EP0142672A1 - Optischer Rauchmelder - Google Patents

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EP0142672A1
EP0142672A1 EP84111255A EP84111255A EP0142672A1 EP 0142672 A1 EP0142672 A1 EP 0142672A1 EP 84111255 A EP84111255 A EP 84111255A EP 84111255 A EP84111255 A EP 84111255A EP 0142672 A1 EP0142672 A1 EP 0142672A1
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EP
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light
smoke detector
receiver
optical smoke
detector
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Siemens AG
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • 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
    • G08B17/107—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 for detecting light-scattering due to smoke
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G08B17/11—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using an ionisation chamber for detecting smoke or gas
    • G08B17/113—Constructional details

Definitions

  • the invention relates to an optical smoke detector with a light transmitter and a light receiver arranged at an acute angle thereto, the overlapping zones of the transmitting and receiving lobes forming a measuring space in which existing smoke particles cause light scattering, which is received as reverse radiation.
  • EP-A1-031096 describes an optical arrangement for a smoke detector based on the light scattering principle. It is proposed there to arrange the transmitter and receiver at an acute angle to one another in order to achieve a small overall length, so that the largest possible overlap zone of the transmitting and receiving lobe is formed in order to be able to use the backward scattering cheaply. But this is in addition to the optical systems quite a complicated labyrinth consisting of a large number of diaphragms. To avoid reflections in the interior of the detector and to form an optical sump, these diaphragms must be arranged in a very specific way with respect to the respective axes of the transmitting and receiving lobes.
  • the object of the invention is to avoid the disadvantage of the complicated and large labyrinth and to create an optical smoke detector of the type described at the outset, which allows a simple construction without a lot of glare, the scattered light of the backward radiation being able to be used optimally.
  • a smoke detector constructed in this way has the advantage that no labyrinth with a large number of diaphragms is required to form a light sump.
  • the light outlet opening of the detector can also serve as a smoke inlet opening, so that the smoke can enter immediately and reach the measuring room if the arrangement is appropriately favorable. There is therefore no delay for the entry of smoke, as is very often the case with existing complicated labyrinths. This enables the detector to react more quickly.
  • the receiving lobe of the receiver is oriented in such a way that no extraneous light entering the detector interferes with the light receiver.
  • a plurality of light transmitters are arranged concentrically around a light receiver.
  • a plurality of light receivers can be arranged concentrically around a light transmitter. This also has the advantage that the relatively weak scattered light can be received better due to the plurality of light receivers.
  • the light reflected by smoke particles is received by several receivers and from several sides, the received signals add up, so that the signal intensity is increased.
  • the optical smoke detector it is expedient to design the receiving lobe or lobes of the receiver or the receiver almost parallel, the housing wall opposite the receiver having no opening.
  • it is not necessary there to form a light sump with the aid of diaphragms because the light emitted by the transmitter or by the transmitters comes out tightly bundled and cannot cause any disturbing reflection inside the housing, which, if there is no smoke, on the receiver could hit.
  • the arrangement of transmitter and receiver according to the invention it is possible to achieve an angle of the optical axes which can be substantially smaller than 45 * .
  • the one with it sufficient large-volume measuring room, especially when arranging several light transmitters, ensures a very high scattered light intensity compared to conventional smoke detectors with backward scattering.
  • the transmitters and the receiver (s) are arranged in such a way that the transmitting or receiving lobes are aligned approximately perpendicular to the detector base.
  • the transmission beam enters the room downwards.
  • the light outlet openings which can expediently be the same as the smoke inlet openings, are then on the front of the detector, so that a smoke which arises can penetrate directly into the interior of the detector housing.
  • the smoke detector shown schematically has a base SOK with base contacts K, a subrack BGT on which, among other things, a receiver E and two light transmitters S1 and S2 are arranged close to the lens L of the receiver E.
  • the detector M has a housing G, which has an opening oil and oil 2 opposite each of the light transmitters S1 and S2.
  • the receiving lobe EK of the light receiver E is directed in parallel so that incoming extraneous light cannot get into the light receiver.
  • the transmission lobes SKI and SK2 have a relatively narrow beam angle ⁇ .
  • the size of the light exit openings oil and ⁇ 2 is formed, so that the transmission beam in The interior of the housing cannot be reflected.
  • This arrangement allows a very acute angle ⁇ between the optical axis OAE of the receiver E and the optical axes OA1 and 0A2 of the transmitters S1 and S2. As a result, large overlap zones are formed, which result in a large-volume measurement space MR. As long as no smoke gets into the interior of the detector and thus into the measuring room, the light emitted by the light transmitters is not reflected; it can emerge unhindered. If smoke occurs, the light is scattered in the measuring room and received with the receiver on the back.
  • This arrangement represents only a simple exemplary embodiment. As already mentioned above, several transmitters can be arranged concentrically around a receiver in order to increase the efficiency of the optical smoke detector. A reverse arrangement is also possible, namely to arrange a plurality of receivers around a transmitter, the light beam of the transmitter exiting to the outside through a correspondingly arranged opening in the detector housing without causing reflections in the interior of the detector.

