CH656473A5

CH656473A5 - Smoke detector

Info

Publication number: CH656473A5
Application number: CH7249/81A
Authority: CH
Inventors: Juerg Muggli
Original assignee: Cerberus Ag
Priority date: 1981-11-11
Filing date: 1981-11-11
Publication date: 1986-06-30
Also published as: JPS5888642A; FR2516282B1; FR2516282A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Rauchdetektor mit einer impulsweise betriebenen Strahlungsquelle, einem ausserhalb des direkten Strahlungsbereichs der Strahlungsquelle angeordneten, bei Anwesenheit von Rauch im Strahlungsbereich durch Streustrahlung beaufschlagten und Ausgangssignale abgebenden Strahlungsempfängerund einer Auswerteschaltung, welche ein Alarmsignal abgibt, wenn das Ausgangssignal des Strahlungsempfängers einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. The invention relates to a smoke detector with a pulsed radiation source, a radiation receiver arranged outside the direct radiation area of the radiation source, which is exposed to scattered radiation in the presence of smoke in the radiation area and emits output signals, and an evaluation circuit which emits an alarm signal when the output signal of the radiation receiver exceeds a predetermined threshold value .

Ein derartiger Rauchdetektor ist beispielsweise aus der WO-PA 80/1326 und der EP-PA 14 779 bekannt. Dabei wird eine Strahlungsquelle von einem Impulsgeber angesteuert und sendet kurzdauernde Strahlungsimpulse aus. Der Empfänger nimmt die Strahlung auf, welche von Rauch im Streuvolumen gestreut, aber auch solche, die von den Wänden reflektiert wird. Zur Kompensation von Alterung und Temperaturgang vom Sender und Empfänger ist (z.B. in US-PS 4 180 742) bereits vorgeschlagen worden, bei einem mit Gleichlicht betriebenen Streulichtmelder mit einer zweiten, s identischen Empfangszelle das ausgesandte Licht des Senders zu messen und zu regeln. Dies genügt aber nicht zur Kompensation aller möglichen Veränderungen durch Verschmutzung. Such a smoke detector is known for example from WO-PA 80/1326 and EP-PA 14 779. A radiation source is controlled by a pulse generator and emits short-lasting radiation pulses. The receiver picks up the radiation that is scattered by smoke in the scattering volume, but also radiation that is reflected by the walls. To compensate for aging and the temperature response of the transmitter and receiver (e.g. in US Pat. No. 4,180,742) it has already been proposed to measure and regulate the emitted light of the transmitter in the case of a scattered light detector operated with constant light with a second, identical receiving cell. However, this is not sufficient to compensate for all possible changes due to contamination.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Rauch-lo detektor zu schaffen, der ein Störsignal abgibt, wenn die Strahlungsquelle derart verschmutzt oder gealtert ist, dass die Funktionsfähigkeit des Rauchdetektors beeinträchtigt werden könnte. The invention is based on the object of providing a smoke-lo detector which emits an interference signal when the radiation source is soiled or aged that the functionality of the smoke detector could be impaired.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kenn-15 zeichnenden Teil des Patentanspruches 1 definierten Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. According to the invention, this object is achieved by the features defined in the characterizing part of patent claim 1. Preferred embodiments and further refinements of the invention are defined in the dependent claims.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des erfin-20 dungsgemässen Rauchdetektors sendet eine unten positionierte Strahlungsquelle Licht kegelförmig nach oben aus. Der Hauptstrahlungsempfänger ist zentralsymmetrisch oben angeordnet, die Referenzzelle etwas seitlich oben im direkten Strahlungsgang der Strahlungsquelle. Bei dieser Art der 25 Anordnung wird nur auf der Strahlungsquelle Staub abgelagert. Kondensation aus Gasen wird hingegen gleichmässig auf Hauptstrahlungsempfänger und Referenzzelle abgelagert. Die Messung der Lichtleistung der Strahlungsquelle durch die Messung des Signals der Referenzzelle ergibt des-30 halb ein Signal, welches proportional zum Empfangssignal des Strahlungsempfängers ist. Es ist dabei wesentlich, dass die Referenzzelle nahe bei dem Strahlungsempfänger angeordnet ist, damit beide Zellen gleich stark verschmutzen. According to a preferred embodiment of the smoke detector according to the invention, a radiation source positioned at the bottom emits light conically upwards. The main radiation receiver is arranged centrally symmetrically above, the reference cell somewhat laterally above in the direct radiation path of the radiation source. With this type of arrangement, dust is only deposited on the radiation source. In contrast, condensation from gases is evenly deposited on the main radiation receiver and reference cell. The measurement of the light output of the radiation source by measuring the signal of the reference cell therefore results in a signal which is proportional to the received signal of the radiation receiver. It is essential that the reference cell is arranged close to the radiation receiver so that both cells become equally dirty.

