DE19952327B4

DE19952327B4 - Brandsensor und Verfahren zur Detektion eines Feuers

Info

Publication number: DE19952327B4
Application number: DE19952327A
Authority: DE
Inventors: Naoki Kosugi; Masayuki Ito
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2013-04-04
Anticipated expiration: 2019-10-30
Also published as: US6154142A; GB2343284B; DE19952327A1; JP3708727B2; GB2343284A; GB9925348D0; JP2000137875A

Abstract

Brandsensor mit: einem Rauchnachweisbereich (30) zum Erfassen und Ausgeben eines Rauchsignals, das sich in Abhängigkeit einer Rauchdichte ändert; einem externen Temperaturnachweisbereich (58, 60) zum Erfassen und Ausgeben einer Außentemperatur des Sensors; einem Temperaturdifferenzberechnungsbereich (72, 80) zum Berechnen einer Temperaturdifferenz, die eine Temperaturanstiegsgeschwindigkeit anzeigt, wenn der Sensor von einem Feuer erzeugte Wärme empfängt, zwischen der Außentemperatur und der Innentemperatur; einem Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich (74) zum Bestimmen eines Korrekturfaktors für das Rauchsignal auf der Grundlage der zwei Parameter Außentemperatur und Temperaturdifferenz; und einem Rauchsignal-Korrekturbereich (78) zum Korrigieren des Rauchsignals durch Multiplikation des Rauchsignals mit dem Korrekturfaktor, wobei der Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich (74) die Außentemperatur und die Temperaturdifferenz in mehrere Temperaturbereiche einteilt, wobei jeder jeweils eine vorbestimmte Temperaturbereichsbreite aufweist, ferner den Korrekturfaktor zuvor für jeden Temperaturbereich der Temperaturdifferenz so festlegt, dass der Zuwachs im Wesentlichen im Verhältnis zu einem Anwachsen der Temperaturdifferenz ansteigt, wenn die Außentemperatur zum gleichen Temperaturbereich gehört, ferner...

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brandsensor und ein Feuerdetektionsverfahren zum Nachweisen eines Brands bzw. Feuers unter Verwendung zweier Sensorsignale von einem Temperatursensor und einem Rauchsensor, und insbesondere betrifft die Erfindung einen Brandsensor und ein Feuerdetektionsverfahren zum Nachweisen eines Feuers durch Korrektur eines Rauchsignals bzw. eines Signals des Rauchsensors gemäß einer durch das Feuer verursachten Änderung in der Umgebungstemperatur.
Beschreibung des Stands der Technik
Ein Feuerdetektionsverfahren ist als Multisensor-Feuerdetektionsverfahren mit der Eigenschaft sowohl Rauch und vom Feuer erzeugte Wärme erfassen zu können, aus der USP Nr. 5,005,003 bekannt.
Wenn die durch ein Feuer erzeugte Wärme durch einen Temperatursensor erfasst wird und anschließend die erfasste Temperatur einen gewissen Wert übersteigt kann gemäß dem Multisensor-Feuerdetektionsverfahren eine Rauchnachweisempfindlichkeit durch Herabsetzen eines Schwellwerts erhöht werden, mit dessen Hilfe das Feuer auf der Grundlage eines durch den Rauchsensor erfassten Rauchsignals früh erkennbar ist. Wenn im Gegensatz dazu die durch den Temperatursensor erfasste Temperatur kleiner als ein gewisser Wert ist, kann die Nachweisempfindlichkeit für Rauch durch Erhöhen des Schwellwerts des Rauchsensors verringert werden, um damit einen Fehlalarm zu vermeiden. Wenn allerdings gemäß dem Verfahren, in dem die Nachweisempfindlichkeit für das von dem Rauchsensor zugeführte Rauchsignal aufgrund der vom Temperatursensor erfassten Temperatur verändert wird, die Temperatur sich zwar kontinuierlich, beispielsweise wegen einer erhöhten Raumtemperatur im Sommer, oder durch Heizen oder ähnliches, erhöht, wird auch die Nachweisempfindlichkeit des Rauchsensors erhöht. Daher werden Rauch oder Dampf, etc., die nicht von einem Feuer herrühren, fälschlicherweise als Feuer beurteilt und dies kann demzufolge einen falschen Feueralarm verursachen.
