NL1032680C2 - Movement sensor comprising movable object, light source and photo detector, sends light pulses into the space containing the object - Google Patents
Movement sensor comprising movable object, light source and photo detector, sends light pulses into the space containing the object Download PDFInfo
- Publication number
- NL1032680C2 NL1032680C2 NL1032680A NL1032680A NL1032680C2 NL 1032680 C2 NL1032680 C2 NL 1032680C2 NL 1032680 A NL1032680 A NL 1032680A NL 1032680 A NL1032680 A NL 1032680A NL 1032680 C2 NL1032680 C2 NL 1032680C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- light
- motion sensor
- sensor according
- light source
- aid
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 28
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 10
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 abstract 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000003862 health status Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
- G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
- G08B13/181—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems
- G08B13/183—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems by interruption of a radiation beam or barrier
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
44
BewegingssensorMotion sensor
De uitvinding heeft betrekking op een bewegingssensor die is voorzien van ten minste een, in een afgesloten ruimte vrij verplaatsbaar voorwerp, 5 welke bewegingssensor verder is voorzien van ten minste een lichtbron voor het afgeven van licht aan de ruimte en van ten minste een fotodetector met behulp waarvan een verandering in het door de fotodetector ontvangen licht als gevolg van een verplaatsing van het voorwerp detecteerbaar is.The invention relates to a motion sensor which is provided with at least one object that is freely movable in a closed space, which motion sensor is further provided with at least one light source for supplying light to the space and with at least one photo detector with the aid of of which a change in the light received by the photo detector due to a displacement of the object is detectable.
De uitvinding heeft verder betrekking op werkwijze voor het 10 uitvoeren van een detectie bij een bewegingssensor, waarbij de fotodetector een fototransistor is.The invention further relates to a method for performing a detection at a motion sensor, wherein the photo detector is a photo transistor.
De uitvinding heeft eveneens betrekking op een zender omvattende een bewegingssensor.The invention also relates to a transmitter comprising a motion sensor.
Een dergelijke bewegingssensor alsmede zender zijn bekend uit 15 US-4.292.630. De bekende bewegingssensor is voorzien van een lichtbron, een fotodetector, alsmede van een bolvormig voorwerp dat zich kan verplaatsen in een afgesloten cilindervormige ruimte die is gelegen tussen de fotodetector en de lichtbron. Wanneer bijvoorbeeld een persoon, waaraan een bewegingssensor is bevestigd, zich verplaatst, zal onder invloed van inertie het bolvormige voorwerp in 20 de cilindervormige ruimte worden verplaatst. De verplaatsing van het voorwerp zal een verandering veroorzaken in het door de lichtdetector ontvangen licht, waardoor de beweging van het voorwerp kan worden gedetecteerd.Such a motion sensor and transmitter are known from US-4,292,630. The known motion sensor is provided with a light source, a photo detector, and with a spherical object that can move in a closed cylindrical space that is located between the photo detector and the light source. For example, when a person to whom a motion sensor is attached moves, the spherical object will be moved in the cylindrical space under the influence of inertia. The displacement of the object will cause a change in the light received by the light detector, whereby the movement of the object can be detected.
De bekende bewegingssensor is verbonden met een zender, die een signaal uitzendt, dat door een of verschillende ontvangers kan worden 25 ontvangen. Een dergelijke bewegingssensor kan via de zender een alarmsignaal afgegeven aan de ontvanger in een noodsituatie indien de persoon zich bijvoorbeeld voor een vooraf te bepalen tijdsperiode niet meer heeft verplaatst.The known motion sensor is connected to a transmitter, which transmits a signal that can be received by one or more receivers. Such a motion sensor can send an alarm signal via the transmitter to the receiver in an emergency situation if, for example, the person has no longer moved for a predetermined period of time.
Om de benodigde energie voor het detecteren van een verplaatsing van het voorwerp in de ruimte te kunnen leveren, dient de bewegingssensor te 30 beschikken over een elektrische voedingsbron zoals bijvoorbeeld een batterij. Een belangrijk probleem hierbij is de levensduur van de batterij.In order to be able to provide the energy required for detecting a movement of the object in the space, the motion sensor must have an electrical power source such as, for example, a battery. An important problem here is the life of the battery.
Door het continu bewaken van het voorwerp bij de bekende bewegingssensor wordt bovendien de fotodetector continu van energie voorzien.Moreover, by continuously monitoring the object at the known motion sensor, the photo detector is continuously supplied with energy.
Het doel van de onderhavige uitvinding is derhalve om een 1032680 2 bewegingssensor te verschaffen die op een energiezuinige wijze omgaat met het beschikbare vermogen van een elektrische voedingsbron.The object of the present invention is therefore to provide a 1032680 2 motion sensor that handles the available power of an electrical power source in an energy-efficient manner.
Deze en verdere doelstellingen worden door de bewegingssensor volgens de onderhavige uitvinding bereikt, doordat de bewegingssensor is ingericht 5 om met behulp van de lichtbron lichtpulsen in de ruimte te versturen.These and further objects are achieved by the motion sensor according to the present invention in that the motion sensor is adapted to transmit light pulses into the space with the aid of the light source.
Door de afgesloten ruimte met lichtpulsen te belichten wordt de levensduur van een elektrische voedingsbron, zoals een batterij, met behulp waarvan het licht door de ruimte wordt gestuurd, verlengd.Illuminating the enclosed space with light pulses extends the life of an electrical power source, such as a battery, with the aid of which the light is sent through the space.
Ook de fotodetector benodigt minder energie, omdat deze niet het 10 continu door een lichtbron uitgezonden licht hoeft te bewaken. Door deze energiebesparingen zijn dergelijke bewegingssensoren uitermate geschikt voor toepassingen waarin een energiereservoir, zoals een batterij bepalend is voor de levensduur van de bewegingssensor. Een dergelijke energiebesparende toepassing is bijvoorbeeld in het bijzonder gewenst bij een aan een object bevestigde of door 15 een persoon gedragen zender, welke zender in de Engelstalige vakliteratuur ook wel wordt aangeduid met de naam "tag". In de “tag” kan de hierboven beschreven bewegingssensor bijvoorbeeld zijn geïntegreerd.The photodetector also requires less energy, because it does not have to monitor the light continuously emitted by a light source. Due to these energy savings, such motion sensors are extremely suitable for applications in which an energy reservoir, such as a battery, determines the lifespan of the motion sensor. Such an energy-saving application is, for example, particularly desirable with a transmitter attached to an object or carried by a person, which transmitter is sometimes referred to in English-language professional literature as "tag". For example, the motion sensor described above may be integrated in the "tag".
Een dergelijke zender of “tag” heeft de afmeting van een munt en wordt bijvoorbeeld gebruikt bij het geografisch volgen van personen, bijvoorbeeld 20 thuis, in een verzorgingstehuis of op school, bij het opsporen en volgen van rolcontainers in een magazijn, bij het bewaken van objecten zoals bijvoorbeeld een fiets of het bewaken van de gezondheidstoestand van patiënten in een ziekenhuis. Tijdens, bijvoorbeeld, het bewaken van objecten kan direct een signaal met behulp van de zender naar een ontvanger worden gestuurd nadat een object is verplaatst. 25 Een bewegingssensor volgens de uitvinding is bijzonder compact te vervaardigen, waardoor deze uitermate geschikt is op te worden toegepast in een “tag". De bewegingssensor kan bijvoorbeeld zijn geïntegreerd in de printplaat van de “tag”.Such a transmitter or "tag" has the size of a coin and is used, for example, for geographically following persons, for example at home, in a care home or at school, for tracing and tracking roll containers in a warehouse, for monitoring objects such as a bicycle or monitoring the health status of patients in a hospital. During, for example, object monitoring, a signal can be sent directly to a receiver using the transmitter after an object has been moved. A motion sensor according to the invention can be manufactured in a particularly compact manner, as a result of which it is extremely suitable for being applied to a "tag". The motion sensor can for instance be integrated in the printed circuit board of the "tag".
De lichtpulsen zijn met behulp van de fotodetector met elkaar te vergelijken voor het detecteren van een verplaatsing van het voorwerp tussen of 30 tijdens de lichtpulsen. Bovendien is er tussen de lichtpulsen tijd beschikbaar voor het analyseren van een lichtpuls.The light pulses can be compared with each other with the aid of the photo detector for detecting a displacement of the object between or during the light pulses. Moreover, there is time available for analyzing a light pulse between the light pulses.
