BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft einen Brandmelder gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Solche Brandmelder sind allgemein bekannt.
Automatische Brandmelder dienen der rechtzeitigen Erkennung von Bränden und somit zum Schutz von Menschenleben und Sachwerten. Sie sind zu einem nicht mehr fortzudenkenden Bestandteil von Schutzkonzepten und Sicherheitssystemen geworden. Insbesondere waren es die Erfindungen auf dem Gebiete der Rauchdetektion, die eine wirkungsvolle Frühwarnunggestatteten. Die Installation von Millionen automatischer Brandmelderweltweit beweist den Erfolg der aus diesen Erfindungen hervorgegangenen Produkte. Die hohe Empfindlichkeit heutiger Rauchmelder ge stattet die Alarmierung in einem so frühen Stadium, dass in den meisten Fällen rechtzeitig geeignete Massnahmen eingeleitet werden können.
Allerdings ist mit der hohen Ansprechempfindlichkeit auch die Wahrscheinlichkeit einer Fehlauslösung durch brandsimulierende Täuschungsgrössen gestiegen. In Folge der zunehmenden Dichte von Brandmeldesystemen ist hierdurch ein Problem entstanden, welches zu einer ständig wachsenden Bedrohung für das Ansehen dieser Technik geworden ist.
Die Hersteller von automatischen Brandmeldesystemen haben diese Gefahr erkannt und bemühen sich seit Jahren, durch Weiterentwicklung bekannter Detektionsprinzipien, sowie durch die Anwendung verbesserter Signalauswertungen dieser Bedrohung zu begegnen. Alle Verbesserungen haben zum Ziel, die Zahl der Fehlalarme zu reduzieren, ohne gleichzeitig den Vorteil der Frühwarnung augzugeben, d.h.
die Empfindlichkeit zu reduzieren.
Eine Möglichkeit der Fehlalarmreduktion besteht darin, mehrere Brandkriterien für eine Alarmauslösung heranzuziehen. Man spricht in diesem Fall von sogenannten Mehrkriterien-Meldern . Eine Alarmauslösung findet nur dann statt, wenn die detektierten Brandkenngrössen gleichzeitig vorgegebene Schwellenwerte überschreiten. Hierdurch werden alle diejenigen Täuschungsgrössen eliminiert, die nur auf einen der verwendeten Sensoren einwirken. Ein Nachteil dieser Methoden besteht darin, dass echte Brände eventuell nicht detektiert werden, weil einer der verwendeten Sensoren kein Signal abgibt. Dies kann der Fall sein, wenn einer der Sensoren defekt ist oder wenn einer der Sensoren kein Signal abgibt, weil die Brandkenngrösse, auf die er anspricht nicht vorhanden ist.
Andere Verfahren versuchen, durch die Anwendung spezieller Algorithmen die Sensorsignale derart auszuwerten, dass nur brandspezifische Verläufe zu einem Alarm führen.
Hierbei werden brandspezifische Daten als Referenzwerte abgespeichert und mit den Sensordaten laufend verglichen.
Durch die Anwendung von Korrelationsmethoden kann für die Sensorsignale die Wahrscheinlichkeit berechnet werden, ob es sich um einen echten Brand oder um eine Täuschung handelt. Obwohl mit beiden Methoden erhebliche Fortschritte erzielt wurden, darf man das Fehlalarmproblem noch keinesfalls als gelöst betrachten. Es ist auch zu bedenken, dass die bisherigen Ergebnisse nur unter Aufwendung beachtlicher elektronischer Mittel erreicht wurden, so dass das Kosten/Nutzenverhältnis zum Teil in Frage gestellt werden muss. Es besteht jedoch kein Zweifel daran, dass ein Brandsensor, der auf Grund seiner spezifischen Eigenschaften nur auf echte Brandkenngrössen und nicht auf Täuschungsgrössen anspricht, die beste anzustrebende Lösung darstellt.
