valori di conteggio rappresentano il periodo di un segnale di basso livello che è lungo o breve e che è prodotto come risposta all'intensità elevata o bassa del raggio infrarosso, in un contatore di durata di un microcalcolatore .
12. Procedimento secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detta fase di conteggio di ciascuno dei segnali di output, comprende inoltre una fase di determinazione della presenza di un corpo umano, in funzione dei valori rispettivi di conteggio alti o bassi di una pluralità di variabili direzionali .