Bij voorkeur worden bij de bewegingssensor volgens de onderhavige uitvinding twee opeenvolgende lichtpulsen met behulp van de fotodetector en een processor met elkaar vergeleken. Het is echter eveneens 3 mogelijk om de eerste lichtpuls als een referentiewaarde op te slaan in een geheugen en elke daaropvolgende lichtpuls te vergelijken met deze eerste lichtpuls. De referentiewaarde benodigt wel een daarvoor aangepaste constructie van de afgesloten ruimte. In een dergelijk aangepaste ruimte keert het voorwerp na een 5 beweging telkens terug naar een en dezelfde referentiepositie in die ruimte. Een tweede lichtpuls wordt dan telkens vergeleken met de in een processor opgeslagen referentiewaarde of referentiesignaal. Dit referentiesignaal komt overeen met het signaal dat wordt verkregen met behulp van de eerste of kalibratie lichtpuls waarbij het voorwerp zich bevindt op de referentiepositie. De afgesloten ruimte kan zodanig 10 zijn geconstrueerd dat een oppervlak waarover het, bijvoorbeeld bolvormige, voorwerp zich verplaatst, conusvormig is, waardoor het voorwerp na een verplaatsing, zal terugkeren naar een vast punt op het conusvormige oppervlak.Preferably, in the motion sensor according to the present invention, two successive light pulses are compared with one another using the photo detector and a processor. However, it is also possible to store the first light pulse as a reference value in a memory and compare each subsequent light pulse with this first light pulse. The reference value does, however, require an adapted construction of the enclosed space. In such an adapted space, the object always returns to one and the same reference position in that space after a movement. A second light pulse is then compared in each case with the reference value or reference signal stored in a processor. This reference signal corresponds to the signal obtained with the aid of the first or calibration light pulse with the object at the reference position. The closed space can be constructed in such a way that a surface over which the, for example, spherical, object moves, is conical, so that the object will return to a fixed point on the conical surface after a displacement.
Bij voorkeur is een pulsbreedte van de lichtpuls in de orde grootte van 10 microseconde tot maximaal 1 milliseconde.Preferably, a pulse width of the light pulse is of the order of 10 microseconds to a maximum of 1 millisecond.
15 Een voorkeursuitvoeringsvorm van de bewegingssensor volgens de onderhavige uitvinding is gekenmerkt, doordat met behulp van de fotodetector een verandering in de lichtverdeling tussen ten minste twee lichtpulsen detecteerbaar is.A preferred embodiment of the motion sensor according to the present invention is characterized in that a change in the light distribution between at least two light pulses can be detected with the aid of the photo detector.
Het meten van de op de fotodetector vallende lichtverdeling van een lichtpuls geeft relatief nauwkeurige resultaten bij het vastellen of het voorwerp 20 zich verplaatst. De fotodetector kan bijvoorbeeld een CMOS (complementary metal oxide semiconductor) detector of een CCD (charge coupled device) detector zijn. Ook is het bij een dergelijke fotodetector mogelijk om vrij nauwkeurig te bepalen in welke richting een object of een persoon zich heeft verplaatst, omdat de richting waarin het voorwerp zich heeft verplaatst met behulp van de verandering in de op de 25 fotodetector vallende lichtverdelingen van twee lichtpulsen, bepaalbaar is.Measuring the light distribution of a light pulse incident on the photodetector gives relatively accurate results in determining whether the object 20 is moving. The photodetector may, for example, be a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) detector or a CCD (charge coupled device) detector. With such a photodetector it is also possible to determine fairly accurately in which direction an object or person has moved, because the direction in which the object has moved by means of the change in the light distributions of two light pulses falling on the photodetector , is measurable.
Een verdere uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding wordt gekenmerkt, doordat met behulp van de fotodetector een verandering in de lichtintensiteit tussen ten minste twee lichtpulsen detecteerbaar is.A further embodiment according to the present invention is characterized in that a change in the light intensity between at least two light pulses can be detected with the aid of the photo-detector.
Voor het meten van de lichtintensiteit van elke lichtpuls kan de 30 fotodetector een relatief eenvoudige fototransistor zijn. Een verplaatsing van het voorwerp in de ruimte heeft invloed op de hoeveelheid licht die door veranderde weerkaatsingen/reflecties van het licht met de fotodetector wordt ontvangen. Met behulp van de met de fototransistor gemeten lichtpulsen kan een energiezuinige, compacte en relatief goedkope bewegingssensor worden vervaardigd.For measuring the light intensity of each light pulse, the photo detector can be a relatively simple photo transistor. A displacement of the object in the space influences the amount of light that is received by altered reflections / reflections of the light with the photo-detector. Using the light pulses measured with the phototransistor, an energy-efficient, compact and relatively inexpensive motion sensor can be manufactured.
44
Een nog verdere uitvoeringsvorm van de bewegingssensor volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de bewegingssensor is voorzien van ten minste een lichtbewerkingsmiddel voor het onafhankelijk van het voorwerp verschaffen van een niet uniforme lichtsterkteverdeling van het door de fotodetector 5 ontvangen licht.A still further embodiment of the motion sensor according to the invention is characterized in that the motion sensor is provided with at least one light processing means for providing a non-uniform light intensity distribution of the light received by the photo-detector 5 independently of the object.
Een niet uniforme lichtsterkteverdeling is een op een oppervlak van de fotodetector vallend lichtveld dat op eerste deeloppervlakken van het oppervlak een andere lichtsterkte heeft dan op andere deeloppervlakken. Bijvoorbeeld kan met een lens een convergerende of divergerende lichtbundel(s) worden verschaft 10 die deeloppervlakken niet belicht en andere deeloppervlakken wel belicht. Hetzelfde effect kan met een plaat voorzien van willekeurige en/of afgemeten openingen worden bereikt. Verder kan een filter worden ingezet die licht met een bepaald lichtsterktepatroon doorlaat. Tijdens het meten van een beweging is het wel van belang om de niet uniforme lichtsterkteverdeling constant in de tijd te houden.A non-uniform light intensity distribution is a light field falling on a surface of the photodetector that has a different light intensity on first sub-surfaces of the surface than on other sub-surfaces. For example, with a lens a converging or diverging light beam (s) can be provided that does not illuminate sub-surfaces and does illuminate other sub-surfaces. The same effect can be achieved with a plate provided with random and / or measured openings. Furthermore, a filter can be used that transmits light with a certain brightness pattern. During the measurement of a movement it is important to keep the non-uniform light intensity distribution constant over time.
15 Met behulp van een dergelijk lichtbewerkingsmiddel wordt de verandering in de gemeten hoeveelheid licht die wordt ontvangen door de fotodetector als gevolg van een beweging van het voorwerp in de ruimte groter en daardoor wordt de nauwkeurigheid van de bewegingsensor groter.With the aid of such a light processing means, the change in the measured amount of light received by the photodetector as a result of a movement of the object in the space becomes larger and therefore the accuracy of the movement sensor becomes greater.
Een nog verdere uitvoeringsvorm van de bewegingssensor volgens 20 de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat het lichtbewerkingsmiddel een lens is die is gelegen tussen het voorwerp en de lichtbron.A still further embodiment of the motion sensor according to the invention is characterized in that the light processing means is a lens which is situated between the object and the light source.
Bij een lichtbron kan de lichtbundel op eenvoudige wijze met behulp van een lens worden aangepast naar een gewenste divergerende of convergerende of anderszins verspreidende lichtbundel. Bij een dergelijk gewenst gevormde en 25 vaak op de diameter van het voorwerp afgestemde lichtbundel in de ruimte wordt een verplaatsing van het voorwerp op eenvoudige wijze beter gedetecteerd.With a light source, the light beam can be adjusted in a simple manner with the aid of a lens to a desired diverging or converging or otherwise diffusing light beam. With a light beam in the space of such a desired shape and often adapted to the diameter of the object, a displacement of the object is easily detected in a simple manner.
Een andere uitvoeringsvorm van de bewegingssensor volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat het lichtbewerkingsmiddel een licht absorberend element is, dat het door de lichtbron uitgezonden licht in een 30 lichtsterktepatroon doorlaat.Another embodiment of the motion sensor according to the invention is characterized in that the light processing means is a light-absorbing element, which transmits the light emitted by the light source in a light intensity pattern.
