DE102004023524B3 - Verfahren zur Erfassung und Meldung von Betauungen in Rauchmeldern - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Erfassung und Meldung von Rauch mit Hilfe einer optischen Anordnung in einem Meldergehäuse, wobei die optische Anordnung mindestens ein optisches Senderelement und mindestens ein optisches Empfangselement enthält und das ein Empfangssignal abgibt, das für die auftreffende Lichtmenge repräsentativ ist, wobei eine elektronische Auswertevorrichtung das Empfangssignal mit einem Sollwert vergleicht und ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn das Empfangssignal den vorgegebenen Schwellwert erreicht, dass die Temperatur an oder im Meldergehäuse gemessen und der zeitliche Verlauf der Temperatur mit dem zeitlichen Verlauf des Empfangssignals des optischen Empfangselements in Beziehung gesetzt wird und ein Betauungssignal erzeugt wird, wenn der Anstieg des Empfangssignals mit einem Temperaturanstieg korreliert.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erfassung und Meldung von Betauungen in einem optischen Rauchmelder nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Brandmeldesensoren sind häufig als optische Rauchmelder oder Rauchdetektoren ausgeführt. Sie arbeiten zumeist nach dem Tyndall- oder Streulichtprinzip. Nachstehend eine Anzahl von Schriften zum Stand der Technik, in der verschiedene Rauchmelderanordnungen offenbart sind: US 4,242,673 , US 4,232,307 , DE 27 54 139 A1 , EP 0 076 338 A1 , US 4,180,742 und EP 0 360 126 B1 .
• Fehlerquellen für die Erfassung von Rauch mit Hilfe derartiger Rauchmelder ist Stör- oder Streulicht, das nicht von Rauchpartikeln herrührt. So kann von außen in das Meldergehäuse eintretendes Licht zur Erzeugung eines Alarmsignals führen. Es wird daher bei derartigen Meldergehäusen angestrebt, dass nach Möglichkeit gar kein oder nur sehr wenig Außenlicht in die Meßstrecke hineingelangt. Da das Meldergehäuse jedoch ausreichend Öffnungen aufweisen muss, durch die Rauchpartikel eindringen können, lässt sich der Eintritt von Störlicht nicht gänzlich vermeiden.
• Eine weitere Quelle von Störlicht ist die Verschmutzung der Melderkammer. Auf den Wänden des Meldergehäuses ablagernder Schmutz führt zu einer Verstärkung des Streulichts. Je höher der Verschmutzungsgrad ist, je stärker der Streulichtanteil, der hiervon verursacht ist. Ab einem bestimmten Verschmutzungsgrad ist daher mit der Erzeugung eines Alarmsignals zurechnen, wenn keine Gegenmaßnahmen getroffen werden. Die Erzeugung von fälschlich generierten Alarmsignalen ist jedoch in jedem Falle zu vermeiden, weil sie für den Betreiber einer Anlage aus Rauchdetektoren wegen des Einsatzes der Feuerwehr kostspielig werden kann. In der bereits genannten EP 0 360 126 B1 , wird daher eine wirksame Anordnung vorgeschlagen, mit deren Hilfe die Verschmutzung der Messkammerwände detektiert wird. Dies geschieht dadurch, dass die Reflexion einer bestrahlten Fläche einer Messkammerwand detektiert und ausgewertet wird. Mit steigender Verschmutzung steigt der Reflexionsgrad an. Der die Verschmutzung wiedergebende Messwert kann dazu verwendet werden, den Schwellwert nachzuführen, so dass die Empfindlichkeit des Rauchmelders annähernd gleich bleibt. Es ist jedoch auch möglich, durch Messung der Messkammerverschmutzung ein Alarmsignal zu erzeugen, das vorzugsweise zu einer Meldezentrale gegeben wird, damit der verschmutze Melder ausgetauscht bzw. gereinigt wird.
• Eine dritte Fehlerquelle besteht darin, dass innerhalb des Rauchmelders eine Betauung stattfindet. In diesem Fall entstehen kleine Wassertröpfchen an Betauungskeimen an der Oberfläche der Messkammerwände und an den optischen Elementen, wie z.B. Linsen oder Kunststoffkörper der Lichtsender bzw. Lichtempfänger. Die elektronische Schaltung zur Auswertung der Messsignale im Rauchmelder lässt sich hingegen sehr gut gegen Feuchtigkeit schützen und kann z.B. mit einem Schutzlack versehen werden oder in einer Vergussmasse vergossen werden.
• Die erhöhte Reflexionseigenschaft der Messkammerwände aufgrund des Feuchtigkeitsbelages erzeugt ein größeres Empfangssignal am lichtempfindlichen Empfänger. Werden keine zusätzlichen Maßnahmen getroffen, so kommt es innerhalb kürzester Zeit zum Erreichen der Alarmschwelle für Rauch und damit zum Fehlalarm.
