CH657929A5 - Optischer feuerdetektor. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Feuerdetektor gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind bereits Feuerdetektoren, sogenannte «Linien-Extinktions-Melder» bekannt, bei denen eine separate Strahlungsquelle auf der einen Seite und ein Strahlungsdetektor auf der gegenüberliegenden Seite eines zu überwachenden Raumes angeordnet sind. Die optischen Achsen der Strahlungsquelle und des Strahlungsdetektors müssen dabei genau übereinstimmen, was eine Einstellung derselben langwierig und kompliziert gestaltet. Darüber hinaus müssen die Strahlungsquelle und der Detektor durch eine elektrische Leitung verbunden sein.

Wenn die Strahlungsquelle und der Strahlungsdetektor auf derselben Seite und ein flacher Spiegel auf der gegenüberliegenden Seite des Raumes montiert sind, ist die Einstellung ebenfalls problematisch, da nun alle drei Teile eingestellt werden müssen und die Vorrichtung sehr empfindlich auf Änderungen der Spiegelposition reagiert.

Wenn der Spiegel durch einen Reflektor ersetzt wird, ist es einfacher, die Strahlen auf den Detektor auszurichten, da die Vorrichtung auf Positionsänderungen des Reflektors unempfindlich ist, aber der Reflektor wirft die Strahlen mit einer gewissen Streuung zurück, so dass von dem Strahlungsdetektor nur ein Teil der Gesamtstrahlung empfangen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen optischen Feuerdetektor zur Verfügung zu stellen, der auf Positionsänderungen unempfindlich ist und bei dem praktisch die gesamte reflektierte Strahlung zum Strahlungsempfänger reflektiert wird und gleichzeitig verhindert wird, dass die Strahlen wieder auf die Strahlungsquelle auftreffen.

Diese Aufgabe wird bei einem Feuerdetektor der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. In der Fig. 1 ist ein erfin-dungsgemässer Feuerdetektor mit einer Fresnel-Linse 1 und einem zugeordneten Retroreflektor 6 dargestellt. Fig. 2 zeigt eine schematische Detektor-Auswerteschaltung zum Auf-sprüren von Veränderungen in dem zu überwachenden Raum.

Fig. 1 zeigt eine Fresnel-Linse 1, die auf herkömmliche Art aus ringförmigen Teilen 2 und 3 zusammengesetzt ist. Die Oberflächen der Ringe 2 und 3 weisen verschiedene Neigungswinkel auf und sind derart berechnet, dass die Linse zwei Brennpunkte fi und h hat. Wenn nun eine Strahlungsquelle 4, beispielsweise eine lichtemittierende Diode (LED) an einem Brennpunkt ii plaziert wird, werden von dem Feuerdetektor parallel verlaufende Strahlen in den zu überwachenden Raum gestrahlt. Der Linse gegenüber liegt ein Retroreflektor 6, d.h. ein Reflektor jenes Typs, von dem aus das Licht durch interne Totalreflexion in seine Auffallrichtung zurückgestrahlt wird und der beispielsweise aus Prismen zusammengesetzt sein kann. Dadurch ist die Absorption minimal und die Strahlen werden wieder auf die Fresnel-Linse gerichtet abgestrahlt. Nach Reflektion an dem Retroreflektor 6 und erneutem Durchtritt durch die Linse 1 wird die auftretende Strahlung im Brennpunkt fi gebündelt, wo sich ein Strahlungsempfängers befindet.

Durch die Plazierung der Strahlungsquelle 4 in einem Brennpunkt der Linse 1 und der des Strahlungsempfängers 5 im zweiten Brennpunkt wird erreicht, dass die den Raum durchdringende Strahlung vom Strahlungsempfänger mit minimalem Verlust empfangen werden kann und dass die Platzerfordernisse des Feuerdetektors kleinstmöglich sind.

Fig. 2 illustriert ein Ausführungsbeispiel eines Feuerdetektors, in dem der Erfindungsgedanke zur Anwendung kommt. Die Fresnel-Linse und der Detektor sind mit den gleichen Referenznummern bezeichnet wie in Fig. 1. Ein Modulator 7 moduliert die Strahlungsquelle 4 so, dass Impulse von 20 kHz ausgesandt werden. Die Strahlung der LED 4 verläuft von der Fresnel-Linse 1 aus parallel gerichtet und erreicht nach ihrer Reflexion im Retroreflektor 6 den im Brennpunkt fi befindlichen Strahlungsempfänger (Fotodetektor) 5. Der Fotodetektor 5 erzeugt ein elektrisches Signal, das über einen Verstärker 8 an einen auf 20 kHz eingestellten Bandpassfilter 9 weitergegeben wird. Das Filter-Ausgangs-Signal wird durch einen ersten Gleichrichter 10 und einen ersten Integrationskreis 11 an einen ersten Komparator 12 weitergleitet. Dem ersten Komparator 12 wird hierzu noch eine Referenzgrösse eingegeben, bestehend aus einem in einem Speicher 13 gespeicherten Signal, beispielsweise einem, das einige Stunden zuvor empfangen worden ist. Weicht nun der Wert des empfangenen Signals vom Referenzsignal ab, so heisst das, dass die Strahlungsabsorption im überwachten Raum durch Rauchentwicklung verändert wurde; der erste Komparator gibt ein Signal an einen ersten Schwellenwertdetektor 20 weiter, der bei Überschreitung eines bestimmten vorgegebenen Wertes einen Alarm auslöst.

