DE2340041C2 - Brandmeldevorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Brandmeldevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Brandmeldevorrichtung ist aus der DE-OS 21 05 917 bekannt. Ein lichtelektrischer Empfänger spricht auf Streulicht der Impulslichtquelle an, wel- ches durch Rauch verursacht wird. Das mit der Frequenz und in der Phase der Impulslichtquelle schwingende Ausgangssignal des Empfängers wird mit Hilfe eines Phasendetektors diskriminiert. Auf den Empfänger auftreffendes Licht mit anderer Frequenz führt mit- hin zu keinem Rauchalarm. Das Licht der Impulsquelle wird ferner unmittelbar auf einen weiteren lichtempfindlichen Empfänger geleitet. Unterschreitet das Ausgangssignal dieses Empfängers einen unteren Grenzwert, bedeutet dies, daß das Licht der Impulslichtquelle zu schwach geworden ist für eine einwandfreie Erfassung. Eine andere Fehlermöglichkeit liegt in der optischen Strecke, welche zu einer zu starken Dämpfung der Lichtintensität führen kann. Bei Unterschreiten des unteren Grenzwerts wird ein Fehleralarm ausgelöst.

Oberhalb des unteren Grenzwertes erfolgt mit Hilfe des Ausgangssignals des zweiten lichtempfindlichen Empfängers eine Verstärkerregelung dergestalt, daß die Verstärkung nach Maßgabe des Ausgangssignals des zweiten lichtempfindlichen Empfängers verändert wird, und zwar vergrößert wird mit sinkendem AusgangssignaL

Die bekannte Vorrichtung ist nur für die Rauchmelduug geeignet Es ist auch eine Brandmeldevorrichtung bekanntgeworden, bei der der Strahl einer Lichtquelle mit Hilfe einer Lochscheibe in Impulse zerlegt wird (DE-PS 4 55 987). Der Lichtstrahl gelangt vorzugsweise über eine Lochblende auf den Lichtdetektor. Die dem Lichtdetektor nachgeschaltete Auswerteschaltung stellt fest wenn die Amplitude des Ausgangssignals sich einem Wert nähert der für das Auftreten von Rauch in der Lichtstrecke repräsentativ ist Brandhitze, welche nicht mit einer Rauchentwicklung einhergehen muß, kann mit der bekannten Vorrichtung ebenfalls nicht gemeldet werden.

Schließlich ist eine Anzeigevorrichtung für Flammen bekanntgeworden, in der die Rackerfrequenz von Flammen im Bereich von 2 bis 25 Hz zur Brandmeldung ausgewertet wird (DE-AS 10 24 851). Eine Rauchmeldung kann mit dieser bekannten Vorrichtung nicht erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sicher ansprechende Brandmeldevorrichtung zu schaffen, welche sowohl Rauch als auch Brandhitze meldet

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst

Bei der erfindungsgemäßen Brandmeldevorrichtung bestrahlt die Impulslichtquelle den einzigen Lichtdetektor unmittelbar. Die Auswerteschaltung ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung für einen bestimmten Frequenzbereich selektiv, der für das Auftreten von Brandhitze charakteristisch ist Mit Hilfe eines einzigen Lichtdetektors und nachgeordneter Auswerteschaltung läßt sich mit relativ einfachen Mitteln sowohl Rauch als auch Brandhitze erfassen und melden.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vorzugsweise als Lichtquelle eine Gallium-Arsenid-Infrarot-Lichtquelle verwendet. Diese schwingt vorzugsweise mit einer Frequenz von 1000 Hz, wobei jeder Impuls etwa 2 Mikrosekundcn dauert. Auf diese Weise können durch das Licht der Umgebung hervorgerufene Störsignale herausgefiltert werden. Außerdem lassen sich Lichtimpulse dieser Frequenz relativ leicht verstärken. Die günstige Verstärkungsmöglichkeit wirkt sich auch positiv im Hinblick auf einen relativ breiten Lichtstrahl aus. Im Fall einer Brandhitze wird dieses Licht von der Flackerfrequenz moduliert und zwar im Frequenzbereich zwischen 2 bis 25 Hz.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der lichtelektrische Detektor ein Fototransistor, an den eine konstante Vorspannung angelegt ist Beispielsweise wird ein Silizium-Fototransistor verwendet. Mit Hilfe einer Hilfslichtquelle kann eine konstante Vorbelastung erzielt werden, wobei jedoch auch alternativ eine elektrische Vorspannung an die Basis des Fototransistors gelegt werden kann. Auf diese Weise kann der Fototransistor auf den günstigsten Arbeitspunkt eingestellt werden.

