DE3390038C2 - - Google Patents
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- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
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- G08B17/103—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device
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- G—PHYSICS
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Description
Die Erfindung betrifft ein Alarmsystem gemäß dem Oberbegriff des Patent
anspruchs 1 und die Verwendung dieses Alarmsystems zur Erkennung von
Bränden, von Einbrüchen und von Fehler- und Störungszuständen bei Werk
zeugmaschinen (US-PS 3683 352).
In den bekannten Alarmsystemen zur Branderkennung werden eine Vielzahl
von Brandmeldern, die als Wärmemelder, als Ionisations-, Streulicht- oder
Extinktions-Rauchmelder oder als Flammenmelder ausgebildet sind, in den zu
überwachenden Räumen, z. B. in Gebäuden, Fabriken, Untergrundmärkten,
Tunnels, Hallen, Warenhäusern oder dergleichen installiert. Die Verbindung
zwischen diesen Meldern und einer zentralen Uberwachungsstation (Brandmel
dezentrale) erfolgt durch elektrische Leitungen, die für die Stromversor
gung der Brandmelder und für die Ubertragung von Signalen von den Brand
meldern zur Zentrale dienen.
Eine solche Brandmeldeanlage ist z. B. in der japanischen Gebrauchsmu
ster-Anmeldung 39 518/1980 (Veröffentlichungsnummer) beschrieben. Die Länge
der verwendeten Leitungen ist entsprechend groß, und die Kosten der Verle
gung der Leitungen sind besonders hoch. Das gilt nicht nur für die Ver
drahtung von Brandmeldeanlagen sondern auch für die Verdrahtung von Anla
gen für die Ubertragung von Störungssignalen für Werkzeugmaschinen, für
Einbruchmeldeanlagen und dergleichen. Außerdem sind die Leitungen der Ein
wirkung von Störsignalen, die von anderen elektrischen Geräten und Appara
ten ausgehen, ausgesetzt. Diese Störsignale können Fehlalarme, wie z. B.
einen irrtümlichen Brandalarm oder eine irrtümliche Meldung einer Störung,
bewirken.
Die einzelnen Extinktions-Rauchmelder bestehen aus einem Lichtprojektor
mit einer Lichtquelle und einem Stromkreis für die Lichterzeugung auf der
einen Seite und und einem Lichtempfänger mit einem fotoelektrischen El
ement und einer Auswerteschaltung auf der anderen Seite. Lichtprojektor
und Lichtempfänger sind getrennt voneinander in einem Abstand von 10 Meter
bis zu mehreren hundert Metern aufgestellt. Bei Raucheintritt in den Raum
zwischen dem Lichtprojektor und dem Lichtempfänger wird der Lichtstrahl
gedämpft, bzw. ausgelöscht. Diese Erscheinung wird zur Detektion eines
Brandes ausgenutzt.
In der DE-A1-27 03 225 ist eine Rauchdetektor-Anordnung beschrieben, bei
der mehrere Lichttransmissionsstrecken zur Raumüberwachung auf Rauch die
nen. Diese Anordnung dient der flächenmäßigen Abdeckung des zu überwachen
den Raums, weist jedoch den Nachteil auf, daß alle Sender und der, bzw.
die Empfänger durch Leitungen miteinander verbunden sein müssen und daß
außer der Branddetektion keine anderen Informationen übertragen werden
können.
Zur Vermeidung der Störanfälligkeit der bekannten Brandmeldeanlagen,
wurde beispielsweise in der US-A-36 83 352 ein Alarmsystem zur Detektion
von Bränden und von Einbrüchen beschrieben, bei dem eine größere Anzahl
von optischen Sensoren zwischen einem Lichtsender und einem Lichtempfän
ger, der ein Alarmgerät ansteuert, so angeordnet sind, daß die Signale für Ein
bruch und für Feuer über einen einzigen Lichtstrahl zum Lichtempfänger,
bzw. zum Alarmgerät übertragen werden. Jeder der Sensoren besitzt zwei
lichtempfindliche Empfangszellen, von denen die eine Zelle für die Detek
tion von Einbruch und die andere Zelle für die Detektion von Rauchparti
keln nach dem Streuprinzip vorgesehen sind. Eine in jedem Sensor angeord
nete elektrische Schaltung sorgt dafür, daß bei Detektion von Einbruch
oder Feuer der einzige Lichtstrahl mit einer bestimmten, dem
angesprochenen Sensor zugeordneten Identifizierungsfrequenz moduliert
wird. Hierdurch wird der angesprochene Sensor in dem Alarmgerät identifi
ziert. Nachteilig ist, daß das Alarmgerät keine Information bezüglich
Unterschied zwischen Einbruch und Feuer erhält. Ferner ist als Nachteil
anzumerken, daß bei einem Einbruch der Lichtstrahl unterbrochen wird und
keine Information über den Einbruch oder über einen Brandausbruch, z. B. an
einer anderen Stelle der weitläufigen Anlage, an das Alarmgerät weiterge
geben wird. Ein Einbrecher kann durch Abdecken des Lichtschalters an ir
gendeiner Stelle die gesamte Alarmanlage außer Betrieb setzen. Ein weite
rer Nachteil ist darin zu sehen, daß jeder angesprochene Sensor der z. B.