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Abstract

Optischer Rauchmelder mit einem Lichtsender (S) und einem im spitzen Winkel (ß) dazu angeordneten Lichtempfänger (E). Die Überlappungszonen von Sende- (SK) und Empfangskeule (EK) bilden einen Meßraum (MR), in dem vorhandene Rauchpartikeln eine Lichtstreuung verursachen, die als Rückwärtsstrahlung empfangen wird. Dem Empfänger (E) ist in unmittelbarer Nähe mindestens ein Lichtsender (S1, S2) zugeordnet, dessen nicht gestreuter Lichtstrahl (SK1, SK2) durch eine im Gehäuse (G) des Melders (M) angebrachte Öffnung (Ö1, Ö2) austritt, wobei der winkel (a) der Sendekeule (SK) zumindest so klein ist, daß er der Austrittsöffnung (Ö) entspricht. Es können mehrere Lichtsender (S1, S2, ...) konzentrisch um einen Lichtempfänger (E) oder umgekehrt angeordnet sein. Die Empfangskeule (EK) ist nahezu parallel, der spitze Winkel (ß) kann wesentlich kleiner als 45° sein.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Rauchmelder mit einem Lichtsender und einem im spitzen Winkel dazu angeordneten Lichtempfänger, wobei die Überlappungszonen von Sende- und Empfangskeule einen Meßraum bilden, in dem vorhandene Rauchpartikeln eine Lichtstreuung verursachen, die als Rückwärtsstrahlung empfangen wird.
  • Die meisten optischen Rauchmelder, die nach dem Lichtstreuungsprinzip arbeiten, nützen die Vorwärtsstreuung aus. Hier verursachen große Rauchaerosole einen starken Effekt, während kleine Aerosole nur wenig Streulicht verursachen. Rauchmelder, die die Rückwärtsstreuung ausnutzen, haben eine gleichmäßigere Empfindlichkeit, was einen universelleren Einsatz ermöglicht. Die schwächere Streulichtintensität erfordert jedoch einen höheren elektronischen Aufwand. Insbesondere ist bei Streulichtmeldern nach dem Prinzip der Rückwärtsstreuung der optische Aufbau recht kompliziert und aufwendig, da sonst Licht vom Sender in den Empfänger über das Meldergehäuse reflektiert wird, auch wenn kein Rauch vorhanden ist.
  • In der EP-A1-031096 ist eine optische Anordnung für einen Rauchmelder nach dem Lichtstreuungsprinzip beschrieben. Es wird dort vorgeschlagen, zur Erzielung einer geringen Baulänge Sender und Empfänger in einem spitzen Winkel zueinander anzuordnen, so daß eine möglichst großvolumige Überlappungszone von Sende- und Empfangskeule gebildet wird, um die Rückwärtsstreuung günstig ausnutzen zu können. Dazu ist aber neben den optischen Systemen ein recht kompliziertes Labyrinth notwendig, das aus einer Vielzahl von Blenden besteht. Zur Vermeidung von Reflektionen im Melderinneren und zur Bildung eines optischen Sumpfes müssen diese Blenden in ganz bestimmter Weise zu den jeweiligen Achsen der Sende- und Empfangskeulen angeordnet werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, den Nachteil des komplizierten und großen Labyrinths zu vermeiden und einen optischen Rauchmelder der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der einen einfachen Aufbau ohne viel Blenden erlaubt, wobei das Streulicht der Rückwärtsstrahlung optimal genutzt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird bei einem eingangs beschriebenen optischen Rauchmelder erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Empfänger in unmittelbarer Nähe mindestens ein Lichtsender zugeordnet ist, dessen nicht gestreuter Lichtstrahl durch eine im Gehäuse des Melders angebrachte Öffnung austritt, wobei der Winkel der Sendekeule zumindest so klein ist, daß er der Austrittsöffnung entspricht.
  • Ein derartig aufgebauter Rauchmelder hat den Vorteil, daß kein Labyrinth mit einer Vielzahl von Blenden zur Bildung eines Lichtsumpfes erforderlich ist. Die Lichtaustrittsöffnung des Melders kann gleichzeitig als Raucheintrittsöffnung dienen, so daß bei entsprechend günstiger Anordnung der Rauch unmittelbar eintreten und zum Meßraum gelangen kann. Es tritt also für den Raucheintritt keine Verzögerung ein, wie dies sehr häufig bei vorhandenen komplizierten Labyrinths der Fall ist. Dadurch kann der Melder schneller reagieren. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Empfangskeule des Empfängers so ausgerichtet, daß kein in das Melderinnere eindringende Fremdlicht den Lichtempfänger stört. In einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung sind mehrere Lichtsender konzentrisch um einen Lichtempfänger angeordnet. Dies hat den Vorteil, daß der Meßraum wesentlich größer wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch das Ausleuchten des Meßraums mit mehreren Sendern die Streulichtintensität der Rückwärtsstrahlung wesentlich erhöht wird. Ferner erlaubt dieser Aufbau eine sehr dichte Anordnung der Lichtsender um den Lichtempfänger, so daß dadurch die optischen Achsen der Lichtsender in einem sehr spitzen Winkel zur optischen Achse des Lichtempfängers angeordnet sind. Dadurch wird ein sehr großvolumiger Meßraum gebildet.