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Gebiet der Erfindung:
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Die
Erfindung betrifft drahtlose Detektoren, die in Alarmsystemen verwendbar
sind. Die Erfindung betrifft insbesondere Detektoren, die programmierte
Multifunktions-Einchip-Prozessoren
enthalten, die für
einen Energie sparenden Batteriebetrieb ausgelegt sind. Ein derartiger
Detektor ist in
US-5,283,549 offenbart.
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Hintergrund der Erfindung:
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Drahtlose
Detektoren für
Umgebungsbedingungen sind bekannt. Derartige Detektoren werden am
bequemsten aus Batterien versorgt, wodurch man sie sehr leicht an
ganz verschiedenen Orten anbringen kann, ohne dass man irgendwelche
Energie- oder Kommunikationskabel benötigt. Bekannte drahtlose Detektoren
sind zwar wirksam, verbrauchen die Energie jedoch mit einer Rate,
bei der die Lebensdauer der Batterie kürzer ist, als man wünscht.
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In
bekannten drahtlosen Detektoren werden getrennte integrierte Schaltungen
für die
Schnittstellen zu unterschiedlichen Sensortypen verwendet, beispielsweise
Rauchsensoren und Wärmesensoren.
Für die
Signalverarbeitung sind wiederum andere Schaltungen erforderlich.
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Ein
Schaltungstyp, der in Detektoren verwendet wird, die Rauchsensoren
enthalten, ist die anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC).
Ein ASIC kann in Massenprodukten mit langer Laufzeit sehr kostengünstig und
sparsam sein. Sie sind jedoch teuer in der Entwicklung, weisen lange
Produktionsvorlaufzeiten auf und bieten eine geringe oder keine
Flexibilität.
Zudem tragen herkömmliche
ASICs zu unerwünscht
hohen Energieverbräuchen
bei.
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In
bekannten Detektoren werden unterschiedliche ASICs für die Kommunikation
und für
das Erkennen erschöpfter
Batterien verwendet. Da das ASIC, das mit dem jeweiligen Rauchsensor
verbunden ist, und das Kommunikations-ASIC autonom arbeiten, erzeugen
sie unregelmäßige und
unvorhersagbare Stromaufnahmeverläufe. In bekannten Detektoren
erschweren diese unregelmäßigen und
unvorhersagbaren Stromaufnahmeverlaufe eine exakte Messung der Batteriespannung.
Aufgrund dieser unvorhersagbaren Stromaufnahmen, die zu Problemen mit
erschöpften
Batterien führen,
muss man die Spannungsgrenzwerte höher als erwünscht ansetzen. Dies trägt ebenfalls
zu einer kürzeren
Lebensdauer der Batterie bei.
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In
weiteren bekannten herkömmlichen
Detektoren wird ein ASIC dazu verwendet, elektrische Energie von
der Batterie zu einer Vorrichtung im Detektor zu übertragen,
die einen hörbaren
Alarm ausgibt. Dadurch wird eine weitere getrennte Schaltung nötig, die
mit den restlichen Schaltkreisen des Detektors verbunden werden
muss, und die zu einer weiteren Stromaufnahme beiträgt.
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Zusätzlich erfolgt
die Empfindlichkeitskompensation, die dem Staub und der Alterung
von Sensorkammern Rechnung trägt,
in einigen bekannten Systemen an einer Systemsteuertafel. Kleinere
billigere Steuertafeln besitzen vielleicht die Verarbeitungskapazität zum Implementieren
dieser Funktion nicht.
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Eine
bekannte detektorgestützte
Kompensation bietet eine maximale inkrementelle Änderung, die im Detektor während eines
jeden Kompensationszyklus erfolgen kann. Diese Vorgehensweise liefert
eine Kompensation in einer gewissen Zeitspanne. Das erforderliche
Zeitintervall zum Erzielen einer gewünschten Empfindlichkeit ist
jedoch um so länger,
je größer der
Umfang der erforderlichen Kompensation ist.
