EP1349127A1 - Obscuration smoke detector and use thereof - Google Patents

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EP1349127A1
EP1349127A1 EP02007106A EP02007106A EP1349127A1 EP 1349127 A1 EP1349127 A1 EP 1349127A1 EP 02007106 A EP02007106 A EP 02007106A EP 02007106 A EP02007106 A EP 02007106A EP 1349127 A1 EP1349127 A1 EP 1349127A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
receiver
smoke detector
detector according
light source
measuring
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02007106A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Kurt Dr. Müller
Peter Kunz
Markus Dr. Loepfe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schweiz AG
Original Assignee
Siemens Building Technologies AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Building Technologies AG filed Critical Siemens Building Technologies AG
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Priority to AU2003200391A priority patent/AU2003200391A1/en
Priority to NO20030680A priority patent/NO20030680L/en
Priority to KR10-2003-0018053A priority patent/KR20030078664A/en
Priority to HU0300792A priority patent/HUP0300792A3/en
Priority to PL03359358A priority patent/PL359358A1/en
Priority to CZ2003886A priority patent/CZ2003886A3/en
Priority to CN03107977A priority patent/CN1448896A/en
Publication of EP1349127A1 publication Critical patent/EP1349127A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • G—PHYSICS
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    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B29/00—Checking or monitoring of signalling or alarm systems; Prevention or correction of operating errors, e.g. preventing unauthorised operation
    • G08B29/18—Prevention or correction of operating errors
    • G08B29/20—Calibration, including self-calibrating arrangements
    • G08B29/24—Self-calibration, e.g. compensating for environmental drift or ageing of components
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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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    • G08B17/113—Constructional details