Im Feuerdetektionsverfahren unter Verwendung eines Temperatursensors ist firmenintern eine Methode bekannt, die ein Differenzelement verwendet, welches eine Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung relativ zur Zeit erfassen kann und anschließend basierend auf der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit entscheidet, ob ein Feuer vorliegt oder nicht. Gemäß dem Feuerdetektionsverfahren unter Verwendung des Differenzelements kann, da die Rauchnachweisempfindlichkeit bei einem langsamen Temperaturanstieg verringert wird, wohingegen die Rauchnachweisempfindlichkeit während eines schnellen Temperaturanstiegs erhöht wird, ein Feuer ohne Fehler nachgewiesen werden, sogar wenn eine Rauchdichte gering ist. Wenn allerdings in dem Feuerdetektionsverfahren unter Verwendung des Differenzelements die erwärmte Luft der Heizung, etc. direkt auf den Brandsensor strömt, erhöht sich die Rauchnachweisempfindlichkeit aufgrund des raschen Temperaturanstiegs trotz der geringen Raumtemperatur. Daher wird ein nicht von einem Feuer erzeugter Rauch ebenfalls als Feuer eingestuft, und somit kann ebenfalls ein falscher Feueralarm verursacht werden.
Die US 4 640 628 beschreibt einen zusammengesetzten Feuerdetektor zum Nachweis von Hitze, Rauch, Flammen und Gas, mit einem pyroelektrischen Element, welches auf Änderungen von einfallenden Infrarotstrahlen empfindlich ist, mit einem zweiten Element mit einem Halbleiter zum Nachweis von Gas-Absorption-Desorptions Phänomenen, und mit einem Komparator, um die Ausgabe der beiden Elemente zu kombinieren und einen Alarm auszulösen.
Die DE 1 957 172 A beschreibt ein Feueralarmsystem mit einem Rauchfeststellsystem, welches aus der Kombination einer Anzahl von Rauchfühlmechanismen besteht, von denen jeder derart ausgebildet ist, dass dieser ein elektrisches Signal beim Auftreten von Feuermerkmalen abgibt und ferner eine Alarmschalteinrichtung, die nicht auf irgend eines dieser Signale anspricht, jedoch lediglich auf die Summe von zwei oder mehreren dieser Signale. Des Weiteren wird eine Temperaturdifferenzbestimmung beschrieben, bei der eine Differenz von Außen- und Innentemperatur eines Temperatursensors ermittelt wird. Dazu werden zwei Thermistoren in Brückeschaltung verwendet, wobei ein Thermistor frei der Atmosphäre ausgesetzt ist und der andere gegenüber der Atmosphäre abgeschirmt ist. Überschreitet die Temperaturdifferenz einen Schwellenwert, so stellt dies eine Feuererkennung dar. Es erfolgt jedoch noch kein Feueralarm. Zur Alarmauslösung muss mindestens eine weitere Fehlererkennung eines abweichenden Feurererkennungsmechanismus vorliegen.
Die EP 618 555 A2 beschreibt ein Feuerdetektionsverfahren mit einem Raucherfassungsschritt zum Erfassen und ausgeben eines Rauchsignals, das sich in Abhängigkeit einer Rauchdichte ändert, und mit einem Außentemperaturnachweisschritt zum Erfassen und Ausgeben einer Außentemperatur eines Sensors. Des Weiteren sind ein Korrekturfaktor-Entscheidungsschritt zum Bestimmen eines Korrekturfaktors für das Rauchsignal auf der Grundlage der Außentemperatur und ein Rauchsignalkorrekturschritt zum Korrigieren des Rauchsignals durch Multiplikation des Rauchsignals mit dem Korrekturfaktor vorgesehen. In einem Ausführungsbeispiel wird eine Temperaturdifferenz zwischen einer gemessenen Temperatur und einer Referenztemperatur über die Differenz der Ausgangsspannung des Temperatursensors und einer Referenzspannung berechnet und zu der Referenztemperatur hinzu addiert, um die Umgebungstemperatur zu erhalten.
Überblick über die Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Brandsensor und ein Feuerdetektionsverfahren bereitzustellen, die ein frühes Erfassen eines Feuers bzw. Brands ermöglichen und einen Feuerfehlalarm verhindern, indem eine Rauchnachweischarakteristik korrigiert wird, wobei sowohl eine aktuelle Temperatur und eine Temperaturanstiegsgeschwindigkeit verwendet werden.