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Bei
einigen bekannten Detektoren, die Wärmesensoren enthalten, hat
man erkannt, dass Wärmesensoren
empfänglich
für abträgliche Bedingungen
sein können,
beispielsweise elektrisches Rauschen durch statische Elektrizität, Spannungssprünge, Hochfrequenzstörungen sowie
thermisches Rauschen sowohl beim Einschalten als auch Ausschalten
des Sensors und thermische Schwankungen aus der nahen Umwelt. Es
ist bekannt, Referenzwärmesensoren
zum Kompensieren von Temperaturänderungen
zu verwenden. Derartige Referenzwärmesensoren erhöhen nicht
nur die Kosten des jeweiligen Detektors, sondern sind auch bezüglich des
thermischen Rauschens eingeschränkt,
das sie unterdrücken
können.
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Es
ist daher erwünscht,
hochgradig energieeffiziente Detektoren mit mehreren Sensoren bereitzustellen,
die weniger integrierte Schaltungen benötigen. Bevorzugt sollten solche
Detektoren in einer Weise implementiert werden, dass sie den Entwicklern
bei steigenden Anforderungen an das Produkt beständige Flexibilität bieten
und zugleich die Lebensdauer der Batterie wächst und unzuträgliche Signale
besser unterdrückt
werden.
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Zusammenfassung der Erfindung:
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Ein
drahtloser Detektor nach Anspruch 1 enthält ein integriertes Steuerelement
auf einem einzigen Chip oder Halbleiterplättchen. Das Element enthält einen
integrierten Prozessor, Schreib-Lese-Vorrichtungen und ein umprogrammierbares
ROM (Read Only Memory) oder ein einmal programmierbares ROM. Es
können
unterschiedliche Speichertypen auf dem gleichen Halbleiterplättchen ausgebildet sein.
Der gleiche Chip kann programmierbare Zeitgeber und I/O-Ports sowohl
für analoge
als auch digitale Eingänge
oder Ausgänge
enthalten.
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Gemäß einem
Aspekt enthält
der Detektor einen photoelektrischen Rauchsensor und mindestens
einen Wärmesensor.
Ausführbare
Anweisungen implementieren einen gemeinsamen Erfassungszyklus für beide
Sensorarten. In eine offenbarte Ausführungsform können zwei
Wärmesensoren
aufgenommen werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt liefert eine zum Versorgen des Detektors verwendete
Batterie eine Ausgangsspannung in einem vorbestimmten überwachbaren
Bereich, der einen erfolgreichen Betrieb unterstützt. Eine mit der Batterie
verbundene Spannungsvervielfacherschaltung liefert eine höhere Spannung
zum Ansteuern einer hörbaren
Ausgabevorrichtung gemäß einer
vom Prozessor gelieferten Modulation.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt spart der Detektor Energie und erhöht die Batterielebensdauer,
indem er Sensorabtastfunktionen und Signalverarbeitungsfunktionen
für dieses
Abtastintervall während
eines einzigen aktiven Intervalls ausführt. Daraufhin tritt die Schaltung
in einen inaktiven Status mit geringem Energieverbrauch ein, bis
der folgende aktivierende Interrupt eintrifft.
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Eine
offenbarte Ausführungsform
kombiniert unterschiedliche Sensorarten, von denen einige längere Stabilisierungsintervalle
aufweisen als die anderen Sensoren. Unterschiedliche Sensorarten
können gleichzeitig
aktiviert werden. Diejenigen Sensorarten mit relativ kurzen Stabilisierungsintervallen
können abgetastet
und das entsprechende Signal bzw. die Signale können zumindest teilweise während der
längeren
Stabilisierungs- und Verarbeitungsintervalle für andere Sensortypen bearbeitet
werden. Diese Überlappung
trägt zum
minimalen Gesamtenergieverbrauch in jedem aktiven Intervall bei.
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Zahlreiche
weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden
ausführlichen Beschreibung
der Erfindung und ihrer Ausführungsformen,
aus den Ansprüchen
und den beiliegenden Zeichnungen hervor.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
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Es
zeigt:
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1 ein
System der Erfindung;
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2 ein
Blockdiagramm einer elektrischen Einheit, die man im System in 1 verwenden kann;
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3 eine
Darstellung verschiedener Aspekte des Betriebs der Einheit in 2 in
Abhängigkeit
von der Zeit;
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4 eine
Darstellung weiterer Aspekte des Betriebs der Einheit in 2 in
Ab hängigkeit
von der Zeit;
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5 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zum Verarbeiten der Signale von einem
Rauchsensor, den die Einheit in 2 trägt; und
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6 ein
Flussdiagramm mit der Signalverarbeitung, die zu einem oder mehreren
Wärmesensoren
gehört,
die die Einheit in 2 trägt.