Bei Brandmeldevorrichtungen werden häufig Laser als Lichtquelle eingesetzt. Bei bekannten Vorrichtungen entspricht die bestrahlte Fläche des lichtempfindlichen Elements annähernd der empfindlichen Fläche selbst oder ist oft kleiner als diese. Kommt es aufgrund von Erschütterungen im Gebäude zu einer relativen Verlagerung der Teile der optischen Strecke zueinander, wird vom lichtempfindlichen Element nur ein Bruchteil des

Lichtes oder auch überhaupt kein Licht mehr empfangen. Es kann dann zu Fehlauslösungen bzw. Lichtauslösungen im Brandfall kommen. Daher sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der Lichtstrahl den lichtelektrischen Detektor unabhängig von normalen Relativbewegungen von Lichtquelle und Detektor zueinander voll überdeckt Bei dieser Ausgestaltung kann zwischen Lichtquelle und lichtelektrischem Detektor eine größere Strecke vorhanden sein, ohne da 3 Erschütterungen an Gebäudewänden oder dergleichen sich in irgendeiner Weise nachteilig auswirken. Die Oberdeckung des lichtelektrischen Detektors bzw. der lichtempfindlichen Räche durch den Lichtstrahl ist derart, daß übliche Relativverlagerungen von Lichtquelle und Detektor vernacMässigbar sind. Dabei kann es ohne weiteres toleriert werden, wenn vom lichtelektrischen Detektor ein bestimmter Lichtanteil nicht erfaßt wird. Es muß daher keineswegs eine maximale Ausnutzung des Nutzlichtstrahles angestrebt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung nach der Erfindung und

Fig.2 eine H. F.-Verstärkerstufe zur Verstärkung der lichtelektrischen Signale einer Vorrichtung nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Lichtquelle 10 eine Gallium-Arsenid-Diode, welche Licht im Infrarotbereich des Spektrums emittiert. Vor der Diode befindet sich eine bikonvexe Linse. Der divergierende Strahl hat eine Breite von schätzungsweise 30 cm bei einer Entfernung von 30 vn.

Die Diode wird durch einen freilaufenden Multivibrator 12 in Schwingung versetzt, der bei einer Frequenz von näherungsweise tOOO Hz arbeitet und einen monostabilen Impulskreis 14 betreibt, dessen Impulse eine Impulsdauer von etwa 2 Mikrosekunden aufweisen. Diese Impulse werden direkt an einen Schaltkreis 16 mit niedriger Impedanz übermittelt, der die Ansteuerung der Diode kontrolliert.

Auf der Empfangsseite ist hinter einer bikonvexen Linse 18 ein Fototransistor 20 montiert. Die Wirkung des Tageslichts, künstlichen Lichts, Erhitzungen und anderen Infrarotstrahlung der Umgebung erscheint am Ausgang des Fototransistors 20 als Gleichstromsignal, dessen Pegel sich mit den Bedingungen der Umgebung ändert. Die Verstärkung eines Transistors ändert sich mit dem Kollektorstrom bis auf einen bestimmten Wert und ist danach im wesentlichen konstant. Deshalb ändert sich unter diesem Wert die Verstärkung des Kreises für das geforderte Wechselstromsignal mit dem Strahlungspegel der Umgebung. Im vorliegenden Fall wird die Wirkung der Infrarotstrahlung der Umgebung auf einen unwesentlichen Anteil der gesamten ständigen Bestrahlung des Transistors reduziert, indem dem Transistor 20 mittels einer Leuchtdiode 22 eine Lichtvorbelastung konstanter Intensität mitgeteilt wird. Die Vorbelastung reicht aus, um den Transistor in den Bereich konstanter Verstärkung zu bringen. Dadurch wird ein starkes Wechselstromsignal trotz der Strahlungsschwankungen der Umgebung ermöglicht.

Der Ausgang des Fototransistors wird an eine H. F.-Verstärkerstufe (siehe Fig.2) angeschlossen, die Transistoren 77? 1 und 77? 2 und einen Transistor 77? 3 in Emitter-Folgeschaltung einschließt. Ein Widerstand R 7 und Kondensatoren C5 und C4 stellen eine Wechselstromgegenkopplung zwischen den Transistoren 77? 2 und 77?! her, wobei der Kondensator C 4 das Emittersienal des Transistors TR 1 bei hohen Freauenzen auskoppelt Ein Kondensator C 7 überbrückt den Emitterwiderstand des Transistors TT? 2. Des weiteren existiert eine Gleichstromgegenkopplung, die aus in Reihe geschalteten Widerständen RS und R 5 besteht an deren Verbindungspunkt ein Kondensator C 6 höherfrequente Signale auskoppelt Die Zeitkonstanten der an die Transistoren 77? 1 und TR 2 angeschlossenen Kreise sind so gewählt, daß sie auf Frequenzen im Bereich von 100 bis 330 kHz reagieren, d. h. auf Frequenzen, die viel höher sind als die 1000 Hz Impulsfrequenz der Diode 10. Dieses Ansprechen auf eine höhere Frequenz basiert auf der Anstiegszeit der Impulse der Diode 10 und der Anstiegszeit des Fototransistors 20. Es erlaubt eine bessere Unterscheidung gegenüber Störfrequenzen aus der elektrischen Leitung.

