CH652844A5 - Fotoelektrischer rauchmelder mit eigenueberpruefung. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Rauchmelder gemäss Gattungsbegriff des Anspruchs 1. Bei einem aus US-PS 18 28 894 bekannten Rauchmelder dieser Art wird der zur Eigenüberwachung benutzte Lichtstrahl über einen Spiegel von der Lichtquelle kommend zum Lichtdetektor umgelenkt, so dass eine etwaige Verschmutzung des Spiegels, welche für die

Funktionsfähigkeit der eigentlichen Messstrecke unerheblich ist, unter Umständen zu einer Störungsmeldung führt. Zur Auswertung des Ausgangssignals des Lichtdetektors sind zwei Relais in Reihe in den Anodenstromkreis einer Verstär-5 kerröhre eingeschaltet, deren Gitter an eine als Lichtdetektor dienende Photozelle angeschlossen ist. Beide Relais werden vom gleichen Anodenstrom durchflössen und müssen äusserst genau abgeglichen und aufeinander abgestimmt sein, um Fehlanzeigen zu vermeiden. Das eine Relais spricht an, wenn io der Anodenstrom auf Grund einer Lichtreflexion an Rauchpartikeln im zweiten Strahlenweg zunimmt und somit das Vorhandensein von Rauch anzeigt. Das andere Relais spricht an, sobald der Anodenstrom unter einen vorgegebenen Wert sinkt, weil entweder die Strahlungsleistung der Lichtquelle i5 oder die Empfindlichkeit des Lichtdetektors nachlässt oder sich Schmutz auf einem der beiden Bauteile abgelagert hat. Anordnungen dieser Art entsprechen den heutigen Anforderungen an Langzeit-Zuverlässigkeit und leichte Montage und Wartung nicht.

20 Weiterhin ist aus GB-PS13 13 877 ein Rauchdetektor bekannt, bei dem mittels einer Rückführschaltung die Stromversorgung für die Lichtquelle und/oder den Lichtempfanger stabilisiert wird. Die Rückführschaltung kann nur arbeiten, wenn eine vorgegebene Mindestmenge von Licht auf das pho-25 toempfindliche Element fällt. Reicht das üblicherweise im Detektorgehäuse sich ausbreitende Streulicht hierfür nicht aus, so kann in der das Photoelement abschirmenden Trennwand eine kleine Öffnung vorgesehen sein, so dass auf diese Weise eine zum Betrieb der Rückführschaltung erforderliche 30 Lichtmenge auf jeden Fall das lichtempfindliche Element trifft.

Schliesslich zeigt DE-OS 25 53 339 einen Rauchgasmelder mit einer Lichtquelle und zwei Photoempfängern, wobei der eine Photoempfänger über einen Lichtleitstab der unmittelba-35 ren Bestrahlung durch die Lichtquelle ausgesetzt ist, während die zweite Photozelle das an Rauchpartikeln gestreute Licht empfangt. Mit Hilfe der von der ersten Photozelle aufgenommenen Lichtmenge wird die Helligkeit der Lichtquelle geregelt. Eine dritte Photozelle dient der Betriebsüberwachung 40 der Lichtquelle und liefert ein Anzeigesignal, falls die Lichtquelle erlischt. Die Verwendung mehrerer Photoelemente führt zwangsläufig zu Abgleichschwierigkeiten. Ferner kann die Rückführschaltung nicht verhindern, dass eine Verschmutzung der auf das Streulicht ansprechenden Messzelle 45 zu Fehlalarm führt. Die Strahlungsrichtung der Lichtquelle und die Empfangsrichtung der dem von den Rauchpartikeln reflektierten bzw. gestreuten Lichtstrahlen ausgesetzten Photozelle schliessen einen Winkel von etwa 135° ein, um den Effekt der Vorwärtsstreuung des Lichts an den Rauchpartikeln so auszunutzen.

Ausgehend vom eingangs genannten Stand der Technik Hegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit möglichst einfachen Mitteln eine ständige Eigenüberprüfung des optischen 55 Rauchmelders zu gewährleisten, ohne dabei irgendwelche Testeinstellungen am Rauchmelder selbst vornehmen zu müssen. Dabei wird ein möglichst einfacher und robuster mechanischer Aufbau des Rauchmelders ebenso angestrebt wie eine übersichtliche und leicht abgleichbare und zuverlässige Aus-6o werteschaltung. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Der geradlinige Strahlenweg zwischen Lichtquelle und Lichtdetektor führt zu einer von äusseren und Alterungserscheinungen unabhängigen Lichtübertragung zur Erzeugung des Bezugssignals. Die Ver-65 wendung von Differenzverstärkern ermöglicht eine einfache Einstellung der Empfindlichkeit des Rauchmelders, ohne an der Stromversorgung für die Lichtquelle oder den Lichtdetektor etwas ändern zu müssen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen photoelektrischen Rauchmelder in Deckenmontage;

Fig. 2 einen Schnitt durch den Fühlerkopf des Rauchmelders;

Fig. 3 die Abhängigkeit des Detektorausgangssignals S von der Rauchdichte R; und

Fig. 4 die Zusammenschaltung von Lichtdetektor, Auswerteschaltung und Anzeigestromkreis.