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Ausführliche
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen:
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Die
Erfindung kann in zahlreichen unterschiedlichen Formen ausgeführt werden.
In den Zeichnungen dargestellt und ausführlich beschrieben werden besondere
Ausführungsformen
der Erfindung. Dabei ist zu beachten, dass die Offenbarung als Beispiel
für die
Prinzipien der Erfindung dient und nicht beabsichtigt ist, die Erfindung
auf die besonderen erläuterten
Ausführungsformen
einzuschränken.
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1 zeigt
ein Überwachungssystem 10 der Erfindung.
Das System 10 enthält
ein Systemsteuerelement 12, das ein oder mehrere programmierte Prozessoren
enthalten kann sowie vorab gespeicherte ausführbare Befehle. Die genauen
Einzelheiten des Steuerelements 12 sind natürlich keine
Einschränkung
der Erfindung.
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Das
Steuerelement 12 ist mit einer drahtlosen Antenne 12a verbunden,
wobei das System 10 mit einer drahtlosen HF-Übertragung
implementiert ist. Andere Formen der drahtlosen Übertragung fallen in den Bereich
der Erfindung.
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Die
Angehörigen
einer Anzahl elektrischer Einheiten 16 sind drahtlos mit
dem Steuerelement 12 verbunden. Die Angehörigen der
Anzahl 16, beispielsweise die elektrische Einheit 16i,
können
als batteriebetriebene Einheiten implementiert werden, die einen
oder mehrere Sensoren für
Umgebungsbedingungen aufweisen, um einen Bereich zu überwachen.
Die Sensoren können
ohne Einschränkung
der Erfindung auf Rauch, Gas, Position, Strömung, Eindringen, Bewegung
usw. ansprechen. Die elektrischen Einheiten 16 kommunizieren über jeweilige Antennen,
beispielsweise die Antenne 16i-1, Statusinformation und
Information bezüglich
der überwachten
Bedingung an das Steuerelement 12. Verschiedene Ebenen
der Verarbeitung der Signale von dem entsprechenden Sensor oder
den Sensoren an der Einheit 16i können vor Ort ausgeführt werden,
und die Ergebnisse der Verarbeitung können über die Antenne 16i-1 und 12a an
das Steuerelement 12 übertragen
werden.
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Natürlich kann
das System 10 auch eine oder mehrere drahtgebundene Verbindungen
enthalten, die beispielhaft als Verbindung 18 dargestellt
ist, die an das Steuerelement 12 angeschlossen ist. Angehörige einer
Anzahl elektrischer Einheiten 20 können für die Kommunikation mit dem
Steuerelement 12 an die Verbindung 18 ange schlossen
sein. Fachleuten ist geläufig,
dass die Angehörigen
der Anzahl 20 Detektoren für Umgebungsbedingungen sowie Ausgabe-
oder Steuergeräte
ohne irgendeine Einschränkung
der Erfindung enthalten können.
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2 zeigt
nähere
Einzelheiten eines repräsentativen
Angehörigen 16i der
Anzahl 16. Die elektrische Einheit 16i wird von
einem Gehäuse 16i-2 getragen.
Das Gehäuse 16i-2 kann
auf einer ausgewählten
Oberfläche
montiert werden.
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Die
Einheit 16i enthält
ein programmiertes Steuerelement 30 auf einem Halbleiterplättchen.
Das Element 30 enthält
einen Prozessor 30a, einen Lese/Schreibspeicher 30b und
einen nicht flüchtigen Speicher 30c.
Den Lese/Schreibspeicher 30b kann man innerhalb des Bereichs
der Erfindung mit verschiedenen Technologien für wahlfreien oder quasi wahlfreien
Zugriff implementieren, wie Fachleuten bekannt ist.
