CH620038A5

CH620038A5 - Detector device, in particular for smoke

Info

Publication number: CH620038A5
Application number: CH1362577A
Authority: CH
Inventors: William J Malinowski
Original assignee: Chloride Batterijen Bv
Priority date: 1976-11-16
Filing date: 1977-11-08
Publication date: 1980-10-31
Also published as: IL52977A0; BR7707636A; JPS5724501B2; IE46081L; AU3066877A; IE46081B1; IN147535B; FR2370974A1; SE7712831L; SE421841B; CA1085019A; GB1555182A; AU512053B2; DE2751073A1; NZ185220A; FR2370974B1; JPS5387282A; DE2751073C2; IL52977A; AR215485A1

Description

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, diese Nachteile zu vermeiden und eine Verlängerung der Lebensdauer der lichtaussendenden Diode durch Herabsetzung der Impulsfrequenz ohne Verlängerung der Ansprechzeit der Detektoreinrichtung zu ermöglichen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Detektoreinrichtung mit einer intermittierend mit einem vorbestimmten Impulsabstand arbeitenden Strahlungsenergie-Erzeugungsvorrichtung, einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Signalimpulses als Reaktion auf die pulsierende Strahlungsenergie unter vorbestimmten Bedingungen und mit einer Vorrichtung, die auf eine vorbestimmte Mehrzahl von erzeugten Signalimpulsen anspricht, um

620 038

ein Ausgangssignal zu erzeugen, welche Detektoreinrichtung gekennzeichnet ist durch auf einen ersten Signalimpuls ansprechende Mittel zum Verringern des Abstandes zu mindestens einem nächsten Strahlungsenergieimpuls auf einen Wert, der kleiner ist als der vorbestimmte Impulsabstand.

Wenn auch der nächste Strahlungsenergieimpuls zur Erzeugung eines Signalimpulses führt, dann kann in einer ersten Ausführungsform auch der darauf folgende Impuls in dem verringerten Abstand erzeugt werden, wobei dann fortlaufend Impulse mit dem verringerten Abstand erzeugt werden können, solange der jeweils vorangehende Impuls zur Erzeugung eines Signalimpulses führt. Wenn aber ein Impuls nicht mehr zur Erzeugung eines Signalimpulses führt, kann der Abstand zum nächsten Impuls wieder auf den längeren vorbestimmten Wert übergehen.

In einer geeigneten Schaltung gemäss dieser ersten Ausführungsform kann mit jedem Impuls, der z.B. einer lichtaussendenden Diode zugeführt wird, ein kürzerer Impuls an eine bistabile Schaltvorrichtung abgegeben werden, um dafür zu sorgen, dass die Schaltvorrichtung kein Signal an einen Integrator abgibt. Die bistabile Schaltvorrichtung kann ein Flip-Flop sein, wobei dann der kürzere Impuls zu Beginn jedes der lichtaussendenden Diode zugeführten Impulses dem Rücksetz-anschluss des Flip-Flops zugeführt werden kann. Wenn während des Auftretens eines ersten Impulses die vorbestimmten Bedingungen erfüllt sind, z.B. Rauch vorhanden ist, dann kann der als Folge erzeugte Ausgangsimpuls, der während der Dauer des der lichtaussendenden Diode zugeführten Impulses, aber nach dem kurzen Impuls, auftritt, dem Setzanschluss des Flip-Flops zugeführt werden, so dass das Flip-Flop einen Signalimpuls an den Integrator abgibt. Der vom Flip-Flop abgegebene Signalimpuls kann gleichzeitig einem elektronischen Schalter zugeführt werden, der einem Impulsgenerator zugeordnet ist, um dessen Impulsfrequenz zu erhöhen. Dadurch wird der Abstand zum nächsten oder zweiten Impuls verringert.

Der mit dem zweiten Impuls auftretende, dem Rücksetzan-schluss des Flip-Flops zugeführte kurze Impuls stellt nicht nur das an den Integrator abgegebene Signal ab, sondern bringt auch den elektronischen Schalter in seinen anfänglichen Zustand zurück. Daher wird, wenn der zweite Impuls nicht zur Erzeugung eines Signalimpulses führt, der Abstand zum nachfolgenden oder dritten Impuls wieder auf den ursprünglichen, vorbestimmten Impulsabstand verlängert. Wenn jedoch der zweite Impuls zur Erzeugung eines Signalimpulses führt, dann wird auch der Abstand zum dritten Impuls verkürzt.

In einer zweiten Ausführungsform der Detektoreinrichtung kann, nachdem ein Lichtimpuls in der Einrichtung vorhandenen Rauch beleuchtet hat und daher ein Signal am Ausgang eines Verstärkers erzeugt worden ist, ein Impulsgenerator mit erhöhter Frequenz Impulse in der genannten vorbestimmten Mehrzahl, die für die Erzeugung eines Ausgangs- oder Alarmsignals erforderlich ist, abgeben. Wenn Rauch während des Auftretens all dieser Impulse vorhanden ist, wird dann das Ausgangssignal erzeugt.

Wenn nicht mit jedem der auf den ersten Impuls folgenden Impulse (oder jedem Impuls der für die Erzeugung des Alarmsignals erforderlichen Mehrzahl, wenn diese kleiner ist) Rauch festgestellt wird, dann kann der Impulsgenerator nach der Abgabe der vorbestimmten Anzahl Impulse mit der erhöhten Frequenz wieder auf die anfängliche, niedrigere Frequenz zurückkehren.

