CH657929A5

CH657929A5 - OPTICAL FIRE DETECTOR.

Info

Publication number: CH657929A5
Application number: CH692882A
Authority: CH
Inventors: Erik Gustaf Lindgren
Original assignee: Cerberus Ag
Priority date: 1981-03-25
Filing date: 1982-03-25
Publication date: 1986-09-30
Also published as: WO1982003487A1; GB2111278B; SE8101921L; SE432029B; GB2111278A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Feuerdetektor gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The present invention relates to an optical fire detector according to the preamble of patent claim 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. Fire detectors, so-called “line extinction detectors” are already known, in which a separate radiation source is arranged on one side and a radiation detector on the opposite side of a room to be monitored. The optical axes of the radiation source and the radiation detector must match exactly, which makes setting them lengthy and complicated. In addition, the radiation source and the detector must be connected by an electrical line.

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. If the radiation source and the radiation detector are mounted on the same side and a flat mirror on the opposite side of the room, the adjustment is also problematic since all three parts now have to be adjusted and the device is very sensitive to changes in the mirror position.

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. When the mirror is replaced by a reflector, it is easier to direct the beams towards the detector because the device is insensitive to changes in the position of the reflector, but the reflector reflects the beams with some scatter, so that only part of the radiation detector of the total radiation is received.

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. The object of the invention is to provide an optical fire detector which is insensitive to changes in position and in which practically all of the reflected radiation is reflected to the radiation receiver and at the same time it is prevented that the rays hit the radiation source again.

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. This object is achieved in a fire detector of the type mentioned by the characterizing features of claim 1. Preferred embodiments of the invention and refinements are defined in the dependent claims.

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. The invention is explained below with reference to the accompanying drawings. 1 shows a fire detector according to the invention with a Fresnel lens 1 and an associated retroreflector 6. 2 shows a schematic detector evaluation circuit for detecting changes in the room to be monitored.

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. Fig. 1 shows a Fresnel lens 1, which is composed in a conventional manner from annular parts 2 and 3. The surfaces of the rings 2 and 3 have different angles of inclination and are calculated such that the lens has two focal points fi and h. If a radiation source 4, for example a light-emitting diode (LED), is now placed at a focal point ii, the fire detector radiates parallel rays into the room to be monitored. Opposite the lens is a retroreflector 6, i.e. a reflector of the type from which the light is reflected back in its direction of incidence by internal total reflection and which can be composed, for example, of prisms. As a result, the absorption is minimal and the rays are again directed onto the Fresnel lens. After reflection on the retroreflector 6 and again passing through the lens 1, the radiation which occurs is concentrated in the focal point fi, where a radiation receiver is located.

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. By placing the radiation source 4 in a focal point of the lens 1 and that of the radiation receiver 5 in the second focal point, it is achieved that the radiation penetrating the room can be received by the radiation receiver with minimal loss and that the space requirements of the fire detector are as small as possible.

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. 2 illustrates an embodiment of a fire detector in which the inventive idea is used. The Fresnel lens and the detector are identified by the same reference numbers as in FIG. 1. A modulator 7 modulates the radiation source 4 in such a way that pulses of 20 kHz are emitted. The radiation of the LED 4 runs parallel from the Fresnel lens 1 and, after its reflection in the retroreflector 6, reaches the radiation receiver (photodetector) 5 located in the focal point fi. The photodetector 5 generates an electrical signal which is transmitted via an amplifier 8 to one 20 kHz set bandpass filter 9 is passed on. The filter output signal is passed on to a first comparator 12 by a first rectifier 10 and a first integration circuit 11. For this purpose, the first comparator 12 is also given a reference quantity, consisting of a signal stored in a memory 13, for example one that was received a few hours earlier. If the value of the received signal deviates from the reference signal, this means that the radiation absorption in the monitored room has been changed by smoke development; the first comparator forwards a signal to a first threshold value detector 20, which triggers an alarm when a certain predetermined value is exceeded.

Das Ausgangssignal des Bandpassfilters 9 gelangt auch an The output signal of the bandpass filter 9 also arrives

2 2nd

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 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 a low frequency filter 14 that only passes frequencies below 150 Hz. Since the calculation number of the air changes with the room temperature, the light falling on the radiation receiver 5 is modulated as soon as the convection in the air increases due to the development of fire. The output signal of the photodetector 5, which is modulated with these low frequencies, reaches a threshold value detector 21 via a second amplifier 15, a second rectifier 16 and a second integrator 17

Weise wird eine Anzeige für Rauchpartikel und Wärmeleitung erreicht. An indication of smoke particles and heat conduction is achieved.

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. Modifications of the fire alarm described are possible within the scope of the invention according to the patent claims s and are familiar to the person skilled in the art. For example, any optical display device can be used which compares the passage of radiation through a gaseous medium with one another under different conditions.

B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

657929 PATENT CLAIMS

1. Optical fire detector with a radiation source (4) for emitting radiation, a radiation receiver (5) for receiving the radiation after reflection on a retroreflector (6) arranged on an opposite side of a room to be monitored, an optical system (1) for bundling the Radiation and an evaluation circuit which triggers an alarm if the difference between the electrical signals emitted by the radiation receiver (5) and stored reference signals exceeds a predetermined value, characterized in that the optics (1) have a Fresnel lens (1,2,3) with two focal points (fl, f2) and that the radiation source (4) is in one focal point (f2) and the radiation receiver (5) is in the other focal point (fl) of the Fresnel lens (1,2,3) .

2. Optical fire detector according to claim 1, characterized in that a modulator (7), a comparator (12) and a bandpass filter (9) are provided in the evaluation circuit, the radiation source (4) by the modulator (7) in such a way It is modulated that pulses, preferably at a frequency of 20 kHz, are emitted and that the output signal of the radiation receiver (5) amplified by an amplifier (8) is filtered by the bandpass filter (9), preferably set to 20 kHz, and after rectification in a first rectifier (10) and integration in a first integrator (11) is fed to the comparator (12), in which it is compared with a signal stored in a memory (13) and that an alarm signal is triggered when the Comparator (12) to a first threshold value detector (20) output signal exceeds a predetermined value.

3. Optical fire detector according to one of claims 1 and 2, characterized in that in the evaluation circuit a low frequency filter (14) with an upper limit value of 150 Hz, to which the output signal of the bandpass filter (9) is fed, a second amplifier (15), a second rectifier (16), a second integrator (17) and a second threshold value detector (21) are provided and that an alarm signal is triggered when the amplified, rectified and integrated signal of the low-frequency filter (14) exceeds a predetermined value.