Die Erfindung stellt einen Brandsensor bereit mit: einem Rauchnachweisbereich zum Erfassen und Ausgeben eines Rauchsignals, das sich in Abhängigkeit einer Rauchdichte ändert; einem externen Temperaturnachweisbereich zum Erfassen und Ausgeben einer Außentemperatur des Sensors; einem Temperaturdifferenzberechnungsbereich zum Berechnen einer Temperaturdifferenz, die eine Temperaturanstiegsgeschwindigkeit anzeigt, wenn der Sensor von einem Feuer erzeugte Wärme empfängt, zwischen der Außentemperatur und der Innentemperatur; einem Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich zum Bestimmen eines Korrekturfaktors für das Rauchsignal auf der Grundlage der zwei Parameter Außentemperatur und Temperaturdifferenz; und einem Rauchsignal-Korrekturbereich zum Korrigieren des Rauchsignals durch Multiplikation des Rauchsignals mit dem Korrekturfaktor, wobei der Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich die Außentemperatur und die Temperaturdifferenz in mehrere Temperaturbereiche einteilt, wobei jeder jeweils eine vorbestimmte Temperaturbereichsbreite aufweist, ferner den Korrekturfaktor zuvor für jeden Temperaturbereich der Temperaturdifferenz so festlegt, dass der Zuwachs im wesentlichen im Verhältnis zu einem Anwachsen der Temperaturdifferenz ansteigt, wenn die Außentemperatur zum gleichen Temperaturbereich gehört, ferner zuvor den Korrekturfaktor für jeden Temperaturbereich der Außentemperatur so festlegt, dass der Zuwachs im wesentlichen im Verhältnis zum Anstieg der Außentemperatur ansteigt, wenn die Temperaturdifferenz zum gleichen Temperaturbereich gehört, und anschließend einen zuvor festgelegten Korrekturfaktor auf der Basis des Temperaturbereichs, zu dem die vom Außentemperaturnachweisbereich erfassten Außentemperatur gehört, und des Temperaturbereichs, zu dem die von dem Temperaturdifferenzberechnungsbereich berechnete Temperaturdifferenz gehört, bestimmt; wobei der Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich den Korrekturfaktor auf 1,0 festlegt, um Rohdaten des Rauchsignals durch den Rauchsignalkorrekturbereich auszugeben, wenn die Außentemperatur unterhalb einer ersten vorbestimmten Temperatur liegt, wenn die Temperaturdifferenz unter einer ersten vorbestimmten Temperaturdifferenz liegt, oder wenn die Außentemperatur größer als eine zweite vorbestimmte Temperatur und die Temperaturdifferenz kleiner als eine zweite vorbestimmte Temperaturdifferenz ist.
Der Brandsensor kann weiterhin einen Innentemperaturnachweisbereich zum Erfassen und Ausgeben einer Innentemperatur des Sensors aufweisen.
In dem Brandsensor kann der Temperaturdifferenzberechnungsbereich eine Temperaturdifferenz, die eine Temperaturanstiegsgeschwindigkeit kennzeichnet, wenn der Sensor von einem Feuer erzeugte Wärme empfängt, zwischen der Außentemperatur und einer Referenztemperatur des Temperatursensors, die als eine Innentemperatur des Sensors betrachtet wird, berechnen.
In dem Brandsensor kann der Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich den Korrekturfaktor im wesentlichen durch Ändern des Temperaturbereichs der Außentemperatur und/oder des Temperaturbereichs der Temperaturdifferenz variieren, während der zuvor festgelegte Korrekturfaktor selbst beibehalten wird, oder den Korrekturfaktor selbst variieren, während der Temperaturbereich der Außentemperatur und der Temperaturbereich der Temperaturdifferenz beibehalten wird.
In dem Brandsensor kann der Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich einen nichtflüchtigen Speicher aufweisen, der entsprechende Werte des Korrekturfaktors in Adressen speichert, die durch den Temperaturbereich der Außentemperatur und den Temperaturbereich der Temperaturdifferenz spezifiziert sind, und der Korrekturfaktor kann bestimmt werden, indem der Korrekturfaktor aus dem nichtflüchtigen Speicher unter Verwendung einer Adresse, ausgelesen wird, die durch den Temperaturbereich, zu dem die von den Außentemperaturnachweisbereich erfasste Außentemperatur gehört, und durch den Temperaturbereich, zu dem die von dem Temperaturdifferenzberechnungsbereich berechnete Temperaturdifferenz gehört, spezifiziert ist.