In einer ersten Variante dieser zweiten Ausführungsform kann die erhöhte Impulsfrequenz während einer vorbestimmten kurzen Zeitspanne statt für eine vorbestimmte Zahl von Impulsen aufrechterhalten werden. Die Wirkungsweise bleibt sich dabei im übrigen gleich, indem ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne die erforderliche Zahl von als Reaktion auf Rauch erzeugten Signalimpulsen empfangen wird. Andernfalls geht die Impulsfrequenz nach Ablauf der vorbestimmten Zeitspanne auf den anfänglichen, niedrigeren Wert zurück.

In einer anderen Variante der zweiten Ausführungsform 5 kann jeder Impuls, mit dem Rauch festgestellt wird, einen Zeitgeber auf Null zurückstellen, so dass der Impulsgenerator dauernd mit der erhöhten Frequenz arbeitet, solange Rauch vorhanden ist. Sobald jedoch die Rauchkonzentration unter einen vorbestimmten Wert sinkt, geht nach einer vorbestimm-iii ten Zahl von Impulsen oder nach einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem letzten Impuls, der zur Erzeugung eines Signalimpulses geführt hat, die Impulsfrequenz auf den niedrigeren Wert zurück.

In einer weiteren Variante kann durch den ersten Impuls, i-, mit dem Rauch festgestellt wird, die Impulsfrequenz für eine vorbestimmte Zahl von Impulsen oder für eine vorbestimmte Zeitspanne auf den erhöhten Wert gebracht werden, ohne dass die nachfolgenden, mit der erhöhten Frequenz auftretenden Impulse, mit denen Rauch festgestellt wird, einen Einfluss auf 2i, die Zeitspanne oder die Zahl der Impulse nehmen, für welche der Impulsgenerator mit der erhöhten Frequenz arbeitet. Wenn in dieser Variante mit allen Impulsen der vorbestimmten Anzahl Rauch festgestellt wird, wird das Alarmsignal erzeugt, und der Impulsgenerator geht auf die niedrigere Frequenz zurück, während das Alarmsignal weiter besteht. Zu Beginn des nächsten Impulses wird das Alarmsignal ausgeschaltet. Wenn mit diesem nächsten Impuls wieder Rauch festgestellt wird, wird die Impulsfrequenz wieder erhöht, und wenn mit der vorbestimmten Zahl nachfolgender Impulse Rauch festgestellt wird, m wird wieder das Alarmsignal erzeugt. Mit dieser Variante wird somit ein intermittierendes Alarmsignal erzeugt.

In noch einer weiteren Variante, die beispielsweise in einer Anlage mit mehreren Detektoreinrichtungen verwendet werden könnte, kann das Alarmsignal bzw. eine von diesem betätigte ^ Alarmeinrichtung im EIN-Zustand verriegelt werden, nachdem das Alarmsignal einmal erzeugt worden ist, und kann dann der Impulsgenerator und damit auch die lichtaussendende Diode ausgeschaltet werden, bis die Verriegelung der Alarmeinrichtung aufgehoben wird.

4(1

Teile der Schaltungen gemäss der beschriebenen zweiten Ausführungsform können ähnlich ausgebildet sein wie die in der US-PS 3 946 241 beschriebenen Schaltungen, in denen mit jedem der lichtaussendenden Diode zugeführten Impuls ein ■»5 kürzerer Impuls an eine bistabile Schaltvorrichtung abgegeben wird, um dafür zu sorgen, dass die Schaltvorrichtung kein Signal an einen Integrator abgibt. Die bistabile Schaltvorrichtung kann ein Flip-Flop sein, wobei der kürzere Impuls zu Beginn jedes der lichtaussendenden Diode zugeführten Impulses an den s» Rücksetzanschluss des Flip-Flops abgegeben werden kann. Wenn während eines ersten Impulses Rauch vorhanden ist,

kann das dadurch erzeugte Signal, das während der Dauer des der lichtaussendenden Diode zugeführten Impulses, aber nach dem an den Rücksetzanschluss des Flip-Flops abgegebenen 55 kurzen Impuls, auftritt, dem Setzanschluss des Flip-Flops zugeführt werden, so dass dieses einen Signalimpuls an den Integrator abgibt. Der vom Flip-Flop abgegebene Signalimpuls kann auch - über einen Impulszähler oder Zeitgeber - einem dem Impulsgenerator zugeordneten elektronischen Schalter zuge-Mi führt werden, um dessen Zustand zu ändern und damit wie beschrieben die Impulsfrequenz zu erhöhen.

Anhand der Zeichnung werden nachstehend Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Detektoreinrichtung näher (,5 erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Schema einer elektrischen Schaltung zur Verwendung in einer Rauchdetektoreinrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

620 038

4

Fig. 2 eine graphische Darstellung der zeitlichen Abstände von Impulsen, die den verschiedenen Schaltungsteilen von Fig. 1 zugeführt werden,

Fig. 3 ein Schema einer elektrischen Schaltung zur Verwendung in einer Rauchdetektoreinrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 eine graphische Darstellung, aus der das Ansprechen verschiedener Teile der Schaltung gemäss Fig. 3 während dem Auftreten der Impulse ersichtlich ist,

Fig. 5 eine graphische Darstellung der zeitlichen Abstände von Impulsen, die in der Schaltung gemäss Fig. 3 auftreten,

wenn nur mit einem einzelnen Impuls Rauch festgestellt wird, Fig. 6 eine ähnliche graphische Darstellung wie Fig. 5 für den Fall, dass kontinuierlich Rauch vorhanden ist,

Fig. 7 ein Schema einer abgeänderten elektrischen Schaltung zur Verwendung in der Rauchdetektoreinrichtung nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 8 eine graphische Darstellung der zeitlichen Abstände von Impulsen in der Schaltung gemäss Fig. 7 für den Fall, dass kontinuierlich Rauch vorhanden ist.

In Fig. 1 ist eine elektronische Schaltung zur Verwendung in einer Rauchdetektoreinrichtung dargestellt, die nach dem Lichtreflexionsprinzip arbeitet.