Definitions

  • the present invention relates to an optical smoke detector based on the extinction principle, with an optical bridge, which has a light source and a measuring and a reference path, each with a receiver, and with an evaluation circuit.
  • a light beam is transmitted through the measuring section accessible to the ambient air and thus possibly smoke and through the reference section not accessible to the smoke, and the two received signals are compared with one another.
  • the absorbance measurement method Since both the light scattering on the smoke particles and the absorption by them contribute to the extinction and the light is largely scattered by light particles and largely absorbed by dark particles, the absorbance measurement method has a relatively uniform sensitivity to different smoke particles and is therefore suitable for Detection of smoldering fires (light particles) and open fires (dark particles) equally well suited.
  • the extinction measurement method for point detectors i.e. smoke detectors that are completely housed in a single housing, the extinction of the aerosols in the air can only be determined over a very short measuring distance, which increases the requirements for the sensitivity of the transmission measurement accordingly.
  • EP-A-1 017 034 describes a point extinction detector which uses a simple optical bridge which, in addition to the light source and the two receivers, has, as the only optical elements, two perforated screens arranged in front of the light source.
  • This absorbance detector has the advantage over other known absorbance detectors (EP-A-0 740 146, EP-A-0 578 189) with parabolic mirrors and lenses that the omission of the mirrors and lenses leads to a significant reduction in the temperature dependency of the optical bridge and thus to leads to an improvement in the stability of the extinction detector.
  • this stability is very important, because with a measuring section of, for example, 10 cm length, the alarm threshold of 4% per meter with a transmission of 99.6% of the reference transmission. And if transmission values below the alarm threshold are to be triggered, then values of, for example, 99.96% transmission must be recognizable, which places extremely high demands on the stability of the electronics, the optoelectronics and the mechanics of these detectors.
  • the invention is now to provide a point extinction detector, which one Detection and compensation of condensation and temperature drift of the receiver enables ..
  • this object is achieved in that a second light source is provided and that from each light source there is an open measuring path to the one and a reference path shielded from the outside leads to the other receiver, whereby each receiver for one light source as a measurement and for the other as a reference receiver and vice versa.
  • the smoke detector according to the invention thus uses a double optical bridge with two Light sources and two receivers.
  • a point extinction detector with two light sources and two Receivers are known in principle from EP-A-0 578 189. With this detector, however, is only a measuring section is provided and therefore it is not possible to compensate for condensation.
  • a first preferred embodiment of the smoke detector according to the invention is thereby characterized that regulation of the emission of the two light sources to a stable Photo current takes place in the respective reference receiver, and that the evaluation circuit means for has the evaluation of the difference between the signals of the two receivers.
  • a second preferred embodiment of the smoke detector according to the invention is thereby characterized in that the two light sources can be activated sequentially and with the assigned Receivers each form a channel, and that a difference signal for the one channel Measuring distance minus reference distance and a difference signal reference distance for the other channel minus measuring section is formed.
  • a third preferred embodiment of the smoke detector according to the invention is thereby characterized that the two mentioned difference signals examined for any changes and that an opposite change in the difference signals as the occurrence of Smoke is interpreted.
  • a change in the same direction of the differential signals mentioned is called Indication of a caused by a change in the ambient temperature or by condensation interpreted unequal change in the sensitivity of the receiver.
  • a further preferred embodiment of the smoke detector according to the invention is thereby characterized that said uneven change in sensitivity of the receiver is compensated for by regulating the emission of the light sources, and that a specific one If the regulation exceeds the limits, it triggers a fault message.
  • the output voltages are in the equilibrium state of the double bridge without smoke or dew of the two receivers and thus the difference signal of the two channels in equilibrium his.
  • the photo stream is in the reference receiver one light source should be stable when the other light source is activated, the photocurrent in the reference receiver the other light source. If smoke now enters the measuring sections, take the photocurrents in the measuring receiver and the difference signal is switched off and in one channel increase in the other. If, on the other hand, the receivers are thawed or as a result of a Changing the ambient temperature changes their sensitivity, the two change Differential signals in the same direction.
  • a further preferred embodiment of the smoke detector according to the invention is thereby characterized in that the light sources and the receivers of a common, in one housing usable, component are worn.
  • the common component preferably has the Form of an elongated prism, on one end face the light sources and on the on the other end, the receivers are mounted, each along one of the two diagonals of the end faces.
  • a further preferred embodiment of the smoke detector according to the invention is thereby characterized in that the prismatic component in its center forms a measuring space Has breakthrough, which is penetrated by the two measurement sections, and that the two reference paths in areas of the prismatic component.
  • the invention also relates to a use of the smoke detector according to the invention in Bathrooms and / or rooms connected to them or in the hold of aircraft.
  • the smoke detector shown schematically in FIG. 1 is a so-called point extinction or transmitted light detector, which consists of a base, a detector insert with a measuring module and evaluation electronics and a hood.
  • the illustration in FIG. 1 relates to the measuring module and the evaluation electronics, base and hood are not shown.
  • the detector insert is provided in a known manner for fastening in the base which is preferably mounted on the ceiling of a room to be monitored.
  • the detector hood covering the detector insert and possibly also the base is put over the detector insert and locked to the base.
  • the measuring module designated by the reference number 1 contains a double optical bridge with two light sources L 1 and L 2 formed by light-emitting diodes (LED) or infrared LEDs (IRED) and two receivers E 1 and E 2 formed by photodiodes. From each light source L 1 , L 2 , a measuring path which is open to the environment and thus accessible to aerosols and a reference path M 1 , R 1 or M 2 , R 2 shielded from the environment lead to the two receivers, each receiver E 1 , E 2 forms the measurement receiver for one light source and the reference receiver for the other light source. According to the illustration, the receiver E 1 for the light source L 1 is the reference receiver and for the light source L 2 the measurement receiver and the receiver E 2 for the light source L 2 is the reference receiver and for the light source L 1 the measurement receiver.
  • the receiver E 1 for the light source L 1 is the reference receiver and for the light source L 2 the measurement receiver
  • the receiver E 2 for the light source L 2 is the reference receiver and for the light source L
  • the two light sources L 1 and L 2 are controlled sequentially in a rhythm of approximately 1 second and each emit a pulse sequence of 8 individual pulses of 50 ⁇ sec duration with the same gaps in between in the activated mode.
  • the output signal of the circuit part 2, designated by the reference symbol S m is a voltage proportional to the difference in the photo currents i n . In the equilibrium state without smoke in the measuring sections, without condensation and temperature change, the output signals S m are in equilibrium.
  • the emission of L 1 is regulated in such a way that the photocurrent of its reference beam on the photodiode E 1 , ie i 1 (L 1 ), is a very stable 5 ⁇ A.
  • FIG. 2 shows the detector insert designated by the reference numeral 5 partly in section, the section plane marked by hatching running twice diagonally through the detector insert and containing the two light sources L 1 and L 2 and the photodiode E 2 .
  • the detector insert 5 has the shape of a prism of, for example, a square cross section and with curved (concave) end faces 6 and 7. As can be seen from FIGS. 2 and 4, the prism has a recess 8 in the middle that extends from one side wall to the other, which forms the actual measuring room and is traversed by the measuring sections M 1 and M 2 .
  • the two light sources L 1 and L 2 are arranged on the left end face 6 in the figures, and the photodiodes E 1 and E 2 are arranged on the right end face 7, diagonally in each case on the relevant end face and relative to one another crosswise.
  • the detector insert 5, which consists of a material with good thermal conductivity, for example aluminum, is made in one piece with the exception of the two plates 10 and is therefore robust and easy to handle.
  • the dimensions of the detector insert 5 are selected so that it can be installed in the housing of an optical smoke detector of the AlgoRex type. This means that the length of the detector insert is in any case less than 10 cm.
  • the smoke detector according to the invention can be caused without a risk of drifting of the photodiodes False alarms are used in places where there are harsh environmental conditions Dew formation or strong temperature fluctuations can occur. Examples of such places are bathrooms and anterooms / entrances connected to them, especially in hotel rooms, and in particular the cargo holds of aircraft in which it is approaching there is a sharp rise in temperature and the associated dew formation.