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können mehrere Lichtempfänger konzentrisch um einen Lichtsender angeordnet werden. Dabei ergibt sich ebenfalls der Vorteil, daß aufgrund der Mehrzahl von Lichtempfängern das relativ schwache Streulicht besser empfangen werden kann. Das von Rauchpartikeln reflektierte Licht wird mit mehreren Empfängern und von mehreren Seiten empfangen, die Empfangssignale addieren sich, so daß dadurch die Signalintensität vergrößert wird.
  • Bei dem erfindungsgemäßen optischen Rauchmelder ist es zweckmäßig die Empfangskeule bzw. -keulen des Empfängers bzw. der Empfänger nahezu parallel auszubilden, wobei die dem Empfänger gegenüberliegende Gehäusewand keine Öffnung aufweist. Es ist dort jedoch nicht erforderlich, mit Hilfe von Blenden einen Lichtsumpf auszubilden, weil das vom Sender bzw. von den Sendern abgestrahlte Licht eng gebündelt nach außen tritt und im Gehäuseinneren keine störende Reflektion verursachen kann, die bei nicht νorhan÷ denen Rauch auf dem Empfänger treffen könnte. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung von Sender und Empfänger ist es möglich, einen Winkel der optischen Achsen zu erzielen, der wesentlich kleiner als 45* sein kann. Der damit erreichte großvolumige Meßraum, insbesondere bei Anordnung von mehreren Lichtsendern, gewährleistet eine sehr hohe Streulichtintensität gegenüber herkömmlichen Rauchmeldern mit Rückwärtsstreuung.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Rauchmelder ist es vorteilhaft, die Sender und den bzw. die Empfänger so anzuordnen, daß die Sende- bzw. Empfangskeulen in etwa senkrecht zum Meldersockel ausgerichtet sind. Bei einem an einer Raumdecke montierten Rauchmelder tritt der Sendestrahl nach unten in den Raum. Die Lichtaustrittsöffnungen, die zweckmäßigerweise gleich die Raucheintrittsöffnungen sein können, sind dann an der Melderfrontseite, so daß ein entstehender Rauch unmittelbar in das Innere des Meldergehäuses eindringen kann.
  • Anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung wird der erfindungsgemäße Rauchmelder im folgenden erläutert. Dabei zeigt die
    • Fig. 1 eine Prinzipdarstellung des Rauchmelders und
    • Fig. 2 entsprechend dazu die Draufsicht.
  • Der schematisch dargestellte Rauchmelder besitzt einen Sockel SOK mit Sockelkontakten K einen Baugruppenträger BGT auf dem u.a. ein Empfänger E und entsprechend dicht bei der Linse L des Empfängers E zwei Lichtsender Sl und S2 angeordnet sind. Der Melder M weist ein Gehäuse G auf, das gegenüber von den Lichtsendern Sl und S2 jeweils eine Öffnung Öl und Ö2 besitzt. Mit Hilfe der Linse wird die Empfangskeule EK des Lichtempfängers E parallel gerichtet, so daß eintretendes Fremdlicht nicht in den Lichtempfänger gelangen kann. Die Sendekeulen SKI und SK2 besitzen einen verhältnismäßig schmalen Bündelungswinkelα . Entsprechend diesem Winkelα ist die Größe der Lichtaustrittsöffnungen Öl und Ö2 ausgebildet, so daß der Sendestrahl im Gehäuseinneren nicht reflektiert werden kann. Diese Anordnung erlaubt einen sehr spitzen Winkelβ zwischen der optischen Achse OAE des Empfängers E und den optischen Achsen OA1 und 0A2 der Sender S1 und S2. Dadurch werden große Überlappungszonen gebildet, die einen großvolumigen Meßraum MR ergeben. Solange kein Rauch in das Melderinnere und damit in den Meßraum gelangt, wird das von den Lichtsendern abgestrahlte Licht nicht reflektiert; es kann ungehindert austreten. Tritt Rauch ein, so wird in dem Meßraum das Licht gestreut und mit dem rückseitig angeordneten Empfänger empfangen. Diese Anordnung stellt lediglich ein einfaches Ausführungsbeispiel dar. Wie oben schon erwähnt können um einen Empfänger mehrere Sender konzentrisch angeordnet werden um den Wirkungsgrad des optisches Rauchmelders zu erhöhen. Es ist ebenso eine umgekehrte Anordnung möglich, nämlich um einen Sender mehrere Empfänger herum anzuordnen, wobei der Lichtstrahl des Senders durch eine entsprechend angeordnete Öffnung im Meldergehäuse nach außen austritt ohne Reflektionen im Melderinneren zu verursachen.