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Den
nicht flüchtigen
Speicher 30c kann man mit verschiedenen nicht flüchtigen
Technologien implementieren, zu denen OPT, Flashspeicher, EEPROM-
oder PROM-Speicherschaltungen
oder Kombinationen daraus gehören.
Natürlich
können
ausführbare
Befehle und Kalibrierparameter in einem oder mehreren nicht flüchtigen
Speichertypen abgelegt werden, die sich alle auf dem gleichen Halbleiterplättchen befinden.
Wird ein EEPROM oder ein anderer neu programmierbarer Speicher verwendet,
so können
Parameter und/oder ausführbare
Befehle von Zeit zu Zeit durch Befehle und Dateien drahtlos aktualisiert
werden, die von dem Steuerelement 12 empfangen werden.
Zusätzlich
können
beim Herstellen der Einheit 16i ausführbare Befehle eingetragen werden
und ausgeführt
und/oder modifiziert werden, ohne dass eine Verzögerung durch aufwendige Änderungen
an Maskensätzen
auftritt.
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Das
Steuerelement 30 enthält
in dem gleichen Halbleiterplättchen
integriert Interrupt- und I/O-Ports 30d. Die Schaltungen 30a, 30b, 30c und 30d sind
alle auf dem einzigen Halbleiterplättchen verbunden. Man erhält ein Einchip-Element,
das auch die Herstellbarkeit fördert.
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Das
Speichern der ausführbaren
Befehle und der Kalibrierparameter in dem gleichen nicht flüchtigen
Speicher oder in unterschiedlichen nicht flüchtigen Speichertypen, die
sich jedoch alle auf dem gleichen Halbleiterplättchen befinden, macht jegliche
getrennte integrierte Schaltungen und zugeordnete Schnittstellen,
Verbindungen usw. überflüssig. Wie
Fachleuten bekannt ist und im Weiteren ausführlicher beschrieben wird,
werden die Sensorsteuerung und die Verarbeitung sowie andere lokale Funktionen
und Kommunikationsvorgänge
mit dem Steuerelement 12 teilweise über die ausführbaren Befehle
im nicht flüchtigen
Speicher 30c in Verbindung mit der lokalen Hardware implementiert.
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Die
Einheit 16i enthält
eine drahtlose Schnittstelle 34, die mit den I/O-Ports 30d und
der Antenne 16i-1 verbunden ist. Fachleuten ist bekannt,
dass man verschiedene drahtlose Schnittstellen in der Einheit 16i verwenden
kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, solange es die
Schnittstellen den jeweiligen Einheiten ermöglichen, beispielsweise der Einheit 16i,
drahtlos mit dem Steuerelement 12 zu kommunizieren. Bevorzugt
erfolgt die Kommunikation bidirektional, obwohl eine unidirektionale
Kommunikation von den jeweiligen elektrischen Einheiten 16 in
den Bereich der Erfindung fällt.
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Die
dargestellte elektrische Einheit 16i enthält eine
Rauchkammer 36a. Die Kammer 36a ist so ausgelegt,
dass sie ein Einströmen
und Ausströmen von
Rauch enthaltender Umgebungsluft in der Nähe der Einheit 16i erlaubt.
In oder benachbart zu der Kammer 36a sind eine Strahlungsenergiequelle 36b und
ein Strahlungsenergieempfänger 36c montiert. Der
Strahler 36b kann eine Laserdiode oder eine Leuchtdiode
sein, und der Empfänger 36c kann
eine Photodiode oder ein Phototransistor sein. Sie sind in der Kammer 36a so
angeordnet, dass sie eine Raucherfassungsfunktion bereitstellen.
Wie Fachleute wissen, wird dies gemeinhin als photoelektrischer Rauchsensor
bezeichnet.