Das Ausgangssignal des Bandpassfilters 9 gelangt auch an

2

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

ein Niederfrequenzfilter 14, das nur Frequenzen unter 150 Hz weitergibt. Da sich die Berechnungszahl der Luft mit der Raumtemperatur verändert, wird das auf den Strahlungsempfänger 5 fallende Licht moduliert, sobald die Konvektion in der Luft aufgrund von Feuerentwicklung ansteigt. Das Ausgangssignal des Fotodetektors 5, das mit diesen niedrigen Frequenzen moduliert ist, erreicht über einen zweiten Verstärker 15, einen zweiten Gleichrichter 16 und einen zweiten Integrator 17 einen Schwellenwertdetektor 21. Auf diese

Weise wird eine Anzeige für Rauchpartikel und Wärmeleitung erreicht.

Abwandlungen des beschriebenen Feuermelders sind im Rahmen der Erfindung gemäss den Patentansprüchen s möglich und dem Fachmann geläufig. Beispielsweise kann jede beliebige optische Anzeigevorrichtung verwendet werden, die das Durchtreten von Strahlung durch ein gasförmiges Medium unter verschiedenen Bedingungen miteinander vergleicht.

B

1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

657929 PATENTANSPRÜCHE

1. Optischer Feuerdetektor mit einer Strahlungsquelle (4) zum Aussenden von Strahlung, einem Strahlungsempfänger (5) zum Empfang der Strahlung nach Reflexion an einem auf einer gegenüberliegenden Seite eines zu überwachenden Raumes angeordneten Retroreflektors (6), einer Optik (1) zur Bündelung der Strahlung und einer Auswerteschaltung, die einen Alarm auslöst, wenn die Differenz der vom Strahlungsempfänger (5) abgegebenen elektrischen Signale und gespeicherter Referenzsignale einen vorgegebenen Wert übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik (1) eine Fresnel-Linse (1,2,3) mit zwei Brennpunkten (fl, f2) ist und dass die Strahlungsquelle (4) sich in dem einen Brennpunkt (f2) und der Strahlungsempfänger (5) sich in dem anderen Brennpunkt (fl) der Fresnel-Linse (1,2,3) befindet.

2. Optischer Feuerdetektor gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteschaltung ein Modulator (7), ein Komparator (12) und ein Bandpassfilter (9) vorgesehen sind, wobei die Strahlungsquelle (4) durch den Modulator (7) in der Weise moduliert wird, dass Impulse, vorzugsweise mit einer Frequenz von 20 kHz, ausgesandt werden und dass das von einem Verstärker (8) verstärkte Ausgangssignal des Strahlungsempfängers (5) durch den, vorzugsweise auf 20 kHz eingestellten, Bandpassfilter (9) gefiltert wird und nach Gleichrichtung in einem ersten Gleichrichter (10) und Integration in einem ersten Integrator (11) dem Komparator (12) zugeführt wird, in dem es mit einem in einem Speicher (13) gespeicherten Signal verglichen wird und dass ein Alarmsignal ausgelöst wird, wenn das von dem Komparator (12) an einen ersten Schwellenwertdetektor (20) abgegebene Ausgangssignal einen vorbestimmten Wert überschreitet.

3. Optischer Feuerdetektor gemäss einem der Patentansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteschaltung ein Niederfrequenzfilter (14) mit einem oberen Grenzwert von 150 Hz, dem das Ausgangssignal des Bandpassfilters (9) zugeführt wird, ein zweiter Verstärker (15), ein zweiter Gleichrichter (16), ein zweiter Integrator (17) und ein zweiter Schwellenwertdetektor (21) vorgesehen sind und dass ein Alarmsignal ausgelöst wird, wenn das verstärkte, gleichgerichtete und integrierte Signal des Niederfrequenzfilters (14) einen vorbestimmten Wert überschreitet.