über mehrere Etagen eines Gebäudes verteilten Alarmanlage von einer
Bedienungsperson von Hand wieder scharf gestellt werden muß.
Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Alarmsystem mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen
Merkmalen so auszugestalten, daß die für die Signalübertragung erforderli
che Anzahl von Leitungen Leitungen beträchtlich vermindert werden kann und
daß der nachteilige Einfluß elektrischer Störsignale eliminiert werden
kann, sowie daß die Dämpfung des Lichtstrahls in dem für Rauchmelder be
nutzten Bereich keinen nennenswerten Einfluß auf das Signal zur Brandan
zeige oder auf andere Signale ausübt und daß eine Unterscheidung des Auf
tretens von Rauch von anderen anomalen Ereignissen möglich wird.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Reihenanordnung von
mindestens zwei optischen Rauchmeldern des Extinktionstyps und einem elek
tronischen Stromkreis in jedem Sender und Empfänger eines jeden Rauchmel
ders gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Bevorzugte
Ausführungsformen der Erfindung und Ausgestaltungen sind in den abhängigen
Patentansprüchen definiert. Die Verwendung des erfindungsgemäßen Alarmsy
stems zum Schutz von Werkzeugmaschinen ist im Patentanspruch 7 geschützt.
Ein Extinktionsrauchmelder des erfindungsgemäßen Alarmsystems besteht
aus einem Lichtsender mit einem Element für die Lichtabgabe und einem
Stromkreis für die Lichterzeugung, sowie einem Lichtempfänger mit einem
fotoelektrischen Element und einem Stromkreis zur Identifizierung eines
Brandes. Lichtsender und Lichtempfänger sind an verschiedenen Orten mit
einem Abstand von zehn Meter bis mehrere hundert Meter angeordnet. Bei
Eintritt von Rauch in den Weg zwischen dem Lichtsender udn dem Lichtemp
fänger wird der Lichtstrahl gedämpft, bzw. ausgelöscht. Diese Erscheinung
wird zur Detektion eines Brandes ausgenutzt. Bis jetzt wurde der Licht
strahl von Extinktionsbrandmeldeanlagen nur zur Rauchdetektion benutzt.
Die Signalübertragung wurde mit zusätzlichen Mitteln durchgeführt. Ver
schiedene Versuche des Erfinders zeigten, daß eine Dämpfung der Intensität
des Lichtstrahls in der Größenordnung von 20% bis 30% die Rauchdetektion
verläßlich gewährleistet und daß eine Dämpfung von 100% d. h. eine
vollständige Auslöschung, überflüssig ist. Von dieser durch Versuche
erhärteten Erkenntnis kam dem Erfinder die Idee, den Lichtstrahl zwischen
Lichtsender und Lichtempfänger zur Signalübertragung zu verwenden. Der
Lichtstrahl wird aIs Träger für ein Signal zur Branddetektion oder für
andere Signale benutzt, wobei der Träger, bzw. Lichtstrahl mit dem zu
übertragenden Signal moduliert wird. Hierdurch kann die Anzahl der für die
Signalübertragungen erforderIichen Leitungen erheblich vermindert werden.
Der ungünstige Einfluß der elektrischen Störsignale ist eIiminiert. Außer
dem bestätigte sich, daß die Dämpfung des LichtstrahIs in dem für Rauch
melder benutzten Bereich keinen nennenswerten Einfluß auf das Signal zur
Brandanzeige oder auf andere Signale ausübt.
Die Erfindung wird an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausfüh
rungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein in einem Fabrikgebäude installiertes
Alarmsystem mit vier Extinktionsrauchmeldern,
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Anordnung mit einem Lichtsender und
einer Lichtquelle für ein Alarmsystem gemäß Fig. 1,
Fig. 3 ein vom Lichtsender ausgesandtes moduliertes
Signal für ein Alarmsystem gemäß Fig. 1,
Fig. 4 eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Alarmsystems,
welches für Werkzeugmaschinen geeignet ist,
Fig. 5 ein Blockdiagramm für ein Alarmsystem gemäß Fig. 4 und
Fig. 6 ein vom Lichtsender ausgesandtes moduliertes
Signal für ein Alarmsystem gemäß Fig. 4.
Die Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines Alarmsystems (Brandmeldeanlage) für
ein Fabrikgebäude 1 mit vier getrennt voneinander angeordneten
Extinktions-Rauchmeldern A, B, C und D, sowie einer Empfangseinheit 4. Die
Extinktions-RauchmeIder A, B, C, und D enthalten getrennte Paare von
Lichtsendern (=Lichtprojektoren) 2a, 2b, 2c und 2d, beziehungsweise Licht
empfängern 3a, 3b, 3c und 3d. In der Fig. 1 bezeichnen die Bezugszeichen
La, Lb, Lc und Ld Lichtstrahlen und die Bezugszeichen 1ab, 1bc und 1cd
Signallinien, durch weIche die Ausgänge der Lichtempfänger 3a, 3b und 3c
eines vorhergehenden Extinktions-Rauchmelders jeweils mit den Lichtprojek
toren 2b, 2c, bzw. 2d des jeweils folgenden Extinktions-Rauchmelders ver
bunden sind. Eine Signallinie ldy verbindet einen Ausgang des Lichtempfän
gers 3d mit der Empfangseinheit 4.