In Figur 1 ist der Rauchmelder 10 mit seiner Grundplatte 11 an der Decke 12 eines Raumes befestigt und mit einem Deckel 13 abgedeckt. Die Grundplatte 11 trägt einerseits den Fühlerkopf 14 und kann ausserdem ein Signalhorn oder eine optische Anzeigevorrichtung sowie die elektrische Schaltung des Rauchmelders aufnehmen. Wird der Rauchmelder mit Wechselspannung gespeist, so sind hierfür Anschlussleitungen 15 durch die Decke 12 geführt; diese entfallen sofern der Rauchmelder 10 batteriebetrieben ist.

Der Fühlerkopf 14 besteht, wie Figur 2 zeigt, aus einem Gehäuse 19, in dem eine Lichtquelle 16, beispielsweise eine Leuchtdiode, über Anschlussleitung 17 mit Strom versorgt wird. Ein Lichtdetektor 18 weist Ausgangsleitungen 20 auf. Die Lichtübertragung von der Lichtquelle 16 zum Lichtdetektor 18 erfolgt durch Streulicht, sobald im Raum 21 Rauch vorhanden ist und die von der Lichtquelle kommenden Lichtstrahlen an den Rauchpartikeln gestreut und teilweise zum Lichtdetektor 18 hin reflektiert werden. Lichtquelle 16 und Lichtdetektor 18 sind hinsichtlich ihrer Sende- und Empfangsrichtung im Winkel zueinander angeordnet und durch einen Gehäuseteil optisch voneinander getrennt. Ein Lichtkanal 22 ermöglicht eine direkte Lichtübertragung von der Lichtquelle 16 zum Lichtdetektor 18, wobei eine düsenförmige Querschnittsverengung 23 die Menge des unmittelbar übertragenen Lichts bestimmt.

Diese durch die Querschnittsverengung 23 vorgegebene Menge Direktlicht erzeugt gemäss Figur 3 ein Detektorausgangssignal S vom Wert C, solange kein Streulicht hinzukommt. Ohne den Lichtkanal 22 mit Querschnittsverengung 23 stellt die Kurve D die Abhängigkeit des Detektorausgangssignals von der Rauchdichte R dar. Das Direktlicht durch den Lichtkanal 22 verschiebt diese Kurve um einen vorgegebenen Betrag C, so dass sich ein mit wachsender Rauchdichte ansteigendes Ausgangssignal E ergibt. Es sei angenommen, dass bei einer dem Wert A entsprechenden Rauchdichte Alarm ausgelöst werden soll. Diesem Wert entspricht ein Detektorausgangssignal B. Sobald die Rauchdichte über den Wert A ansteigt und damit das Detektorausgangssignal den Wert B überschreitet, wird Rauchalarm gegeben. Fällt hingegen das Detektorausgangssignal unter den Wert C, beispielsweise bei Verschmutzung der Lichtquelle oder des Lichtdetek-

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tors oder infolge Verringerung der Lichtemission bei Alterung der Lichtquelle, so erfolgt eine Störungs- oder Fehleranzeige.

In Figur 4 ist der Lichtdetektor 18 einerseits an eine 5 Stromquelle und andererseits über einen Widerstand 31 an Masse angeschlossen. Der Verbindungspunkt von Lichtdetektor 18 und Widerstand 31 ist über einen Verstärker 32 an die zwischen den beiden gestrichelten Linien eingezeichnete Auswerteschaltung angeschlossen. Sie umfasst zwei Operaio tionsverstärker 33 und 34, wobei der positive Eingang des ersten Operationsverstärkers 33 sowie der negative Eingang des zweiten Operationsverstärkers 34 gemeinsam an den Ausgang des Vorverstärkers 32 angeschlossen sind. Der negative Eingang des ersten Operationsverstärkers 33 ist an den Abgriff ei-i5 nes gleichstromgespeisten Spannungsteilers 35,36 angeschlossen, während der positive Eingang des zweiten Operationsverstärkers 34 am Abgriff eines zweiten Spannungsteilers 37,38 liegt. Der Ausgang des ersten Operationsverstärkers 33 steht mit dem Signalhorn 41 in Verbindung, während zwi-20 sehen dem Ausgang des zweiten Operationsverstärkers 34 und das Signalhorn 41 eine Kippschaltung oder ein Oszillator 42 eingeschaltet ist.

Am Verbindungspunkt der Widerstände 35 und 36 wird 25 ein Vorgabesignal vom Wert B abgegriffen und dem ersten Operationsverstärker 33 zugeführt. Sobald Rauch in den Rauchmelder 10 eindringt und damit aus der Zone 21 Streulicht zum Lichtdetektor 18 hin reflektiert wird, steigt das Ausgangssignal E vom Wert C beginnend an. Sobald es den Wert 30 D überschreitet, erzeugt der erste Operationsverstärker 33 ein Ausgangssignal, welches das Signalhorn 41 auslöst.