Die restlichen Stufen sind konventionell ausgebildet Der Ausgang des H. F.-Verstärkers 24 ist an einen Kreis 26 angeschlossen, der die Signale verlängert und sie einem integrierenden Kreis 28 eines hitzeanzeigenden Kanals und einem integrierenden Kreis 38 eines rauchanzeigenden Kanals übermittelt. Im hitzeanzeigenden Kanal wird das Signal des integrierenden Kreises 28 durch einen N F-Verstärker 30 empfangen, der frequenzselektiv ist, so daß Signale mit Frequenzen, die durch feuererhitzte Luft in der Strahlungsbahn entstanden sind, hindurchgehen. Signale des Niederfrequenzverstärkers werden an einen Gleichrichterkreis 32 gegeben über einen Verzögerungskreis 34, um einen Thyristor anzusteuern und ein Feueralarmrelais in einem Ausgangskreis 36. Die Zeitkonstante des Kreises 34 ist so gewählt, daß der Thyristor nicht auf vorübergehende thermische Ungleichgewichte der Luft oder ein vorübergehendes Blockieren des Strahlenganges anspricht Im rauchanzeigenden Kanal wird das Signal vom integrierenden Kreis 38 an einen ersten Eingang eines Pegelkomparatcrs 40 angelegt. Ein zweiter Eingang des Pegelkomparators 40 wird von einem Ruhesignalspeicher 44, in dem ein Speicherkondensator ein Signal aus dem integrierenden Kreis 38 erhält, gespeist; ein Kreis 42 halbiert das an diesen zweiten Eingang angelegte Signal. Wenn die Verdunkelung durch Rauch das Ausgangssignal des integrierenden Kreises 38 auf einen Wert von 50% des Ruhesignalpegels reduziert, tritt die Wirkung der Signalreduktion am ersten Eingang des Komparators 40 sofort ein, wird jedoch am zweiten Eingang verzögert, so daß der Komparator ein Signal durch einen Verzögerungskreis 46, der eine Zeitkonstante von etwa 3 Sekunden aufweist, an einen Ausgangskreis 48 liefert, in dem das Signal einen Thyristor ansteuert und das gleiche Feueralarmrelais erregt.

Ein Fehlerkanal produziert eine Fehlerwamung als Reaktion auf falsche Signale, wie sie beispielsweise durch eine in dem Lichtweg stehende Person oder durch fehlerhaftes Funktionieren der Lichtquelle hervorgerufen werden. Im Fehlerkanal vergleicht ein Differentialdetektor 50 den Ausgang des Kreises 38 mit einem Signal von einem Fehlerbezugspegelkreis 52. Im Falle eines falschen Signals der oben beschriebenen Art verursacht das Fehlen von Signalimpulsen eine Entladung der im integrierenden Kreis 38 gespeicherten Energie, wobei die reduzierte Spannung dieses Kreises den Differentialdetektor 50 anschaltet, der ein Fehlersignal über einen Verzögerungskreis 54 an einen Ausgangskreis 56 mit einem Fehlerrelais liefert. Um zu ermöglichen, daß Signale, welche kurzen Licht-Unterbrechungen entsprechen, zurückgewiesen werden, weist der Verzögerungskreis 54 eine Zeitkonstante von etwa 1 Sekunde auf.

Eine Verdunkelung des Strahles würde nach 3 Sekunden in einem Rauchsignal resultieren. Um dies zu verhindern, ist die Fehlerbedingung vorrangig und verhindert die Registrierung eines Rauchsignals, bis die Fehlerbedingung geklärt ist. Die Anordnung ist so gewählt, daß, wenn ein Rauchalarmsignal vor dem Fehlersignai registriert worden ist, der Rauchalarm zurückgehalten wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Brandmeldevorrichtung mit einer impulslichtquelle, deren Intensitätsschwankungen am Emp- s fangsort unter Berücksichtigung der Impulsfrequenz des Lichts in mehrfacher Weise ausgewertet werden, wobei die Abnahme der Intensität bis zu einer ersten Grenze ausgewertet wird, während die weitere Intensitätsabnahme zur Abgabe eines Fehleralarms to führt, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Lichtdetektor (20) vorgesehen ist, der im Strahlungsgang der Impulslichtquelle (10) angeordnet ist, daß die Abnahme der Intensität bis zu der ersten Grenze zur Abgabe eines Rauchalarms führt und daß ein selektiver Verstärker (30) vorgesehen ist, der Amplitudenschwankungen des Lichts in einem Frequenzbereich von 2 bis 25 Hz detekciert und einen Brandhitzealarm auslöst

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Gallium-Arsenid-Infrarotlichtquelle (10) ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtelektrische Detektor ein Fototransistor (20) ist, an den eine konstante 2s Vorspannung gelegt ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung durch eine Hilfsstrahlungsquelle (22) am Fototransistor (20) aufgebracht ist, die den Fototransistor (20) mit einer kon- stanten Intensität bestrahlt

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzbereich, in dem die Auswerteschaltung frequenzselektiv ist, im wesentlichen höher liegt als die Impulsfrequenz des Lichtstrahls.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß der Lichtstrahl den lichtelektrischen Detektor (20) unabhängig von normalen Relativbewegungen von Lichtquelle (10) und Detektor (20) zueinander voll überdeckt