Gewisse Teile der dargestellten Schaltung sind schon in der US-PS 3 946 241 beschrieben und beansprucht worden.

Die Schaltung enthält eine lichtaussendende Diode LED und eine Fotozelle C, die ausserhalb der direkten Linie der Lichtstrahlen von der Lichtquelle LED angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Zelle C so angeordnet, dass in ihrem Gesichtsfeld ein Teil des Lichtstrahlenbüschels vor der Lichtquelle LED unter einem Winkel von etwa 135° zur Achse des Strahlenbüschels erscheint, damit der bekannte « Vorwärtsstreuungseffekt» ausgenutzt werden kann.

Der Ausgang der Zelle C ist mit dem Eingang eines Verstärkers A verbunden, dessen Ausgang seinerseits mit dem Setzanschluss einer bistabilen Schaltvorrichtung F, beispielsweise eines Flip-Flops, verbunden ist.

Der Verstärker A kann irgend eine geeignete Schaltung sein, die ein Signal von der Zelle C in ein Steuersignal für das Flip-Flop F umwandelt und die zu diesem Zweck Vorverstärkungsstufen und Mittel enthalten kann, die ein Ausgangssignal nur dann abgeben, wenn das Signal einen vorbestimmten Wert erreicht. Der Verstärker kann also als Niveaudetektor ausgebildet sein. Der Ausgang des Flip-Flops F ist mit einem Integrator T und mit einem elektronischen Schalter S1 verbunden. Der Schalter Sl wird von einem Ausgangssignal des Flip-Flops zu einem noch zu beschreibenden Zweck geschlossen. Der Integrator T besitzt eine geeignete Zeitkonstante derart, dass ihm eine vorbestimmte Zahl von Impulsen zugeführt werden muss, damit er ein Ausgangssignal an eine Alarmeinrichtung K abgibt.

Für die Lieferung von Impulsen an die Lichtquelle LED und zu anderen, noch zu beschreibenden Zwecken ist ein Impulsgenerator P vorgesehen, der über einen Widerstand R1 an eine Spannungsquelle angeschlossen ist. Der elektronische Schalter Sl und ein Widerstand R2 sind zu dem Widerstand R1 parallel geschaltet. Wenn der Schalter Sl geöffnet ist, hat er dem Impulsgenerator P zugeführte Strom einen solchen Wert, dass die Impulsfrequenz beispielsweise 1 Impuls pro 5 Sekunden beträgt. Wenn der Schalter Sl geschlossen ist, so dass der Widerstand R2 parallel zum Widerstand R1 angeordnet ist,

dann wird durch den erhöhten Strom die Impulsfrequenz auf beispielsweise 1 Impuls pro 0,2 Sekunden erhöht.

Zusätzlich zur Lieferung eines Impulses an die Lichtquelle LED liefert der Impulsgenerator P im wesentlichen gleichzeitig einen Impuls von im wesentlichen gleicher Dauer an einen im Ruhezustand geschlossenen Schalter S2, um diesen für die Dauer des Impulses zu öffnen, sowie über einen Diskriminator D, der den Impuls in eine am Anfang des Impulszyklus auftretende Spitze umwandelt, ein Signal an den Rücksetzanschluss des Flip-Flops F.

Der Schalter S2 liegt zwischen dem Ausgang des Verstärkers A und Masse, so dass der Verstärkerausgang kurzgeschlos-s sen ist, ausser während der Zeit, in der der Schalter S2 vom Impulsgenerator P geöffnet gehalten wird.

Die Wirkungsweise der Detektoreinrichtung wird anhand der Fig. 2 erläutert. Diese zeigt eine graphische Darstellung des Ansprechens der verschiedenen Teile der Schaltung während m eines Impulses, wenn im Lichtstrahlenbüschel eine vorbestimmte Menge Rauch vorhanden ist. Auf der Horizontalen ist die Zeit dargestellt, und vertikal ist das Ansprechen dargestellt. Die Einheiten für die Darstellung des Ansprechens sind willkürlich gewählt, und die vertikalen Höhen der verschiedenen Kur-i s ven stehen in keiner Beziehung zueinander, soweit nachstehend nichts anderes angegeben ist.

Jeder Zyklus beginnt mit der Zufuhr eines Impulses vom Impulsgenerator P zur Lichtquelle LED, zum Schalter S2 und zum Rücksetzanschluss des Flip-Flops F. Die der Lichtquelle :n LED und dem Schalter S2 zugeführten Impulse sind beide mit der Kurve PI dargestellt, da sie von gleicher Dauer sind. Sie können aber natürlich verschiedene Höhen und verschiedene Polaritäten haben.

Der vom Diskriminator D an den Rücksetzanschluss des Flip-Flops F abgegebene Impuls ist mit der Kurve PD1 dargestellt. Dieser Impuls sorgt dafür, dass das Flip-Flop F am Anfang jedes Impulszyklus ausgeschaltet ist. Infolge der Zufuhr des Impulses zur Lichtquelle LED erzeugt diese einen Lichtimpuls, dessen Dauer und relative Intensität mit der Kurve LI dargestellt sind.

Wenn in dem im Gesichtsfeld der Zelle C liegenden Teil des Strahlenbüschels kein Rauch vorhanden ist, dann erzeugt die Zelle keinen Ausgangsimpuls und gibt folglich auch der Verstärker A kein Ausgangssignal ab. Am Ende des Impulses PI hört die Speisung der Lichtquelle LED auf, und der Schalter S2 schliesst wieder, um den Verstärkerausgang mit Masse zu verbinden.

