DE10118913A1 - Streulichtrauchmelder - Google Patents

Abstract

Es wird ein Streulichtrauchmelder vorgeschlagen, der entweder zwei Lichtempfänger oder eine Abbildungsoptik zur Definition eines Meßvolumens aufweist. Durch Ausbildung des Lichtempfängers zu einer Detektorzeile oder einem Detektorarray ist eine Verfolgung eines Meßobjekts möglich. Werden zwei Detektorzeilen senkrecht zueinander angeordnet, ist auch eine zweidimensionale Verfolgung wie bei einem Detektorarray möglich. Durch zueinander versetzte Detektorzeilen oder Detektorarrays ist auch die räumliche Verfolgung eines Meßobjekts möglich.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Streulichtrauchmelder nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.

Es ist bereits bekannt, optische Rauchmelder als Streulichtrauchmelder zu realisieren, wobei die Streulichtrauchmelder entweder eine Meßkammer aufweisen, in die Rauch durch ein Labyrinth eindringt oder die als Freilichtstreulichtrauchmelder ausgebildet sind, wobei ein Meßvolumen im freien Raum auf eine Reflexion an Rauch untersucht wird.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Streulichtrauchmelder mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass eine bessere Störunterdrückung erreicht wird, indem in einem größeren und vor allem genau definierten Luftvolumen die Partikel- bzw. Rauchdichte gemessen wird. Kleine Schwaden, beispielsweise von Zigarettenrauch haben daher einen geringeren Einfluß auf das Meßergebnis. Die Definition des Meßvolumens kann durch einen entsprechenden optischen Aufbau erfolgen. Entweder werden dazu zwei Empfänger verwendet oder der Sender und der Empfänger weisen jeweils eine Abbildungsoptik aus Linsen und Blenden auf, die zur Definition des Meßvolumens dienen. Damit wird die Störanfälligkeit des erfindungsgemäßen Streulichtrauchmelders minimiert. Dabei wird das Meßvolumen in einen Bereich gelegt, wo bei einem Brand eine hohe Rauchdichte zu erwarten und in einem Nichtbrandfall mit wenigen Störungen zu rechnen ist. Ein typischer Bereich hierfür ist etwa 4 bis 10 cm unter einer Raumdecke.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Streulichtrauchmelders möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass der Lichtempfänger aus wenigstens einer Detektorzeile oder einem Detektorarray gebildet ist. Dies ermöglicht vorteilhafterweise die Messung von Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung eines Objekts. Auch ist dies eine effektive Maßnahme zur Unterscheidung von Rauch und Gegenständen.

Dabei ist es insbesondere von Vorteil, dass jeder Lichtempfänger zwei zueinander senkrecht angeordnete Detektorzeilen zur zweidimensionalen Verfolgung eines Meßobjekts aufweist. Dies erhöht die Störsicherheit und ist eine einfachere Ausgestaltung als ein ganzes Detektorarray.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme, um zwischen Rauch und Gegenständen zu unterscheiden, ist die Auswertung von Konturen eines Meßobjekts. Ein Gegenstand hat scharfe Konturen, Rauch weist hingegen weiche Übergänge an den Rändern einer Rauchschwade auf. Durch eine Bildauswertung kann damit auf Rauch oder einen anderen Gegenstand geschlossen werden. Dies bietet auch eine gute Möglichkeit der Plausibilisierung des Streulichtmeßergebnisses.

Durch Verwendung von zwei zueinander versetzten Lichtempfängern, die jeweils wenigstens eine Detektorzeile oder ein Detektorarray aufweisen, ist es möglich, den Abstand und die Geschwindigkeit des Meßobjekts zu den Empfängern zu bestimmen. Es ist damit insbesondere eine räumliche Verfolgung eines Objekts möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführung zur Definition eines Meßvolumens,

Fig. 2 eine zweite Ausführung zur Definition eines Meßvolumens,

Fig. 3 die Verwendung einer Detektorzeile zur Verfolgung einer Bewegung eines Meßobjekts und

Fig. 4 die Verwendung von zueinander versetzten Lichtempfängern zur räumlichen Verfolgung eines Meßobjekts.

Beschreibung

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführung eines Streulichtrauchmelders, bei dem mittels zweier Lichtempfänger eine Definition eines Meßvolumens erreicht wird. Es handelt sich hier um einen Freiraumstreulichtrauchmelder, bei dem das Meßvolumen außerhalb des Streulichtrauchmelders vorhanden ist. Solch ein Streulichtrauchmelder ist beispielsweise an einer Raumdecke angeordnet, so dass sich das Meßvolumen wenige Zentimeter unterhalb dieses Streulichtrauchmelders befindet.

Ein Lichtsender 5 ist hier mittig angeordnet. Bei dem Lichtsender S kann es sich beispielsweise um Infrarotleuchtdioden oder -laserdioden handeln.

Symmetrisch zum Lichtsender S sind Lichtempfänger E1 und E2 angeordnet, die jeweils eine Linse L1 und L2 als Abbildungsoptik aufweisen. Die Lichtempfänger E1 und E2 sind hier Infrarotlichtdetektoren, beispielsweise CCD- Detektorarrays, so dass sichtbares Licht keinen wesentlichen Einfluß auf die Raucherkennung hat. Durch die Linsen L1 und L2 ist ein gemeinsam von den Lichtempfängern E1 und E2 beobachtetes Meßvolumen V1 definiert, das der Lichtsender S beleuchtet. Der Empfänger E1 beobachtet weiterhin die Meßvolumina V2 und V6, während der Lichtempfänger E2 die Meßvolumina V3 und V5 beobachtet.