Onder een absorberend element wordt een element bedoeld waarin het licht over het oppervlak van het element verschillend wordt doorgelaten, waardoor het licht door het passeren van het element een lichtsterktepatroon omvat, zoals een lichtsterktegradiënt of een onregelmatige verlichtingsterkte. Tevens wordt 5 met een absorberend element een element bedoeld dat gedeeltelijk lichtondoorlatend is.By an absorbent element is meant an element in which the light is transmitted differently across the surface of the element, as a result of which the light, as it passes through the element, comprises a light intensity pattern, such as a light intensity gradient or an irregular illuminance. An absorbent element is also understood to mean an element that is partially impermeable to light.
Door het licht absorberende element, bijvoorbeeld een filter, kan een lichtveld worden verschaft dat een van links naar rechts oplopende 5 lichtsterktegradiënt of een willekeurige lichtsterkte. Een willekeurige lichtsterkte kan met een lichtondoorlatende plaat worden bereikt met een aantal willekeurig opgestelde openingen die van verschillende afmetingen zijn voorzien. Met behulp van dergelijke openingen valt door een beweging van het voorwerp een andere hoeveelheid licht op de fotodetector bij elke lichtpuls, doordat telkens een anders 10 afgemeten of een andere opening gedeeltelijk of volledig wordt bedekt door het zich verplaatsende voorwerp.Through the light-absorbing element, for example a filter, a light field can be provided that a light intensity gradient rising from left to right or an arbitrary light intensity. An arbitrary light intensity can be achieved with a light-impervious plate with a number of randomly arranged openings which are provided with different dimensions. With the aid of such apertures, a different amount of light falls on the photo-detector at each light pulse as a result of a movement of the object, in that each time a differently measured or a different aperture is partially or completely covered by the moving object.
Een nog andere uitvoeringsvorm van de bewegingssensor volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat het licht absorberend element is gelegen tussen het voorwerp en de fotodetector of tussen het voorwerp en de lichtbron.Yet another embodiment of the motion sensor according to the invention is characterized in that the light-absorbing element is located between the object and the photo detector or between the object and the light source.
15 De positie van een dergelijk element in de ruimte is niet afhankelijk van de positie van het voorwerp zoals bij een lens, omdat het element bij een verplaatsend voorwerp op elke positie een versterkte lichtintensiteitsverandering verschaft in het licht ontvangen door de fotodetector.The position of such an element in the space is not dependent on the position of the object as with a lens, because the element with a moving object provides an enhanced light intensity change in the light received by the photo-detector at each position.
Een verdere uitvoeringsvorm van de bewegingssensor volgens de 20 uitvinding wordt gekenmerkt, doordat het licht absorberend element een raster met onregelmatig opgestelde en/of afgemeten openingen of een filter is.A further embodiment of the motion sensor according to the invention is characterized in that the light-absorbing element is a grid with irregularly arranged and / or measured openings or a filter.
Dergelijke elementen zijn geschikt voor het bewerken van het lichtveld dat valt op de fotodetector. Met een raster wordt hierin elk plaatvormig element met willekeurig opgestelde en/of verschillend afgemeten openingen 25 bedoeld.Such elements are suitable for processing the light field that falls on the photo detector. A grid is herein understood to mean any plate-shaped element with randomly arranged and / or differently dimensioned openings.
Een nog verdere uitvoeringsvorm van de bewegingssensor volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat het met behulp van de lichtbron opgewekte licht in de ruimte een niet uniforme intensiteitsverdeling heeft.A still further embodiment of the motion sensor according to the invention is characterized in that the light generated in the space with the aid of the light source has a non-uniform intensity distribution.
Bij een niet-uniforme intensiteitsverdeling van het licht zal een 30 beweging van het voorwerp sterker met behulp van de fotodetector worden gedetecteerd. Bovendien zijn geen aanvullende middelen nodig voor het verschaffen van een dergelijke niet uniforme lichtsterkteverdeling. Bijvoorbeeld kan de lichtbron zijn voorzien van een aantal naast elkaar opgestelde licht uitzendende diodes die licht met verschillende lichtsterktes uitzenden.With a non-uniform intensity distribution of the light, a movement of the object will be more strongly detected with the aid of the photo-detector. Moreover, no additional means are required for providing such a non-uniform light intensity distribution. For example, the light source can be provided with a number of light emitting diodes arranged side by side which emit light with different light intensities.
66
Een verdere uitvoeringsvorm van de bewegingssensor volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de lichtbron en de fotodetector zodanig ten opzichte van elkaar zijn gepositioneerd dat de met de lichtbron uitgezonden lichtpuls een deeloppervlak van het detectieoppervlak van de fotodetector sterker verlicht 5 dan het overige detectieoppervlak.A further embodiment of the motion sensor according to the invention is characterized in that the light source and the photo-detector are positioned relative to each other such that the light pulse emitted by the light source illuminates a part surface of the detection surface of the photo-detector more strongly than the other detection surface.
Op deze wijze wordt met een relatief eenvoudige en goedkope maatregel een niet uniforme lichtverdeling verkregen over een detectieoppervlak van de fotodetector, doordat ten minste een deeloppervlak met behulp van de lichtpuls sterker wordt belicht dan het overige deel van het detectieoppervlak.In this way a non-uniform light distribution over a detection surface of the photo-detector is obtained with a relatively simple and inexpensive measure, in that at least one part surface is illuminated more strongly with the aid of the light pulse than the remaining part of the detection surface.
10 Bij voorkeur zijn de lichtbron en de fotodetector asymmetrisch ten opzichte van elkaar opgesteld, waarbij hartlijnen of middelpunten van de lichtbron en de fotodetector niet op een zich door de ruimte uitstrekkende virtuele lijn zijn gelegen.Preferably, the light source and the photo-detector are arranged asymmetrically with respect to each other, while center lines or centers of the light source and the photo-detector are not located on a virtual line extending through the space.
Een andere uitvoeringsvorm van de bewegingssensor volgens de 15 uitvinding wordt gekenmerkt, doordat het vrij verplaatsbare voorwerp een asymmetrische vorm omvat.Another embodiment of the motion sensor according to the invention is characterized in that the freely movable object comprises an asymmetrical shape.
Een vrij verplaatsbaar asymmetrisch voorwerp is in het bijzonder geschikt bij een specifiek in een bepaalde richting te detecteren externe verplaatsing van de bewegingssensor. Bij een dergelijke verplaatsing zal het 20 voorwerp zich zodanig bewegen, dat het met de fotodetector gemeten licht van een eerste lichtpuls verschilt van het met de fotodetector gemeten licht van een tweede lichtpuls. Met behulp van een asymmetrisch voorwerp kan zelfs zonder een lichtbewerkingsmiddel en bij minimale eisen aan het in de ruimte aanwezige lichtveld relatief nauwkeurig worden bepaald wanneer het voorwerp zich heeft 25 verplaatst.A freely displaceable asymmetrical object is particularly suitable for an external movement of the motion sensor to be detected specifically in a specific direction. With such a displacement, the object will move such that the light of a first light pulse measured with the photo detector differs from the light of a second light pulse measured with the photo detector. With the aid of an asymmetrical object, even without a light processing means and with minimum requirements for the light field present in the space, it can be determined relatively accurately when the object has moved.
Een specifieke verplaatsing van de bewegingssensor veroorzaakt een beweging van het asymmetrische voorwerp, waarbij bij voorkeur het doorsnede oppervlak van het asymmetrische voorwerp in het vlak in hoofdzaak dwars op de lichtstralen verandert.A specific movement of the movement sensor causes a movement of the asymmetrical object, wherein the cross-sectional area of the asymmetrical object in the plane changes substantially transversely to the light rays.
30 Een andere uitvoeringsvorm van de bewegingssensor volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de bewegingssensor is voorzien van ten minste een beschermmiddel en/of correctiemiddel tegen externe omgevingsinvloeden, in het bijzonder infrarood licht.Another embodiment of the motion sensor according to the invention is characterized in that the motion sensor is provided with at least one protection means and / or correction means against external environmental influences, in particular infrared light.