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Abstract

The device has an optical bridge with a light source, measurement and reference paths, each with a receiver, an evaluation circuit and a second light source. An externally open measurement path leads from each light source to one receiver and an externally screened reference path leads from each light source to the other receiver. Each receiver acts as measurement receiver for one source and a reference receiver for the other and vice-versa. The device has an optical bridge with a light source (L1), measurement (M1) and reference (R1) paths, each with a receiver (E1,2), and an evaluation circuit (3). A second light source (L2) is provided. An externally open measurement path leads from each light source to one receiver and an externally screened reference path leads from each light source to the other receiver. Each receiver acts as measurement receiver for one source and a reference receiver for the other and vice-versa.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Rauchmelder nach dem Extinktionsprinzip, mit einer optischen Brücke, welche eine Lichtquelle und eine Mess- und eine Referenzstrecke mit je einem Empfänger aufweist, und mit einer Auswerteschaltung.
Beim Extinktionsmessverfahren wird bekanntlich ein Lichtstrahl durch die der Umgebungsluft und damit eventuellem Rauch zugängliche Messstrecke und durch die dem Rauch nicht zugängliche Referenzstrecke gesandt und es werden die beiden Empfangssignale miteinander verglichen. Da sowohl die Lichtstreuung an den Rauchpartikeln als auch die Absorption durch diese zur Extinktion beiträgt und das Licht von hellen Partikeln zum grössten Teil gestreut und von dunklen Partikeln zum grössten Teil absorbiert wird, besitzt das Extinktionsmessverfahren eine relativ gleichmässige Empfindlichkeit auf verschiedene Rauchpartikel und ist daher zur Detektion von Schwelbränden (helle Partikel) und von offenen Bränden (dunkle Partikel) gleichermassen gut geeignet. Bei Anwendung des Extinktionsmessverfahrens bei Punktmeldern, das sind Rauchmelder, die vollständig in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind, kann die Extinktion der Aerosole in der Luft nur über eine sehr kurze Messstrecke bestimmt werden, wodurch die Anforderungen an die Empfindlichkeit der Transmissionsmessung entsprechend steigen.
In der EP-A-1 017 034 ist ein Punkt-Extinktionsmelder beschrieben, der eine einfache optische Brücke benützt, die neben der Lichtquelle und den beiden Empfängern als einzige optische Elemente zwei vor der Lichtquelle angeordnete Lochblenden aufweist. Dieser Extinktionsmelder hat gegenüber anderen bekannten Extinktionsmeldern (EP-A-0 740 146, EP-A-0 578 189) mit Parabolspiegeln und Linsen den Vorteil, dass der Wegfall der Spiegel und Linsen zu einer deutlichen Reduktion der Temperaturabhängigkeit der optischen Brücke und damit zu einer Verbesserung der Stabilität des Extinktionsmelders führt. Gerade diese Stabilität ist aber sehr wichtig, weil bei einer Messstrecke von beispielsweise 10 cm Länge die Alarmschwelle von 4% pro Meter bei einer Transmission von 99.6% der Referenztransmission liegt. Und wenn Transmissionswerte unterhalb der Alarmschwelle ausgelöst werden sollen, dann müssen Werte von beispielsweise 99.96% Transmission erkennbar sein, was an die Stabilität der Elektronik, der Optoelektronik und der Mechanik dieser Melder ausserordentlich hohe Anforderungen stellt. The present invention relates to an optical smoke detector based on the extinction principle, with an optical bridge, which has a light source and a measuring and a reference path, each with a receiver, and with an evaluation circuit.
In the extinction measuring method, as is known, a light beam is transmitted through the measuring section accessible to the ambient air and thus possibly smoke and through the reference section not accessible to the smoke, and the two received signals are compared with one another. Since both the light scattering on the smoke particles and the absorption by them contribute to the extinction and the light is largely scattered by light particles and largely absorbed by dark particles, the absorbance measurement method has a relatively uniform sensitivity to different smoke particles and is therefore suitable for Detection of smoldering fires (light particles) and open fires (dark particles) equally well suited. When using the extinction measurement method for point detectors, i.e. smoke detectors that are completely housed in a single housing, the extinction of the aerosols in the air can only be determined over a very short measuring distance, which increases the requirements for the sensitivity of the transmission measurement accordingly.
EP-A-1 017 034 describes a point extinction detector which uses a simple optical bridge which, in addition to the light source and the two receivers, has, as the only optical elements, two perforated screens arranged in front of the light source. This absorbance detector has the advantage over other known absorbance detectors (EP-A-0 740 146, EP-A-0 578 189) with parabolic mirrors and lenses that the omission of the mirrors and lenses leads to a significant reduction in the temperature dependency of the optical bridge and thus to leads to an improvement in the stability of the extinction detector. However, this stability is very important, because with a measuring section of, for example, 10 cm length, the alarm threshold of 4% per meter with a transmission of 99.6% of the reference transmission. And if transmission values below the alarm threshold are to be triggered, then values of, for example, 99.96% transmission must be recognizable, which places extremely high demands on the stability of the electronics, the optoelectronics and the mechanics of these detectors.

Weitere potentielle Fehlerquellen sind die Temperaturdrift der Empfänger und deren Betauungsempfindlichkeit, letzteres gilt übrigens für alle optischen Rauchmelder. Darunter ist zu verstehen, dass die unter bestimmten Umständen, beispielsweise beim Duschen oder Baden in Hotelzimmern, auftretende Bildung von Wasserdampf zu einer Betauung des Empfängers in der Messstrecke führen kann, wogegen der Empfänger in der Referenzstrecke unbetaut bleibt, da diese ja gegenüber der Umgebung abgeschlossen ist. Die Betauung des Messempfängers bewirkt einen Abfall von dessen Fotostrom, was der Melder als Rauch interpretieren und was daher zur Auslösung eines Fehlalarms führen kann.Other potential sources of error are the temperature drift of the receiver and its condensation sensitivity, the latter also applies to all optical smoke detectors. Below is too understand that under certain circumstances, for example when showering or bathing in Hotel rooms, the formation of water vapor to condense the receiver in the Measuring path, whereas the receiver remains undamaged in the reference path, because it is closed to the environment. The condensation on the measuring receiver causes a drop in its photocurrent, what the detector interprets as smoke and what therefore can trigger a false alarm.

Durch die Erfindung soll nun ein Punkt-Extinktionsmelder angegeben werden, welcher eine Detektion und Kompensation von Betauung und Temperaturdrift der Empfänger ermöglicht..The invention is now to provide a point extinction detector, which one Detection and compensation of condensation and temperature drift of the receiver enables ..

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine zweite Lichtquelle vorgesehen ist, und dass von jeder Lichtquelle eine nach aussen offene Messstrecke zu dem einen und eine gegen aussen abgeschirmte Referenzstrecke zu dem anderen Empfänger führt, wobei jeder Empfänger für die eine Lichtquelle als Mess- und für die andere als Referenzempfänger und umgekehrt wirkt.According to the invention, this object is achieved in that a second light source is provided and that from each light source there is an open measuring path to the one and a reference path shielded from the outside leads to the other receiver, whereby each receiver for one light source as a measurement and for the other as a reference receiver and vice versa.