• Es ist bekannt, konstruktive Maßnahmen zur Ausbildung eines Rauchkammergehäuses bzw. einer Messkammer vorzusehen, sowie eine spezifische Anordnung der optischen Elemente, mit denen eine Betauung und damit ein Fehlalarm verhindert werden soll. Es ist jedoch einsehbar, dass letztlich eine Betauung nicht verhindert werden kann. Daher wurde auch bereits vorgeschlagen, derartige Melder mit einem Heizelement zu versehen. Das Heizelement erfordert jedoch einen entsprechenden Energiebedarf. Außerdem verändert es das Eindringverhalten des Rauchs in die Messkammer des Rauchmelders.
• Eine weitere Möglichkeit besteht darin, gemäß US 5,568,130 A einen Feuchtesensor vorzusehen, der die Feuchtigkeit in unmittelbarer Umgebung des Rauchmelders misst. Bei zunehmender Betriebsdauer besteht die Gefahr der Verschmutzung des Feuchtesensors. Damit ist auch die Messung der Luftfeuchtigkeit mit Fehlern behaftet. Ferner sind beständige und langlebige Feuchtesensoren relativ aufwendig. Schließlich ist erforderlich, bei der Herstellung von Brandmeldern mit Feuchtesensoren diese entsprechend abzugleichen, was den Fertigungsaufwand erhöht.
• Um Fehlalarme in Streulicht-Brandmeldern zu vermeiden, ist bekannt, zusätzliche Lichtquellen bzw. -sensoren zu installieren, wie aus JP 2018696 AA oder EP 0076338 A1 bekannt. Aus DE 4 307 585 C1 , von dem Anspruch 1 ausgeht, ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kompensation der Feuchtigkeit in einem Streulichtmelder bekannt geworden. Mit Hilfe eines weiteren Lichtsenders und dem bereits vorhandenen Lichtempfänger wird das an der betauten Optik tangential gestreute Licht und damit ein Feuchtigkeitsbelag auf der Empfangsoptik detektiert, indem periodisch die Rauchdichte mit dem ersten Lichtsender und dazu zeitlich versetzt die Feuchtigkeit mit dem zweiten Lichtsender gemessen wird. Die beiden Messwerte werden verarbeitet, wobei der Feuchtigkeitsbelag das Licht des zweiten Lichtsenders reflektiert und damit das Empfängerausgangssignal in Abhängigkeit von der Stärke des Feuchtigkeitsbelages schwächt. Eine derartige Anordnung ist ebenfalls relativ aufwendig und führt nicht mit absoluter Sicherheit zum Ziel, den schädlichen Einfluss der Betauung zu vermeiden.
• Aus US 5,482,371 A ist bekannt geworden, zur Taupunktbestimmung eines Gases einen Spiegel zu beheizen und zu kühlen, um mit Hilfe der an seiner Oberfläche gestreuten Lichtintensität auf die Betauung zu schließen. Bei Abkühlung des Spiegels unter den Taupunkt steigt die Intensität des gestreuten Lichts an. Wenn die Temperatur des Gases gegenüber der Oberfläche ansteigt, kann das zu Betauung führen und die Streustrahlung verstärken.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erfassung und Meldung von Rauch anzugeben, bei dem mit einfachen Mitteln die Einflüsse durch Betauung erkannt werden.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Temperatur an oder im Meldergehäuse gemessen, und der zeitliche Verlauf der Temperatur wird mit dem Verlauf des Ausgangssignals des optischen Empfängers in Beziehung gesetzt. Es wird ein sogenanntes Betauungssignal erzeugt, wenn der Anstieg des Empfangssignals mit einem Anstieg der Temperatur korreliert.
• Ein Alarmsignal wird unterdrückt, wenn ein Betauungssignal erzeugt wird. Zusätzlich oder alternativ kann der Schwellwert für das Alarmsignal nach Maßgabe des Meldesignals nachgeführt werden, wenn ein Betauungssignal erzeugt worden ist. Auf diese Weise kann auch während der Betauung eine Rauchmessung stattfinden.
• Damit der Melder gegebenenfalls an einen anderen Ort angebracht werden kann, wenn er an seinem Ort zur Betauung neigt, kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung das Betauungssignal an eine Zentrale gesendet werden. In der Zentrale kann der Rauchmelder identifiziert und gegebenenfalls an einem anderen Ort angebracht werden, wo die Gefahr der Betauung vermindert oder nicht gegeben ist.
• Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass eine Betauung in der Meßkammer eines Rauchmelders grundsätzlich dadurch hervorgerufen wird, dass der Taupunkt an der Oberfläche des Messkammerraums erreicht wird.
• Steigt die Intensität des empfangenen reflektierenden Lichts am Empfänger an, so zeigt dies das Vorhandensein von Rauch an, wenn man alle Störeinflüsse außen vor lässt. Eine Betauung führt ebenfalls zu einer Erhöhung des Streulichts und kann daher das Eindringen von Rauch vortäuschen. Wird nun mit ansteigendem Empfangssignal, das ein erhöhtes Streulicht repräsentiert, gleichzeitig ein Anstieg der Temperatur gemessen, ist dies ein Indikator dafür, dass eine Betauung in der Meßkammer vorliegt.
• Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden.
• 1 zeigt äußerst schematisch einen optischen Rauchmelder nach der Erfindung.