Met externe omgevingsinvloeden worden onder andere temperatuur 7 en omgevingslicht bedoeld. Door een dergelijk beschermmiddel en/of correctiemiddel te integreren in de bewegingssensor wordt de bewegingssensor nagenoeg ongevoelig voor veranderingen in de omgeving waarin de bewegingssensor zich bevindt. Een beschermmiddel kan een middel voor het 5 thermisch en/of voor licht afsluiten van de ruimte zijn, zodat de ruimte nagenoeg ongevoelig wordt voor externe temperatuurveranderingen en/of er geen licht van buitenaf tot in de ruimte kan binnendringen. Bij voorkeur is het correctiemiddel een processor, met behulp waarvan in combinatie met de fotodetector een intelligente detectie kan worden uitgevoerd. Met een intelligente detectie wordt bedoeld dat de 10 detectie van een verandering gecorrigeerd is voor omgevingsinvloeden. Een dergelijke detectie kan continu plaatsvinden, maar bij voorkeur vindt deze vlak voor en/of net na een met de fotodetector gemeten verandering plaats door het uitvoeren van een achtergrondmeting met behulp van de fotodetector, waarbij de achtergrondmeting wordt geëvalueerd met behulp van in de processor opgeslagen 15 waarden. De processor bepaalt dan of de gemeten verandering werd veroorzaakt door een verplaatsing van het voorwerp of door een verandering van de omgeving.External environmental influences include temperature 7 and ambient light. By integrating such a protection means and / or correction means in the motion sensor, the motion sensor becomes substantially insensitive to changes in the environment in which the motion sensor is located. A protective means can be a means for thermally and / or for light-sealing the space, so that the space becomes substantially insensitive to external temperature changes and / or no light can penetrate into the space from outside. The correction means is preferably a processor with the aid of which in combination with the photo detector an intelligent detection can be carried out. With intelligent detection it is meant that the detection of a change is corrected for environmental influences. Such a detection can take place continuously, but preferably it takes place just before and / or just after a change measured with the photo-detector by performing a background measurement with the aid of the photo-detector, wherein the background measurement is evaluated with the aid of data stored in the processor. 15 values. The processor then determines whether the measured change was caused by a movement of the object or by a change in the environment.
De fotodetector kan verder met behulp van een infrarood filter als beschermmiddel worden gecorrigeerd voor extern infrarood licht.The photo detector can furthermore be corrected for external infrared light with the aid of an infrared filter.
Een nog andere uitvoeringsvorm van de bewegingssensor volgens 20 de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de lichtbron is verbonden met een regelaar voor het aansturen van de frequentie van de lichtpulsen.Yet another embodiment of the motion sensor according to the invention is characterized in that the light source is connected to a controller for controlling the frequency of the light pulses.
Bij deze uitvoeringsvorm van de bewegingsensor volgens de uitvinding is de bewegingsensor met behulp van een regelaar zoals een processor zodanig aangestuurd dat een gedetecteerde verandering tot een verhoging van de 25 lichtpuls frequentie leidt. Na een voorafbepaalde tijd neemt de frequentie bij geen verder gedetecteerde bewegingen af. Op deze wijze is bij de bewegingssensor in rust relatief veel energie te besparen.In this embodiment of the motion sensor according to the invention, the motion sensor is controlled by means of a controller such as a processor such that a detected change leads to an increase in the light pulse frequency. After a predetermined time, the frequency decreases with no further detected movements. In this way, a relatively large amount of energy can be saved at the motion sensor at rest.
Een verdere uitvoeringsvorm van de bewegingssensor volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de fotodetector een fototransistor is, met 30 behulp waarvan een condensator ontlaadbaar is, waarbij de mate van ontlading van de condensator een maat vormt voor de op de fototransistor vallende lichtpuls.A further embodiment of the motion sensor according to the invention is characterized in that the photo-detector is a photo-transistor, with the aid of which a capacitor can be discharged, the degree of discharge of the capacitor forming a measure of the light pulse incident on the photo-transistor.
Met een dergelijke schakeling is een beweging van het voorwerp nauwkeurig en energiezuinig te detecteren.With such a circuit, a movement of the object can be accurately and energy-efficiently detected.
Het is een verder doel van de onderhavige uitvinding om een 8 werkwijze voor het uitvoeren van een detectie bij een bewegingssensor te verschaffen die op een energiezuinige wijze omgaat met het beschikbare vermogen van een elektrische voedingsbron.It is a further object of the present invention to provide a method for performing a detection at a motion sensor that uses the available power of an electrical power source in an energy-efficient manner.
Dit doel wordt bij de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding 5 daardoor bereikt, dat in de hierboven beschreven bewegingssensor met behulp van de lichtbron lichtpulsen in de ruimte worden verstuurd.This object is achieved in the method according to the present invention in that in the motion sensor described above light pulses are sent into the space with the aid of the light source.
Op deze wijze wordt een energiezuinige bewegingssensor verschaft.In this way an energy-efficient motion sensor is provided.
Een bijzondere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de 10 onderhavige uitvinding, waarbij de fotodetector een fototransistor is, omvat de volgende stappen: - het opladen van een condensator, - het ontladen van de condensator via de fototransistor, en - het meten van de mate van ontlading van de condensator, hetgeen een maat 15 vormt voor de op de fototransistor vallende lichtpuls.A special embodiment of the method according to the present invention, wherein the photodetector is a phototransistor, comprises the following steps: - charging a capacitor, - discharging the capacitor via the phototransistor, and - measuring the degree of discharge of the capacitor, which forms a measure of the light pulse incident on the phototransistor.
Met behulp van een dergelijke werkwijze wordt een aanvullende energiebesparing uitgevoerd, omdat de energiebron, zoals bijvoorbeeld een batterij, bepaalde tijdsmomenten, bijvoorbeeld tijdens het ontladen geen energie hoeft te leveren. Verder is een schakeling voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze 20 relatief eenvoudig en goedkoop te vervaardigen.An additional energy saving is carried out with the aid of such a method, because the energy source, such as, for example, a battery, does not have to supply certain time moments, for example during discharging. Furthermore, a circuit for carrying out such a method is relatively simple and inexpensive to manufacture.
Een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de mate van ontlading van de condensator van verschillende lichtpulsen met elkaar worden vergeleken.An embodiment of the method according to the invention is characterized in that the degree of discharge of the capacitor of different light pulses is compared with each other.
Een dergelijk uitgevoerde meting om te detecteren of het voorwerp 25 zich heeft verplaatst, levert betrouwbare en nauwkeurige resultaten op. Bovendien wordt bij een dergelijke werkwijze er rekening mee gehouden dat de omstandigheden binnen de bewegingssensor in de loop der tijd kunnen veranderen. Dergelijke veranderingen hebben geen invloed op de detectie werkwijze, omdat het tijdsverschil tussen de te vergelijken lichtpulsen slechts een fractie van een seconde 30 is en beide lichtpulsen onder dezelfde omstandigheden, met uitzondering van de beweging van het voorwerp, aan de ruimte worden afgegeven.Such a measurement performed to detect whether the object 25 has moved yields reliable and accurate results. Moreover, with such a method it is taken into account that the conditions within the motion sensor may change over time. Such changes do not affect the detection method, because the time difference between the light pulses to be compared is only a fraction of a second and both light pulses are delivered to the space under the same conditions, with the exception of the movement of the object.
Eventueel kan een gemiddelde van een aantal opeenvolgende lichtpulsen worden genomen dat wordt vergeleken met een enkele of een aantal daar weer opvolgende lichtpuls(en).Optionally, an average of a number of successive light pulses can be taken that is compared with a single or a number of subsequent light pulse (s).
99
Tevens kan met behulp van een processor de mate van ontlading als gevolg van een lichtpuls worden vergeleken met ten minste een in de processor opgeslagen referentiewaarde.Also, with the aid of a processor, the degree of discharge due to a light pulse can be compared with at least one reference value stored in the processor.
Een nog verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de 5 onderhavige uitvinding, wordt gekenmerkt, doordat het door de fototransistor ontvangen licht, onafhankelijk van het voorwerp, een niet-uniforme lichtsterkteverdeling heeft.A still further embodiment of the method according to the present invention is characterized in that the light received by the phototransistor has a non-uniform light intensity distribution irrespective of the object.
Op deze wijze wordt een verandering in de door de fototransistor ontvangen hoeveelheid licht tussen ten minste twee lichtpulsen als gevolg van een 10 beweging van het voorwerp sterker gedetecteerd.In this way a change in the amount of light received by the phototransistor between at least two light pulses as a result of a movement of the object is more strongly detected.