In dem Brandsensor kann der Außentemperaturnachweisbereich ein Temperaturerfassungselement aufweisen, das von einer Außenseite des Sensors her beaufschlagbar ist.
In dem Brandsensor kann der Innentemperaturnachweisbereich ein Temperaturerfassungselement aufweisen, das an einer Innenseite des Sensors angebracht ist.
Dabei kann das Temperaturerfassungselement einen Thermistor umfassen, dessen Widerstandswert sich entsprechend der Temperatur ändert.
In dem Brandsensor kann der Rauchnachweisbereich gestreutes Licht empfangen, das von einer Lichtquelle emittiert und von dem Rauch gestreut wird, und kann anschließend das Rauchsignal ausgeben, das sich in Abhängigkeit von der Rauchdichte ändert.
Der Brandsensor kann weiterhin umfassen: einen Übertragungsbereich zum Übertragen des Rauchsignals an einen Empfänger, wobei das Rauchsignal durch den Rauchsignalkorrekturbereich korrigiert ist.
Dabei kann der Übertragungsbereich das Rauchsignal an den Empfänger übertragen, wobei das Rauchsignal durch den Rauchsignalkorrekturbereich auf Grundlage einer vom Empfänger erteilten Übertragungsanforderung korrigiert ist.
Die Erfindung stellt ferner ein Feuerdetektionsverfahren bereit mit: einem Raucherfassungsschritt zum Erfassen und Ausgeben eines Rauchsignals, das sich in Abhängigkeit einer Rauchdichte ändert; einem Außentemperaturnachweisschritt zum Erfassen und Ausgeben einer Außentemperatur des Sensors; einem Innentemperaturnachweisschritt zum Erfassen und Ausgeben einer Innentemperatur des Sensors; einem Temperaturdifferenzberechnungsschritt zum Berechnen einer Temperaturdifferenz zwischen der Außentemperatur, die eine Temperaturanstiegsgeschwindigkeit anzeigt, wenn der Sensor von einem Feuer erzeugte Wärme empfängt, und der Innentemperatur; einem Korrekturfaktor-Entscheidungsschritt zum Bestimmen eines Korrekturfaktors für das Rauchsignal auf der Grundlage der zwei Parameter Außentemperatur und Temperaturdifferenz; und einem Rauchsignalkorrekturschritt zum Korrigieren des Rauchsignals durch Multiplikation des Rauchsignals mit dem Korrekturfaktor.
Die Erfindung stellt ein weiteres Feuerdetektionsverfahren bereit mit: einem Rauchnachweisschritt zum Erfassen und Ausgeben eines Rauchsignals, das sich in Abhängigkeit von einer Rauchdichte ändert; einem Außentemperaturnachweisschritt zum Erfassen und Ausgeben einer Außentemperatur des Sensors; einem Temperaturdifferenzberechnungsschritt zum Berechnen einer Temperaturdifferenz, die eine Temperaturanstiegsgeschwindigkeit kennzeichnet, wenn der Sensor von einem Feuer erzeugte Wärme empfängt, zwischen der Außentemperatur und einer Referenztemperatur des Temperatursensors, die als eine Innentemperatur des Sensors betrachtet wird; einem Korrekturfaktor-Entscheidungsschritt zum Bestimmen eines Korrekturfaktors für das Rauchsignal auf der Grundlage der zwei Parameter Außentemperatur und Temperaturdifferenz; und einer Rauchsignalkorrektur zum Korrigieren des Rauchsignals durch Multiplikation des Rauchsignals mit dem Korrekturfaktor.