Wenn jedoch im Lichtstrahlenbüschel Rauch auftritt, dann erzeugt die Zelle C einen Spannungsimpuls, der mit der Kurve >» VI dargestellt ist und der im Verstärker A verstärkt wird. Wenn die Rauchmenge genügend gross ist, um ein Signal vorbestimmter Höhe zu erzeugen, dann liefert der Verstärker A einen Ausgangsimpuls an den Setzanschluss des Flip-Flops. Es ist üblich, ein Ausgangssignal nur dann zu erzeugen und damit eine 45 Alarmauslösung nur dann zu bewirken, wenn eine vorbestimmte Rauchkonzentration, z.B. 1 oder 2%, vorhanden ist.

Die Rauchkonzentration in Prozenten ist definiert als die Rauchmenge, die auf 30cm Länge den entsprechenden Prozentsatz Licht absorbiert.

50 In Fig. 2 ist die Höhe des Verstärkersignals, die für die Abgabe eines Ausgangsimpulses an das Flip-Flop F erforderlich ist, mit einer gestrichelten horizontalen Linie L dargestellt. In dem Verstärker A können Einstellmittel (nicht dargestellt) vorhanden sein, mit welchen die Detektoreinrichtung geeicht wer-55 den kann, so dass der Alarmpunkt bei einer vorbestimmten Rauchkonzentration liegt.

Wenn die Rauchmenge im Gesichtsfeld der Zelle C die vorbestimmte Konzentration erreicht hat, dann erzeugt der (iW Verstärker A das mit der Kurve A in Firg. 2 dargestellte Signal, das die Linie L im Punkt Y erreicht, so dass ein Signal an den Setzanschluss des Flip-Flops F abgegeben wird. Dadurch wird das Flip-Flop-Ausgangssignal eingeschaltet, wie durch die Kurve FF dargestellt, und der Schalter Sl wird geschlossen, um fi5 den dem Impulsgenerator P zugeführten Strom zu erhöhen (Kurve Cp).

Der Ausgangsimpuls des Flip-Flops F wird im Integrator T gespeichert. Der erhöhte Speisestrom des Impulsgenerators P

5

620 038

steigert die Impulsfrequenz auf einen vorgegebenen Wert, z.B. 1 Impuls pro 0,2 Sekunde oder 5 Impulse pro Sekunde.

Wie in Fig. 2 angegeben, beträgt der Impulsabstand im Wartebetrieb (Fall A) 5 Sekunden, so lange kein Rauch festgestellt wird. Wenn jedoch Rauch mit der vorbestimmten Konzentration auftritt, dann wird die Zeit bis zum nächsten Impuls P2 wie in Fig. 2 angegeben auf 0,2 Sekunden herabgesetzt (Fall B).

Mit dem Beginn des Impulses P2 wird die Lichtquelle LED erneut gespeist, der Schalter S2 wird geöffnet, und dem Rücksetzanschluss des Flip-Flops F wird eine Spannungsspitze zugeführt. Damit wird beim Beginn des zweiten Impulses das Flip-Flop-Ausgangssignal ausgeschaltet, so dass der Schalter Sl öffnet, so dass der Impulsgenerator P wieder mit der früheren Frequenz von 1 Impuls pro 5 Sekunden arbeitet. Wenn daher mit dem zweiten Impuls nicht genügend Rauch festgestellt wird, um ein Ausgangssignal vom Verstärker A zum Flip-Flop F zu erzeugen, dann verbleibt die Impulsfrequenz auf dem Wartebetriebswert.

Wenn jedoch auch mit dem zweiten Impuls Rauch festgestellt wird, dann reagieren die verschiedenen Teile der Schaltung wieder gleich, wie es in Fig. 2 für den Impuls PI dargestellt ist. Der Impulsgenerator geht also wieder auf die höhere Impulsfrequenz über, und ein zweiter Impuls wird im Integrator T gespeichert.

Obwohl der Schalter S1 am Anfang jedes Impulses öffnet, wird er bei Feststellung von Rauch während des jeweiligen Impulses nach etwa 10 Mikrosekunden wieder geschlossen (je nach der Rauchkonzentration und der von dieser abhängigen Anstiegsgeschwindigkeit des Verstärkersignals, die den Zeitpunkt bestimmt, zu welchem die Kurve A die Höhe L erreicht).

Solange mit jedem Impuls Rauch festgestellt wird, arbeitet also der Impulsgenerator P fortwährend mit der höheren Frequenz, da die Öffnungszeit des Schalters nur etwa 10 Mikrosekunden auf jeweils 200 000 Mikrosekunden (0,2 Sekunden) beträgt.

Wenn der Integrator T so ausgelegt ist, dass er die Alarmeinrichtung K betätigt, nachdem ihm fünf aufeinanderfolgende Impulse zugeführt worden sind, dann wird also der Alarm innerhalb von weniger als einer Sekunde nach dem Eintreffen des ersten Impulses ausgelöst, obwohl die Wartebetireb-Impuls-frequenz nur 1 Impuls pro 5 Sekunden beträgt.

In der bisher beschriebenen Schaltung werden kontinuierlich Impulse mit der höheren Impulsfrequenz erzeugt, bis der Rauch aus der Detektoreinrichtung verschwunden ist. Erst dann wird die Alarmeinrichtung abgestellt und kehrt die Impulsfrequenz auf den Wartebetriebswert zurück.

In gewissen Anlagen kann es jedoch wünschbar sein, die Alarmeinrichtung im eingeschalteten Zustand zu ververriegeln, nachdem der Integrator die erforderliche Anzahl Impulse empfangen hat.