Die Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm einer typischen Anordnung des Licht
senders 2 und des Lichtempfängers 3, welche jeweiIs in getrennt voneinan
der angeordneten Rauchmeldern A, B, C und D angeordnet sind. Der Lichtsen
der 2 enthält einen Stromversorgungs-SchaItkreis 21 der ein als Licht
emittierende Diode (LED) ausgebildetes Lichtemissionselement 22 mit dem
notwendigen Strom versorgt, einen Codierer 23, einen Parallel/Serien-Wand-
ler 24 und einen ModuIations-SchaItkreis 25. Der Codierer 23 besitzt meh
rere Eingangsklemmen tll bis tln und dient dazu, einen extern an die Ein
gangsklemmen angelegten Dezimal-Code in einen BCD oder binär codierten
Dezimal-Code umzuwandeln. Dieser gelangt dann zum Parallel/Serien-Wandler
24, der als Schieberegister oder dergleichen ausgebildet ist, in welchem
er einer Parallel/Serien-Umwandlung unterzogen wird.
Der Serien-Ausgang des Parallel/Serien-Wandlers 24, wird auf den
Modulations-Schaltkreis 25 gegeben, auf den auch der Ausgang des
Stromversorgungs-Schaltkreises 21 geschaltet ist. Im Modulations-Schalt
kreis 25 wird der Strom des Stromversorgungs-Schaltkreises 21 moduliert.
Das Lichtemissionselement 22 erzeugt einen entsprechend modulierten Licht
strahl L.
Der Lichtempfänger 3 besteht aus einem fotoelektrischen Element 31, z. B.
einer Solarzelle, einem Verstärker 32, einem Gleichrichter 33, einem
Brand-Unterscheidungs-Schaltkreis 34, einem Demodulator 35, einem
Serien/Parallel-Wandler 36 und einem Decodierer 37. Der Decodierer 37 be
steht z. B. aus einer Matrix und dient zur Umwandlung des BCD-Codes in ein
Dezimal-Code-Signal zu Übertragung, welches an den Ausgangsklemmen t21 bis
t2n entsteht. Die Eingänge des Decodierers 37 erhalten sowohl das Aus
gangssignal vom Brand-Unterscheidungs-Schaltkreis 34 als auch das Aus
gangssignal des Serien/Parallel-Wandlers 36, der als Schieberegister aus
gebildet sein kann und zur Umwandlung des Seriensignals in ein
Parallelsignal dient. Der Brand-Signal-Empfangs-Schaltkreis 38 für das
Brandsignal ist im Lichtempfänger 3, im Lichtprojektor 2 oder in deren
Nachbarschaft angeordnet, wenn Punkt-Brandmelder, z. B. Wärme-,
Ionisations- oder Streulicht-Brandmelder zusätzlich zu den getrennt von
einander angeordneten (Linien-)Extinktions-Brandmeldern verwendet werden.
Der das Brandmeldesignal empfangende Brand-Signal-Empfangs-Schaltkreis 38
ist mit den Punkt-Brandmeldern DEl bis DEn verbunden, wobei das Ausgangs
signal des Brand-Signal-Empfangs-Schaltkreises 38 an den Decodierer 37
(bzw. den Codierer 23) weitergeleitet wird.
An Hand der Fig. 1 und 2 wird im folgenden die Betriebsweise einer
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brandmeldeanlage näher erläutert.
Im Normalzustand senden die Lichtemissionselemente 22 des Lichtprojektors
2, die ihre Gleichstromversorgung vom Stromversorgungs-Schaltkreis 21 er
halten, Lichtstrahlen La, Lb, Lc und Ld auf die fotoelektrischen Elemente
31 der Lichtempfänger 3a, 3b, 3c, bzw. 3d. Die Ausgänge der empfangenen
Lichtsignale sind anfänglich oberhalb eines vorbestimmten Wertes gesetzt,
so daß das Ausgangssignal des fotoelektrischen Elementes 31 im Normalzu
stand nicht als Brandalarmsignal über Verstärker 32, Gleichrichter 33 und
Brand-Unterscheidungs-Schaltkreis 34 weitergeleitet werden kann.
Es sei nun ein Brandfall in der zweiten Zone, bzw. in dem vom Rauchmel
der B (Lichtprojektor 2, Lichtempfänger 3) überwachten Bereich angenommen.