Untersucht man die bei einer Brandentstehung auftretenden Kenngrössen, so stellt man fest, dass neben dem Auftreten von Verbrennungsprodukten, wie Gasen oder Aerosolen, immer ein Temperaturanstieg verzeichnet werden kann. Das heisst ohne Wärmequelle, sei es zur Initialisierung oder durch die Eigenständigkeit des Brandes selbst, gibt es keine Schadenfeuer. Jeder Brand führt früher oder später zu einer Erhöhung der Umgebungstemperatur. Deshalb sind die ältesten und heute noch am häufigsten anzutreffenden BrandmelderTemperaturdetektoren. Allerdings erfolgt bei diesen Meldern eine Alarmauslösung in der Regel erst bei Umgebungstemperaturen über 60 C, was bedeutet, dass die Brandentwicklung bereits weit fortgeschritten ist und deshalb von einer echten Frübwarnung nicht die Rede sein kann.
Bestrebungen, die Empfindlichkeit von Wärmemeldern zu erhöhen, führten zur Entwicklung sogenannter Wärmedifferentialmelder, die nur auf die Anstiegsgeschwindigkeit der Temperatur empfindlich reagieren. Aber auch mit dieser Technik lässt sich das Frühstadium eines Brandes, welches in der Regel ein Schweibrand ist, nicht befriedigend erfassen.
Auf der anderen Seite wäre es nicht sinnvoll, die Detektionsschwelle von Wärmerneldern weiter herabzusetzen. Dies würde, wie Untersuchungen gezeigt haben, zu häufigen Fehlauslösungen führen.
Ein anderes Detektionsverfahren besteht darin, die von einer Flamme ausgehende Wärmestrahlung als Brandkriterium auszuwerten. Im Falle eines offenen Feuers, welches keine vorhergehende Schwelphase kennt, wie beispielsweise alle Flüssigkeitsbrände, stellen solche Melder die schnellsten Detektoren dar. Um sie gegenüber Täuschungsgrössen unempfindlich zu machen, nutzen sie das stets vorhandene Flackern einer Flamme aus. Diese Strahlungsfluktation besitzt brandspezifische Eigenschaften und kann zur Unterscheidung von Täuschungsgrössen herangezogen werden.
Durch die Verwendung geeigneter Filter ist es gelungen, störende Einflüsse fremder Lichtquellen weitgehend auszuschalten.
Allerdings weisen auch diese Melder den bereits erwähnten Nachteil auf, nicht in der Lage zu sein, die Schwelphase eines Brandes erfassen zu können. Hinzu kommt, dass Flammenmelder in direkter optischer Verbindung zur Lichtquelle stehen müssen, d.h. sie müssen die Flamme sehen . Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass die Brandkenngrösse Temperatur ein Charakteristikum eines jeden Brandes darstellt. Eine Temperaturerhöhung des Brandmaterials äussert sich einmal in der Emission von Wärmestrahlung, zum andern führt sie zu einer Erhöhung der den Brandherd umgebenden Lufttemperatur. Die Folge ist ein Wärmekonvektionsstrom, der einmal die Verbrennungsprodukte an die Raumdecke befördert und zum andern dort zu Temperaturfluktuationen führt.
Jedoch muss auch hier mit Fehlauslösungen durch Täuschungsgrössen gerechnet werden, da auch Wärmequellen, welche nicht von einem Brand herrühren (Heizöfen, Gasbrenner etc.), zu Temperaturfluktuationen an der Raumdecke führen können.
Grundlegende und umfangreiche Messungen der durch Brände verursachten Temperaturfluktuation in der Nähe der Raumdecke lieferten zunächst das qualitative Ergebnis, dass der zeitliche Verlauf der Temperaturschwankungen brandspezifische Eigenschaften aufweist, was dazu benutzt werden kann, echte Brände von Täuschungsgrössen zu unterscheiden. Durch Analyse des Frequenzspektrums der Ausgangssignale von Temperatursensoren konnte ferner quantitativ nachgewiesen werden, dass der überwiegende Teil der auftretenden Fluktuationen im Bereich von 0,1 Hz bis 20 Hz liegt. Schickt man die Ausgangssignale durch ein Filter mit einer entsprechenden Durchlasscharakteristik so lassen sich Störgrössen wirkungsvoll eliminieren, ohne die Detektionssicherheit von echten Bränden negativ zu beeinflussen.