Der erfindungsgemässe Rauchmelder verwendet also eine doppelte optische Brücke mit zwei Lichtquellen und zwei Empfängern. Ein Punkt-Extinktionsmelder mit zwei Lichtquellen und zwei Empfängern ist im Prinzip aus der EP-A-0 578 189 bekannt. Bei diesem Melder ist aber nur eine Messstrecke vorgesehen und daher die Kompensation von Betauung nicht möglich.The smoke detector according to the invention thus uses a double optical bridge with two Light sources and two receivers. A point extinction detector with two light sources and two Receivers are known in principle from EP-A-0 578 189. With this detector, however, is only a measuring section is provided and therefore it is not possible to compensate for condensation.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Rauchmelders ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelung der Emission der beiden Lichtquellen auf einen stabilen Fotostrom im jeweiligen Referenzempfänger erfolgt, und dass die Auswerteschaltung Mittel für die Auswertung der Differenz der Signale der beiden Empfänger aufweist.A first preferred embodiment of the smoke detector according to the invention is thereby characterized that regulation of the emission of the two light sources to a stable Photo current takes place in the respective reference receiver, and that the evaluation circuit means for has the evaluation of the difference between the signals of the two receivers.

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Rauchmelders ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lichtquellen sequentiell aktivierbar sind und mit den zugeordneten Empfängern jeweils einen Kanal bilden, und dass für den einen Kanal ein Differenzsignal Messstrecke minus Referenzstrecke und für den anderen Kanal ein Differenzsignal Referenzstrecke minus Messstrecke gebildet wird.A second preferred embodiment of the smoke detector according to the invention is thereby characterized in that the two light sources can be activated sequentially and with the assigned Receivers each form a channel, and that a difference signal for the one channel Measuring distance minus reference distance and a difference signal reference distance for the other channel minus measuring section is formed.

Eine dritte bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Rauchmelders ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden genannten Differenzsignale auf etwaige Änderungen untersucht werden, und dass eine gegensinnige Änderung der Differenzsignale als Auftreten von Rauch interpretiert wird. Eine gleichsinnige Änderung der genannten Differenzsignale wird als Hinweis auf eine durch eine Änderung der Umgebungstemperatur oder durch Betauung verursachte ungleiche Veränderung der Empfindlichkeit der Empfänger interpretiert. A third preferred embodiment of the smoke detector according to the invention is thereby characterized that the two mentioned difference signals examined for any changes and that an opposite change in the difference signals as the occurrence of Smoke is interpreted. A change in the same direction of the differential signals mentioned is called Indication of a caused by a change in the ambient temperature or by condensation interpreted unequal change in the sensitivity of the receiver.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Rauchmelders ist dadurch gekennzeichnet, dass die genannte ungleiche Veränderung der Empfindlichkeit der Empfänger durch die Regelung der Emission der Lichtquellen kompensiert wird, und dass eine ein bestimmtes Mass übersteigende Regelung eine Störungsmeldung auslöst.A further preferred embodiment of the smoke detector according to the invention is thereby characterized that said uneven change in sensitivity of the receiver is compensated for by regulating the emission of the light sources, and that a specific one If the regulation exceeds the limits, it triggers a fault message.

Im Gleichgewichtszustand der doppelten Brücke ohne Rauch oder Tau werden die Ausgangsspannungen der beiden Empfänger und damit die Differenzsignal der beiden Kanäle im Gleichgewicht sein. Wenn die eine Lichtquelle aktiviert ist, wird der Fotostrom im Referenzempfänger der einen Lichtquelle stabil sein, wenn die andere Lichtquelle aktiviert ist, der Fotostrom im Referenzempfänger der anderen Lichtquelle. Wenn nun Rauch in die Messstrecken eintritt, nehmen die Fotoströme im Messempfänger ab und das Differenzsignal wird im einen Kanal ab- und im anderen zunehmen. Wenn hingegen die Empfänger betaut werden oder sich infolge einer Änderung der Umgebungstemperatur ihre Empfindlichkeit ändert, verändern sich die beiden Differenzsignale in die gleiche Richtung.The output voltages are in the equilibrium state of the double bridge without smoke or dew of the two receivers and thus the difference signal of the two channels in equilibrium his. When the one light source is activated, the photo stream is in the reference receiver one light source should be stable when the other light source is activated, the photocurrent in the reference receiver the other light source. If smoke now enters the measuring sections, take the photocurrents in the measuring receiver and the difference signal is switched off and in one channel increase in the other. If, on the other hand, the receivers are thawed or as a result of a Changing the ambient temperature changes their sensitivity, the two change Differential signals in the same direction.

Eine derartige Empfindlichkeitsänderung der Empfänger ist durch die automatisch erfolgende Nachregelung der Fotoströme im jeweiligen Referenzempfänger erkennbar. Wenn die Drift der Empfänger so stark ist, dass sie durch die automatische Nachregelung nicht mehr ausreichend kompensiert werden kann, dann liegt eine starke Betauung vor und es wird eine Störungsmeldung abgesetzt.Such a change in sensitivity of the receiver is due to the automatic Readjustment of the photo streams can be seen in the respective reference receiver. If the drift of the Receiver is so strong that it is no longer sufficient due to the automatic readjustment can be compensated, then there is strong condensation and there will be a fault message discontinued.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Rauchmelders ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen und die Empfänger von einem gemeinsamen, in ein Gehäuse einsetzbaren, Bauteil getragen sind. Vorzugsweise weist das gemeinsame Bauteil die Form eines länglichen Prismas auf, an dessen einer Stirnseite die Lichtquellen und an dessen anderer Stirnseite die Empfänger montiert sind, und zwar jeweils entlang einer der beiden Diagonalen der Stirnseiten.A further preferred embodiment of the smoke detector according to the invention is thereby characterized in that the light sources and the receivers of a common, in one housing usable, component are worn. The common component preferably has the Form of an elongated prism, on one end face the light sources and on the on the other end, the receivers are mounted, each along one of the two diagonals of the end faces.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Rauchmelders ist dadurch gekennzeichnet, dass das prismatische Bauteil in seinem Zentrum eine einen Messraum bildende Durchbrechung aufweist, welche von den beiden Messstrecken durchsetzt ist, und dass die beiden Referenzstrecken in von dieser Durchbrechung räumlich abgetrennten Bereichen des prismatischen Bauteils verlaufen.A further preferred embodiment of the smoke detector according to the invention is thereby characterized in that the prismatic component in its center forms a measuring space Has breakthrough, which is penetrated by the two measurement sections, and that the two reference paths in areas of the prismatic component.