• 2 zeigt den zeitlichen Verlauf eines Meldersignals und der Temperatur in der Messkammer.
• In 1 ist ein Rauchmelder 10 äußerst schematisch dargestellt. Er weist ein Gehäuse 12 auf, in dem eine Meßkammer 14 ausgebildet ist, die an gegenüberliegenden Enden bei 15 bzw. 16 Öffnungen aufweist für den Eintritt von Rauch. Auf einer Schaltplatine 18 ist ein lichtempfindlicher Empfänger 20 angeordnet. Er ist von einer Box 22 umgeben, die bei 24 eine Öffnung aufweist für den Eintritt von Licht. In der Platine 18 ist eine Öffnung 26 vorgesehen, unter der ein optischer Sender 28 angeordnet ist, beispielsweise eine LED. Der Sender 28 sendet Licht nach oben in die Messkammer, quer zum Gesichtsfeld des Empfängers 20, wobei das reflektierende Licht der Kammerwände als Streulicht vom Empfänger 20 aufgenommen wird.
• In der Messkammer 14 ist außerdem ein Temperatursensor 30 angeordnet, zur Messung der Temperatur in dem Gehäuse.
• Die Auswertung der Signale des lichtempfindlichen Empfängers 20 mit Hilfe einer geeigneten elektronischen Schaltungsanordnung ist im einzelnen nicht dargestellt. Sie ist an sich bekannt. Üblicherweise wird ein Schwellwert vorgegeben, wobei ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn das Empfangssignal des Empfängers 20 diesen Schwellwert erreicht bzw. überschreitet. Es können auch Kompensationsmaßnahmnen vorgesehen werden, die Streulichteinflüsse, die durch andere Ursachen hervorgerufen werden, kompensieren. Hierzu ist weiter oben einiges ausgeführt.
• In dem Diagramm nach 2 ist mit der durchgezogenen Kurve 32 eine Temperaturkurve des Temperaturfühlers 30 wiedergegeben. Sie zeigt an, dass in einem gewissen Zeitraum die Temperatur in der Messkammer 14 angestiegen ist. Mit der gestrichelten Kurve 34 ist der Verlauf des Empfangssignals des lichtempfindlichen Empfängers 20 wiedergegeben, wodurch angezeigt ist, dass die auf dem Empfänger auftreffende Menge Störlicht im Verlauf eines Zeitraums zugenommen hat.
• Bei der Einrichtung des optischen Melders muss zunächst die optische Eigenschaft der Messkammerwand durch eine einfache Kombination aus Sender 28 und Empfänger 20 geprüft werden. Die Lichtstrahlen des Senders 28 werden von der Messkammerwand reflektiert und vom Empfänger 20 registriert. Im Neuzustand der Messkammer 14 ohne Betauung wird z.B. eine Intensität E1 am Empfänger 20 gemessen. Durch die Betauungskeime wird das Licht an den Messkammerwänden gestreut und eine erhöhte Intensität, z.B. in E2 gemessen. Findet zugleich ein Temperaturanstieg in der Messkammer 14 statt, wie durch Kurve 32 angezeigt, ist dies ein Indikator dafür, dass eine Betauung in der Messkammerwand stattgefunden hat und die erhöhte Intensität des Empfangssignals zumindest nicht alleine auf Rauch zurückzuführen ist.
• Mit Hilfe des Empfangssignal des Empfängers 20 kann die Alarmschwelle zur Detektierung von Rauch nachgeführt werden. Damit wird nicht nur ein Fehlalarm verhindert, sondern es ist auch noch eine Detektierung von Rauch möglich. Zudem kann ein Signal von dem Rauchmelder 10 an eine Zentrale gesendet werden, so dass dort erkennbar ist, welcher Rauchmelder unter einer Betauung leidet. Gegebenenfalls kann der Rauchmelder an einen günstigeren Ort verlegt werden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Erfassung und Meldung von Rauch mit Hilfe einer optischen Anordnung in einen Meldergehäuse (12), wobei die optische Anordnung mindestens ein optisches Senderelement (28) und mindestens ein optisches Empfangselement (20) enthält und das ein Empfangssignal abgibt, das für die auftreffende Lichtmenge repräsentativ ist, wobei eine elektronische Auswertevorrichtung das Empfangssignal mit einem Sollwert vergleicht, und ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn das Empfangssignal den vorgegebenen Schwellwert erreicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur an oder im Meldergehäuse (12) gemessen und der zeitliche Verlauf der Temperatur (32) mit dem zeitlichen Verlauf des Empfangssignals (34) des optischen Empfangselements (20) in Beziehung gesetzt wird und ein Betauungssignal erzeugt wird, wenn der Anstieg des Empfangssignals mit einem Temperaturanstieg korreliert, und die Bildung eines Alarmsignals unterdrückt wird, wenn ein Betauungssignal erzeugt worden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert nach Maßgabe des Empfangssignals nachgeführt wird, wenn ein Betauungssignal erzeugt worden ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Betauungssignal bzw. das Auftreten eines Betauungssignals an eine Zentrale gesendet wird.