Der auftretende Rauch dämpft die Intensität des Lichtstrahls Lb, was zu
einer Verringerung des Ausgangspegels des fotoelektrischen Elementes 31 im
Lichtempfänger 3b unter einen vorher eingestellten Schwellen-, bzw. Refe
renzwert führt. Diese Änderung des Pegels des Ausgangssignals des foto
elektrischen Elementes 31 wird über den Verstärker 32 und den Gleichrich
ter 33 im Brand-Unterscheidungs-Schaltkreis 34 als Brandmeldesignal gewer
tet und als solches an den Decodierer 37 weitergeleitet. Als Folge davon
erscheint an der Ausgangsklemme t22 des Decodierers 37 ein logisches Sig
nal mit dem Pegel "H" (High); die Ausgangsklemme t22 entspricht der zwei
ten Überwachungszone. Das logische Signal "H" wird nun an die Eingangs
klemme t12 des Lichtprojektors 2c, der einen Teil des Rauchmelders C der
folgenden Stufe bildet, weitergeleitet, während die übrigen Eingangsklem
men t11, t13 bis tln der Lichtprojektoren 2 auf dem logischen Pegel "L"
(Low) bleiben.
Das logische Signal "H" wird im Lichtprojektor 2c durch den Codierer 23
in einen entsprechenden BCD-Code umgewandelt, der anschließend im
Parallel/Serien-Wandler 24 in einen Serien-Code umgewandelt und an den
Modulations-Schaltkreis 25 weitergeleitet wird. Als Reaktion auf dieses
Serien-Code-Signal des Parallel/Serien-Wandlers 24 (vgl. Fig. 3 bei a)
pulsmoduliert der Modulations-Schaltkreis 25 den von dem Stromversorgungs-
Schaltkreis 21 gelieferten Strom entsprechend, wie in Fig. 3 bei b darge
stellt ist. Als Folge davon erfährt der vom Lichtemissionselement 22 aus
gesandte Lichtstrahl Lc eine Pulsmodulation, wie sie in Fig. 3 bei c dar
gestellt ist. Der so pulsmodulierte Lichtstrahl Lc wird im fotoelektri
schen Element 31 des nachfolgenden Lichtempfängers 3c empfangen und über
Verstärker 32, Gleichrichter 33 an den Brand-Unterscheidungs-Schaltkreis
34 weitergeleitet.
Da von der Annahme ausgegangen wird, daß in der dritten Zone, bzw. in
dem vom Rauchmelder C überwachten Bereich kein Brand vorhanden ist, liegt
das Eingangssignal des Brand-Unterscheidungs-Schaltkreises 34 oberhalb des
voreingestellten Wertes, da die Intensität des Lichtstrahls Lc nicht
gedämpft wird. Demzufolge erzeugt der Brand-Unterscheidungs-Schaltkreis 34
kein Brandmeldesignal. Andererseits gelangt das Ausgangssignal des Ver
stärkers 32, das in Ubereinstimmung mit dem Lichtstrahl Lc pulsmoduliert
ist, in den Demodulator 35, der das Pulssignal detektiert und ein Serien-
Code-Signal erzeugt, wie es in Fig. 3 bei c dargestellt ist. Dieses Se
rien-Code-Signal wird im Serien/Parallel-Wandler 36 in einen entsprechen
den parallelen BCD-Code umgewandelt. Die Ausgangssignale des
Serien/Parallel-Umwandlers 36 und des Brand-Unterscheidungs-Schaltkreises
34 werden in den Decodierer 37 gegeben, der sie in einen Dezimal-Code
umwandelt.
Da jedoch der Brand-Unterscheidungs-Schaltkreis 34 zu dieser Zeit kein
Brandsignal erzeugt, wird nur der vom Serien/Parallel-Wandler abgegebene
parallele BCD-Code in das für die Ausgangsklemmen t21 bis t2n bestimmte
Dezimal-Code-Signal umgewandelt. Nur an der Ausgangsklemme t22, die der
zweiten Zone, in der Rauch detektiert wurde, entspricht, steht das logi
sche Signal mit dem Pegel "H" an.
Die beschriebene Signalübertragung erfolgt in gleicher Weise zwischen
dem Lichtempfänger 3c, dem Lichtprojektor 2d und dem Lichtempfänger 3d.
Das an der Ausgangsklemme t22 des letzten Lichtempfängers 3d anstehende
logische Signal mit dem Pegel "H" wird über die Signallinie 1d4 auf die
Empfangseinheit 4 gegeben, die z. B. aus mehreren elektrischen Leitern be
stehen kann. Die Empfangseinheit 4 betätigt ein nicht gezeigtes, der zwei
ten Zone zugeordnetes Relais, das den Alarm auslöst und den Brand in der
zweiten Zone anzeigt.
Auf diese Weise wird erreicht, daß bei Ansprechen mindestens eines
Rauchmelders, die in großer Anzahl in der Brandmeldeanlage vorgesehen
sind, nur die diesem Rauchmelder zugeordnete Ausgangsklemme ein logisches
Signal aufweist, dessen Pegel von "L" zu "H" gewechselt hat. Dieser "H"-
Pegel wird als ein Brandmeldesignal über die nachgeordneten Rauchmelder
und Lichtstrahlen bis in die Empfangseinheit 4 übertragen, die ein dieser
Zone zugeordntetes Relais betätigt, so daß ein Brandalarm mit
Zonenidentifikation ausgelöst wird.