Die Erfindung betrifft ausserdem eine Verwendung des erfindungsgemässen Rauchmelders in Badezimmern und/oder mit diesen verbundenen Räumen oder in Frachträumen von Flugzeugen.The invention also relates to a use of the smoke detector according to the invention in Bathrooms and / or rooms connected to them or in the hold of aircraft.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen näher erläutert, es zeigt:

Fig. 1
eine Blockbilddarstellung eines erfindungsgemässen Rauchmelders,
Fig. 2
eine teilweise aufgeschnittene, perspektivische Darstellung eines Details des Melders von Fig. 1,
Fig. 3
eine Ansicht in Richtung des Pfeils III von Fig. 2; und
Fig. 4
eine Ansicht in Richtung des Pfeils IV von Fig. 3.
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment and the drawings, in which:
Fig. 1
2 shows a block diagram representation of a smoke detector according to the invention,
Fig. 2
2 shows a partially cut-away, perspective illustration of a detail of the detector from FIG. 1,
Fig. 3
a view in the direction of arrow III of Fig. 2; and
Fig. 4
a view in the direction of arrow IV of Fig. 3rd

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Rauchmelder ist ein so genannter Punkt-Extinktionsoder Durchlichtmelder, der aus einem Sockel, einem Meldereinsatz mit einem Messmodul und einer Auswerteelektronik und einer Haube besteht. Die Darstellung von Fig. 1 bezieht sich auf das Messmodul und die Auswerteelektronik, Sockel und Haube sind nicht dargestellt. Der Meldereinsatz ist in bekannter Weise zur Befestigung in dem vorzugsweise an der Decke eines zu überwachenden Raumes montierten Sockel vorgesehen. Die den Meldereinsatz und gegebenenfalls auch den Sockel abdeckende Melderhaube ist über den Meldereinsatz gestülpt und mit dem Sockel verriegelt. Dieser Melderaufbau ist bekannt und wird deswegen hier nicht näher beschrieben; es wird in diesem Zusammenhang auf die Brandmelder der Reihe AlgoRex der Siemens Building Technologies AG, Männedorf (früher Cerberus AG), verwiesen (AlgoRex -eingetragenes Warenzeichen der Siemens Building Technologies AG bzw. der Cerberus AG).The smoke detector shown schematically in FIG. 1 is a so-called point extinction or transmitted light detector, which consists of a base, a detector insert with a measuring module and evaluation electronics and a hood. The illustration in FIG. 1 relates to the measuring module and the evaluation electronics, base and hood are not shown. The detector insert is provided in a known manner for fastening in the base which is preferably mounted on the ceiling of a room to be monitored. The detector hood covering the detector insert and possibly also the base is put over the detector insert and locked to the base. This detector structure is known and is therefore not described in detail here; in this context, reference is made to the fire detectors of the AlgoRex series from Siemens Building Technologies AG, Männedorf (formerly Cerberus AG) ( AlgoRex - registered trademark of Siemens Building Technologies AG or Cerberus AG).

Das mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Messmodul enthält eine doppelte optische Brücke mit zwei durch Leuchtdioden (LED) oder Infrarot-LEDs (IRED) gebildeten Lichtquellen L1 und L2 und zwei durch Fotodioden gebildeten Empfängern E1 und E2. Von jeder Lichtquelle L1, L2 führt je eine gegenüber der Umgebung offene und damit für Aerosole zugängliche Messstrecke und eine von der Umwelt abgeschirmte Referenzstrecke M1, R1 bzw. M2, R2 zu den beiden Empfängern, wobei jeder Empfänger E1, E2 für die eine Lichtquelle den Messempfänger und für die andere Lichtquelle den Referenzempfänger bildet. Darstellungsgemäss ist der Empfänger E1 für die Lichtquelle L1 der Referenz- und für die Lichtquelle L2 der Messempfänger und der Empfänger E2 für die Lichtquelle L2 der Referenz- und für die Lichtquelle L1 der Messempfänger.The measuring module designated by the reference number 1 contains a double optical bridge with two light sources L 1 and L 2 formed by light-emitting diodes (LED) or infrared LEDs (IRED) and two receivers E 1 and E 2 formed by photodiodes. From each light source L 1 , L 2 , a measuring path which is open to the environment and thus accessible to aerosols and a reference path M 1 , R 1 or M 2 , R 2 shielded from the environment lead to the two receivers, each receiver E 1 , E 2 forms the measurement receiver for one light source and the reference receiver for the other light source. According to the illustration, the receiver E 1 for the light source L 1 is the reference receiver and for the light source L 2 the measurement receiver and the receiver E 2 for the light source L 2 is the reference receiver and for the light source L 1 the measurement receiver.