Een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding, wordt gekenmerkt, doordat voor en/of na een lichtpuls een achtergrondmeting met behulp van de fototransistor wordt uitgevoerd om te corrigeren voor externe omgevingsinvloeden, in het bijzonder infrarood licht.Another embodiment of the method according to the present invention is characterized in that a background measurement is carried out with the aid of the phototransistor before and / or after a light pulse in order to correct for external environmental influences, in particular infrared light.
15 Met een achtergrondmeting kan op eenvoudige wijze worden vastgesteld of een gemeten verandering wordt veroorzaakt door externe omgevingsinvloeden zoals bijvoorbeeld infrarood licht of door een verplaatsing van het voorwerp. Een dergelijk achtergrondmeting wordt uitgevoerd voor of na de lichtpuls met behulp van de fototransistor en met behulp van een processor wordt de 20 achtergrondmeting vergeleken met parameters of eerder opgeslagen achtergrondmetingen of een kalibratiemeting.With a background measurement it can be determined in a simple manner whether a measured change is caused by external environmental influences such as for instance infrared light or by a displacement of the object. Such a background measurement is performed before or after the light pulse with the aid of the phototransistor and with the aid of a processor the background measurement is compared with parameters or previously stored background measurements or a calibration measurement.
Verder heeft de uitvinding het doel om een zender te verschaffen die in staat is om een verplaatsing van een object of een persoon te detecteren en die bovendien een relatief lange levensduur heeft.A further object of the invention is to provide a transmitter which is capable of detecting a displacement of an object or a person and which moreover has a relatively long service life.
25 Een dergelijk zender is voorzien van een hierboven uiteengezette bewegingsensor.Such a transmitter is provided with a motion sensor explained above.
Met een dergelijke bewegingssensor is het mogelijk om een compacte zender te verschaffen die door de energiezuinge bewegingssensor een relatief lange levensduur heeft. Met een zender wordt in het bijzonder de hierboven 30 genoemde "tag" bedoeld.With such a motion sensor it is possible to provide a compact transmitter that has a relatively long service life due to the energy sucking motion sensor. With a transmitter is meant in particular the aforementioned "tag".
De uitvinding zal verder worden beschreven aan de hand van een niet als beperking bedoelde uitvoeringsvorm, onder verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen, waarin: figuur 1 een schematische doorsnede is van een bewegingssensor 10 volgens de onderhavige uitvinding; figuur 2 schematisch een elektrische schakeling toont voor een bewegingssensor volgens de onderhavige uitvinding, figuur 3 grafieken toont van de werking van de bewegingssensor 5 volgens de onderhavige uitvinding, figuur 4 een grafiek toont van een voorbeeld van een niet uniforme lichtsterkteverdeling van een lichtpuls.The invention will be further described with reference to a non-limiting embodiment, with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a schematic section of a motion sensor 10 according to the present invention; Figure 2 shows schematically an electrical circuit for a motion sensor according to the present invention, Figure 3 shows graphs of the operation of the motion sensor 5 according to the present invention, Figure 4 shows a graph of an example of a non-uniform light intensity distribution of a light pulse.
Dezelfde verwijzingscijfers in de verschillende figuren geven dezelfde onderdelen aan.The same reference numerals in the different figures indicate the same parts.
10 In figuur 1 is een schematische doorsnede van een voorkeurs uitvoeringsvorm getoond van een bewegingssensor 1 volgens de onderhavige uitvinding. De bewegingssensor 1 is opgenomen in een substraat 9 zoals een printplaat met gedrukte bedrading.Figure 1 shows a schematic section of a preferred embodiment of a motion sensor 1 according to the present invention. The motion sensor 1 is included in a substrate 9 such as a printed circuit board.
De bewegingssensor 1 is voorzien van een lichtbron 3, een 15 fotodetector 5, alsmede van een tussen de fotodetector 5 en de lichtbron 3 gelegen ruimte 7. De fotodetector 5 en de lichtbron 3 zijn asymmetrisch ten opzichte van elkaar gepositioneerd, waardoor delen van de fotodetector 5 op eenvoudige wijze met behulp van een door de lichtbron 3 uitgezonden lichtpuls anders worden belicht. De ruimte 7 is rondom begrensd door het substraat 9 en aan de kopse zijden door 20 respectievelijk de lichtbron 3 en de fotodetector 5. In de afgesloten ruimte 7 is een vrij verplaatsbaar voorwerp in de vorm van een bal 11 gelegen die afhankelijk van een externe kracht verplaatsbaar is in die ruimte 7.The motion sensor 1 is provided with a light source 3, a photo detector 5, and with a space 7 located between the photo detector 5 and the light source 3. The photo detector 5 and the light source 3 are positioned asymmetrically with respect to each other, so that parts of the photo detector 5 can be exposed differently in a simple manner with the aid of a light pulse emitted by light source 3. The space 7 is bounded on all sides by the substrate 9 and on the ends by the light source 3 and the photo detector 5 respectively. In the closed space 7 there is a freely movable object in the form of a ball 11 which depends on an external force is movable in that space 7.
In een voorkeursuitvoeringsvorm van de bewegingssensor 1 volgens de onderhavige uitvinding is de lichtbron 3 een licht uitzendende diode 25 (hierna aangeduid met LED) 3 en is de fotodetector 5 een fototransistor 5. Verder is de LED 3 voorzien van een geïntegreerde lens 8, en is de fototransistor 5 voorzien van een geïntegreerde filter 10.In a preferred embodiment of the motion sensor 1 according to the present invention, the light source 3 is a light emitting diode 25 (hereinafter referred to as LED) 3 and the photo detector 5 is a photo transistor 5. Furthermore, the LED 3 is provided with an integrated lens 8, and the phototransistor 5 provided with an integrated filter 10.
De LED 3 is bij de bewegingssensor 1 via een schakelaar (niet getoond) verbonden met een batterij. De schakelaar kan via een processor 19 met 30 een variabele frequentie worden aangestuurd of kan onafhankelijk van de processor 19 met een regelmatige frequentie worden aangestuurd voor het afgeven van lichtpulsen aan de afgesloten ruimte 7. Door de lichtpulsen is de hoeveelheid energie die wordt verbruikt door de LED 3 en de fototransistor 5 van de bewegingssensor 1 volgens de onderhavige uitvinding relatief beperkt.The LED 3 at the motion sensor 1 is connected to a battery via a switch (not shown). The switch can be controlled via a variable frequency processor 19 or can be controlled independently of the processor 19 at a regular frequency for delivering light pulses to the closed space 7. The light pulses is the amount of energy consumed by the LED 3 and the phototransistor 5 of the motion sensor 1 according to the present invention are relatively limited.
1111
Bij voorkeur omvat de met de LED 3 in de ruimte aangebrachte lichtverdeling een niet-uniforme lichtsterkteverdeling zoals de in het getoonde voorbeeld schematisch weergeven met behulp van de lens 8 verkregen convergerende lichtbundels 12, waarvan er voor de duidelijkheid slechts een enkele 5 is getoond.Preferably, the light distribution arranged with the LED 3 in the space comprises a non-uniform light intensity distribution such as the converging light beams 12 obtained in the shown example diagrammatically with the aid of the lens 8, of which only a single one is shown for clarity.
In aanvulling op de lens 8 is de fototransistor 5 voorzien van een filter 10. De filter 10 zorgt, onafhankelijk van de lens 8, voor een niet-uniforme op de fototransistor 5 vallende lichtsterkteverdeling. De filter 10 absorbeert gedeeltelijk het licht uitgezonden met de LED 3. Het door de filter 10 naar de fototransistor 5 10 doorgelaten licht omvat een lichtsterkte gradiënt over de lengte x in de langsrichting van de filter 10, zoals zal worden uitgelegd aan de hand van figuur 4.In addition to the lens 8, the phototransistor 5 is provided with a filter 10. The filter 10 ensures, irrespective of the lens 8, a non-uniform light intensity distribution incident on the phototransistor 5. The filter 10 partially absorbs the light emitted with the LED 3. The light transmitted through the filter 10 to the phototransistor 5 comprises a light intensity gradient along the length x in the longitudinal direction of the filter 10, as will be explained with reference to figure 4.