Um zu verhindern, dass der Impulsgenerator P die Lichtquelle LED fortwährend mit der erhöhten Impulsfrequenz speist, bis die Alarmeinrichtung von Hand ausgeschaltet wird, können Mittel vorgesehen werden, die den Impulsgenerator abschalten, wenn der Integrator T ein Alarmbetätigungssignal abgibt. Beispielsweise kann im Stromkreis des Impulsgenerators P ein Schalter S3 angeordnet werden, der vom Ausgangssignal des Integrators T geöffnet wird. Wenn der Alarm ausgelöst wird, wird daher der Impulsgenerator P ausgeschaltet, und er bleibt ausgeschaltet, bis das der Alarmeinrichtung zugeführte Ausgangssignal des Integrators T durch manuelles öffnen eines Schalters S4 in der Speiseleitung des Integrators beendet wird.

In der dargestellten Schaltung verbindet der im Ruhezustand geschlossene Schalter S2 den Ausgang des Verstärkers A mit Masse, so dass an diesem Ausgang während der Zeit, während welcher die Lichtquelle LED nicht gespeist ist, kein Signal auftreten kann. Es ist jedoch klar, dass dieser Schalter ebensogut an einer anderen Stelle in der Schaltung angeordnet werden könnte. Auch könnte als Mittel zum Verhindern des Auftretens von Signalen bei nicht gespeister Lichtquelle ein im Ruhezustand geöffneter Schalter verwendet werden, der in Reihe mit dem Verstärkerausgang angeordnet wäre und s geschlossen würde, wenn die Lichtquelle gespeist wird.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform einer elektronischen Schaltung zur Verwendung in einer nach dem Lichtreflexionsprinzip arbeitenden Rauchdetektoreinrichtung dargestellt.

Die Schaltung gemäss Fig. 3 enthält wieder eine lichtaussen-II) dende Diode LED und eine Fotozelle C, die ausserhalb der direkten Linie der Lichtstrahlen von der Lichtquelle LED angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Zelle C so angeordnet, dass in ihrem Gesichtsfeld ein Teil des Lichtstrahlenbüschels vor der Lichtquelle LED unter einem Winkel von etwa 135° zur Achse i> des Strahlenbüschels erscheint, damit der bekannte «Vorwärts-streuungseffekt» ausgenutzt werden kann.

Der Ausgang der Zelle C ist mit dem Eingang eines Verstärkers A verbunden, dessen Ausgang seinerseits mit dem Setzanschluss einer bistabilen Schaltvorrichtung F, beispielsweise eines :u Flip-Flops, verbunden ist.

Der Verstärker A kann irgend eine geeignete Schaltung sein, die ein Signal von der Zelle C in ein Steuersignal für das Flip-Flop F umwandelt und die zu diesem Zweck Vorverstärkungsstufen und Mittel enthalten kann, die ein Ausgangssignal :s nur dann abgeben, wenn das Signal einen vorbestimmten Wert erreicht. Der Verstärker kann also als Niveaudetektor ausgebildet sein. Der Ausgang des Flip-Flops F ist mit einem Integrator I und über einen Zeitgeber oder Impulszähler PC mit einem elektronischen Schalter S1 verbunden. Der Schalter Sl wird von !i> Ausgangssignalen des Flip-Flops in noch zu beschreibender Weise und zu einem noch zu beschreibenden Zweck geschlossen. Der Integrator I besitzt eine geeignete Zeitkonstante derart, dass ihm eine vorbestimmte Zahl von Impulsen zugeführt werden muss, damit er ein Ausgangssingal an eine Alarmein-is richtung K abgibt.

Für die Lieferung von Impulsen an die Lichtquelle LED und zu anderen, noch zu beschreibenden Zwecken ist ein Impulsgenerator P vorgesehen, der über einen Widerstand R1 an eine Spannungsquelle angeschlossen ist. Der elektronische Schalter an Sl und ein Widerstand R2 sind zu dem Widerstand R1 parallel geschaltet. Wenn der Schalter Sl geöffnet ist, hat der dem Impulsgenerator P zugeführte Strom einen solchen Wert, dass die Impulsfrequenz beispielsweise 1 Impuls pro 5 Sekunden beträgt. Wenn der Schalter S1 geschlossen ist, so dass der 45 Widerstand R2 parallel zum Widerstand R1 angeordnet ist,

Zusätzlich zur Lieferung eines Impulses an die Lichtquelle LED liefert der Impulsgenerator P im wesentlichen gleichzeitig ?» einen Impuls von im wesentlichen gleicher Dauer an einen im Ruhezustand geschlossenen Schalter S2, um diesen für die Dauer des Impulses zu öffnen, sowie über einen Diskriminator D, der den Impuls in eine am Anfang des Impulszyklus auftretende Spitze umwandelt, ein Signal an den Rücksetzanschluss ss des Flip-Flops F.

Der Schalter S2 liegt zwischen dem Ausgang des Verstärkers A und Masse, so dass der Verstärkerausgang kurzgeschlossen ist, ausser während der Zeit, in der der Schalter S2 von Impulsgenerator P geöffnet gehalten wird.

Mi Die Wirkungsweise der verschiedenen Teile der Detektoreinrichtung während des Auftretens eines einzelnen Impulses wird anhand der Fig. 4 erläutert. Diese zeigt eine graphische Darstellung des Ansprechens der verschiedenen Teile der Schaltung während eines Impulses, wenn im Lichtstrahlenbü-(vs schei eine vorbestimmte Menge Rauch vorhanden ist. Auf der Horizontalen ist die Zeit dargestellt, und vertikal ist das Ansprechen dargestellt. Die Einheiten für die Darstellung des Ansprechens sind willkürlich gewählt, und die vertikalen Höhen

620 038

6

der verschiedenen Kurven stehen in keiner Beziehung zueinander, soweit nachstehend nichts anderes angegeben ist.

Jeder Zyklus beginnt mit der Zufuhr eines Impulses vom Impulsgeneraor P zur Lichtquelle LED, zum Schalter S2 und zum Rücksetzanschluss des Flip-Flops F. Die der Lichtquelle LED und dem Schalter S2 zugeführten Impulse sind beide mit der Kurve PI dargestellt, da sie von gleicher Dauer sind. Sie können aber natürlich verschiedene Höhen und verschiedene Polaritäten haben.