Gemäss einer anderen bevorzugten Ausführungsform des 35 erfindungsgemässen Rauchdetektors sind Strahlungsquelle oben, Strahlungsempfänger und Referenzzelle unten angeordnet; in diesem Fall ist es noch wichtiger, dass beide Zellen nahe beieinander liegen und möglichst mit waagrechten Fenstern abgedeckt sind, da verschieden schräg lie-40 gende Flächen durch sich absetzenden Staub verschieden stark verschmutzt würden. According to another preferred embodiment of the smoke detector according to the invention, the radiation source is arranged at the top, radiation receiver and reference cell at the bottom; in this case it is even more important that both cells are close together and covered with horizontal windows if possible, since differently inclined surfaces would be contaminated to different degrees by dust that settles.

Das Signal der Referenzzelle kann direkt zur Auslösung eines Störsignals verwendet werden, sobald es unter einen gewissen Schwellenwert absinkt. The signal of the reference cell can be used directly to trigger an interference signal as soon as it drops below a certain threshold.

4s Eine andere Ausführungsform besteht darin, mit dem Referenzzellensignal den Strom der Strahlungsquelle zu regeln. Dadurch bleibt die empfangene, vom Rauch gestreute Strahlung unabhängig von der Verschmutzung und Alterung des Senders. Überschreitet der Strom des Senders einen 50 gewissen Schwellenwert, über welchen hinaus nicht geregelt werden kann, so kann ein Störungssignal ausgelöst werden. 4s Another embodiment is to regulate the current of the radiation source with the reference cell signal. As a result, the radiation received from the smoke remains independent of the pollution and aging of the transmitter. If the current of the transmitter exceeds a certain threshold value, beyond which it is not possible to regulate, a fault signal can be triggered.

In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemässen Rauchdetektors näher erläutert und zwar zeigen: In the drawings, for example, embodiments of the smoke detector according to the invention are explained in more detail and show:

55 55

Fig. 1 einen Rauchdetektor mit Referenzzelle, 1 shows a smoke detector with a reference cell,

Fig. 2 die Schaltung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und Fig. 2 shows the circuit of a preferred embodiment and

Fig. 3 ein weiteres Schaltungsbeispiel. Fig. 3 shows another circuit example.

60 60

In Fig. 1 ist im Schnitt der Aufbau eines erfindungsgemässen Rauchdetektors dargestellt. Die Strahlungsquelle 1 mit Optik 17 sendet hohlkegelförmig Strahlung in den umschlossenen Raum des Detektors aus. Die Zentralblende 65 18 hält direkte Strahlung von dem Strahlungsempfänger 16 fern. Hingegen ist die Referenzzelle 12 im Strahlungskegel angeordnet. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass Strahlungsempfänger 16 und Referenzzelle 12 gleichmässig In Fig. 1, the structure of a smoke detector according to the invention is shown in section. The radiation source 1 with optics 17 emits radiation in a conical shape into the enclosed space of the detector. The central aperture 65 18 keeps direct radiation away from the radiation receiver 16. In contrast, the reference cell 12 is arranged in the radiation cone. This arrangement ensures that the radiation receiver 16 and reference cell 12 are uniform