Die Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä
ßen Brandmeldeanlage, bei dem die Lichtstrahlen, die zur Rauchdetektion
benutzt werden, auch als Träger für ein Signal verwendet werden, welches
bei Werkzeugmaschinen Fehler- und Störungszustände anzeigt. Zwei
Extinktions-Rauchmelder E und F sind getrennt voneinander in einem Fabrik
gebäude 5 angeordnet, in welchem eine erste Gruppe von Werkzeugmaschinen
7e1, 7e2, 7e3 mit einem Steuerpult 8e und eine zweite Gruppe von Werkzeug
maschinen 7f1, 7f2, 7f3 mit einem gemeinsamen Steuerpult 8f untergebracht
sind. Bei Auftreten eines Fehlers oder einer Störung an den Werkzeugma
schinen der ersten oder der zweiten Gruppe wird ein Fehlersignal über das
Steuerpult 8e oder 8f zu dem Lichtprojektor 2′e oder 2′f gegeben. Die aus
den Lichtprojektoren 2′e und 2′f, bzw. den Lichtempfängern 3′e und 3′f
bestehenden Extinktions-Rauchmelder E und F sind getrennt voneinander an
den Wänden des Fabrikgebäudes 5 installiert. Die Ausgangsklemmen des zum
vorhergehenden Rauchmelder E gehörenden Lichtempfängers 3′e sind über die
Signalleitung lef mit dem Lichtprojektor 2′f des nachfolgenden Rauchmel
ders F verbunden. Die Ausgangsklemmen des nachfolgenden Lichtempfängers
3′f sind über Signalleitung 1f6 mit der Brand-Detektions-Einheit 6 verbun
den. Das Fehlersignal, welches über das Steuerpult 8e oder 8f in den
Lichtprojektor 2′e bzw. 2′f eingegeben wurde, wird über den Lichtstrahl
Le und/oder Lf zum Lichtempfänger 3′f und von dort über die Leitung 1f9 zu
einem Monitor 9 übertragen. Der Monitor 9 zeigt an, bei welcher der Werk
zeugmaschinen die Störung, bzw. der Fehler aufgetreten ist.
Fig. 5 zeigt in einem Blockdiagramm die typische Anordnung des
Lichtprojektors 2′ und des Lichtempfängers 3′, die zu einem der getrennt
voneinander angeordneten Extinktions-Rauchmelder E oder F gehören. Bei
Auftreten einer Störung in einer der Werkzeugmaschinen Fel bis Fe3 oder
7f1 bis 7f3 der Fig. 4 wird einer der für jede Werkzeugmaschine vorher
präparierten und den Fehler darstellenden Dezimal-Codes an die Eingangs
klemmen t11 bis t1n des Lichtprojektors 2′ gegeben. Dies erfolgt extern
über das zugeordnete Steuerpult 8e oder 8f. Der vom Lichtprojektor 2′ er
zeugte Lichtstrahl L ist entsprechend pulsmoduliert. Dieser pulsmodulierte
Lichtstrahl L wird vom Lichtempfänger 3′ empfangen und demoduliert. Das so
erzeugte Dezimal-Code-Signal wird den Ausgangsklemmen t21 bis t2n entnom
men. Der Melder der Fig. 5 arbeitet in ähnlicher Weise wie die Melder der
Fig. 1 und 2.
Der Lichtprojektor 2′ der Fig. 5 besteht aus folgenden Bauteilen: einem
Lichtemissionselement 2′2, z. B. einer Licht aussendenden Diode LED, das im
sichtbaren Bereich oder im Infrarot-Spektrum arbeitet, einem
Stromversorgungs-Schaltkreis 2′1 zur Versorgung des Lichtemissionselemen
tes 2′2, einem Signal-Eingangs-Schaltkreis 2′7 und einem Modulations-
Schaltkreis 2′5 zur Pulsmodulation des Stromes für das Lichtemissionsele
ment 2′2 mit dem Ausgangssignal des Signal-Eingangs-Schaltkreises 2′7. Der
Signal-Eingangs-Schaltkreis 2′7 enthält einen aus UND-Toren oder derglei
chen bestehenden Eingangs-Torschaltkreis 2′6, einen aus einer Matrix oder
dergleichen bestehenden Codierer 2′3 zur Umwandlung eines Dezimal-Codes in
einen parallelen BCD-Code und einen Parallel/Serien-Wandler 2′4 mit Schie
beregister 2′9, Startgenerator 2′0 und Taktgenerator 2′8.
