Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Meldung von Rauchbildung, mit einem gepulsten strahlungsemittierenden Halbleiter-Element.
Lichtemittierende Halbleiter-Elemente sind sowohl in Form inkohärenter Strahlungsquellen (Lumineszenzdioden, vgl. z. B.
Einführung in die Lumineszenz, herausgegeben von N. Riehl, Verlag Karl Thiemig, München, 1971, S. 226-275) als auch in Form kohärenter Strahlungsquellen (Halbleiter-Laser, vgl. z. B.
Halbleiter-Laser von H. Rieck, Verlag G. Braun, Karlsruhe, 1967, S. 8-30) bekannt. Beide Formen werden heute in grossem Umfang in der Femmess- und Nachrichtentechnik angewandt, erstere beispielsweise, um dem Anregungsstrom proportionale Lichtsignale zu erzeugen, letztere infolge der grossen Strahlungsleistungen zur Informationsübermittlung über grosse Distanzen. Beide Formen besitzen vorteilhafterweise sehr kleine Abmessungen, einen kleinen elektrischen Leistungsverbrauch, Erschütterungsunempfindlichkeit und grosse Lebensdauer.
Kohärente und inkohärente Lichtquellen werden heute in den Brandalarmanlagen verwendet. Die bei der Branddetektion üblichen kohärenten Lichtquellen, z. B. kontinuierlich emittierende Gaslaser, haben den Nachteil grossen Leistungsverbrauchches, Erschütterungsempfindlichkeit, kurzen Lebensdauer sowie unnötigen Platzbeanspruchung durch grosse Abmessungen. Zudem ist ein grosser Aufwand bei Fabrikation und Installation erforderlich.
Üblich verwendete inkohärente Lichtquellen, z.B. Inkades zenzlampen besitzen den Nachteil grossen Leistungsverbrauches. Zudem ist der Aufwand für die Überwachung grösserer Distanzen beträchtlich.
Es ist Aufgabe der Erfindung, durch den Einsatz gepulster Halbleiter-Elemente, die eine elektromagnetische Strahlung emittieren, den Leistungsverbrauch, den Aufwand für die Überwachung grösserer Distanzen und die Zuverlässigkeit der Anlage unter Beibehaltung der Empfindlichkeit zu verbessern.
Das wird erfindungsgemäss erreicht durch einen Impulsgenerator (P) zur Stromversorgung des Halbleiter-Elementes (HE), und einen Halbleiter-Strahlungsdetektor (D) zum Empfang der eine Überwachungsstrecke durchquerenden Strahlungsimpulse, an dessen Ausgang in Serie eine elektronische Halbleiter-Kogik (L) und eine Anzeigevorrichtung (A) angeschlossen sind, wobei die Logik (L) durch den Impulsgenerator (P) gesteuert wird.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn für das Halbleiter-Element entweder eine Halbleiter-Laserdiode. oder eine Lumineszenz Diode eingesetzt wird.
Vorzugsweise wird die Strahlung des Halbleiter-Elementes mit Hilfe geeigneter optischer Linsen in Richtung des Detektors gebündelt.
Die Erfindung erfüllt die zugrundegelegte Aufgabe vorwiegend deshalb, weil der Leistungsverbrauch und die Zuverlässigkeit in der ganzen Schaltung, insbesondere des lichtemittierenden Halbleiter-Elementes, wegen der benutzten Halbleitertechnologie stark verbessert sind. Zudem erlaubt die Leistung der emittierten Impulse die Überwachung grosser Distanzen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachsthend anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen.
Hierbei zeigt:
Fig. 1 prinzipielle Ausführungsform der Erfindung mit einer Laserdiode
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für die Realisierung der Erfindung, wobei durch geeignete Spiegel (5, Sn) und Lichttei ler (T1, T2. . Tn) eine Mehrzahl von Strecken überwacht werden können.