Voraussetzung sind natürlich Temperatursensoren, welche in der Lage sind, die schnellen Temperaturänderungen trägheitslos zu erfassen. Ferner muss sichergestellt sein, dass wirklich nur die Lufttemperatur gemessen wird und nicht die Wärmestrahlung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen neuen Brandmelder zu schaffen, welcher die Nachteile der bekannten Brandmelder vermeidet und welcher insbesondere ohne erheblichen Schaltungsaufwand die Sicherheit von Brandmeldern gegen Fehlalarme erhöht. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Fehlalarmanfälligkeit von Brandmeldern, welche auf mindestens eine bei der Entstehung eines Brandes auftretende Brandkenngrösse sehr empfindlich reagieren, wobei ein Kriterium die Fluktuation der Temperatur in der Umgebung eines Brandes darstellt, zu verringern.
Diese Aufgabe wird bei einem Brandmelder der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und Ausgestaltung sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
Durch Auswertung brandspezifischer Eigenschaften der Temperaturschwankungen werden brandsimulierende Täuschungsgrössen weitgehend ausgeschaltet. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Brandmelder einen zweiten, auf Brandkenngrössen anspre chenden Sensor auf. Besonders bevorzugt ist es dabei, dass der zweite Sensor auf ein Brandaerosol anspricht; insbeson dere ist der zweite Sensor ein optischer Rauchsensor oder ein
Ionisationsrauchsensor.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemässen Brandmelders, weist dieser Schaltele mente auf, welche so ausgelegt sind, dass sie die Signale des Brandaerosolsensors mit denjenigen des Temperatursensors logisch miteinander verknüpfen können. Vorzugsweise sind die Schaltelemente so ausgelegt, dass die logische Verknüp fung derart erfolgt, dass dann ein Signal am Ausgang der
Ausgangsschaltung erzeugt wird, wenn beide Sensoren bestimmte Signale gleichzeitig erzeugen.
Hierbei ist es beson ders bevorzugt, wenn in dem Auswertekanal für den Tempe ratursensor und in dem Auswertekanal für den Aerosol sensor Schaltelemente vorgesehen sind, welche einen Schwel lenwert definieren; wobei weitere Schaltelemente vorgesehen sind, welche so ausgelegt sind, dass der Schwellenwert in dem Auswertekanal für den Aerosolsensor herabgesetzt wird, wenn das Ausgangssignal in dem Auswertekanal für den Temperatursensor einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Die Erfindung wird an Hand der in den Zeichnungen dar gestellten beiden Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 das Blockschaltbild eines Brandmelders gemäss Erfindung,
Fig. 2 den Aufbau eines in einem erfindungsgemässen
Brandmelder verwendbaren Temperatursensors im Quer schnitt,
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Empfindlichkeit eines Temperatursensors in Abhängigkeit von der Frequenz,
Fig. 4 die Durchlasscharakteristik eines Bandpassfilters für einen erfindungsgemässen Brandmelder,
Fig. 5 das Blockschaltbild einer verbesserten Ausführungs form eines erfindungsgemässen Brandmelders, bei dem ein zweites Brandkriterium ausgewertet wird.
In Figur list das Blockschaltbild eines erfindungsgemässen Brandmelders dargestellt. Der Temperatursensor 3 ist ein pyroelektrischer Detektor, dessen Aufbau im Zusam menhang mit Figur 2 näher erläutert wird. Das Ausgangs signal des Temperatursensors 3 wird einem elektrischen
Bandpassfilter 4 zugeführt, welches eine Durchlasscharakte ristik aufweist, wie sie in Figur 4 dargestellt ist. Das Signal wird weiter einem RMS-DC-Wandler 5 und einer Ausgangsschaltung 6 zugeführt, welche die Signale zur Weiterleitung an eine Zentrale 2 aufbereitet.
Der in Figur 2 im Querschnitt gezeigte Temperatursensor 3 ist ein pyroelektrischer Detektor, welcher in der Lage ist, schnelle Temperaturänderungen zu erfassen. Das aktive Element 11 besteht aus einem Lithiumtantalat-Monokristall, Liga03, auf dessen äussere Oberfläche eine Schicht 12 aufgedampft ist, welche elektrisch leitend direkt mit dem Gehäuse 14 verbunden ist und gleichzeitig als Elektrode und als IR Strahlungsreflektor dient. Da die auftreffende Infrarot Strahlung durch die Schicht 12 reflektiert wird, ist der Sensor 3 nur auf Konvektionswärme empfindlich. Die innere Ob er- fläche des aktiven Elements 11 ist mit einer zweiten Elektrode 13 bedeckt, die über einen Kontakt 17 mit dem Gate Anschluss eines Feldeffekttransistors 18 verbunden ist.