Durch eine Korrelation der Empfangssignale der Lichtempfänger E1 und E2 ist es möglich, festzustellen, ob sich Rauch im Detektionsbereich befindet. Durch die Auswertung der Empfangssignale ist feststellbar, ob es sich um Rauch oder um einen in die Volumina V1, V2, V3, V5 oder V6 eingebrachten Gegenstand handelt.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführung zur Definition eines Meßvolumens. Ein Sender S1 ist hinter einer Linse L3 angeordnet, während ein Empfänger E3 hinter einer Linse L4 angeordnet ist. Der Lichtaustrittskegel des Lichtsenders S1 und der Empfangslichtkegel des Empfängers E3 überschneiden sich im Meßvolumen V7. Auch hier wird es durch eine Verwendung von infrarotem Licht nur zu einem starken Empfangssignal am Lichtempfänger E3 kommen, wenn im Meßvolumen V7 Licht des Senders S1 am Rauch oder einem Gegenstand in den Lichtempfänger E3 gestreut wird, was das allgemeine Meßprinzip von Streulichtrauchmeldern ist.

In Fig. 3 ist dargestellt, wie die Bewegungsrichtung eines Meßobjekts durch einen Lichtempfänger verfolgt wird. Der Streulichtrauchmelder gemäß Fig. 3 weist einen Lichtsender S2 mit einer Linse L5 auf. Im Lichtsendekegel des Lichtsenders S2 befindet sich ein Gegenstand G, der sich zunächst an einer Position 1 befindet und dann in Richtung 2 auf eine Position 3 sich bewegt. Ein Lichtempfänger E4 mit einer vorgeschalteten Linse L6 ist hier als eine Detektorzeile mit einzelnen Detektorelementen ausgebildet. Die Position 1 des Gegenstands G führt zu einer Bestrahlung des Detektorelements 5. Die Position 3 des Gegenstands G führt zu einer Bestrahlung des Detektorelements 4. Durch eine entsprechende Signalverarbeitung in einem den Detektorelementen nachgeschalteten Prozessor 11 ist dann eine Verfolgung des Gegenstands G in Abhängigkeit von der Zeit möglich. Damit lässt sich dann die Geschwindigkeit und die Richtung des lichtstreuenden bzw. reflektierenden Gegenstands G in zwei Dimensionen, d. h. in einer Ebene bestimmen. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn anstatt einer Detektorzeile senkrecht zueinander angeordnete Detektorzeilen als Lichtempfänger E4 oder ein Detektorarray verwendet wird.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Streulichtrauchmelders. Der Sender S definiert einen Lichtkegel, in dem sich ein Objekt O an einer Position 1 und dann an einer Position 2 befindet. Es sind zwei Lichtempfänger E5 und E6 symmetrisch zum Lichtsender S angeordnet, die hier jeweils eine Detektorzeile aufweisen. Vor dem Lichtempfänger E5 ist eine Linse L7 als Abbildungsoptik und vor dem Lichtempfänger E6 eine Abbildungsoptik L8 als Linse angeordnet. Die Position 1 führt beim Lichtempfänger E6 zu einer Bestrahlung eines Detektorelements 8 und die Position 2 zur Bestrahlung des Detektorelements 7. Bei dem Lichtempfänger E5 führt die Position zu einer Bestrahlung des Lichtelements 9 und die Position 2 zur Aktivierung des Detektorelements 10. Durch einen hier nicht dargestellten, aber nachgeschalteten Prozessor ist damit eine räumliche Verfolgung des Gegenstandes O möglich. Damit wird nämlich durch die Lichtempfänger E5 und E6 ähnlich den menschlichen Augen die Möglichkeit zum räumlichen Sehen geschaffen, denn das Objekt O bewegt sich von der Position 1 auf die Position 2 und so wandert auch sein Bild auf den Detektorzeilen der Lichtempfänger E5 und E6 jeweils nach links. Durch die Korrelation der Momentansignale der Detektorzeilen durch einen Prozessor kann auf den Abstand des Objekts zu den Detektoren E5 und E6 geschlossen werden. Das Korrelationsverfahren ist eine gute Möglichkeit, um die Verschiebung der Detektorzeilen-Signale mit der Zeit und damit die Geschwindigkeit von Objekten zu bestimmen.

Claims (5)

1. Streulichtrauchmelder, dadurch gekennzeichnet, dass der Streulichtrauchmelder zur Einstellung eines definierten Meßvolumens zwei Lichtempfänger (E1, E2, E5, E6) oder eine Abbildungsoptik (L4, L6) für einen Lichtempfänger (E3, E4) aufweist.

2. Streulichtrauchmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Lichtempfänger (E1 bis E6) als wenigstens eine Detektorzeile oder ein Detektorarray ausgebildet sind.

3. Streulichtrauchmelder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Lichtempfänger (E1 bis E6) zwei zueinander senkrecht angeordnete Detektorzeilen zur zweidimensionalen Verfolgung eines Meßobjekts angeordnet sind.

4. Streulichtrauchmelder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Lichtempfänger, die jeweils wenigstens eine Detektorzeile oder ein Detektorarray aufweisen, mit einem Prozessor (11) verbunden sind, der aus Signalen der zwei Lichtempfänger (E1 bis E6) durch Vergleich Abstand und/oder Geschwindigkeit des Meßobjekts ermittelt.

5. Streulichtrauchmelder nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (11) zur Auswertung von Konturen des Meßobjekts (G, O) zur Unterscheidung zwischen Rauch und einem anderen Gegenstand dient.