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Die
mit dem I/O-Port 30d und dem Sender 36b gekoppelten
Treiberschaltungen 38a liefern elektrische Energie an den
Sender 36b, und zwar gesteuert durch Befehle, die der Prozessor 38 ausführt. In ähnlicher
Weise ermöglicht
ein Photoverstärker 38b,
der zwischen die I/O-Ports 30d und den Sensor 36c geschaltet
ist, über
eine Aktivierungsleitung 38b-1 und eine Ausgabeleitung 38b-2 für verstärkte Sensorsignale,
den Sender 36b über
Befehle anzusprechen, die im Prozessor 30a ausgeführt werden, und
den Erfassungsverstärker 38b zu
aktivieren und ein analoges Signal von dort über die Leitung 38b-2 zu
empfangen. Das analoge Signal auf der Leitung 38b-2 kann
in einem Analog-Digital-Umsetzer konvertiert werden, der in die
I/O-Ports 30d integriert ist. Der entstehende digitalisierte
Wert kann mit Befehlen verarbeitet werden, die der Prozessor 30a ausführt. Natürlich kann
man den Photoverstärker 38b weglassen,
wenn der Analog-Digital-Umsetzer
eine ausreichende Auflösung
besitzt.
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Repräsentative
erste und zweite thermische Sensoren oder Wärmesensoren 40a und 40b sind über eine
oder mehrere Sensoraktivierungsleitungen 40a-1 und 40b-1 mit
den I/O-Ports 30d verbunden. Natürlich kann man einen einzigen
oder mehr als zwei thermische Sensoren verwenden, ohne den Bereich
der Erfindung zu verlassen. Analoge Ausgabesignale von den Sensoren 40a, 40b können über eine oder
mehrere Ausgabeleitungen 40a-2 und 40b-2 mit den
I/O-Ports 30d verbunden werden. Man kann natürlich entweder
eine gemeinsame Aktivierungsleitung oder eine gemeinsame Rückführleitung
oder mehrere Aktivierungsleitungen oder mehrere Rückführleitungen
dafür einsetzen, Signale
von den thermischen Sensoren 40a, 40b zu empfangen
oder diese zu steuern, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
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Der
Prozessor 30a kann periodisch und autonom die Sensoren 40a, 40b über die
entsprechenden Leitungen 40a-1, 40b-1 aktivieren.
Dies liefert wiederum analoge Signale, die auf den Ausgabeleitungen 40a-2 und 40b-2 thermische
Zustände
der Umgebung anzeigen. Diese Signale können digitalisiert und im Prozessor 30a verarbeitet
werden.
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Wie
im Folgenden anhand von 3 ausführlicher beschrieben wird,
kann der Prozessor 30a zum Minimieren des mittleren Energiebedarfs
nur während
aussetzender Zeitintervalle aktiviert werden, die Abstand zueinander
haben. Sowohl die Raucherfassung als auch die thermische Erfassung
erfolgen innerhalb eines gemeinsamen Aktivierungsintervalls. Das
Verarbeiten der empfangenen Signale von den jeweiligen Sensoren
erfolgt ebenfalls während des
gleichen Aktivierungsintervalls.
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Die
Einheit 16i wird bevorzugt durch eine austauschbare Batterie
B mit Energie versorgt. Eine Batteriezustands-Messschaltung 42 ist über eine
Aktivierungsleitung 42-1 und eine Batterieparameter-Rückführleitung 42-2,
die die Batteriespannung anzeigt, mit den I/O-Ports 30d verbunden.
Der Prozessor 30a kann den Zustand der Batterie B periodisch
bewerten, indem er die Messschaltung 42 aktiviert. Der
Zustand der Batterie B kann nun vom Prozessor 30a mit einem
bekannten Stromprofil in Echtzeit überwacht werden. Für Überwachungszwecke kann
der von der Messschaltung 42 auf der Leitung 42-2 empfangene
Wert mit einem bei der Herstellung programmierten Grenzwert verglichen
werden. Liegt die erfasste Spannung der Batterie B unter dem voreingestellten
Grenzwert, so kann der Prozessor 30a eine vorab gespeicherte
Routine für
eine abgefallene Batteriespannung ausführen.
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Die
Spannungserhöhungsschaltung 44,
beispielsweise eine Spannungsvervielfacherschaltung, ist mit der
Batterie B und einer Freigabeleitung 44-1 verbunden und
kann dazu verwendet werden, auf der Leitung 44-2 eine Ansteuerspannung
für die
Vorrichtung zu erzeugen, die ein hörbares Signal abgibt. Diese
Ansteuerspannung überschreitet
den Spannungswert der Batterie B beträchtlich. Die auf der Leitung 44-2 angelegte
hohe Spannung kann über
den Prozessor 30a und die Ausgabeleitung 44-3 moduliert
werden, um die Vorrichtung 48 für hörbare Ausgangssignale anzusteuern.