Der zugehörige Gate-Widerstand 19 wird so eingestellt, dass die langsamsten noch zu detektierenden Temperaturschwankungen (Fluktuationen) die Frequenz
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aufweisen; wobei P die Ludolfsche Zahl, RG den Widerstand des Gatewiderstands des Feldeffekttransistors 18 und CG die Kapazität des Sensors 3 bedeuten.
Die thermische Zeitkonstante Tth, welche durch den geometrischen Aufbau des Sensors 3 gegeben ist, bestimmt die obere Grenzfrequenz fo für die Temperaturschwankungen, welche der Sensor 3 noch zu erfassen in der Lage ist. Die Empfindlichkeit des Sensors 3 in Abhängigkeit von der Frequenz f der Temperaturschwankungen ist in Figur 2 graphisch dargestellt. In der Figur 3 bedeuten fu die untere und fo die obere Grenzfrequenz, bei denen der Sensor ein auswertbares Signal abgibt.
Wie oben beschrieben wird das Ausgangssignal des Temperatursensors 3 einem elektrischen Bandpassfilter 4 zugeführt.
In Figur 4 ist die Durchlasscharakteristik eines elektrischen Bandpassfilters 4 in Abhängigkeit von der Frequenz f dargestellt. Auf der Ordinatenachse ist das Verhältnis von Eingangs- zu Ausgangsspannung aufgetragen, auf der Abszissenachse die Frequenz f in Hertz. Das Filter 4 ist so ausgelegt, dass Frequenzen unterhalb von 0,1 Hz und oberhalb von 20 Hz nicht mehr durchgelassen werden.
Der Ausgang des Filters 4 ist mit einem Root-Mean Square-Gleichspannungs-Wandler 5 (RMS-DC-Wandler) verbunden, dessen Ausgangssignal in folgender Weise von der angelegten Spannung abhängt:
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worin T die Integrationsdauer des Signals, u die dem Bandpassfilter zugeführte Spannung und t die Zeit bedeuten.
Wandler dieser Art sind z.B. unter der Bezeichnung Analog Devices AD 637 im Handel erhältlich. Das Ausgangssignal URMS des RMS-DC-Wandlers wird dann einer Ausgangsschaltung 6 zugeführt, welche die Signale zur Übertragung an die Zentrale 2 aufbereitet.
Eine weitere Verbesserung der Fehlalarmsicherheit des Brandmelders 1 lässt sich dadurch erreichen, dass das Ausgangssignal des Bandpassfilters 4 nicht einem RMS-DC Wandler 5 sondern nach Digitalisierung einem nicht dargestellten Mikroprozessor zugeführt wird, wo es in einem speziellen Signalauswerte-Algorithmus verarbeitet wird, so dass nur brandspezifische Verläufe der Temperaturfluktuation verarbeitet werden.
In Figur 5 ist eine weitere verbesserte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Brandmelders 1 dargestellt. Durch gleichzeitige Messung von Temperaturfluktuation und anderen Brandkriterien, beispielsweise die Detektion von Verbrennungsprodukten, welche gleichzeitig mit dem Konvektionsstrom and die Raumdecke getragen werden, lässt sich ein besonders täuschungsunempfindlicher Brandmelder herstellen. Der Temperatursensor 3, das Bandpassfilter 4 und der RMS-DC-Wandler 5 entsprechen der Figur 1. Als zweites Brandkriterium wird das Eindringen von Rauch in den Brandmelder 1 ausgewertet. Zu diesem Zweck ist in dem Gehäuse des Brandmelders 1 ein Streulichtrauchsensor 7 angeordnet, dessen Ausgangssignal in einer Auswerteschaltung 8 aufbereitet wird. Die Ausgangssignale der Auswertestufe 8 des Rauchsensors 7 und des RMS-DC-Wandlers 3 werden einer Schwellenwertschaltung 9 zugeführt.