Die beiden Lichtquellen L1 und L2 werden sequentiell in einem Rhythmus von ungefähr 1 Sekunde angesteuert und geben im aktivierten Modus je eine Pulssequenz von 8 Einzelimpulsen von 50µsec Dauer mit ebensolchen Lücken dazwischen ab. Der auf der rechten Seite von Fig. 1 eingezeichnete Schaltungsteil 2, der Teil der Auswerteelektronik 3 bildet, misst die Differenz der Fotoströme in durch die Empfänger En. Das mit dem Bezugszeichen Sm bezeichnete Ausgangssignal des Schaltungsteils 2 ist eine der Differenz der Fotoströme in proportionale Spannung. Im Gleichgewichtszustand ohne Rauch in den Messstrecken, ohne Betauung und Temperaturänderung sind die Ausgangssignale Sm im Gleichgewicht.The two light sources L 1 and L 2 are controlled sequentially in a rhythm of approximately 1 second and each emit a pulse sequence of 8 individual pulses of 50µsec duration with the same gaps in between in the activated mode. The circuit part 2 shown on the right-hand side of FIG. 1, which forms part of the evaluation electronics 3, measures the difference in the photo currents i n through the receivers E n . The output signal of the circuit part 2, designated by the reference symbol S m , is a voltage proportional to the difference in the photo currents i n . In the equilibrium state without smoke in the measuring sections, without condensation and temperature change, the output signals S m are in equilibrium.

Wenn man im Kanal der einen LED die Differenz Messstrecke minus Referenzstrecke und im Kanal der anderen LED die Differenz Referenzstrecke minus Messstrecke bildet, dann sollten die beiden Ausgangssignale Sm der Schaltungsstufe 2 gleich gross sein: L1:   S1 = i2(L1) - i1(L1)   (Mess- minus Referenzstrecke) L2:   S2 = i2(L2) - i1(L2)   (Referenz- minus Messstrecke) If in the channel of one LED the difference measuring distance minus reference distance and in the channel of the other LED the difference reference distance minus measuring distance, then the two output signals S m of circuit stage 2 should be of the same size: L 1 : S 1 = i 2 (L 1 ) - i 1 (L 1 ) (Measurement minus reference distance) L 2 : S 2 = i 2 (L 2 ) - i 1 (L 2 ) (Reference minus measuring section)

Die Emission von L1 wird so geregelt, dass der Fotostrom ihres Referenzstrahls auf der Fotodiode E1, also i1(L1) sehr stabile 5µA beträgt. Dasselbe gilt für die LED L2 und ihren Referenzstrahl auf der Fotodiode E2, also i2(L2). Es gilt also i1(L1) = 5µA und i2(L2) = 5µA.The emission of L 1 is regulated in such a way that the photocurrent of its reference beam on the photodiode E 1 , ie i 1 (L 1 ), is a very stable 5µA. The same applies to the LED L 2 and its reference beam on the photodiode E 2 , ie i 2 (L 2 ). So i 1 (L 1 ) = 5µA and i 2 (L 2 ) = 5µA.

Wenn Rauch in die Messstrecken M1 und M2 eindringt, dann nehmen die entsprechenden Fotoströme i2(L1) bzw. i1(L2) ab und das bedeutet, dass S1 ab- und S2 zunimmt, und zwar um Δ_S1 = -|Δ_i2(L1)| < 0, Δ_i1(L1) = 0 Δ_S2 = +|Δ_i1(L2)| > 0, Δ_i2(L2) = 0 If smoke penetrates the measuring sections M 1 and M 2 , then the corresponding photo currents i 2 (L 1 ) and i 1 (L 2 ) decrease and that means that S 1 decreases and S 2 increases, namely by Δ_S 1 = - | Δ_i 2 (L 1 ) | <0, Δ_i 1 (L 1 ) = 0 Δ_S 2 = + | Δ_i 1 (L 2 ) | > 0, Δ_i 2 (L 2 ) = 0

Durch Differenzbildung in einem ebenfalls Teil der Auswerteelektronik 3 bildenden Mikroprozessors 4 erhält man: S2 - S1 = Δ_S2 - Δ_S1 = + |Δ_i1(L2)| + |Δ_i2(L1)| > 0. By forming the difference in a microprocessor 4, which also forms part of the evaluation electronics 3, one obtains: S 2 - p 1 = Δ_S 2 - Δ_S 1 = + | Δ_i 1 (L 2 ) | + | Δ_i 2 (L 1 ) | > 0.

Das Ergebnis dieser Differenzbildung ist die doppelte durch den Rauch im Einzelkanal verursachte Signaländerung.The result of this difference formation is double that caused by the smoke in the single channel Signal change.

Wenn sich die Umgebungstemperatur ändert und als Folge davon sich die Empfindlichkeit der beiden Fotodioden E1 und E2 unterschiedlich verändert, oder wenn es zu einer ungleichen Betauung der Fotodioden kommt, dann ändern sich S1 und S2 in die gleiche Richtung, so dass sich bei der Differenzbildung im Mikroprozessor 4 der Wert Null ergibt: S2 - S1 = Δ_S2 - Δ_S1 = 0 If the ambient temperature changes and, as a result, the sensitivity of the two photodiodes E 1 and E 2 changes differently, or if there is an uneven thawing of the photodiodes, then S 1 and S 2 change in the same direction, so that when forming the difference in the microprocessor 4, the value zero results: S 2 - p 1 = Δ_S 2 - Δ_S 1 = 0

Eine derartige Empfindlichkeitsveränderung der Fotodioden E1 und E2, gleichgültig ob durch Temperaturänderung oder Betauung verursacht, wird anhand der automatisch erfolgenden Nachregelung der Fotodiodenströme in den Referenzkanälen angezeigt.Such a change in sensitivity of the photodiodes E 1 and E 2 , regardless of whether caused by temperature change or condensation, is indicated on the basis of the automatic readjustment of the photodiode currents in the reference channels.