Wenn sich andererseits auf der Signalquelle oder im Lichtdetektor Schmutz ablagert oder die Lichtausbeute der Signalquelle nachlässt, so verringert sich das Ausgangssignal E des 35 Verstärkers 32. Fällt es um einen kleinen Betrag unter den Wert C, wie er durch den Abgriff am Spannungsteiler 37,38 vorgegeben ist, so liefert der zweite Operationsverstärker 34 ein Ausgangssignal, welches in diesem Fall über den Oszillator 42 ebenfalls das Signalhorn 41 einschaltet. Der Oszillator 40 42 stellt sicher, dass im Störungsfall das Signalhorn 41 einen anderen, beispielsweise einen periodisch unterbrochenen Ton abgibt als im Alarmfall, wenn das Signalhorn 41 vom ersten Operationsverstärker 33 her erregt wird. Mit Hilfe der Dioden 43 und 44 sind der Operationsverstärker 33 und der Oszil-45 lator entkoppelt.

Wird die Auswerteschaltung gemäss Figur 4 aus einer Batterie gespeist, so empfiehlt es sich zwecks Energieerspar-nis, den Rauchmelder im gepulsten Betrieb arbeiten zu lassen. Dann sollte dem Ausgang des zweiten Operationsverstärkers so 34 eine Halteschaltung nachgeschaltet werden, damit der Oszillator 42 im Störungsfall ständig mit Strom versorgt wird. Die Schaltung nach Figur 4 kann aus dem Wechselspannungsnetz gespeist werden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

0 652 844 PATENTANSPRÜCHE

1. Optischer Rauchmelder mit a) einem eine Lichtquelle (16) und einen Lichtdetektor (18) aufnehmenden Gehäuse (19), in welchem über einen ersten Strahlenweg (22,23) Licht der Lichtquelle unmittelbar zum Lichtdetektor gelangt und an diesem ohne Raucheinwir-kung ein vorgegebenes elektrisches Ausgangssignal (c) erzeugt;

b) einem zweiten Strahlenweg (16,21,18), welcher der Beeinflussung durch Rauch ausgesetzt ist und nur beim Vorhandensein von Rauchpartikeln Licht von der Lichtquelle (16) zum Lichtdetektor (18) gelangen lässt;

c) einer an den Lichtdetektor (18) angeschlossenen ersten Steuereinrichtung (32,33,35,36), welche bei einem durch Rauch im zweiten Strahlenweg bedingten Anstieg des Ausgangssignals über einen vorgegebenen Ansprechwert (B) ein Alarmsignal liefert; und d) einer an den Lichtdetektor angeschlossenen zweiten Steuereinrichtung (32,34,37,38), welche bei einem Absinken des Detektorausgangssignals (E) unter den bei ordnungsgemässer Lichtübertragung über den ersten Strahlenweg (22, 23) vorgegebenen Wert (C) ein Fehleranzeigesignal leifert; dadurch gekennzeichnet, dass e) der erste Strahlenweg durch einen geradlinigen Lichtkanal (22,23) zwischen Lichtquelle (16) und Lichtdetektor (18) gebildet ist;

f) im Strahlenweg (16,21,18) die Strahlungsrichtung der Lichtquelle (16) und die Empfangsrichtung des Lichtdetektors (18) einen stumpfen Winkel bilden;

g) die beiden Steuereinrichtungen je einen Differenzverstärker (33,34) aufweisen; und h) die Ausgänge beider Differenzverstärker (33,34) mit einem Alarmgeber (41) in Verbindung stehen.

2. Rauchmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtkanal (22,23) eine düsenförmige Querschnittsverengung (23) aufweist.

3. Rauchmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass i) der positive Signaleingang des ersten Differenzverstärkers (33) und der negative Eingang des zweiten Differenzverstärkers (34) an den Lichtdetektor (18) angeschlossen sind;

j) der negative Eingang des ersten Differenzverstärkers

(33) an einen ersten Spannungsteiler (35,36) angeschlossen ist, der den für eine Alarmauslösung zu überschreitenden Wert (B) des Detektorausgangssignales (E) vorgibt;

k) der positive Eingang des zweiten Differenzverstärkers

(34) an einen zweiten Spannungsteiler (37,38) angeschlossen ist, der den für eine Fehleranzeige zu unterschreitenden Wert (C) des Detektorausgangssignales (E) vorgibt.

4. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Ausgang des zweiten Differenzverstärkers (34) und den Eingang eines nachgeschalteten Alarmgebers (41) eine Kippschaltung oder ein Schwingungserzeuger (42) eingeschaltet ist.

5. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge der beiden Differenzverstärker (33,34) über Entkopplungsdioden (33,34) an einen Alarmgeber (41) angeschlossen sind.