Einzelheiten des Feuerdetektionsverfahren sind in ihrer Struktur ähnlich zu denen des Brandsensors.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den begleitenden Zeichnungen zeigen:
1 eine Ansicht eines Brandsensors gemäß der vorliegenden Erfindung;
2A eine Vorderansicht des in 1 gezeigten Brandsensors;
2B eine Ansicht der Unterseite des in 1 gezeigten Brandsensors;
2C eine Draufsicht des in 1 gezeigten Brandsensors;
3 ein Blockschaltbild des in 1 gezeigten Brandsensors;
4 ein Blockschaltbild, das eine in 3 gezeigte Wärmedetektorschaltung darstellt und einen externen und einen internen Thermistor besitzt;
5 ein Funktionsblockschaltbild, das einen Brandsensor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die durch Verwendung einer in 3 gezeigten CPU implementiert werden kann;
6 eine Tabelle mit Korrekturfaktoren, die verwendet wird, um in der vorliegenden Erfindung einen Korrekturfaktor zu bestimmen;
7 eine Adressentabelle und eine Speicherkorrekturfaktorentabelle, um die in 6 gezeigten Korrekturfaktortabellen zu implementieren;
8 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des in 5 dargestellten Vorgangs zum Nachweisen eines Feuers;
9 ein Blockschaltbild, das eine in 3 gezeigte Wärmedetektorschaltung mit lediglich einem externen Thermistor zeigt;
10 ein Funktionsblockschaltbild, das einen Brandsensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die durch Verwendung der in 3 gezeigten CPU implementiert werden kann; und
11 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Feuererfassungsvorgangs in 10.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine Situation, in der ein Brandsensor gemäß der vorliegenden Erfindung an einer Decke etc. angebracht ist. Der erfindungsgemäße Brandsensor umfasst einen Kopfteil 10 und einen Grundteil 12. Der Grundteil 12 ist an der Decke befestigt, und der Kopfteil 10 ist von der unteren Seite her am Grundteil 12 angebracht. Der Kopfteil 10 kann entfernbar an dem Grundteil 12 angebracht sein.
Um einen Nachweisbereich, der von einem zentralen Bereich des Kopfteils 10 hervorragt, sind mehrere Rauchflusseinlassöffnungen 14 vorgesehen und geöffnet. Eine käfigartige (Korb) Sensorabdeckung 18 ist vorgesehen, um vom Kopfteil 10 nach unten herauszuragen. In der Sensorabdeckung 18 ist ein Temperaturerfassungselement, das einen Thermistor zur Erfassung einer Außentemperatur verwendet, befestigt. Am Kopfteil 10 ist ebenfalls eine Funktionsanzeige 16, die eine LED verwendet, angebracht.
2A ist eine Vorderansicht, die den erfindungsgemäßen, in 1 dargestellten Brandsensor zeigt. 2B ist eine Ansicht von unten, die den Brandsensor von der Unterseite des in 1 gezeigten Kopfteils 10 darstellt. 2C ist eine Draufsicht, die den Brandsensor von der Oberseite des Kopfteils 10 her zeigt.
Wie aus 2A ersichtlich ist, ragt die an der unteren Seite des Kopfteils 10 vorgesehene Sensorabdeckung 18 weiter nach unten hervor als der zentrale hervortretende Bereich, um den die Rauchflusseinlassöffnungen 14 gebildet sind. Somit kann das Temperaturerfassungselement wie etwa der Thermistor, der in der Sensorabdeckung 18 eingebaut ist, in ausreichend effizienterweise einen durch ein Feuer verursachten Warmluftstrom nachweisen.
Der Rauch, der sich zusammen mit dem durch das Feuer verursachten Warmluftstrom ausbreitet, kann in den Brandsensor über die Rauchflusseinlassöffnungen 14, die am Rand des Brandsensors geöffnet sind, eindringen, so dass der Rauch durch einen eingebauten Rauchsensormechanismus nachgewiesen werden kann. In diesem Falle kann, wie in 2B gezeigt ist, der Rauch in die Innenseite des Brandsensors aus allen Richtungen einströmen, da die Rauchflusseinlassöffnungen 14 über einen gesamten Rand des Kopfteils 10 mit einem konstanten Abstand ausgebildet sind, womit der Rauch nachgewiesen werden kann.
Zusätzlich sind, wie in 2C gezeigt ist, drei Endbohrungsformteile 20-1, 20-2, 20-3 beispielsweise auf dem Kopfteil 10 montiert. Aufnahmebohrungsformteile sind an der unteren Oberfläche des Grundteils 12 des Brandsensors so montiert, dass diese den Endbohrungsformteilen 20-1, 20-2, 20-3 entsprechen. Die Endbohrungsformteile 20-1, 20-2, 20-3 können in die Aufnahmebohrungsformteile an der Seite des Grundteils 12 eingepasst werden, indem der Kopfteil 10 gegen den Grundteil 12 nach oben gepresst und anschließend der Kopfteil 10 gedreht wird. Folglich kann der Kopfteil 10 elektrisch und mechanisch mit dem Grundteil 12 verbunden werden.