Diese Vorrichtung kann man ohne Einschränkung als hörbaren Schallgeber oder piezoelektrische
Vorrichtung implementieren.
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Im
Weiteren wird anhand von 4 ausführlicher erklärt, dass
der Prozessor 30a die Batteriespannungs-Erhöhungsschaltung 44 direkt
ansteuert, um auf der Leitung 44-2 eine Ausgangsspannung
zu erzeugen, die zum Betreiben des Schallgebers ausreichend hoch
ist. Der Schallgeber kann über
die Leitung 44-3 mit einem oder mehreren vorab gespeicherten
Ausgabemustern moduliert werden. Beispielsweise kann ein Ausgabemuster
nach ANSI S 3.41 gespeichert und über die Vorrichtung 48 hörbar ausgegeben
werden, falls die Einheiten 16 in den Vereinigten Staaten
verkauft werden. Wahlweise kann ein Ausgabemuster nach CSA (Canadian
Standards Association) gespeichert und für elektrische Einheiten ausgegeben
werden, die im kanadischen Markt eingebaut werden.
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Erzeugt
der Prozessor 30a ein hörbares
Ausgabemuster, so werden die stillen Intervalle zwischen Tonblöcken dazu
genutzt, eine nicht mit den Tönen zusammenhängende Verarbeitung
auszuführen,
beispielsweise das Lesen von Sensorwerten, das Verarbeiten von Sensorwerten,
das Lesen von Batteriewerten, das Verarbeiten von Batterieausgabewerten
und das Ausführen
von Kommunikationsfolgen. Durch das Multiplexen dieser Vorgänge braucht
man nur den einzelnen Prozessor 30a einzusetzen. Mit Hilfe
dieses gleichen Multiplexansatzes kann man eine hörbare Anzeige
für erschöpfte Batterien
ebenfalls geeignet erzeugen.
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Die
zeitabhängigen
Darstellungen in 3 erläutern den Energie sparenden
Betrieb der elektrischen Einheit 161 Die Kurve 100 stellt
ein Intervall aus einer Anzahl aktiver Intervalle für die Steuerschaltungen 30 dar,
die mit Abständen
aufeinander folgen. Während
dieses Intervalls können
die Ressourcen des Prozessors 30a der Sensorabtastung und
der Signalverarbeitung zugewiesen werden. Nur als Beispiel und ohne
Einschränkung
stellt die Kurve 102 ein Stabilisierungs- und Erfassungsintervall
des Photoverstärkers 38b dar,
der über
die Leitung 38b-1 aktiviert wird. Wie die Kurve 104 zeigt,
wird der Sender 36b über
die Treiberschaltungen 38a und die Leitung 38a-1 kurz
vor dem Ende des Stabilisierungsintervalls aktiviert. Dadurch wird
Strahlungsenergie R in der Prüfkammer 36a erzeugt,
von der ein Teil, der Rauch anzeigt, in ein elektrisches Signal
umgesetzt wird, das über
den Photoverstärker 38b ausgegeben wird.
Dieses Signal wird abgetastet, siehe Kurve 106, und am
Ende des Senderaktivierungsintervalls in einen Digitalwert umgesetzt.
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Während des
Photoverstärker-Stabilisierungsintervalls,
siehe Kurve 102, kann einer der thermischen Sensoren, beispielsweise
der Sensor 40a, für
eine vorbestimmte Zeitspanne aktiviert werden, siehe Kurve 108.
Ein analoges Ausgangssignal dieses Sensors auf der Leitung 40a-2 kann
abgetastet und am I/O-Port 30d digitalisiert werden, siehe
das Signal 110a.
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Ein
zweiter Wärmesensor
oder thermischer Sensor, beispielsweise der Sensor 40b,
kann nachfolgend aktiviert werden, siehe die Kurve 112.