Wenn der Fall eintritt, dass die Betauung so stark ist oder so abrupt erfolgt, dass die Drift der Fotodioden auf die beschriebene Art nicht mehr ausreichend eliminiert werden kann, was sich beispielsweise darin äussert, dass die Drift nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit eliminiert werden kann, dann wird durch den Mikroprozessor 4 die Alarmausgabe blockiert und durch eine Störungsmeldung ersetzt.If the case occurs that the condensation is so strong or so abrupt that the drift of the Photo diodes in the manner described can no longer be sufficiently eliminated, which is For example, states that the drift does not eliminate within a given time can then be blocked by the microprocessor 4 and the alarm output replaced a fault message.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen eine konkrete Ausbildung des die doppelte optische Brücke tragenden Meldereinsatzes. Fig. 2 zeigt den mit dem Bezugszeichen 5 bezeichneten Meldereinsatz teilweise geschnitten, wobei die durch eine Schraffur markierte Schnittebene zweifach diagonal durch den Meldereinsatz verläuft und die beiden Lichtquellen L1 und L2 sowie die Fotodiode E2 enthält. Der Meldereinsatz 5 hat die Form eines Prismas von beispielsweise quadratischem Querschnitt und mit gewölbten (konkaven) Stirnflächen 6 und 7. Wie aus den Figuren 2 und 4 ersichtlich ist, weist das Prisma in der Mitte eine von einer Seitenwand zur anderen durchgehende Ausnehmung 8 auf, welche den eigentlichen Messraum bildet und von den Messstrecken M1 und M2 durchsetzt ist.2 to 4 show a concrete design of the detector insert carrying the double optical bridge. Fig. 2 shows the detector insert designated by the reference numeral 5 partly in section, the section plane marked by hatching running twice diagonally through the detector insert and containing the two light sources L 1 and L 2 and the photodiode E 2 . The detector insert 5 has the shape of a prism of, for example, a square cross section and with curved (concave) end faces 6 and 7. As can be seen from FIGS. 2 and 4, the prism has a recess 8 in the middle that extends from one side wall to the other, which forms the actual measuring room and is traversed by the measuring sections M 1 and M 2 .

Oben und unten im Anschluss an die Ausnehmung 8 befinden sich nach aussen abgeschlossene Bereiche mit den Referenzstrecken R1, R2. Grundsätzlich könnten die letzteren Bereiche aus vollem Material bestehen und lediglich je eine Bohrung für die betreffende Referenzstrecke aufweisen. Es hat sich aber als praktischer erwiesen, in diese Bereiche eine etwa dreieckförmige Vertiefung 9 einzuarbeiten und in diese Vertiefung dann eine genau passende Platte 10 einzusetzen, die zum Reinigen der die Referenzstrecke bildenden Bohrung herausgenommen werden kann (siehe Fig. 2, in der die obere Platte 10 herausgenommen ist).Above and below, following the recess 8, there are regions closed off to the outside with the reference paths R 1 , R 2 . In principle, the latter areas could consist of full material and only have one hole each for the reference path in question. However, it has proven to be more practical to incorporate an approximately triangular depression 9 into these areas and then to insert a precisely fitting plate 10 into this depression, which plate can be removed for cleaning the hole forming the reference path (see FIG. 2, in which the upper one Plate 10 is removed).

An der in den Figuren linken Stirnseite 6 sind die beiden Lichtquellen L1 und L2 und an der rechten Stirnseite 7 sind die Fotodioden E1 und E2 angeordnet und zwar jeweils diagonal an der betreffenden Stirnseite und relativ zueinander über Kreuz. Der Meldereinsatz 5, der aus einem Material mit gutem Wärmeleitvermögen, beispielsweise Aluminium, besteht, ist mit Ausnahme der beiden Platten 10 einstückig hergestellt und ist dadurch robust und leicht zu handhaben. Die Abmessungen des Meldereinsatzes 5 sind so gewählt, dass dieser in das Gehäuse eines optischen Rauchmelders vom Typ AlgoRex eingebaut werden kann. Das bedeutet, dass die Länge des Meldereinsatzes jedenfalls unterhalb von 10cm liegt.The two light sources L 1 and L 2 are arranged on the left end face 6 in the figures, and the photodiodes E 1 and E 2 are arranged on the right end face 7, diagonally in each case on the relevant end face and relative to one another crosswise. The detector insert 5, which consists of a material with good thermal conductivity, for example aluminum, is made in one piece with the exception of the two plates 10 and is therefore robust and easy to handle. The dimensions of the detector insert 5 are selected so that it can be installed in the housing of an optical smoke detector of the AlgoRex type. This means that the length of the detector insert is in any case less than 10 cm.

Der erfindungsgemässe Rauchmelder kann ohne Gefahr eines durch Drift der Fotodioden verursachten Fehlalarms an Orten eingesetzt werden, wo es durch raue Umweltbedingungen zu Taubildung oder zu starken Temperaturschwankungen kommen kann. Beispiele für solche Orte sind Badezimmer und mit diesen verbundenen Vorzimmer/Eingänge, insbesondere in Hotelzimmern, und insbesondere auch die Frachträume von Flugzeugen, in denen es beim Landeanflug zu einem starken Temperaturanstieg und zu damit verbundener Taubildung kommt.The smoke detector according to the invention can be caused without a risk of drifting of the photodiodes False alarms are used in places where there are harsh environmental conditions Dew formation or strong temperature fluctuations can occur. Examples of such places are bathrooms and anterooms / entrances connected to them, especially in hotel rooms, and in particular the cargo holds of aircraft in which it is approaching there is a sharp rise in temperature and the associated dew formation.