3 ist ein Blockschaltbild, das interne Schaltungen des Brandsensors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In 3 sind auf Anschlüsse S, SC, die mit der Empfängerseite verbunden sind, folgend eine Rauschunterdrückungsschaltung 24 und eine Konstantspannungsschaltung 26 in Reihe vorgesehen. Die Konstantspannungsschaltung 26 kann beispielsweise eine von der Empfängerseite zugeführte Versorgungsspannung auf 12 V stabilisieren und diese stabilisierte Spannung ausgeben. An der der Konstantspannungsschaltung 26 nachfolgenden Stufe sind ein Wärmedetektorbereich 28 und ein Rauchdetektorbereich 30 vorgesehen.
In der der Konstantspannungsschaltung 26 vorhergehenden Stufe ist ein Übertragungsbereich 32 vorgesehen. Im Anschluss an den Übertragungsbereich 32 ist eine Konstantspannungsschaltung 34 vorgesehen. Die Konstantspannungsschaltung 34 empfängt eine Versorgungsspannung von +12 V von der Konstantspannungsschaltung 26 und erzeugt dann eine stabilisierte Konstantspannung von +3 V. Nach der Konstantspannungsschaltung 34 ist eine CPU 36 vorgesehen. Mit der CPU 36 ist eine A/D-Referenzspannungsschaltung 38, eine Adressierfestlegungsschaltung 40, eine Oszillatorschaltung 42 und eine Resetschaltung 44 verbunden.
Im Wärmedetektorbereich 28 ist eine Wärmedetektorschaltung 52 vorgesehen. Wie im Blockschaltbild in 4 gezeigt ist, umfasst die Wärmedetektorschaltung 52 einen externen Thermistor 58, eine Außentemperaturnachweisschaltung 60, einen internen Thermistor 62 und eine Innentemperaturnachweisschaltung 64. Der externe Thermistor 58 ist in der Sensorabdeckung 18 angeordnet und so im Kopfteil 10 in 1 vorgesehen, dass der Thermistor der Außenluft ausgesetzt werden kann. Somit kann der externe Thermistor 58 seinen Widerstandswert in Abhängigkeit einer Außentemperatur ändern.
Die Außentemperaturnachweisschaltung 60 kann eine Änderung im Widerstandswert des externen Thermistors 58 in ein Außentemperatursignal, das einer Außentemperatur To entspricht, umwandeln, und anschließend das Außentemperatursignal zur CPU 36 ausgeben. Der interne Thermistor 62 ist an der Innenseite des Kopfteils 10 in 1 angeordnet und nicht der Außenluft ausgesetzt. Somit kann der interne Thermistor 62 seinen Widerstandswert in Abhängigkeit einer Innentemperatur ändern. Gemäß der Änderung des Widerstandswerts des internen Thermistors 62 kann die Innentemperaturnachweisschaltung 64 ein Innentemperatursignal, das einer Innentemperatur Ti entspricht, zur CPU 36 in 3 ausgeben.
Entsprechend 3 umfasst der Rauchnachweisbereich 30 eine Lichtemissionsschaltung 46 für eine LED, eine Lichtempfängerschaltung 48 und eine Lichtempfangsverstärkerschaltung 50. Die LED-Lichtemissionsschaltung 46 kann betrieben werden, um periodisch Licht von einer LED als Lichtquelle zu erzeugen. Um Licht zu erzeugen, kann die LED synchron mit einem Aufforderungssignal, das während konstanter Perioden vom Empfänger zu den Anschlüssen S, SC zugeführt wird, angesteuert werden; im anderen Falle kann die LED durch einen frequenzgeteilten Puls, der aus einem Taktimpuls aus der Oszillatorschaltung 42 erzeugt wird, mit konstanten zeitlichen Intervallen angesteuert werden.
Die Lichtempfangsschaltung 48 kann gestreutes Licht empfangen und dieses anschliessend in ein elektrisches Signal umwandeln. Ein derartiges Streulicht wird erzeugt, wenn das von der LED, die von der LED-Lichtemissionsschaltung 46 angesteuert wird, emittierte Licht durch den in den Sensor eindringenden Rauch eines Feuers gestreut wird. Ein schwaches, von der Lichtempfangsschaltung 48 empfangenes Lichtsignal wird durch die Lichtempfangsverstärkerschaltung 50 verstärkt, und anschließend zur CPU 36 als ein Rauchsignal ausgegeben.