Der Lichtempfänger 3′ der Fig. 5 enthält folgende Bauteile: ein foto
elektrisches Element 3′1, z. B. eine Solarzelle, einen Verstärker 3′2, ei
nen Gleichrichter 3′3, einen zur Unterscheidung und Identifizierung von
Bränden dienenden Brand-Unterscheidungs-Schaltkreis 3′4, der neben anderen
Schaltkreisen einen Komparatoraufweist und ein Brandalarmsignal erzeugt,
sobald das die Intensität des Lichtstrahls darstellende Signal als Folge
einer Dämpfung des Lichtstrahls unter einen vorbestimmten Wert sinkt, ei
nen Demodulator 3′5 zum Detektieren des aus dem empfangenen Lichtstrahl-
Signal extrahierten Pulssignals, einen Signal-Ausgangs-Schaltkreis 3′8,
mit einem aus einem Schieberegister 3′0 und Detektions-Schaltkreis 3′00
für das Startsignal bestehenden Serien/Parallel-Wandler 3′6 zur Umwandlung
des Serien-Codes in einen Parallel-Code, einen aus einer Matrix oder der
gleichen bestehenden Decodierer 3′7 zur Umwandlung des parallelen BCD-
Codes in einen Dezimal-Code und eine Ausgangs-Torschaltkreis 3′9.
Die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4 wird im folgen
den an Hand der Fig. 4 und 5 näher erläutert. Das Lichtemissionselement
2′2 erhält seinen Speisestrom von dem Stromversorgungs-Schaltkreis 2′1 und
sendet einen Lichtstrahl L auf das fotoelektrische Element 3′1 des Licht
empfängers 3′. Wenn die lntensität des Lichtstrahls L durch von einem
Brand stammenden Rauch gedämpft ist, dann sinkt der Pegel des Ausgangssi
gnals des fotoelektrischen Elements 3′1 unter den vorbestimmten Wert. Der
Brand-Unterscheidungs-Schaltkreis 3′4 erzeugt ein einen Brand anzeigende
Signal, das an den Decodierer 3′7 weitergeleitet wird. Es sei nun angenom
men, daß der Brand in der ersten vom Rauchmelder E überwachten Zone
ausgebrochen ist. Der Decodierer 3′7 bewirkt nun an der korrespondierenden
Ausgangsklemme t21 der Ausgangs-Torschaltkreis 3′9 einen hohen Pegel "H".
Sollte der Brand in der zweiten, vom Rauchdetektor F überwachten Zone
ausbrechen, so wird der Pegel "H" an der Ausgangklemme t22 der Ausgangs-
Torschaltkreis 3′9 anstehen. Die Signalübertragung zur Brandmeldung oder
Störungsmeldung bei Werkzeugmaschinen mittels der Eingangsklemmen t11 bis
t1n des Lichtprojektors 2′ wird in der im folgenden beschriebenen Weise
bewerkstelligt.
Der Eingangs-Torschaltkreis 2′6 wird durch das Zeittaktsignal des
Zeittaktgenerators 2′8 zu bestimmten Zeiten, z. B. jede Sekunde, geöffnet.
Hierdurch wird das an den Eingangsklemmen t11 bis t1n liegende Signal in
den Codierer 2′3 eingegeben. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß
das in den Codierer 2′3 einzugebende Signal im Dezimal-Code vorliegt. Der
Codierer 2′3 wandelt den Dezimal-Code in einen korrespondierenden BCD-Code
um, der dann in das Schieberegister 2′9 eingegeben wird. Zur gleichen Zeit
erzeugt der Startgenerator 2′0 für das Startsignal einen vom Zeittakt
gesteuerten Start-Code, der in das Schieberegister 2′9 gegeben wird. In
Abhängigkeit von dem Zeittaktsignal wandelt das Schieberegister 2′9 den
aus dem Start-Code und dem BCD-Code bestehenden Parallel-Code in einen
Serien-Code um, der dann zum Modulations-Schaltkreis 2′5 gelangt. Entspre
chend dem Serien-Code unterliegt der Speisestrom des Lichtemissionselemen
tes 2′2 der Pulsmodulation, was in Fig. 6 bei a angezeigt ist. Der Licht
strahl L ist durch das Lichtemissionselement 2′2 gemäß Fig. 6b pulsmodu
liert.
Bei der Detektion des Startsignals durch den Demodulator 3′5 aus dem im
Verstärker 3′2 verstärkten Ausgangssignal des fotoelektrischen Elementes
3′1 unternimmt der Demodulator 3′5 gleichzeitig die folgenden Schritte: Er
demoduliert das modulierte Eingangssignal zurück in einen Serien-Pulse-
Code für das Schieberegister 3′0 und sperrt gleichzeitig die Ausgangs-
Torschaltkreis 3′9 zur Verhinderung der Signalerzeugung. Das Schieberegi
ster 3′0 wandelt nur den BCD-Code-Anteil des Eingangs-Serien-Codes in ei
nen Parallel-Code um, der an den Decodierer 3′7 weitergeleitet wird.
Letzterer wandelt den BCD-Code in ein Dezimal-Code-Signal um, das an
schließend der Ausgangs-Torschaltkreis 3′9 zugeführt wird. Darüber hinaus
wird der Start-Code vom (Startsignal)-Detektions-Schaltkreis 3′00 festge
stellt, woraufhin die Ausgangs-Torschaltkreis 3′9 geöffnet wird. Hierdurch
kann das Dezimal-Code-Signal zum Melder der nachfolgenden Stufe, zur
Brand-Detektions-Einheit 6 oder einem Monitor 9 gelangen und das Auftreten
eines Brandes, einer Störung oder eines Fehlers anzeigen.