Claims (10)

Optische Rauchmelder nach dem Extinktionsprinzip, mit einer optischen Brücke, welche eine Lichtquelle (L1) und eine Mess- und eine Referenzstrecke (M1, R1) mit je einem Empfänger (E2, E1) aufweist, und mit einer Auswerteschaltung (3), dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Lichtquelle (L2) vorgesehen ist, und dass von jeder Lichtquelle (L1, L2) eine nach aussen offene Messstrecke zu dem einen und eine gegen aussen abgeschirmte Referenzstrecke zu dem anderen Empfänger führt, wobei jeder Empfänger für die eine Lichtquelle als Mess- und für die andere als Referenzempfänger und umgekehrt wirkt.Optical smoke detector based on the extinction principle, with an optical bridge, which has a light source (L 1 ) and a measuring and reference path (M 1 , R 1 ), each with a receiver (E 2 , E 1 ), and with an evaluation circuit ( 3), characterized in that a second light source (L 2 ) is provided and that from each light source (L 1 , L 2 ) an outwardly open measuring path leads to one and a reference path shielded from the outside leads to the other receiver, wherein each receiver acts as a measuring receiver for one light source and as a reference receiver for the other and vice versa. Rauchmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelung der Emission der beiden Lichtquellen (L1, L2) auf einen stabilen Fotostrom im jeweiligen Referenzempfänger (E1, E2) erfolgt, und dass die Auswerteschaltung (3) Mittel (2) für die Auswertung der Differenz der Signale der beiden Empfänger aufweist.Smoke detector according to claim 1, characterized in that the emission of the two light sources (L 1 , L 2 ) is regulated to a stable photocurrent in the respective reference receiver (E 1 , E 2 ), and that the evaluation circuit (3) means (2) for evaluating the difference between the signals of the two receivers. Rauchmelder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lichtquellen (L1, L2) sequentiell aktivierbar sind und mit den zugeordneten Empfängern (E1, E2) jeweils einen Kanal bilden, und dass für den einen Kanal ein Differenzsignal Messstrecke minus Referenzstrecke und für den anderen Kanal ein Differenzsignal Referenzstrecke minus Messstrecke gebildet wird.Smoke detector according to claim 2, characterized in that the two light sources (L 1 , L 2 ) can be activated sequentially and each form a channel with the assigned receivers (E 1 , E 2 ), and that for the one channel a difference signal measuring path minus reference path and a difference signal reference path minus measuring path is formed for the other channel. Rauchmelder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden genannten Differenzsignale (Sm) auf etwaige Änderungen untersucht werden, und dass eine gegensinnige Änderung der Differenzsignale (Sm) als Auftreten von Rauch interpretiert wird.Smoke detector according to claim 3, characterized in that the two said difference signals (S m ) are examined for any changes, and that an opposite change in the difference signals (S m ) is interpreted as the occurrence of smoke. Rauchmelder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine gleichsinnige Änderung der genannten Differenzsignale (Sm) als Hinweis auf eine durch eine Änderung der Umgebungstemperatur oder durch Betauung verursachte ungleiche Veränderung der Empfindlichkeit der Empfänger (E1, E2) interpretiert wird.Smoke detector according to claim 4, characterized in that a change in the same direction of said difference signals (S m ) is interpreted as an indication of an uneven change in the sensitivity of the receivers (E 1 , E 2 ) caused by a change in the ambient temperature or by condensation. Rauchmelder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte ungleiche Veränderung der Empfindlichkeit der Empfänger (E1, E2) durch die Regelung der Emission der Lichtquellen (L1, L2) kompensiert wird, und dass eine ein bestimmtes Mass übersteigende Regelung eine Störungsmeldung auslöst.Smoke detector according to claim 5, characterized in that said unequal change in the sensitivity of the receiver (E 1 , E 2 ) is compensated for by regulating the emission of the light sources (L 1 , L 2 ), and in that a regulation exceeding a certain level is a Fault message triggers. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (L1, L2) und die Empfänger (E1, E2) von einem gemeinsamen, in ein Gehäuse einsetzbaren, Bauteil (5) getragen sind.Smoke detector according to one of claims 2 to 6, characterized in that the light sources (L 1 , L 2 ) and the receivers (E 1 , E 2 ) are carried by a common component (5) which can be inserted into a housing. Rauchmelder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Bauteil (5) die Form eines länglichen Prismas aufweist, an dessen einer Stirnseite (6) die Lichtquellen (L1, L2) und an dessen anderer Stirnseite (7) die Empfänger (E1, E2) montiert sind, und zwar jeweils entlang einer der beiden Diagonalen der Stirnseiten (6 bzw. 7). Smoke detector according to claim 7, characterized in that the common component (5) has the shape of an elongated prism, on one end face (6) the light sources (L 1 , L 2 ) and on the other end face (7) the receiver (E 1 , E 2 ) are mounted, in each case along one of the two diagonals of the end faces (6 and 7). Rauchmelder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das prismatische Bauteil (5) in seinem Zentrum eine einen Messraum bildende Durchbrechung (8) aufweist, welche von den beiden Messstrecken (M1, M2) durchsetzt ist, und dass die beiden Referenzstrecken (R1, R2) in von dieser Durchbrechung (8) räumlich abgetrennten Bereichen des prismatischen Bauteils (5) verlaufen.Smoke detector according to claim 8, characterized in that the prismatic component (5) has in its center an opening (8) forming a measuring space, which is penetrated by the two measuring sections (M 1 , M 2 ), and that the two reference sections (R 1 , R 2 ) run in regions of the prismatic component (5) that are spatially separated from this opening (8). Verwendung des Rauchmelders nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in Badezimmern und/ oder mit diesen verbundenen Räumen oder in Frachträumen von Flugzeugen.Use of the smoke detector according to one of claims 1 to 9 in bathrooms and / or with these connected rooms or in aircraft holds.
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