SE432492B - Infrarodkenslig detektor bestaende av ett peltierelement - Google Patents

Description

15 20 25 -30 35 33ÛÜ9l5'9 2 Enligt uppfinningen är det vidare ändamålsenligt att såväl förförstärkaren som signalbehandlingsenheten är utförda i C-mos-teknik, i kombination med att signalbehandlingsen- heten är anordnad att såväl initiera strömtillförseln till nämnda utorgan som avge en larmsígnal till densamma när larmsituation uppstår.

Det är vidare fördelaktigt att den yta hos Peltierele- mentet som utgör den strålningskänsliga mottagarytan är för- sedd med ett värmeabsorberande skikt.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan med hänvisning till pde bifogade figurerna l - 3, där fig l visar den principiella uppbyggnaden hos ett Peltierelement enligt känd teknik, fig 2 visar uppbyggnaden hos detektorenheten enligt den föreliggande uppfinningen och där fig 3 visar elektronikdelen hos en anord- ning enligt uppfinningen i blockschemaform.

I figur l visas den typiska uppbyggnaden hos ett Peltier- element. Sådana används normalt till att värma eller kyla något objekt såsom någon komponent som skall kylas. Även de- tektorer kyls ofta med Peltierelement, inte sällan kaskad- kopplade. Peltíerelementet är sålunda inte gjort för att använda som detektor. Men det är billigt, har låg inre impe- dans, är robust och har stor yta i förhållande till de flesta detektorer. Det behöver ej heller strömförsörjas utan produce- rar till och med ström när det utsätts för en temperaturskill- nad mellan den värmande ytan 6 och den kylande ytan 7. Peltier- element består av ett antal seriekopplade P-N-övergångar mellan två strömförsörjningsanslutningar 10, 12.

I figur 2 visas hur detektorenheten 1 hos anordningen enligt uppfinningen är uppbyggd. Peltierelementet 5 är då anordnad med sin värmande sida 6 mot värmesänkan 8 som före- trädesvis är ett metallblock med god ledningsförmåga, till exempel koppar eller aluminium. Den kylande sidan 7 hos pel- tierelementet 5 används som detektoryta och är eventuellt försedd med ett värmeabsorberande skikt 9. Vid total termisk balans erhålles nu ingen ström eller spänning mellan ström- försörjningsanslutningarna 10, 12. Om strålningen som infaller mot den yta som används som detektoryta ökar eller minskar, 'erhålles en spänning/ström av ena eller andra polariteten beroende på om det var en ökning eller en minskning. 10 15 20 25 30 35 8300915-9 3 Det som här har kallats den värmande sidan 6 blir en kylande sida om matningsströmmens polaritet omkastas varför man lika gärna kan anordna den kylande sidan 7 mot värme- sänkan 8. Att värmekontakten är mycket god med värmesänkan 8 är väsentligt eftersom detektorenhetens l känslighet beror starkt på detta. Uppbyggnaden hos denna detektorenhet är rela- tivt lik den hos en termostapeldetektor, men Peltierelemen- ten är väsentligt mycket billigare, de har en större detek- terande yta och en lägre inre impedans och därmed även lägre egenbrus.

I figur 3 visas hur detektorn hos en anordningrenligt den föreliggande uppfinningen är ansluten till den efterföl- jande elektroniken. Detektorenheten 1 är direkt ansluten till ett lågpassfilter eller bandpassfilter ll vars utgång är för- bunden med en mycket lågbrusig förförstärkare 2. Detta låg- passfilter ll kan ha en gränsfrekvens som är så låg som en eller möjligen ett par Hz vilket mer exakt kan avpassas till det frekvensregister en normal person i rörelse ger upphov till. Detta i sin tur beror på konfiguretion i rummet, avstånd personens vinkelhastighet sett från detektorenhetens plats, samt av detektorns värmeledningsegenskaper. Efter förförstär- karen kan man företrädesvis ha ytterligare ett antal förstär- kare som är AC-kopplade. Signalbehandlingsenheten 3 utgörs i sin enklaste form av en tröskeldetektor, spänningskomparator.

Denna är i sin tur ansluten till en reglerkrets som aktiverar eller sluter strömmen till en larmfunktion/utorgan. Alternativt kan signalbehandlingsenheten vara av mer komplicerat slag så att den exempelvis med hjälp av derivatans storlek och tecken samt av om signalerna är positiva eller negative, kan avgöra vilken, av ett par signaltyper det är frågan om.

Det är vidare lämpligt att låta samtliga förstärkasteg vara konstant spänningssatta och kontinuerligt kompense- rade för olika driftsfenomen genom àterkopplade integratorer.

Genom att detektorn ej förbrukar någon ström, kan man genom att använda sig av C-mos-teknik, med hjälp av ett lämpligt batteri, få anordningen att vara självförsörjande på ström i upp till 10 år. Larmet kan sedan ske genom trådlös kommunika- tion med en mottagre som kan vara nätansluten. Denna trådlösa kommunikation kan ske genom radiopuls, ultraljud eller IR- strålning. 10 s3on91s~s 4 Genom att anordningen enligt uppfinningen kan göras liten och helt elektriskt självförsörjande, kan en lokal förses med flera enheter som kommunicerar med en huvudenhet.

Förutom som larm för exempelvis i sovrum och annat, kan anordningen enligt den föreliggande uppfinningen även användas för räkning av objekt som passerar. Om objekten i sig är varmare eller kallare än omgivningen är funktionen direkt. Annars låter man företrädesvis en stràlkälla belysa larmdetektorn varvid de objekt som skall räknas, på känt sätt passerar igenom strålen och bryter denna. A

Claims (3)

q 8300915-9 PATENTKRAV

1. Anordning för detektering av rör1iga objekt som är var- mare e11er ka11are än omgivningen, innehâ11ande en infra- rödkäns1ig detektor (1), ans1uten ti11 en förförstärkare (2) och en signa1behand1ingsenhet (3) som är anordnad att avge e1ektriska signa1er ti11 ett utorgan (4), k ä n n e t e c k - n a d av att detektorn (1) består av ett Pe1tiere1ement (5) med en värmande (6) och en ky1ande yta (7) och en strömför- sörjningsans1utning (10), vi1ket Pe1tiere1ement (5) ena yta (6 e11er 7) är anordnad att med god termisk kontakt ïigga an mot en värmesänka med hög värmekapacitet varvid Pe1tier- e1ementets nämnda andra yta (7 resp 6) är anordnad att fun- gera som detektorns (1) strå1ningskäns1iga mottagaryta, samt av att Pe1tiere1ementets (5) strömförsörjningsansïutning (10) är förbunden med ingången ti11 ett bandpassfiïter (11), vars utgång är ans1uten ti11 nämnda förförstärkares (2) signa1in- gång.

2. Anordning en1igt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att såvä1 förförstärkaren (2) som signa1behand1ingsenheten (3) är utförda i C~mos-teknik i kombination med att signa1- behendïingsenheten (3) är anordnad att såvä1 initiera ström- ti11förse1n ti11 nämnda utorgan (4) som avge en 1armsigna1 ti11 densamma när 1armsituation uppstått.

3. Anordning en1igt krav 1 e11er 2, k ä n n e t e c k n a d av att den yta (6 e11er 7) som används som den strå1nings- käns1iga mottagarytan är försedd med ett värmestrå1ningsab- sorberande skikt (9).