Im Normalfall, d.h. wenn weder der Temperatursensor 3 noch der Rauchsensor 7 das Vorhandensein brandspezifischer Kenngrössen anzeigen, weisen beide Auswertekanäle einen vorgegebenen, verhältnismässig hohen Schwellenwert auf. Wenn nun der Auswertekanal für die Temperaturfluktuation das Auftreten einer brandspezifischen Temperaturfluktuation anzeigt, d.h. wenn der RMS-DC-Wandler ein entsprechendes Ausgangssignal an die Schwellenwertschaltung 9 abgibt, dann wird in der Schwellenwertschaltung 9 der Schwellenwert für das Auftreten von Rauch auf einen Wert herabgesetzt, welcher dem heute üblichen Stand der Normen entspricht. Ein Alarmsignal wird von der Schwellenwertschaltung 9 über die Ausgangsschaltung 6 nur dann an die Zentrale 2 weitergegeben, wenn das Ausgangssignal des Rauchsensors 7 den neu eingestellten Schwellenwert für den Auswertekanal für die Rauchdichte überschreitet.
Abwandlungen der vorbeschriebenen Schaltungen für Brandmelder sind im Rahmen der Erfindung gemäss den Ansprüchen möglich und dem Fachmann geläufig.
DESCRIPTION
The invention relates to a fire detector according to the preamble of claim 1. Such fire detectors are generally known.
Automatic fire detectors are used to detect fires in good time and thus protect human life and property. They have become an indispensable part of protection concepts and security systems. In particular, it was the inventions in the field of smoke detection that enabled effective early warning. The installation of millions of automatic fire detectors worldwide proves the success of the products resulting from these inventions. The high sensitivity of today's smoke detectors enables alarms to be raised so early that suitable measures can be taken in good time in most cases.
However, the high level of responsiveness has also increased the likelihood of false triggering from fire-simulating deceptive variables. As a result of the increasing density of fire alarm systems, this has created a problem that has become an ever-increasing threat to the reputation of this technology.
The manufacturers of automatic fire detection systems have recognized this danger and have been trying for years to counter this threat by further developing known detection principles and by using improved signal evaluations. The aim of all improvements is to reduce the number of false alarms without simultaneously giving the advantage of early warning, i.e.
to reduce the sensitivity.
One way of reducing false alarms is to use several fire criteria to trigger an alarm. In this case one speaks of so-called multi-criteria detectors. An alarm is only triggered if the detected fire parameters simultaneously exceed predetermined threshold values. This eliminates all those deceptive variables that only affect one of the sensors used. A disadvantage of these methods is that real fires may not be detected because one of the sensors used does not emit a signal. This can be the case if one of the sensors is defective or if one of the sensors does not emit a signal because the fire parameter to which it responds is not available.
Other methods try to use special algorithms to evaluate the sensor signals in such a way that only fire-specific processes lead to an alarm.
Here, fire-specific data are saved as reference values and continuously compared with the sensor data.
By using correlation methods, the probability can be calculated for the sensor signals, whether it is a real fire or a deception. Although significant progress has been made with both methods, the false alarm problem should not be considered resolved. It should also be borne in mind that the previous results have only been achieved using considerable electronic means, so that the cost / benefit ratio has to be partially questioned. However, there is no doubt that a fire sensor that, due to its specific properties, only responds to real fire parameters and not to deception, is the best solution to be sought.
If one examines the parameters that occur in the event of a fire, it is found that in addition to the occurrence of combustion products such as gases or aerosols, a rise in temperature can always be recorded. That means without a heat source, be it for initialization or due to the independence of the fire itself, there is no damage fire. Every fire sooner or later leads to an increase in the ambient temperature. That is why the oldest and most frequently encountered fire detectors are temperature detectors. However, these detectors generally only trigger an alarm at ambient temperatures above 60 C, which means that fire development is already well advanced and therefore there is no real early warning.
Efforts to increase the sensitivity of heat detectors have led to the development of so-called heat differential detectors, which are only sensitive to the rate of increase in temperature. But even with this technique, the early stage of a fire, which is usually a welding fire, cannot be recorded satisfactorily.