Die Arbeitsweise des Lichtempfängers 3′ wiederholt sich jedesmal, wenn
der Demodulator 3′5 das modulierte Signal detektiert, wodurch die Signal
übertragung erfolgt.
Im vorstehenden wurde die Signalerzeugung für die Anzeige eines Brandes,
einer Störung, bzw. eines Fehlers am Beispiel von Werkzeugmaschinen be
schrieben. Es ergibt sich jedoch aus dem folgenden, daß eine entsprechende
Signalübertragung aber auch ohne weiteres in einem Sicherheitssystem gegen
Einbruch anwendbar ist. Obwohl die Lichtemissionselemente 22 und 2′2 durch
den Gleichstrom der Stromversorgungs-Schaltkreise 21 und 2′1 ständig Licht
aussenden (Fig. 2 und 5), können sie mit pulsförmigem Strom betrieben
werden, wobei sie einen entsprechend gepulsten Lichtstrahl aussenden. Fer
ner kann für die Modulation des Speisestroms durch den Modulations-Schalt
kreis 25 oder 2′5 nicht nur eine Amplituden-Modulation sondern auch Fre
quenz- oder Phasen-Modulation verwendet werden. Überdies können die Signa
le, welche gemäß Fig. 1 zwischen dem Lichtempfänger 3a, 3b oder 3c des
vorhergehenden Rauchmelders und dem Lichtprojektor 2b, 2c oder 2d des
nachfolgenden Rauchmelders oder zwischen dem Lichtempfänger 3d des letzten
Rauchmelders und der Empfangseinheit 4 übertragen werden oder das Signal,
das dem Signal-Eingangs-Schaltkreis 2′7 des Lichtprojektors 2′ zugeführt
wird, sowie das vom Signal-Ausgangs-Schaltkreis 3′8 erzeugte Signal, das
im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben wurde, anstelle eines Dezimal-
Code-Signals in Form eines BCD-Codes, oder in Form eines
frequenzmodulierten oder amplitudenmodulierten Signals verwendet werden.
Die Signalleitungen 1ab, 1bc, 1cd, ldy können zur Signalübertragung
durch Lichtstrahlen ersetzt werden. Bei dieser Ausführungsform der Erfin
dung weist jeder Lichtempfänger 3a, 3b, 3c einen Puls-Erzeugungs-
Stromkreis und ein Lichtemissionselement auf, wobei der Puls-Erzeugungs-
Stromkreis in Ubereinstimmung mit dem Serien-BCD-Code betrieben wird, wo
durch das Lichtemissionselement einen entsprechend gepulsten Lichtstrahl
aussendet. Andererseits weist jeder der Lichtprojektoren 2b, 2c, 2d ein
fotoelektrisches Element auf, das entweder dem Lichtemissionselement ge
genüber angeordnet ist oder mit diesem über eine Glasfaser verbunden ist.
Bei dieser Ausgestaltung ist in jedem Lichtprojektor zusätzlich ein
Umwandler vorzusehen, der das Serien-Code-Signal, das in dem fotoelektri
schen Element erzeugt wird, in den Parallel-Code umwandelt. Zur Verhütung
der Verfälschung von Signalen, wie es im Zusammenhang mit dem in Fig. 5
beschriebenen System angetönt wurde, kann der Lichtprojektor 2′ so kon
struiert sein. das dasselbe Signal aufeinanderfolgend dreimal übertragen
wird. In dem Lichtempfänger 3′ sind drei Schieberegister 3′0 vorgesehen,
in welche die drei identischen Signale nacheinander eingelesen werden. Bei
Ubereinstimmung der Inhalte von zwei Schieberegistern, was durch eine
Koinzidenzschaltung laufend überprüft wird, wird das in diesen beiden
Schieberegistern gespeicherte Signal an den Decodierer 3′7 weitergeleitet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können ein Eingangs-Torschaltkreis
an der Ausgangsseite des Codierers 23 und ein Ausgangs-Torschaltkreis an
der Eingangsseite des Decodierers 37 vorgesehen werden.
Aus der vorstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und wei
terer Ausgestaltungen der Erfindung ergibt sich, daß der Lichtstrahl, der
vom Lichtprojektor zum Lichtempfänger gesendet wird, als
Übertragungsmittel für Signale benutzt werden kann, welche der
Raucherkennung, Rauchbeseitigung, Fehleranzeige und sonstiger Information
in Brandmeldeanlagen, Einbruchs-Detektions-Anlagen und Werkzeugmaschinen-
Überwachungs-Anlagen dienen, ohne daß zusätzliche Leitungen für die Über
tragung dieser Signale erforderlich sind. Hierdurch werden die üblichen
Leitungen auf ein Minimum reduziert, während die Zahl von Fehlsignalen,
die sonst unter dem Einfluß von elektrischen Störfeldern auftreten würden,
mit großer Sicherheit verhindert werden können.