Der Übertragungsbereich 32 besitzt eine Übertragungssignalnachweisschaltung 54 und eine Antwortsignalschaltung 56. Die Antwortsignalschaltung 56 umfasst eine Funktionsanzeige 16. Die Übertragungssignalnachweisschaltung 54 kann ein Sendeanforderungssignal, das den Anschlüssen S, SC vom Empfänger (nicht gezeigt) zugeführt wird, empfangen und anschließend dieses Sendeanforderungssignal zur CPU 36 übertragen. Dieses Sendeanforderungssignal vom Empfänger liegt in Form eines Befehl, einer Adresse und einer Prüfsumme vor.
Wenn die CPU 36 das Sendeanforderungssignal vom Empfänger über die Übertragungssignalnachweisschaltung 54 empfängt, kann die CPU 36 das Rauchsignal S, das von der Lichtempfangsverstärkerschaltung 50 eingespeist wird, durch Verwendung eines Korrekturfaktors K auf der Grundlage der Außentemperatur To von der Wärmenachweisschaltung 52 und der Temperaturdifferenz ΔT (= To – Ti) zwischen der Außentemperatur To und der Innentemperatur Ti korrigieren, und anschließend die korrigierten Rauchdaten S zur Empfängerseite über die Antwortsignalschaltung 56 ausgeben.
Die Funktionsanzeige 16 wird von der Antwortsignalschaltung 56 so angesteuert, dass sie eingeschaltet ist, wenn die CPU 36 eine Antwortbearbeitung für den Empfänger ausführt. Ebenso wird die Funktionsanzeige 16 entsprechend einem Feuererfassungssignal, das vom Empfänger zugeführt wird, eingeschaltet, wenn das Feuer auf der Grundlage der Rauchdaten S, die zum Empfänger übertragen werden, erfasst wird. In anderen Worten, die Funktionsanzeige 16 blinkt zur Zeit der Übertragung des Antwortsignals, und die Funktionsanzeige 16 wird eingeschaltet, wenn der Brandsensor das Feuererfassungssignal vom Empfänger erhält.
Das Sendeanforderungssignal für den Brandsensor vom Empfänger wird als eine Spannungsänderung über ein Paar Signalleitungen, die mit den Anschlüssen S, SC verbunden sind, übertragen. Andererseits wird das Antwortsignal vom Übertragungsbereich 32 des Brandsensors als Strom übertragen, wobei ein Strom zwischen den Signalleitungen fließt.
Die A/D-Referenzspannungsschaltung 38 kann Referenzspannungen für A/D-Wandler 66, 68, 70, die in der CPU 36 vorgesehen sind, liefern. Die A/D-Wandler 66, 68, 70 können das Außentemperatursignal To und das Innentemperatursignal Ti, die beide von der Wärmenachweisschaltung 52 geliefert werden, und das Rauchsignal S, das von der Lichtempfangsverstärkerschaltung 50 zugeführt wird, in jeweils digitale Signale umwandeln.
Die Adressierfestlegungsschaltung 40 kann die Sensoradressen in der CPU 36 festlegen und ebenso die Art des Sensors bestimmen.
In einer normalen Betriebsart bzw. Modus gibt der erfindungsgemäße Brandsensor das Rauchsignal S an den Empfänger aus. Die Oszillatorschaltung 42 erzeugt einen Taktpuls, um die CPU 36 zu betreiben. Wenn die Versorgungsspannung, die von der Konstantspannungsschaltung 34 der CPU 36 zugeführt wird, beim Einschalten der Spannungsversorgung auf der Empfängerseite auf eine bestimmte Spannung ansteigt, kann die Resetschaltung 44 ein anfängliches Zurücksetzen der CPU 36 durch Ausgeben eines Resetsignals zur CPU 36 ausführen.
5 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Feuerdetektionsverfahren der vorliegenden Erfindung zeigt, das unter der Programmsteuerung durch die in 3 gezeigte CPU 36 implementiert werden kann. Gemäß 5 umfasst die CPU 36 als Funktionen die A/D-Wandler 66, 68, 70, einen Temperaturdifferenzberechnungsbereich 72, einen Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich 74 und einen Rauchdatenkorrekturbereich 78, der einen Multiplizierer verwendet.