On the other hand, it would not make sense to further lower the detection threshold of heat detectors. As studies have shown, this would lead to frequent false tripping.
Another detection method consists in evaluating the heat radiation emitted by a flame as a fire criterion. In the case of an open fire, which has no previous smoldering phase, such as all liquid fires, such detectors are the fastest detectors. To make them insensitive to the size of deception, they use the flickering of a flame that is always present. This radiation fluctuation has fire-specific properties and can be used to differentiate between deceptive variables.
The use of suitable filters has largely succeeded in eliminating disturbing influences from external light sources.
However, these detectors also have the disadvantage already mentioned of not being able to detect the smoldering phase of a fire. In addition, flame detectors must have a direct optical connection to the light source, i.e. they have to see the flame. It has already been pointed out that the fire parameter temperature is a characteristic of every fire. An increase in the temperature of the fire material manifests itself in the emission of heat radiation, on the other hand it leads to an increase in the air temperature surrounding the source of the fire. The result is a heat convection current, which on the one hand conveys the combustion products to the ceiling and on the other hand leads to temperature fluctuations.
However, false triggers due to deceptive variables must also be expected here, since heat sources that do not result from a fire (heating stoves, gas burners, etc.) can also lead to temperature fluctuations on the ceiling.
Basic and extensive measurements of the temperature fluctuation in the vicinity of the ceiling caused by fires initially provided the qualitative result that the temporal course of the temperature fluctuations has fire-specific properties, which can be used to distinguish real fires from deceptive variables. By analyzing the frequency spectrum of the output signals from temperature sensors, it was also possible to prove quantitatively that the predominant part of the fluctuations occurring is in the range from 0.1 Hz to 20 Hz. If you send the output signals through a filter with a corresponding pass characteristic, disturbance variables can be effectively eliminated without negatively affecting the detection reliability of real fires.
The prerequisite is, of course, temperature sensors that are able to detect the rapid temperature changes without inertia. It must also be ensured that only the air temperature is measured and not the thermal radiation.
The object of the present invention is to create a new fire detector which avoids the disadvantages of the known fire detectors and which increases the security of fire detectors against false alarms, in particular without considerable circuit complexity. A further object of the present invention is to reduce the false alarm susceptibility of fire detectors, which are very sensitive to at least one fire parameter which arises when a fire arises, one criterion being the fluctuation in the temperature in the vicinity of a fire.
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 embodiment are defined in the dependent claims.
Fire-simulating deceptive variables are largely eliminated by evaluating fire-specific properties of the temperature fluctuations. According to a preferred embodiment of the invention, the fire detector has a second sensor which responds to fire parameters. It is particularly preferred that the second sensor responds to a fire aerosol; in particular, the second sensor is an optical smoke sensor or a
Ionization smoke sensor.
According to a further preferred embodiment of the fire detector according to the invention, it has switching elements which are designed such that they can logically link the signals of the fire aerosol sensor with those of the temperature sensor. The switching elements are preferably designed in such a way that the logic operation takes place in such a way that a signal at the output of the
Output circuit is generated when both sensors generate certain signals simultaneously.
It is particularly preferred here if switching elements are provided in the evaluation channel for the temperature sensor and in the evaluation channel for the aerosol sensor, which define a threshold value; wherein further switching elements are provided which are designed such that the threshold value in the evaluation channel for the aerosol sensor is reduced when the output signal in the evaluation channel for the temperature sensor exceeds a predetermined threshold value.
The invention is explained in more detail with reference to the two exemplary embodiments presented in the drawings. Show it
1 shows the block diagram of a fire detector according to the invention,
Fig. 2 shows the structure of an in a
Cross-section of the fire sensor that can be used,
3 shows a graphical representation of the sensitivity of a temperature sensor as a function of the frequency,
4 shows the pass characteristic of a bandpass filter for a fire detector according to the invention,
5 shows the block diagram of an improved embodiment of a fire detector according to the invention, in which a second fire criterion is evaluated.