Claims (6)

1. Optischer Rauchmelder mit einem Lichtsender (S) und einem im spitzen Winkel (ß) dazu angeordneten Lichtempfänger (E), wobei die Überlappungszonen von Sende- (SK) und Empfangskeule (EK) einen Meßraum (MR) bilden, in dem vorhandene Rauchpartikeln eine Lichtstreuung verursachen, die als Rückwärtsstrahlung empfangen wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Empfänger (E) in unmittelbarer Nähe mindestens ein Lichtsender (Sl, S2) zugeordnet ist, dessen nicht gestreuter Lichtstrahl (SK1, SK2) durch eine im Gehäuse (G) des Melders (M) angebrachte Öffnung (Öl, Ö2) austritt, wobei der Winkel (α) der Sendekeule (SK) zumindest so klein ist, daß er der Austrittsöffnung (Ö) entspricht.
2. Optischer Rauchmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lichtsender (Sl, S2 ...) konzentrisch um einen Lichtempfänger (E) angeordnet sind.
3. Optischer Rauchmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere Lichtempfänger (El, E2 ...) vorgesehen sind, die konzentrisch um einen Lichtsender (S) angeordnet sind.
4. Optischer Rauchmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ggekennzeichnet,, daß die Empfangskeule (EK) nahezu parallel ist.
5. Optischer Rauchmelder mit einem Lichtsender (S) und einem im spitzen Winkel (ß) dazu angeordnetem Lichtempfänger (E), dadurch gekennzeichnet , daß der spitze Winkel (β) wesentlich kleiner als 45° ist.
6. Optischer Rauchmelder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Sende- und Empfangskeulen (SK, EK) im wesentlichen senkrecht zum Meldersockel (SOK) ausgerichtet sind.
EP84111255A 1983-09-23 1984-09-20 Optischer Rauchmelder Expired EP0142672B1 (de)

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