Ein analoges Ausgangssignal dieses Sensors auf der Leitung 40b-2 kann
abgetastet und am Ende des Aktivie rungsintervalls 112 digitalisiert
werden, siehe die Kurve 110b. Nachfolgend, siehe die Kurve 114,
können
die erfassten Werte vom Rauchsensor und den thermischen Sensoren
verarbeitet werden.
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4 zeigt
einen Satz zeitabhängiger
Verläufe,
wobei ein Modulationssignal, Kurve 120, über die
Leitung 44-3 an einen Schallgeber bzw. eine Vorrichtung
angelegt wird, die hörbare
Töne erzeugt. Während des
Zeitintervalls, in dem das Einschaltsignal für den Schallgeber geliefert
wird, siehe Kurve 120, kann der Prozessor 30a über die
Leitung 44-1 die Spannungserhöhungsschaltung, beispielsweise eine
Spannungsvervielfacherschaltung 44, ansteuern, damit auf
der Ausgabeleitung 44-2 eine Ausgangsspannung erzeugt wird,
die so hoch ist, dass der Schallgeber 48 korrekt angesteuert
wird. Während
des Zeitintervalls, in dem der Schallgeber ausgeschaltet ist, beispielsweise
zwischen den internen Tongruppen, beispielsweise 120a, 120b und 120c, kann
die Sensoraktivierung und Signalverarbeitung erfolgen, die in 3 dargestellt
ist. Zudem kann die beschriebene Prüfung auf erschöpfte Batterien
sowie jegliche Erzeugung von Anweisungssignalen erfolgen und in
irgendeinem der Intervalle 120a, 120b oder 120c implementiert
werden.
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Wie
bereits erwähnt
kann die Sensorsignalverarbeitung im gleichen Aktivierungszyklus
erfolgen, in dem das Signal erfasst wird, siehe Kurve 114 in 3. 5 zeigt
ein Flussdiagramm einer dementsprechenden Verarbeitung.
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Der
Prozessor
30a, siehe
5, tastet
periodisch und autonom den Photosensor
36c ab, Schritt
140.
Dieses Sensorausgangssignal wird im Schritt
142 verarbeitet
und gefiltert, damit ein justierter Wert erzeugt wird, beispielsweise
mit der Min3-Verarbeitung, die im
US-Patent
5,736,928 (Tice) beschrieben ist. Der Wert von Min3_smoke
wird bei jeder Photoabtastung aktualisiert.
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Bei
jeder dreißigsten
Photoabtastung wird im Schritt 144 der aktualisierte Wert
von Min3_smoke dazu verwendet, im Schritt 146 einen gleitenden
Mittelwert Avg zu berechnen. Der gleitende Mittelwert wird beispielsweise
aus 256 Abtastwerten berechnet. Natürlich kann man jede andere
Anzahl von Abtastwerten verwenden, ohne den Bereich der Erfindung zu
verlassen.
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Ein
weiterer Wert, Smooth, der den kurzfristigen Zuwachs in Min3_smoke
darstellt, wird im Schritt 148 durch das Mitteln der letzten
zwei Differenzen zwischen Min3_smoke und dem entsprechenden Mittelwert
Avg berechnet. Smooth ist größer als
null wenn Min3_smoke wächst.
Smooth geht auf null zurück,
wenn Min3_smoke konstant bleibt oder abnimmt.
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Der
allerneueste Wert von Smooth wird im Schritt 150 mit einem
vorbestimmten Wert verglichen. Wird dieser Wert überschritten, so wird ein Alarmsignal übertragen,
und am Detektor erfolgt im Schritt 152 eine Anzeige. Die
beschriebenen Schritte filtern nicht nur Sensorrauschen aus, wodurch
Fehlalarme so selten wie möglich
auftreten, sondern sie führen
auch eine Empfindlichkeitskompensation aus.
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Der
Prozessor 30a, siehe 6, tastet
periodisch und autonom die Angabe eines Wärmesensors ab, beispielsweise
des Sensors 40a, siehe die Kurve 108 und den Schritt 160.