Gemäss Fig. 1 fliesst durch eine Gallium-Arsenid-Laserdiode (HE) ein pulsförmiger Strom (1), der von einem Impulsgenerator (P) geliefert wird und grösser ist als der zum Einsatz der Laserstrahlung erforderliche Schwellenstrom. Der emittier te Lichtimpuls wird im Detektor (D), vorzugsweise eine
Photodiode, empfangen und bewirkt in diesem einen gepulsten
Photostrom, dessen Amplitude proportional der Intensität der einfallenden Strahlung ist. Wenn Rauchteilchen, infolge eines angehenden Brandes in die Strecke zwischen Laserdiode und
Detektor gelangen, verursachen sie eine Verminderung der
Intensität der Lichtimpulse wegen Streuung und Absorption.
Diese Verminderung verursacht eine Verkleinerung der
Amplitude des Stromimpulses des Detektors. Diese
Amplitude wird mit einem Referenzwert mit Hilfe eines
Komparators verglichen, wobei der Referenzwert dem Zustand ohne Rauchteilchen entspricht. Wenn die Amplitude einer wählbaren Anzahl Stromimpulse des Detektors einen bestimm ten Wert unterschreitet, gibt die Logik (L) der Anzeigevor richtung (A) das gewünschte Signal. Die Auswertung in der
Logik geschieht synchron mit den Impulsen des Impulsgenera tors.
Gemäss Fig. 2 ist der Aufbau von Fig. 1 für eine Mehrzahl n zu überwachender Strecken erweitert worden. Dabei können die Strecken frei bezüglich Länge und Lage im Raum gewählt werden. Zur Detektion werden n-Detektoren (D1, D2. . Dn) benötigt. Die Logik wertet die Signale der Detektorenausgänge so aus, dass eine Warnanzeige zustande kommt, wenn Rauch partikel in mindestens einer der Strecken vorkommen.
PATENTANSPRUCH
Anordnung zur Meldung von Rauchbildung, mit einem gepulsten strahlungsemittierenden Halbleiter-Element, gekennzeichnet durch einen Impulsgenerator (P) zur Stromversorgung des Halbleiter-Elementes (HE), und einen Halbleiter Strahlungsdetektor (D) zum Empfang der eine Überwachungsstrecke durchquerenden Strahlungsimpulse, an dessen Ausgang in Serie eine elektronische Halbleiter-Logik (L) und eine Anzeigevorrichtung (A) angeschlossen sind, wobei die Logik (L) durch den Impulsgenerator (P) gesteuert wird.
UNTERANSPRÜCHE
1. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Element ein Halbleiter-Laser ist.
2. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Element ein Halbleiter-Lumineszenz Bauelement ist.
3. Anordnung nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch mehrere Spiegel, Strahlenteiler und Detektoren zur gleichzeitigen Überwachung mehrerer Strecken durch Aufteilung des Strahlenganges.
4. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender- und Empfängeranlagen in einem Gehäuse untergebracht sind, und dass Spiegel und Strahlenteiler zur gleichzeitigen Überwachung mehrerer Strecken durch Aufteilung des Strahlenganges vorgesehen sind.
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The invention relates to an arrangement for reporting smoke formation with a pulsed radiation-emitting semiconductor element.
Light-emitting semiconductor elements are both in the form of incoherent radiation sources (luminescence diodes, cf. e.g.
Introduction to luminescence, edited by N. Riehl, Verlag Karl Thiemig, Munich, 1971, pp. 226-275) as well as in the form of coherent radiation sources (semiconductor laser, see e.g.
Semiconductor laser from H. Rieck, Verlag G. Braun, Karlsruhe, 1967, pp. 8-30) known. Both forms are used today to a large extent in telemetry and communications technology, the former for example to generate light signals proportional to the excitation current, the latter as a result of the high radiation power for transmitting information over large distances. Both forms advantageously have very small dimensions, low electrical power consumption, insensitivity to vibrations and a long service life.