3 3rd

656 473 656 473

verschmutzen. Insbesondere lagert sich Staub hauptsächlich auf der Strahlungsquelle 1 ab und beeinflusst damit Referenz- und Streulichtsignal gleich stark. pollute. In particular, dust is mainly deposited on the radiation source 1 and thus influences the reference and scattered light signals to the same extent.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltung einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Rauchdetektors liegen zwischen zwei Gleichspannung führenden Leitungen Li und L2 ein Strahlungssender S und eine Überwachungsschaltung mit Kippstufe U. Nachfolgend kann eine Auswerteschaltung angeschlossen werden, wie sie beispielsweise in der EP-PA 14 779 beschrieben ist. In the circuit of an embodiment of a smoke detector according to the invention shown in FIG. 2, a radiation transmitter S and a monitoring circuit with flip-flop U are located between two lines Li and L2 carrying DC voltage. An evaluation circuit can subsequently be connected, as described, for example, in EP-PA 14 779 is.

Der Strahlungssender S besteht aus einem Oszillator, der in einem Zeitabstand von etwa zwei Sekunden einen Strom von zirka einem Ampère etwa 100 (is durch die Strahlungsquelle 1 leitet. Die Strahlungsquelle 1 besteht aus einer Licht oder IR-Strahlung emittierenden Diode. Der Oszillator besteht aus dem Leistungstransistor 2 mit zugehörigem Begrenzungswiderstand 3, aus der aus Transistor 4 mit zugehörigem Begrenzungswiderstand 5 bestehenden Ansteuerschaltung, sowie aus dem aus Widerstand 7 und Kondensator 6 bestehenden Rückkopplungsglied. Der grosse Kondensator 10 liefert den Strompuls für die Strahlungsquelle 1; er wird über den Widerstand 11 aufgeladen. Der Strompuls wird ausgelöst, wenn die Widerstände 8 und 9 an der Basis des Transistors 4 die Spannung liefern, welche diesen leitend macht. The radiation transmitter S consists of an oscillator which conducts a current of approximately one ampere approximately 100 (is) at a time interval of approximately two seconds through the radiation source 1. The radiation source 1 consists of a light or IR radiation-emitting diode. The oscillator consists of the power transistor 2 with associated limiting resistor 3, from the drive circuit consisting of transistor 4 with associated limiting resistor 5, and from the feedback element consisting of resistor 7 and capacitor 6. The large capacitor 10 supplies the current pulse for radiation source 1, it is via resistor 11 The current pulse is triggered when the resistors 8 and 9 at the base of the transistor 4 supply the voltage which makes it conductive.

Der Strom durch die Leuchtdiode (Strahlungsquelle) wird über die Referenzzelle (Fototransistor 12) mit Messwiderstand 13 und Rückkopplungswiderstand 14 geregelt. Sobald die Spannung am Widerstand 13 hoch genug ist, wird der Transistor 15 etwas leitend und reduziert damit den Basisstrom des Leistungstransistors 2. Statt eines Fototransistors s kann natürlich auch eine Fotozelle verwendet werden. The current through the light-emitting diode (radiation source) is regulated via the reference cell (phototransistor 12) with measuring resistor 13 and feedback resistor 14. As soon as the voltage across the resistor 13 is high enough, the transistor 15 becomes somewhat conductive and thus reduces the base current of the power transistor 2. Of course, a photo cell can also be used instead of a photo transistor.

Die Überwachungsschaltung U besteht aus dem Spannungsteiler mit Widerständen 37 und 38 und dem Thyristor 36. Der Widerstand 3 misst den Strom durch die Strahlungsquelle 1. Sobald dieser infolge Verschmutzung oder Alterung 10 der Strahlungsquelle 1 zu hoch wird, wird der Thyristor 36 angesteuert und damit Störung angezeigt. The monitoring circuit U consists of the voltage divider with resistors 37 and 38 and the thyristor 36. The resistor 3 measures the current through the radiation source 1. As soon as this becomes too high as a result of contamination or aging 10 of the radiation source 1, the thyristor 36 is activated and thus a fault displayed.