Ein Wert Avg_temp, der den gleitenden Mittelwert der letzten 256
aufeinander folgenden Werte Inst_temp einschließlich des neuesten Abtastwerts
darstellt, wird im Schritt 162 berechnet und im Schritt 164 im
Speicher abgelegt. Ein weiterer Wert Delta, der die Differenz zwischen dem
neuesten Wert Inst_temp und dem neuesten Wert Avg_temp darstellt,
wird im Schritt 166a berechnet. Ein dritter Wert Avg_delta
wird im Schritt 166b dadurch berechnet, dass der gleitende
Mittelwert der letzten zwölf
aufeinander folgenden Werte von Delta gebildet wird, und im Schritt 168 gespeichert.
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Der
aktuelle Ablesewert wird im Schritt 170 mit 22 Grad C verglichen.
Liegt der Wert über
22 Grad C und ist Avg_delta größer oder
gleich 4 (Schritt 172), so wird im Schritt 174 das
Flag ROR gesetzt.
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Ist
ROR gesetzt, siehe Schritt 176, so wird der festgelegte
Wärmealarm-Grenzwert im Schritt 178 auf
einen Wert gesetzt, der höher
ist als der neueste Wert von Inst_temp, und zwar um 25 Prozent der
Differenz zwischen dem neuesten Wert von Inst_temp und dem vorbestimmten
festliegenden Wärmealarm-Grenzwert.
Der Detektor wird dadurch empfindlicher, weil der Detektor bei einer
Temperatur unter dem vorbestimmten festliegenden Wärmealarm-Grenzwert
einen Alarm auslösen
kann.
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Ist
Avg_delta kleiner als vier, so wird der festliegende Wärmealarm-Grenzwert
nicht verringert. Der Detektor spricht in diesem Fall im Schritt 180 beim
vorbestimmten festliegenden Wärmealarm-Grenzwert
an. Dieser Ablauf wird für
den zweiten Wärmesensor 40b wiederholt.
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Durch
das Einstellen des Wärmealarm-Grenzwerts über dem
momentanen Wert von Inst_temp um eine prozentuale Differenz zwischen dem
momentanen Wert von Inst_temp und dem vorbestimmten festliegenden
Wärmealarm-Grenzwert ist
es bei einer einzigen Einstellung nicht möglich, dass eine gültige Alarmbedingung
verursacht wird. Dies vermindert die Wahrscheinlichkeit von Fehlalarmen.
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Werden
mehr als ein Wärmesensor
verwendet, und wird Avg_delta für
einen Wärmesensor
größer oder
gleich vier, so werden die festliegenden Wärmealarm-Grenzwerte für alle Wärmesensoren eingestellt. Die
Einstellung des Wärmealarm-Grenzwerts im Schritt 170 erfolgt
nur, wenn die Temperatur über
22°C liegt,
d.h. der Raumtemperatur. Die Werte Avg_temp und Avg_delta für jeden
Wärmesensor werden
einzeln gespeichert. Inst_temp wird im Schritt 180 auch
mit dem vorbestimmten Wärmealarm-Grenzwert
verglichen. Bei Überschreitung
des Grenzwerts wird im Schritt 182 ein Alarmsignal übertragen,
und am Detektor erfolgt eine Anzeige. Inst_temp wird auch mit einem
zweiten Wärmegrenzwert
verglichen. Wird dieser überschritten,
so wird ein von einem Alarmsignal verschiedenes Fehlersignal übertragen,
und am Detektor erfolgt eine Anzeige.
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Selbstverständlich kann
man die Rauchsensor-Ausgangssignale und die Ausgangssignale der thermischen
Sensoren mit unterschiedlichen Verfahren verarbeiten, ohne den Bereich
der Erfindung zu verlassen. In vergleichbarer Weise kann man andere Arten
von Sensoren in die Einheit 16i aufnehmen, ohne den Bereich
der Erfindung zu verlassen.
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Der
obigen Beschreibung ist zu entnehmen, dass zahlreiche Änderungen
und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne den Bereich der Erfindung
zu verlassen. Man beachte daher, dass keinerlei Beschränkungen
hinsichtlich der hier erläuterten
Vorrichtung beabsichtigt sind oder gefolgert werden sollten. Es
ist natürlich
beabsichtigt, mit den beigefügten
Ansprüchen
alle derartigen Modifikationen abzudecken, so dass sie in den Bereich
der Ansprüche
fallen.