Wenn in dem im Gesichtsfeld der Zelle C liegenden Teil des Strahlenbüschels kein Rauch vorhanden ist, dann erzeugt die Zelle keinen Ausgangsimpuls und gibt folglich auch der Verstärker A kein Signal ab. Am Ende des Impulses PI hört die Speisung der Lichtquelle LED auf, und der Schalter S2 schliesst wieder, um den Verstärkerausgang mit Masse zu verbinden.

Wenn jedoch im Lichtstrahlenbüschel Rauch auftritt, dann erzeugt die Zelle C einen Spannungsimpuls der mit der Kurve VI dargestellt ist und der im Verstärker A verstärkt wird. Wenn die Rauchmenge genügend gross ist, um ein Signal vorbestimmter Höhe zu erzeugen, dann liefert der Verstärker A einen Ausgangsimpuls an den Setzanschluss des Flip-Flops. Es ist üblich, ein Ausgangssignal nur dann zu erzeugen und damit eine Alarmauslösung nur dann zu bewirken, wenn eine vorbestimmte Rauchkonzentration, z.B. 1 oder 2% vorhanden ist.

Die Rauchkonzentration in Prozenten ist definiert als die Rauchmenge, die auf 30 cm Länge den entsprechenden Prozentsatz Licht absorbiert.

In Fig. 4 ist die Höhe des Verstärkersignals, die für die Abgabe eines Ausgangsimpulses an das Flip-Flop F erforderlich ist, mit einer gestrichelten horizontalen Linie L dargestellt. In dem Verstärker können Einstellmittel (nicht dargestellt) vorhanden sein, mit welchen die Detektoreinrichtung geeicht werden kann, so dass der Alarmpunkt bei einer vorbestimmten Rauchkonzentration liegt.

Der vom Flip-Flop F auf den ersten Impuls erzeugte Ausgangsimpuls wird im Integrator I gespeichert. Wenn mit den vier nachfolgenden Impulsen ebenfalls genügend Rauch festgestellt wird, um einen Ausgangsimpuls des Flip-Flops F zu bewirken, dann erhält der Integrator I innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne insgesamt fünf Impulse, so dass die Alarmeinrichtung K betätigt wird.

Wenn jedoch nicht mit jedem der vier Impulse, die auf den ersten Impuls folgen, Rauch festgestellt wird, dann wird die Alarmeinrichtung nicht betätigt.

In Fig. 4 sind die den Beginn des Flip-Flop-Ausgangsimpulses darstellende vertikale Linie und die die Zunahme des Speisestroms des Impulsgenerators P darstellende vertikale Linie (Kurve Cp) in einem kleinen horizontalen Abstand voneinander gezeichnet; dies ist jedoch nur zur Verdeutlichung der Zeichnung geschehen, da die beiden Ereignisse in Wirklichkeit praktisch gleichzeitig eintreten.

In einer ersten Variante der beschriebenen zweiten Ausführungsform wird ein erster Impuls PI (Fig. 5,6) der am Flip-Flop-Ausgang erscheint, dem Zeitgeber oder Impulszähler PC zugeführt, der seinerseits den Schalter Sl betätigt. In dieser Variante wird also der Zeitgeber oder Impulszähler durch den ersten Impuls, mit dem die vorbestimmte Rauchmenge festgestellt wird, veranlasst, den Schalter S1 zu schliessen und dadurch für die Dauer von mindestens fünf Impulsen die Impulsfrequenz auf 5 pro Sekunde zu erhöhen. Wenn nicht jeder der nachfolgenden Impulse ein Flip-Flop-Ausgangssignal erzeugt, wird der Integrator I nicht befriedigt, und am Ende des fünften Impulses P5 öffnet der Zeitgeber PC den Schalter Sl, so dass der Impulsgenerator P wieder auf die Wartebetriebsfrequenz von 1 Impuls s pro 5 Sekunden übergeht. Dies ist in Fig. 5 dargestellt.

Wenn jedoch,wie in Fig. 6 gezeigt, jeder der vier nachfolgenden Impulse ein Flip-Flop-Ausgangssignal erzeugt, weil andauernd Rauch vorhanden ist, dann wird nach dem fünften Impuls die Alarmeinrichtung betätigt. Dabei startet jeder m Impuls vom Flip-Flop den Zeitgeber PC erneut, so dass der Impulsgenerator P weiter Impulse mit der erhöhten Frequenz erzeugt, solange Rauch vorhanden ist und danach noch für vier Impulse. Wenn der Rauch abzieht und mit dem Impuls PX und den nachfolgenden Impulsen kein Rauch festgestellt wird, dann i s kehrt der Impulsgenerator nach dem Impuls PX+ 3 zur Wartebetriebsfrequenz zurück.

In den Fig. 7 und 8 ist eine andere Variante der zweiten Ausführungsform dargestellt. Diese Variante unterscheidet sich von der Schaltung gemäss Fig. 3 dadurch, dass anstelle des 2u Zeitgebers oder Impulszählers PC ein Zeitgeber T1 vorgesehen ist. Dieser wird ebenfalls von einem ersten Flip-Flop-Ausgangsimpuls betätigt, um den Schalter S1 zu schliessen und dadurch die Impulsfrequenz zu erhöhen. Jedoch spricht der Zeitgeber T1 nicht auf nachfolgende Impulse vom Flip-Flop an, um die ;5 Zeitdauer zu erstrecken, während welcher der Schalter Sl geschlossen bleibt. Vielmehr hält der Zeitgeber T1 den Schalter Sl einfach während einer vorbestimmten Zeit geschlossen, unabhängig davon, ob weitere Flip-Flop-Ausgangssignale auftreten oder nicht. Die vorbestimmte Zeit kann in irgend einer in geeigneten Weise festgelegt werden, z.B. durch ein RC-Glied oder durch Impulse vom Impulsgenerator P.