De bal 11 is bij voorkeur lichtondoorlatend en vervaardigd van milieuvriendelijk metaal, zoals bijvoorbeeld brons of tin en heeft in een voorkeursuitvoeringsvorm een diameter van 0,8 mm. De ruimte 7 in het substraat 9 heeft bij 15 voorkeur een diameter van 2,0 mm en de dikte van het substraat 9 is 1,0 mm. De bewegingssensor 1 volgens de uitvinding is derhalve relatief compact.The ball 11 is preferably light-impermeable and made of environmentally friendly metal, such as for example bronze or tin, and in a preferred embodiment has a diameter of 0.8 mm. The space 7 in the substrate 9 preferably has a diameter of 2.0 mm and the thickness of the substrate 9 is 1.0 mm. The motion sensor 1 according to the invention is therefore relatively compact.
Zowel de LED 3 alsmede de fototransistor 5 worden elektrisch van energie voorzien door middel van een enkele batterij (niet getoond).Both the LED 3 and the phototransistor 5 are electrically supplied with energy by means of a single battery (not shown).
De getoonde bewegingssensor 1 volgens de uitvinding is 20 geïntegreerd in een zender (niet getoond), ook wel aangeduid met “tag", die communiceert met een op afstand gelegen ontvanger (niet getoond).The shown motion sensor 1 according to the invention is integrated in a transmitter (not shown), also referred to as "tag", which communicates with a remote receiver (not shown).
De werking van de bewegingssensor 1 volgens de uitvinding is als volgt: De bewegingssensor 1 is bevestigbaar aan een te bewaken object of aan een te bewaken persoon.The operation of the motion sensor 1 according to the invention is as follows: The motion sensor 1 is attachable to an object to be monitored or to a person to be monitored.
25 Op het moment dat het object of de persoon zich verplaatst, zal er een externe kracht op de bal 11 worden uitgeoefend. De bal 11 beweegt zich door deze verplaatsing van een eerste positie naar een tweede positie in de ruimte 7. De LED 3 belicht de ruimte 7 met lichtpulsen. Door de verplaatsing van de bal 11 verandert de hoeveelheid licht van twee lichtpulsen die door de fototransistor 5 30 wordt ontvangen. Een dergelijke verandering in de door de fototransistor 5 ontvangen hoeveelheid licht van twee lichtpulsen impliceert een verplaatsing van de bal 11 en wordt met behulp van een processor geregistreerd.At the moment that the object or person moves, an external force will be exerted on the ball 11. The ball 11 moves through this movement from a first position to a second position in the space 7. The LED 3 illuminates the space 7 with light pulses. As a result of the displacement of the ball 11, the amount of light from two light pulses received by the phototransistor 5 changes. Such a change in the amount of light of two light pulses received by the phototransistor 5 implies a displacement of the ball 11 and is recorded with the aid of a processor.
De detectie van een beweging van de bal 11 kan worden verbeterd met behulp van de lens 3 en de filter 10. Door het verschaffen van een niet-uniform 12 verdeeld lichtsterkteveld in de vorm van een convergerende lichtbundel en het door de filter 10 verschafte lichtsterktegradiënt wordt de hoeveelheid van het door de fototransistor 5 ontvangen licht sterker beïnvloed door een beweging van de bal 11.The detection of a movement of the ball 11 can be improved with the aid of the lens 3 and the filter 10. By providing a non-uniformly distributed light intensity field in the form of a converging light beam and the light intensity gradient provided by the filter 10 becomes the amount of light received by the phototransistor 5 is more strongly influenced by a movement of the ball 11.
Figuur 2 toont een elektrische schakeling voor een 5 bewegingssensor 1 volgens de onderhavige uitvinding. De schakeling is voorzien van een weerstand 13, de LED 3, die wordt voorzien van een spanning Vied afkomstig van de batterij. Vied wordt gepulseerd via een schakelaar (niet getoond) of dergelijke afgegeven aan de LED 3.Figure 2 shows an electrical circuit for a motion sensor 1 according to the present invention. The circuit is provided with a resistor 13, the LED 3, which is supplied with a voltage Vied from the battery. Vied is pulsed via a switch (not shown) or the like delivered to the LED 3.
De fototransistor 5 is parallel geschakeld aan een condensator 17. 10 De fototransistor 5 en de condensator 17 worden door het sluiten van een verdere schakelaar 15 voorzien van een spanning Vch afkomstig van de batterij. De schakeling is verder via een vergelijker 19 verbonden met een processor 21.The phototransistor 5 is connected in parallel to a capacitor 17. The phototransistor 5 and the capacitor 17 are provided with a voltage Vch from the battery by closing a further switch 15. The circuit is further connected via a comparator 19 to a processor 21.
Figuur 3 toont in de onderste grafiek het spanningsverloop in de tijd over de LED 3 en in de bovenste grafiek het spanningsverloop over de 15 condensator 17 in de tijd.Figure 3 shows in the lower graph the voltage variation over time over the LED 3 and in the upper graph the voltage variation over the capacitor 17 over time.
Tijdens fase 1 geeft de LED 3 geen licht af aan de ruimte 7, waardoor de fototransistor 5 is gesperd. Verder wordt bij het begin van fase 1 de schakelaar 15 gesloten, waardoor de condensator 17 wordt opgeladen. Dit is weergegeven bij fase 1 in de bovenste grafiek van figuur 3 waarin Vc, de spanning 20 over de condensator, is uitgezet tegen de tijd. Bij het begin van fase 2 is de schakelaar 15 weer geopend. De met de LED 3 verbonden schakelaar wordt nu gesloten, waardoor tijdens fase 2 met behulp van de LED 3 licht aan de ruimte 7 wordt afgegeven. Dit is getoond in de onderste grafiek van figuur 3 waarin de spanning Vied is uitgezet tegen de tijd, waarbij tijdens fase 2 een spanning Vied 25 wordt aangebracht over de LED 3, waardoor een lichtpuls door de ruimte 7 wordt gestuurd.During phase 1 the LED 3 does not emit light to the space 7, as a result of which the phototransistor 5 is blocked. Furthermore, at the start of phase 1, the switch 15 is closed, as a result of which the capacitor 17 is charged. This is shown at phase 1 in the upper graph of Figure 3 where Vc, the voltage across the capacitor, is plotted against time. The switch 15 is open again at the start of phase 2. The switch connected to the LED 3 is now closed, as a result of which light is emitted to the space 7 by means of the LED 3 during phase 2. This is shown in the lower graph of Figure 3 in which the voltage Vied is plotted against time, during which a voltage Vied 25 is applied over the LED 3 during phase 2, whereby a light pulse is sent through the space 7.
Met behulp van de LED 3 wordt tijdens fase 2 licht met bijvoorbeeld een pulsbreedte van 10 microseconden afgeven. Door het licht van een lichtpuls gaat de fototransistor 5 geleiden en wordt de condensator 17 ontladen. Tijdens het 30 ontladen daalt de spanning Vc over de condensator 17 hetgeen is weergegeven door fase 2 in de bovenste grafiek van figuur 3. De mate van ontlading van de condensator 17 is afhankelijk van de hoeveelheid licht die wordt ontvangen door de fototransistor 5. De mate van ontlading vormt derhalve een maat voor de hoeveelheid door de fototransistor 5 ontvangen licht en daardoor voor de beweging 13 van de bal 11, aangezien de hoeveelheid licht van een lichtpuls als gevolg van een verandering van de bal 11 ten opzichte van een andere lichtpuls verandert.With the aid of the LED 3, light is emitted during phase 2, for example with a pulse width of 10 microseconds. The phototransistor 5 starts conducting and the capacitor 17 is discharged by the light of a light pulse. During the discharge, the voltage Vc across the capacitor 17 drops, which is represented by phase 2 in the upper graph of Fig. 3. The degree of discharge of the capacitor 17 depends on the amount of light received by the phototransistor 5. The degree of discharge therefore forms a measure for the amount of light received by the phototransistor 5 and therefore for the movement 13 of the ball 11, since the amount of light of a light pulse changes as a result of a change of the ball 11 relative to another light pulse.