The block diagram of a fire detector according to the invention is shown in FIG. The temperature sensor 3 is a pyroelectric detector, the structure of which is explained in connection with FIG. 2. The output signal of the temperature sensor 3 is an electrical
Bandpass filter 4 supplied, which has a pass characteristic, as shown in Figure 4. The signal is further fed to an RMS-DC converter 5 and an output circuit 6, which processes the signals for forwarding to a control center 2.
The temperature sensor 3 shown in cross section in FIG. 2 is a pyroelectric detector which is capable of detecting rapid temperature changes. The active element 11 consists of a lithium tantalate monocrystal, Liga03, on the outer surface of which a layer 12 is evaporated, which is electrically conductively connected directly to the housing 14 and at the same time serves as an electrode and as an IR radiation reflector. Since the incident infrared radiation is reflected by the layer 12, the sensor 3 is only sensitive to convection heat. The inner surface of the active element 11 is covered with a second electrode 13, which is connected via a contact 17 to the gate connection of a field effect transistor 18.
The associated gate resistor 19 is set so that the slowest temperature fluctuations (fluctuations) still to be detected change the frequency
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exhibit; where P is the Ludolf number, RG the resistance of the gate resistance of the field effect transistor 18 and CG the capacitance of the sensor 3.
The thermal time constant Tth, which is given by the geometric structure of the sensor 3, determines the upper limit frequency fo for the temperature fluctuations, which the sensor 3 is still able to detect. The sensitivity of the sensor 3 as a function of the frequency f of the temperature fluctuations is shown graphically in FIG. In FIG. 3, fu denotes the lower and fo the upper limit frequency at which the sensor emits an evaluable signal.
As described above, the output signal of the temperature sensor 3 is fed to an electrical bandpass filter 4.
FIG. 4 shows the pass characteristic of an electrical bandpass filter 4 as a function of the frequency f. The ratio of input to output voltage is plotted on the ordinate axis and frequency f in Hertz on the abscissa axis. The filter 4 is designed so that frequencies below 0.1 Hz and above 20 Hz are no longer allowed to pass.
The output of the filter 4 is connected to a root-mean square DC-DC converter 5 (RMS-DC converter), the output signal of which depends on the applied voltage in the following way:
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where T is the integration time of the signal, u is the voltage supplied to the bandpass filter and t is time.
Transducers of this type are e.g. commercially available under the name Analog Devices AD 637. The output signal URMS of the RMS-DC converter is then fed to an output circuit 6, which processes the signals for transmission to the control center 2.
A further improvement in the false alarm security of the fire detector 1 can be achieved in that the output signal of the bandpass filter 4 is not fed to an RMS-DC converter 5 but after digitization to a microprocessor (not shown), where it is processed in a special signal evaluation algorithm, so that only Brand-specific courses of temperature fluctuation are processed.
FIG. 5 shows a further improved embodiment of a fire detector 1 according to the invention. By simultaneously measuring temperature fluctuation and other fire criteria, for example the detection of combustion products that are carried to the ceiling along with the convection current, a fire detector that is particularly insensitive to deception can be produced. The temperature sensor 3, the bandpass filter 4 and the RMS-DC converter 5 correspond to FIG. 1. The penetration of smoke into the fire detector 1 is evaluated as a second fire criterion. For this purpose, a scattered-light smoke sensor 7 is arranged in the housing of the fire detector 1, the output signal of which is processed in an evaluation circuit 8. The output signals of the evaluation stage 8 of the smoke sensor 7 and the RMS-DC converter 3 are fed to a threshold value circuit 9.
Normally, i.e. If neither the temperature sensor 3 nor the smoke sensor 7 indicate the presence of fire-specific parameters, both evaluation channels have a predetermined, relatively high threshold value. If the evaluation channel for the temperature fluctuation now indicates the occurrence of a fire-specific temperature fluctuation, i.e. if the RMS-DC converter outputs a corresponding output signal to the threshold circuit 9, then the threshold value for the occurrence of smoke is reduced in the threshold circuit 9 to a value which corresponds to the current state of the standards. An alarm signal is only passed on by the threshold value circuit 9 via the output circuit 6 to the control center 2 when the output signal of the smoke sensor 7 exceeds the newly set threshold value for the evaluation channel for the smoke density.
Modifications of the above-described circuits for fire detectors are possible within the scope of the invention according to the claims and are familiar to the person skilled in the art.