Wenn nicht mit jedem der nachfolgenden Impulse Rauch festgestellt wird, wird der Integrator I nicht befriedigt, so dass die Alarmeinrichtung K nicht betätigt wird. Wenn jedoch wie in 15 Fig. 8 gezeigt mit jedem der nachfolgenden Impulse Rauch festgestellt wird, dann wird die Alarmeinrichtung betätigt, und der Impulsgenerator P kehrt zur niedrigeren Impulsfrequenz zurück.

Da das dem Integrator I zugeführte Ausgangssignal des 40 Flip-Flops F nach dem Ende jedes Impulses, mit welchem Rauch festgestellt wurde, bestehen bleibt, wird die Alarmeinrichtung weiter gespeist, bis zu Beginn des nächsten Impulses P6 dem Rücksetzanschluss des Flip-Flops eine Spannungsspitze zugeführt wird, die das Flip-Flop und damit die Alarmeinrich-45 tung ausschaltet.

Wenn nach wie vor Rauch vorhanden ist, dann wird mit dem Impuls P6 ein dem Setzanschluss des Flip-Flops F zugeführter Impuls erzeugt, so dass das Flip-Flop wieder den Zeitgeber T1 startet, der den Schalter S1 schliesst und damit die Impulsfre-511 quenz wieder erhöht. Wenn auch mit den vier nachfolgenden Impulsen Rauch festgestellt wird, dann wird nach dem Impuls PIO die Alarmeinrichtung K wieder eingeschaltet.

In Anwesenheit von Rauch wird also die Alarmeinrichtung nur zwischen den Impulsen, wenn der Impulsgenerator P mit 55 der niedrigeren Frequenz arbeitet, gespeist, während sie in der Zeit, während welcher der Impulsgenerator mit der erhöhten Frequenz arbeitet, ausgeschaltet ist. So wird nicht nur ein intermittierendes Alarmsignal erzeugt, das mehr Aufmerksamkeit auf sich zieht als ein kontinuierliches Signal, sondern es wird ,,,) auch vermieden, dass von der gespeisten Alarmeinrichtung ausgehende Speisespannungsschwankungen den Verstärker A beeinflussen könnten.

Sowohl in der Variante gemäss Fig. 3 als auch in derjenigen gemäss Fig. 7 kann zum Festlegen der Zeitspanne, während „5 welcher der Schalter S1 geschlossen bleibt, entweder ein Zeitgeber mit eigener Zeitbasis oder ein mit den Impulsen des Impulsgenerators arbeitender Zeitgeber bzw. Impuls verwendet werden.

In den beschriebenen Ausführungsformen sind die Warte-betriebs-Impulsfrequenz von 1 Impuls pro 5 Sekunden, die Rauchfeststeliungs-Impulsfrequenz von 1 Impuls pro 0,2 Sekunden und die Anzahl der für die Betätigung der Alarmeinrichtung erforderlichen aufeinanderfolgenden Impulse (5 Impulse) natürlich nur als Beispiele angegeben.

7 620 038

In jeder Ausführungsform könnte auch die in der US-PS 3 917 956 beschriebene Anordnung verwendet werden, mit der der Detektor während der Zeit, in welcher die lichtaussendende Diode gespeist wird, von der Stromversorgung getrennt und aus * der in einem Kondensator gespeicherten Ladung mit Strom versorgt wird.

C

2 Blatt Zeichnungen

Claims

620 038
2. Detektoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den ersten Signalimpuls ansprechenden Mittel (S 1 ) nur den Abstand zum nächsten Strahlungsenergie- 's impuis verringern.

2

PATENTANSPRÜCHE

f. Dektektoreinrichtung, mit einer intermittierend mit einem vorbestimmten Impulsabstand arbeitenden Strahlungsenergie-Erzeugungsvorrichtung (P, LED), einer Vorrichtung (A, F) zum Erzeugen eines Signalimpulses als Reaktion auf die pulsierende •> Strahlungsenergie unter vorbestimmten Bedingungen und einer Vorrichtung (T; I), die auf eine vorbestimmte Mehrzahl von erzeugten Signalimpulsen anspricht, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, gekennzeichnet durch auf einen ersten Signalimpuls ansprechende Mitte (S 1 ) zum Verringern des Abstandes zu i n mindestens einem nächsten Strahlungsenergieimpuls auf einen Wert, der kleiner ist als der vorbestimmte Impulsabstand.
3. Detektoreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Rauchdetektoreinrichtung ausgebildet ist und dass die Signalimpulserzeugungsvorrichtung (A, F) einen Signalimpuls als Reaktion auf Licht erzeugt, das von der Strah- -<> lungsenergie-Erzeugungsvorrichtung abgegeben und von Rauch reflektiert wird.
4. Detektoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalimpulserzeugungsvorrichtung (A, F)

eine bistabile Schaltvorrichtung (F) enthält, die von einem > Impuls, welcher unter den genannten vorbestimmten Bedingungen auftritt, aus einem ersten Zustand, in der sie kein Ausgangssignal abgibt, in einen zweiten Zustand bringbar ist, in welchem sie einen Signalimpuls abgibt, dass die Ausgangssignal-Erzeu-gungsvorrichtung (T; I) einen Integrator (T) enthält, der die von 111 der bistabilen Schaltvorrichtung abgegebenen Signalimpulse empfängt und auf eine vorbestimmte Mehrzahl von innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne auftretenden Signalimpulse anspricht, um das Ausgangssignal zu erzeugen, dass Mittel (D) vorgesehen sind zum Zurückstellen der bistabilen Schaltvorrich- ,5 tung (F) in den ersten Zustand nach jedem Signalimpuls und dass die genannten auf den ersten Signalimpuls ansprechenden Mittel (Sl) dazu eingerichtet sind, die Arbeitsfrequenz eines Impulsgenerators (P) in der Strahlungsenergie-Erzeugungsvorrichtung (P, LED) zu erhöhen.
5. Detektoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den ersten Signalimpuls ansprechenden Mittel (Sl) dazu eingerichtet sind, die Impulsfrequenz der Strahlungsenergie-Erzeugungsvorrichtung (P, LED) für eine vorbestimmte Zeitspanne zu erhöhen, welche so lang ist, dass 4-s mit der erhöhten Frequenz mindestens die vorbestimmte Mehrzahl von Impulsen minus ein Impuls erzeugt wird.
6. Detektoreinrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Mittel (T1 ) zum Bewirken einer Rückkehr der Arbeitsfrequenz der Strahlungsenergie-Erzeugungsvorrichtung (P, ™ LED) auf eine Wartebetriebsfrequenz entsprechend dem vorbestimmten Impulsabstand nach Ablauf der genannten Zeitspanne unabhängig davon, ob auch als Reaktion auf nachfolgende Impulse Signalimpulse erzeugt worden sind oder nicht (Fig. 7,8). ss
7. Detektoreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Rauchdetektoreinrichtung ausgebildet ist und dass die Signalimpulserzeugungsvorrichtung (A, F) einen Signalimpuls als Reaktion auf Licht erzeugt, das von der Strah- M lungsenergie-Erzeugungsvorrichtung (P, LED) abgegeben und von Rauch reflektiert wird.
8. Detektoreinrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Mittel (Tl) zum Bewirken einer Rückkehr der Arbeitsfrequenz der Strahlungsenergie-Erzeugungsvorrichtung (P, <>s LED) auf eine Wartebetriebsfrequenz entsprechend dem vorbestimmten Impulsabstand, wenn ein Ausgangssignal erzeugt wird, und Mittel (D) zum Unterbrechen des Ausgangssignals vor dem nächsten Impuls, so dass bei fortwährender Anwesenheit von Rauch das Ausgangssignal intermittierend erzeugt wird.

In bekannten, nach dem Lichtreflexionsprinzip arbeitenden Rauchdetektoreinrichtungen, die eine lichtempfindliche Vorrichtung verwenden, um Licht von Rauchpartikeln zu empfangen, welche von einer Lichtquelle beleuchtet werden, besteht ein wichtiges Problem in der Schwierigkeit der Bereitstellung einer Lichtquelle, die über lange Zeiträume zuverlässig arbeiten kann. In jüngerer Zeit werden für diesen Zweck lichtaussendende Dioden verwendet. Die Lichtleistung handelsüblicher lichtaussendender Dioden bei deren Nennstrom reicht jedoch nicht aus, um einen wirksamen Betrieb in einer Rauchdetektoreinrichtung zu gewährleisten. Eine solche Diode kann zwar eine für die Rauchfeststellung genügende Lichtleistung abgeben, wenn sie mit einem Strom betrieben wird, der wesentlich höher ist als der vom Hersteller angegeben Nennstrom ; doch ist ihre Lebensdauer bei diesem höheren Strom so kurz, dass sie damit für die Verwendung in einer Rauchdetektoreinrichtung praktisch nicht in Frage kommt.

Es ist aber gefunden worden, dass bei Speisung der lichtaussendenden Diode mit dem höheren Strom in Form von kurzen Impulsen die Lichtleistung und die Lebensdauer für die Verwendung in einer kontinuierlich arbeitenden Rauchdetektoreinrichtung ausreichend sind.

Eine Detektoreinrichtung, in der eine lichtaussendende Diode in dieser Weise verwendet wird, ist in der US-PS 3 946 241 beschrieben. In dieser Detektoreinrichtung hat der lichtaussendenden Diode zugeführte Impuls eine Dauer von etwa 20 Mikrosekunden, wobei die Wiederholungsfrequenz 1 Impuls pro 2 Sekunden beträgt. Die Detektoreinrichtung ist so ausgelegt, dass sie einen Alarm nur dann auslöst, wenn mit zwei aufeinanderfolgenden Impulsen Rauch festgestellt wird.

In manchen Fällen wäre es jedoch zur Erhöhung der Sicherheit gegen die Auslösung von Fehlalarmen wünschbar, für die Auslösung des Alarms die Feststellung von Rauch mit vier oder mehr aufeinanderfolgenden Impulsen zu verlangen. Anderseits wäre es auch wünschenswert, die Impulswiederholungsfrequenz auf beispielsweise 1 Impuls pro 5 Sekunden herabzusetzen, um die Lebensdauer der lichtaussendenden Diode zu erhöhen. Die Kombination dieser beiden Änderungen würde jedoch zu einer Alarmauslösezeit von 15 Sekunden führen, was viel zu lang ist.

Man könnte daran denken, nach der Feststellung von Rauch mit einem Impuls die Impulsfrequenz zu erhöhen, so dass die für die Alarmauslösung erforderliche Anzahl von Ausgangsimpulsen in einer kürzeren Zeitspanne erzeugt würde. Wenn dann jedoch keine nachfolgenden Ausgangsimpulse auftreten, etwa wenn der erste Impuls durch eine Störung erzeugt wurde, dann würde die Impulsfrequenz trotzdem erhöht bleiben. Dadurch würde nicht nur die Lebensdauer der lichtaussendenden Diode reduziert, sondern auch die Gefahr des Auftretens eines weiteren Fehlalarmimpulses während dem Betrieb mit der erhöhten Impulsfrequenz verstärkt.