Door het vergelijken met behulp van de processor 21 van de mate van ontlading of de ontladingssnelheid van de condensator 17 van twee 5 achtereenvolgende lichtpulsen, is te bepalen of de bal 11 zich in de ruimte 7 heeft verplaatst. De ontladingssnelheid kan op twee wijzen worden bepaald:By comparing with the aid of the processor 21 the degree of discharge or the discharge speed of the capacitor 17 of two successive light pulses, it can be determined whether the ball 11 has moved into the space 7. The discharge speed can be determined in two ways:
In de eerste uitvoeringsvorm wordt de ontladingstijd weergegeven met fase 2 van de condensator 17 tot een referentiewaarde Vref gemeten met behulp van de vergelijker 19 en de processor 21. Deze tijd wordt opgeslagen in een 10 geheugen. Gedurende fase 2 wordt met behulp van de processor 21 de spanning Vied afgegeven aan de LED 3 en is de schakelaar 15 open. De tijdsperiode van fase 2 is in deze uitvoeringsvorm de te meten variabele voor het bepalen van de ontladingssnelheid van de condensator 17.In the first embodiment, the discharge time is represented by phase 2 of the capacitor 17 to a reference value Vref measured using the comparator 19 and the processor 21. This time is stored in a memory. During phase 2 the voltage Vied is supplied to the LED 3 by means of the processor 21 and the switch 15 is open. The time period of phase 2 in this embodiment is the variable to be measured for determining the discharge speed of the capacitor 17.
Door ten minste twee tijdsperioden van fase 2 van verschillende 15 lichtpulsen met behulp van de processor 21 met elkaar te vergelijken, is te bepalen of de bal 11 zich in de ruimte heeft verplaatst. Mocht de bal 11 zich in de ruimte 7 verplaatst hebben dan heeft dit immers invloed op de hoeveelheid licht die door de fototransistor 5 wordt ontvangen, hetgeen ervoor zorgt dat de ontladingstijd van de condensator totdat Vref is bereikt, verandert.By comparing at least two time periods of phase 2 of different light pulses with the aid of the processor 21, it can be determined whether the ball 11 has moved in the space. If the ball 11 has moved into the space 7, this indeed has an effect on the amount of light received by the phototransistor 5, which causes the discharge time of the capacitor to change until Vref is changed.
20 Bij de eenvoudigste variant van de bewegingssensor is de frequentie van de lichtpulsen constant in de tijd, bijvoorbeeld 4, 40 of meer lichtpulsen per seconde, afhankelijk van de toepassing.In the simplest variant of the motion sensor, the frequency of the light pulses is constant over time, for example 4, 40 or more light pulses per second, depending on the application.
Bij een intelligentere meting kan de frequentie van de lichtpulsen als gevolg van een gedetecteerde beweging van de bal 11 worden verhoogd door 25 met behulp van de processor 21 en de vergelijker 19 Vref te verhogen. Een dergelijke verhoging van Vref zorgt ervoor dat de tijdsperiode van fase 2 normaliter korter wordt, waardoor het aantal lichtpulsen per tijdseenheid wordt verhoogd.With a more intelligent measurement, the frequency of the light pulses as a result of a detected movement of the ball 11 can be increased by increasing Vref with the aid of the processor 21 and the comparator 19. Such an increase in Vref causes the phase 2 time period to normally become shorter, thereby increasing the number of light pulses per unit of time.
In de tweede uitvoeringsvorm is een A/D omzetter (niet getoond) voorzien en wordt het voltage Vc gemeten van een lichtpuls nadat een vaste tijd is 30 verstreken. Dit voltage Vc wordt via een A/D omzetter opgeslagen in de processor 19 en vergeleken met een daarna gemeten voltage Vc van een verdere lichtpuls. De tijdsperiode van fase 2 is bij deze uitvoeringsvorm constant en de te meten variabele voor het meten van de ontladingstijd van de condensator is Vc. Tijdens fase 2 wordt de LED 3 voorzien van Vied.In the second embodiment, an A / D converter (not shown) is provided and the voltage Vc of a light pulse is measured after a fixed time has elapsed. This voltage Vc is stored in the processor 19 via an A / D converter and compared with a voltage Vc of a further light pulse measured thereafter. The time period of phase 2 is constant in this embodiment and the variable to be measured for measuring the discharge time of the capacitor is Vc. During phase 2 the LED 3 is provided with Vied.
1414
Door de twee waarden van twee lichtpuisen afkomstig uit de A/D omzetter met behulp van een processor 21 met elkaar te vergelijken, kan worden bepaald of de bal 11 zich in de ruimte 7 heeft verplaatst.By comparing the two values of two light pulses from the A / D converter with the aid of a processor 21, it can be determined whether the ball 11 has moved into the space 7.
Bij een intelligentere meting kan ook hier de frequentie van de 5 lichtpuisen als gevolg van een gedetecteerde beweging van de bal 11 worden verhoogd door het verlagen van de tijdsperiode waarna Vc wordt gemeten.With a more intelligent measurement here too the frequency of the light pulses as a result of a detected movement of the ball 11 can be increased by lowering the time period after which Vc is measured.
Indien gewenst dient het verschil tussen de twee waarden Vc boven een vooraf te bepalen drempel te liggen. Een dergelijke drempel kan ook worden toegepast bij de eerste uitvoeringsvorm, waarin de tijdsduur van fase 2 wordt 10 gemeten voor het bepalen van de ontladingssnelheid.If desired, the difference between the two values Vc must be above a predetermined threshold. Such a threshold can also be applied in the first embodiment, in which the duration of phase 2 is measured for determining the discharge speed.
In de fasen 3-5 in figuur 3 wordt een achtergrondmeting uitgevoerd om gemeten veranderingen tijdens fase 2 eventueel te corrigeren voor omgevingsinvloeden. In fase 3 wordt de condensator 17 opgeladen door het sluiten van de schakelaar 15. In fase 4 wordt geen lichtpuls met behulp van de LED 3 15 afgegeven, hetgeen is getoond in de onderste grafiek van figuur 3. Bij het begin van fase 4 wordt de schakelaar 15 geopend. Het op de fototransistor 5 vallende omgevingslicht, zorgt ervoor dat de fototransistor 5 gaat geleiden. Als gevolg daarvan wordt de condensator 17 ontladen en wordt de tijd gemeten totdat de spanning Vc over de condensator 17 gelijk is aan Vref. De gemeten tijd in fase 4 20 wordt in de evaluatie-fase met behulp van de processor 21 vergeleken met parameters en/of een kalibratiemeting en/of een eerder gemeten ontladingstijd in fase 4. Indien er bij het vergelijken sprake is van een te groot verschil, betekent dit dat hoogstwaarschijnlijk niet de bal 11 zich in de ruimte 7 heeft verplaatst, maar dat een gemeten verandering in fase 2 wordt veroorzaakt door omgevingsinvloeden.In the phases 3-5 in Figure 3, a background measurement is performed to possibly correct measured changes during phase 2 for environmental influences. In phase 3, the capacitor 17 is charged by closing the switch 15. In phase 4, no light pulse is emitted by means of the LED 3, which is shown in the lower graph of Figure 3. At the start of phase 4, the switch 15 opened. The ambient light incident on the phototransistor 5 causes the phototransistor 5 to conduct. As a result, the capacitor 17 is discharged and the time is measured until the voltage Vc across the capacitor 17 is Vref. The measured time in phase 4 is compared in the evaluation phase with the aid of the processor 21 with parameters and / or a calibration measurement and / or a previously measured discharge time in phase 4. If there is too great a difference in the comparison This means that most likely the ball 11 has not moved within the space 7, but that a measured change in phase 2 is caused by environmental influences.
25 In figuur 4 wordt het met behulp van de filter 10 verschafte niet uniforme lichtsterkteverdeling die wordt ontvangen door de fototransistor 5 nader verklaard. De lichtsterktegradiënt (weergegeven in lux) die wordt ontvangen door de fototransistor 5 neemt lineair toe van links naar rechts. De grafiek is een gedeeltelijke doorsnede door de bewegingssensor 1 volgens de onderhavige 30 uitvinding zoals deze is getoond in figuur 1, waarbij x overeenkomt met de lengte x in de langsrichting van de filter 10. Een bal 11 die zich bij een eerste lichtpuls tussen x1 en x1 bevindt, en die zich na de eerste lichtpuls bij een tweede lichtpuls heeft verplaatst naar een positie tussen x2 en x2, zal bij een lichtsterktegradiënt een versterkte verandering in de door de fototransistor 5 gemeten lichtintensiteit 15 veroorzaken.In FIG. 4, the non-uniform light intensity distribution received by the phototransistor 5 provided by means of the filter 10 is explained in more detail. The brightness gradient (shown in lux) received by the phototransistor 5 increases linearly from left to right. The graph is a partial section through the motion sensor 1 according to the present invention as it is shown in figure 1, wherein x corresponds to the length x in the longitudinal direction of the filter 10. A ball 11 which, at a first light pulse between x1 and x1, and which after the first light pulse has moved at a second light pulse to a position between x2 and x2, will cause an intensified change in the light intensity measured by the phototransistor 5 in the case of a brightness gradient.