Claims (7)
1. Alarmsystem bestehend aus mindestens zwei optischen Rauchmeldern (A,
B, C, D; E, F,) zum Melden von Bränden und anderen anomalen Ereignissen
unter Angabe des Meldeortes an eine Auswerteschaltung (4; 6, 9), wobei die
Rauchmelder (A, B, C, D; E, F,) in Reihe angeordnet sind und die Verbin
dung der Rauchmelder (A, B, C, D; E, F,) untereinander und zur Auswerte
schaltung (4; 6, 9) mittels eines modulierten Lichtstrahls (L) erfolgt,
mit dem auch die Rauchdetektion durchgeführt wird, wofür wenigstens ein
Lichtsender (2a, 2b, 2c, 2d; 2′e, 2′f) und wenigstens ein Lichtempfänger
(3a, 3b, 3c, 3d; 3′e, 3′f) in räumlicher Verteilung in einem zu überwa
chenden Gebäude (1) vorgesehen sind, gekennzeichnet durch folgende Merkma
le:
- a) die Erfassung des Rauchs erfolgt durch die Auswertung des Intensi tätsrückgangs des Lichtstrahls (L) in der zwischen den einzelnen Lichtsen dern (2; 2′) und Lichtempfängern (3; 3′) befindlichen Strecke;
- b) am Beginn jeder zu überwachenden Teilstrecke ist einer der Lichtsen der (2a, 2b, 2c, 2d; 2′e, 2′f), am Ende derselben einer der Lichtempfänger (3a, 3b, 3c, 3d; 3′e, 3′f) angeordnet;
- c) die vom Lichtempfänger (3a, 3b, 3c; 3′e) in einer Unterscheidungs schaltung (33, 34, 35, 36, 37; 3′3, 3′4, 3′5, 3′6, 3′8,) detektierten Si gnale werden nach Aufarbeitung über den nächstfolgenden Lichtsender (2b, 2c, 2d; 2′f) wieder abgestrahlt, wobei der letzte Lichtemfänger (3d; 3′f) mit der Auswerteschaltung (4; 6, 9) verbunden ist und
- e) jeder Lichtsender (2a, 2b, 2c, 2d; 2′e, 2′f) zusätzlich mit Signalen moduliert wird, die den anderen anomalen Ereignissen entsprechen.
2. Alarmsystem gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in
jedem Lichtsender (2; 2′) ein Lichtemitter (22; 2′2) zum Erzeugen eines
kontinuierliche Intensität aufweisenden Lichtstrahls (L), der auf ein fo
toelektrisches Empfängerelement (31; 3′1) fällt und dessen lntensität
durch die Anwesenheit von Rauchpartikeln im Strahlengang vermindert wird
aber nicht auf Null geht, vorgesehen ist.
3. Alarmsystem gemäß Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in
jedem Lichtsender (2; 2′) ein Modulations-Schaltkreis (25; 2′5) zur Puls
modulation des Stromes für den Lichtemitter (22; 2′2) mit dem Ausgangssi
gnal eines Signal-Eingangsschaltkreises (23, 24; 2′7) und in jedem Licht
empfänger (3; 3′) dem fotoelektrischen Element (31; 3′1) nachgeschaltet
ein Signal-Unterscheidungs-Schaltkreis (33, 34, 35, 36, 37; 3′3, 3′4, 3′5,
3,6, 3,8) zur Unterscheidung zwischen Signalen, welche der Detektion von
Rauchpartikeln oder der Übermittlung von sonstigen Informationen dienen,
vorgesehen ist.
4. Alarmsystem gemäß Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in
jedem Lichtsender (2; 2′) ein aus einer Matrix bestehender Codierer (23;
2′3) zur Umwandlung von Dezimal-Codes in einen parallelen BCD-Code und ein
Parallel/Serien-Wandler (24; 2′4), dessen Ausgangssignal dem Modulations-
Schaltkreis (25; 2′5) zugeleitet wird, und in jedem Lichtempfänger (3; 3,)
dem fotoelektrischen Element (31; 3′1) nachgeschaltet ein Serien/Parallel-
Wandler (36, 3′6) zur Umwandlung eines Serien-Codes in einen Parallel-Code
und ein aus einer Matrix bestehender Decodierer (37, 3′7) zur Umwandlung
des parallelen BCD-Codes in einen Dezimal-Code vorgesehen sind.
5. Alarmsystem gemäß Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Parallel/Serien-Wandler (24, 2′4) ein Schieberegister (2′9) und einen
Startgenerator (2′0) aufweist und daß ein Zeittaktgenerator (2′8) vorgese
hen ist, welcher den Startgenerator (2′0) und das Schieberegister (2′9)
ansteuert.
6. Alarmsystem gemäß Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Serien/Parallel-Wandler (36, 3′6) ein Schieberegister (3′0) und einen
Detektions-Schaltkreis (3′00) zum Erkennen des Startsignals aufweist und
daß ein Demodulator (35, 3′5) vorgesehen ist, welcher das modulierte Ein
gangssignal in einen Serien-Pulse-Code für das Schieberegister (3′0) zu
rückverwandelt.
7. Verwendung des Alarmsystems gemäß Patentanspruch 1 zur Übertragung
von Signalen zur Erkennung von Fehler- und Störungszuständen bei Werkzeug
maschinen (7).
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