In Fig. 3 ist als Beispiel der Teil der Schaltung gezeigt, welcher verwendet werden kann, wenn die Referenzzelle 12 is den Strahlungssender nicht regelt, sondern nur überwacht. Die Strahlungsquelle 1 wird ähnlich wie in Fig. 2 durch einen Oszillator 19 betrieben, wobei die Elemente 12 bis 15 weggelassen werden. Als Beispiel einer Referenzzelle 12 ist eine Fotodiode 20 mit Messwiderstand 21 gezeigt. Solange der 20 Referenzpuls hoch genug ist, wird bei jedem Puls der Schalttransistor 22 durchgeschaltet. Dies entlädt den Kondensator 24, welcher über den Widerstand 23 langsam aufgeladen wird. Bei wesentlich verkleinertem Referenzpuls wird der Kondensator 24 nicht mehr entladen und lädt sich so hoch 25 auf, dass über die Messwiderstände 25 und 26 der Thyristor 27 angesteuert wird. Dies zeigt die Störung an. 3 shows, as an example, the part of the circuit which can be used if the reference cell 12 is not regulating the radiation transmitter, but only monitoring it. The radiation source 1 is operated in a manner similar to that in FIG. 2 by an oscillator 19, the elements 12 to 15 being omitted. A photodiode 20 with measuring resistor 21 is shown as an example of a reference cell 12. As long as the 20 reference pulse is high enough, the switching transistor 22 is turned on for each pulse. This discharges the capacitor 24, which is slowly charged via the resistor 23. If the reference pulse is significantly reduced, the capacitor 24 is no longer discharged and charges 25 so high that the thyristor 27 is controlled via the measuring resistors 25 and 26. This indicates the fault.

B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

656473 PATENT CLAIMS

1. smoke detector with a pulsed radiation source (1), a radiation receiver (16) arranged outside the direct radiation area of the radiation source (1), which is exposed to scattered radiation in the presence of smoke in the radiation area and emits output pulses, and an evaluation circuit which emits an alarm signal if the output signal of the radiation receiver (16) exceeds a predetermined threshold value, characterized in that in the direct beam path of the radiation source (1) close to the radiation receiver (16) there is a reference cell (12) with which the presence of smoke on the radiation receiver ( 16) Scattered light can be monitored.

2. Smoke detector according to claim 1, characterized in that the distance between the reference cell (12) and radiation receiver (16) is less than 2 cm.

3. Smoke detector according to one of claims 1 and 2, characterized in that the radiation source (1) above, radiation receiver (16) and reference cell (12)

are arranged below.

4. Smoke detector according to one of claims 1 and 2, characterized in that the radiation source (1) below, the radiation receiver (16) and the reference cell (12) are arranged above.

5. Smoke detector according to one of the claims 1 to 4, characterized in that means are provided which trigger an interference signal when the reference cell pulse falls below a predetermined threshold value.

6. Smoke detector according to one of the claims 1 to 4, characterized in that means are provided which regulate the radiation source (1) to a constant reference signal on the basis of the output signal of the reference cell (12) and an interference signal when the radiation source current is exceeded above a predetermined threshold value trigger.

7. Smoke detector according to one of claims 5 and 6, characterized in that the threshold value is set such that when the signal transmitted from the radiation source (1) to the reference cell (12) changes by a predetermined factor, an interference signal is triggered.

8. Smoke detector according to claim 7, characterized in that the factor is between 1.5 and 5.

9. Smoke detector according to one of the claims 5 and 6, characterized in that an oscillator which triggers the interference signal is provided, the lines Li and L2 0.5 to 0.5 to 20 to 200 seconds apart

Shorts for 10 seconds.