In plaats van de fototransistor 5 voor het meten van de hoeveelheid licht, kan ook een intelligentere detector worden genomen, zoals een CMOS (complementary metal oxide semiconductor) detector of een CCD (charge coupled 5 device) detector met behulp waarvan een verandering in de op de detector vallende lichtverdeling waar te nemen is, doordat afbeeldingen worden gemaakt van de positie van de bal 11. Veranderingen in de lichtverdeling of in de afbeeldingen tussen twee lichtpulsen worden bepaald met behulp van de processor 21.Instead of the phototransistor 5 for measuring the amount of light, a more intelligent detector can also be taken, such as a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) detector or a CCD (charge coupled device) detector with the aid of which a change in the light distribution falling from the detector can be observed by making images of the position of the ball 11. Changes in the light distribution or in the images between two light pulses are determined with the aid of the processor 21.
Het is ook mogelijk om een oppervlak waarover de bal 11 zich 10 verplaatst te voorzien van een naar een punt licht geheld vlak, waardoor de bal 11 na een verplaatsing zal terug rollen naar het vaste punt ofwel een referentiepositie.It is also possible to provide a surface over which the ball 11 moves with a surface slightly inclined to a point, whereby the ball 11 will roll back to the fixed point or a reference position after a movement.
De filter 10 kan ook zonder de lens 8 of vice versa, worden toegepast in de bewegingsensor 1.The filter 10 can also be used in the motion sensor 1 without the lens 8 or vice versa.
De filter 10 kan ook zijn voorzien nabij de LED 3, bijvoorbeeld op de 15 positie waar in fig. 1, de lens 8 is weergegeven.The filter 10 can also be provided near the LED 3, for example at the position where in Fig. 1, the lens 8 is shown.
De filter 10 kan ook worden vervangen door een raster of een licht-ondoorlatende plaat met openingen (niet getoond). De openingen in het raster of de plaat zijn willekeurig verdeeld en/of hebben verschillende afmetingen. De ruimte 7 wordt met verschillende afgemeten en/of gepositioneerde lichtbundels belicht, 20 waardoor een beweging van de bal 11 relatief nauwkeurig met de fotodetector te detecteren is. De plaat of het raster kan zijn gelegen nabij de LED 3 of nabij de fotodetector.The filter 10 can also be replaced with a grid or a light-impervious plate with openings (not shown). The openings in the grid or plate are randomly distributed and / or have different dimensions. The space 7 is illuminated with different measured and / or positioned light beams, whereby a movement of the ball 11 can be detected relatively accurately with the photo-detector. The plate or the grid can be located near the LED 3 or near the photo detector.
De plaat, het raster, de filter 10 en de lens 8 worden gezamenlijk aangeduid als lichtbewerkingsmiddelen.The plate, the grid, the filter 10 and the lens 8 are collectively referred to as light processing means.
25 De lichtbundels verschaft met de plaat of het raster of de lens zijn bij voorkeur aangepast aan de diameter of vorm van het zich vrij door de ruimte verplaatsbare voorwerp, in het getoonde voorbeeld de bal 11.The light beams provided with the plate or the grid or the lens are preferably adapted to the diameter or shape of the object that can move freely through the space, in the example shown the ball 11.
Het voorwerp kan ook een asymmetrische vorm hebben.The object can also have an asymmetrical shape.
De bal 11 kan volledig in de ruimte 7 verplaatsbaar zijn. Het 30 medium in de ruimte 7 is bijvoorbeeld lucht, een vloeistof of een gelachtige pasta. Een met een pasta gevulde of anderszins gedempte ruimte zorgt er bijvoorbeeld voor dat een beweging van de bal 11 nagenoeg geen hoorbaar geluid oplevert.The ball 11 can be completely displaceable in the space 7. The medium in the space 7 is, for example, air, a liquid or a gel-like paste. For example, a space filled with a paste or otherwise muted ensures that a movement of the ball 11 produces virtually no audible sound.
Bij voorkeur is de lichtbron diametraal ten opzichte van de fotodetector opgesteld. Het is ook mogelijk om de lichtbron onder een hoek ten 16 opzichte van de fotodetector op te stellen.The light source is preferably arranged diametrically with respect to the photo detector. It is also possible to arrange the light source at an angle with respect to the photo detector.
Verder kan de wand van het substraat 9 die de ruimte 7 begrenst, zijn voorzien van een reflecterende of licht absorberende coating of film.Furthermore, the wall of the substrate 9 that borders the space 7 can be provided with a reflective or light-absorbing coating or film.
5 10326805 1032680
Claims (20)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1032680A NL1032680C2 (en) | 2006-10-16 | 2006-10-16 | Movement sensor comprising movable object, light source and photo detector, sends light pulses into the space containing the object |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1032680A NL1032680C2 (en) | 2006-10-16 | 2006-10-16 | Movement sensor comprising movable object, light source and photo detector, sends light pulses into the space containing the object |
| NL1032680 | 2006-10-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1032680C2 true NL1032680C2 (en) | 2008-04-21 |
Family
ID=38038708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1032680A NL1032680C2 (en) | 2006-10-16 | 2006-10-16 | Movement sensor comprising movable object, light source and photo detector, sends light pulses into the space containing the object |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL1032680C2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4292630A (en) * | 1978-09-19 | 1981-09-29 | Societe d'Etudes Techniques et Commerciales d'Automation | Device for the obtaining of an electric signal which is proportional to an amount of movement and therefore capable of detecting any movement or acceleration |
| EP0797169A1 (en) * | 1995-09-12 | 1997-09-24 | Omron Corporation | Pedometer |
| US6708416B1 (en) * | 2003-01-21 | 2004-03-23 | Motts And Havens Patents Pending | Inclination sensor |
-
2006
- 2006-10-16 NL NL1032680A patent/NL1032680C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4292630A (en) * | 1978-09-19 | 1981-09-29 | Societe d'Etudes Techniques et Commerciales d'Automation | Device for the obtaining of an electric signal which is proportional to an amount of movement and therefore capable of detecting any movement or acceleration |
| EP0797169A1 (en) * | 1995-09-12 | 1997-09-24 | Omron Corporation | Pedometer |
| US6708416B1 (en) * | 2003-01-21 | 2004-03-23 | Motts And Havens Patents Pending | Inclination sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2635169C (en) | Fluid dispenser having infrared user sensor | |
| US20200271765A1 (en) | Method for calibrating a time-of-flight system and time-of-flight system | |
| CA2940284C (en) | Device, method, and system for monitoring the delivery of fluids through a drip chamber | |
| US10053354B2 (en) | Object detection for equipment control | |
| US11143749B2 (en) | Object detection system and method | |
| US7214542B2 (en) | Method of processing assay test results | |
| US9677255B2 (en) | Person-detecting sensor and automatic water faucet | |
| JPH05259868A (en) | Noncontact controller for sanitary instrument | |
| CA3062633A1 (en) | Automatic paper towel dispenser with lidar sensor | |
| CA2796975C (en) | Alarm | |
| US7684018B2 (en) | Sensor device | |
| JP6606549B2 (en) | Tablet speed and position sensor | |
| WO2014103114A1 (en) | Motion detection sensor and automatic faucet | |
| US8111383B1 (en) | Portable laser surveillance method of a point on a target | |
| JP2014234620A (en) | Human body detection sensor and automatic faucet | |
| US6188469B1 (en) | Laser apparatus and method for speed measurement | |
| KR20110025325A (en) | Image Intrusion Detection System and Method Using Dot Lighting | |
| US7372063B2 (en) | Optical detector for the presence of gas bubbles in a liquid | |
| EP4465359A3 (en) | High-sensitivity depth sensor with non-avalanche photodetector and method for operating the same | |
| NL1032680C2 (en) | Movement sensor comprising movable object, light source and photo detector, sends light pulses into the space containing the object | |
| JPH0628117Y2 (en) | Roller pump | |
| US4160599A (en) | Optical gaging system | |
| CN214326863U (en) | ToF elevator light curtain device and elevator | |
| CN110986917B (en) | Track sensing system and track sensing method therefor | |
| JP2004069688A (en) | Reflection light analysis system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| V1 | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20140501 |