Coherent and incoherent light sources are used in fire alarm systems today. The coherent light sources commonly used in fire detection, e.g. B. continuously emitting gas lasers have the disadvantage of high power consumption, sensitivity to vibrations, short service life and unnecessary space requirements due to large dimensions. In addition, a great deal of effort is required in manufacture and installation.
Commonly used incoherent light sources, e.g. Incades zenzlampen have the disadvantage of high power consumption. In addition, the effort involved in monitoring larger distances is considerable.
It is the object of the invention to use pulsed semiconductor elements that emit electromagnetic radiation to improve power consumption, the effort required to monitor greater distances and the reliability of the system while maintaining sensitivity.
This is achieved according to the invention by a pulse generator (P) for the power supply of the semiconductor element (HE), and a semiconductor radiation detector (D) for receiving the radiation pulses crossing a monitoring path, at the output of which an electronic semiconductor logic (L) and in series a display device (A) are connected, the logic (L) being controlled by the pulse generator (P).
It is advantageous if either a semiconductor laser diode for the semiconductor element. or a luminescent diode is used.
The radiation from the semiconductor element is preferably focused in the direction of the detector with the aid of suitable optical lenses.
The invention achieves the underlying object mainly because the power consumption and the reliability in the entire circuit, in particular the light-emitting semiconductor element, are greatly improved because of the semiconductor technology used. In addition, the power of the emitted impulses enables large distances to be monitored.
Further details of the invention emerge from the exemplary embodiments explained below with reference to figures.
Here shows:
Fig. 1 basic embodiment of the invention with a laser diode
Fig. 2 shows an embodiment for the implementation of the invention, with suitable mirrors (5, Sn) and Lichttei ler (T1, T2... Tn) a plurality of routes can be monitored.
According to FIG. 1, a pulsed current (1) flows through a gallium arsenide laser diode (HE), which is supplied by a pulse generator (P) and which is greater than the threshold current required to use the laser radiation. The emittier te light pulse is in the detector (D), preferably one
Photodiode, received and caused in this one pulsed
Photocurrent, the amplitude of which is proportional to the intensity of the incident radiation. If smoke particles get into the path between the laser diode and the
Detector, they cause a decrease in the
Intensity of the light pulses due to scattering and absorption.
This decrease causes the
Amplitude of the current pulse of the detector. This
Amplitude is compared with a reference value using a
Comparator compared, the reference value corresponding to the state without smoke particles. If the amplitude of a selectable number of current pulses from the detector falls below a certain value, the logic (L) of the display device (A) gives the desired signal. The evaluation in the
Logic happens synchronously with the pulses from the pulse generator.
According to FIG. 2, the structure of FIG. 1 has been expanded for a plurality of n routes to be monitored. The routes can be freely chosen in terms of length and location in space. For detection, n-detectors (D1, D2.. Dn) are required. The logic evaluates the signals from the detector outputs in such a way that a warning is displayed if smoke particles occur in at least one of the routes.
PATENT CLAIM
Arrangement for reporting smoke formation, with a pulsed radiation-emitting semiconductor element, characterized by a pulse generator (P) for supplying power to the semiconductor element (HE), and a semiconductor radiation detector (D) for receiving the radiation pulses crossing a monitoring path, at its output in Series an electronic semiconductor logic (L) and a display device (A) are connected, the logic (L) being controlled by the pulse generator (P).
SUBCLAIMS
1. Arrangement according to claim, characterized in that the semiconductor element is a semiconductor laser.
2. Arrangement according to claim, characterized in that the semiconductor element is a semiconductor luminescence component.
3. Arrangement according to claim, characterized by several mirrors, beam splitters and detectors for simultaneous monitoring of several routes by splitting the beam path.
4. Arrangement according to claim, characterized in that the transmitter and receiver systems are housed in a housing, and that the mirror and beam splitter are provided for simultaneous monitoring of several routes by dividing the beam path.
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