Der A/D-Wandler 66 kann das Außentemperatursignal To, das von der in der Wärmenachweisschaltung 52 in 4 vorgesehenen Außentemperaturnachweisschaltung 60 geliefert wird, in digitale Außentemperaturdaten To umwandeln und anschließend können die Daten abgeholt werden. Der A/D-Wandler 68 kann das Innentemperatursignal Ti, das von der in der Wärmenachweisschaltung 52 in 4 vorgesehenen Innentemperaturnachweisschaltung 64 geliefert wird, in Innentemperaturdaten Ti analog-zu-digital wandeln und anschließend können diese Daten abgeholt werden. Weiterhin kann der A/D-Wandler 70 das Rauchsignal, das von der im Rauchnachweisbereich 30 in 3 vorgesehenen Lichtempfangsverstärkerschaltung 50 geliefert wird, in digitale Rauchdaten S umwandeln und anschließend können diese Daten abgeholt werden.
Der Temperaturdifferenzberechnungsbereich 72 kann eine Differenz zwischen den Außentemperaturdaten To, die vom A/D-Wandler 66 abgeholt werden, und den Innentemperaturdaten Ti, die vom A/D-Wandler 68 abgeholt werden, als Temperaturdifferenz ΔT berechnen und anschließend die Differenz an den Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich 74 ausgeben. Diese Temperaturdifferenz ΔT repräsentiert eine Temperaturanstiegsgeschwindigkeit, wenn der Brandsensor den vom Feuer erzeugten Heißluftstrom empfängt.
Auf der Grundlage sowohl der Außentemperaturdaten To und der Temperaturdifferenz ΔT kann der Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich den Korrekturfaktor K bestimmen, der zur Korrektur der Rauchdaten S, die vom A/D-Wandler 70 abgeholt werden, verwendet wird. Dieser Korrekturfaktor K kann zuvor im nichtflüchtigen Speicher 76 basierend auf zwei Temperaturbedingungen der Außentemperaturdaten To und der Temperaturdifferenz ΔT gespeichert werden. Es wird eine Adresse des nichtflüchtigen Speichers 76, in dem der entsprechende Korrekturfaktor K basierend auf den zu dieser Zeit ermittelten Außentemperaturdaten To und der Temperaturdifferenz ΔT gespeichert ist, erfasst. Anschließend wird der entsprechende Korrekturfaktor K entsprechend der durch die Adresse gekennzeichneten Stelle des nichtflüchtigen Speichers 76 ausgelesen und anschließend zum Rauchdatenkorrekturbereich 78 ausgegeben.
Auf diese Weise wird der Korrekturfaktor K direkt vom nichtflüchtigen Speicher 76 in die CPU 36 in 5 geholt. Es kann allerdings auch ein Verfahren angewendet werden, wobei die mit dem Korrekturfaktor K in Verbindung stehenden Daten einmal vom nichtflüchtigen Speicher 76 zu einem RAM (nicht gezeigt) der CPU 36 beim Einschalten der Spannungsversorgung übertragen werden und anschließend ein Wert im RAM ausgelesen wird. Vorteilhaft dabei ist, dass keine Zugriffszeit notwendig ist.
Der Rauchdatenkorrekturbereich 78 kann Rauchdaten S ausgeben, die durch Multiplikation der Rauchdaten S, die vom A/D-Wandler 70 abgeholt wurden, mit dem Korrekturfaktor K, der vom Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich 74 ausgegeben wird, korrigiert sind. Anders ausgedrückt, der Rauchdatenkorrekturbereich 78 führt die Korrektur S = K × S aus und gibt anschließend entsprechende Rauchdaten S aus.
Die 6A und 6B zeigen Korrekturfaktoren K für die Rauchdaten in Tabellenform auf Grundlage der Außentemperaturdaten To und der Temperaturdifferenz ΔT gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine derartige Tabelleninformation kann durch den Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich 74 und den nichtflüchtigen Speicher 76 in 5 erreicht werden.
In 6A zeigt in der 1. Spalte der Tabelle die Außentemperatur To (°C). In dieser Ausführungsform ist diese Spalte der Tabelle in sechs Temperaturbereiche aufgeteilt, d. h. unter 40,0°C, 40,0°C
To < 50,0°C, 50,0°C
To < 60,0°C, 60,0°C
To < 70,0°C, 70,0°
To < 80,0°C, und über 80,0°C.
Die Zeilenüberschrift der Tabelle zeigt die Temperaturdifferenz ΔT (°C). Die Tabellenzeile ist in vier Temperaturbereiche eingeteilt, d. h., unter 5,5°C, 5,5°C
ΔT < 13,0°C, 13,0°C
ΔT < 20,5°C und über 20,5°C. In entsprechenden Tabellenzellen, die durch sechs Temperaturbereiche der Außentemperatur To und vier Temperaturbereiche der Temperaturdifferenz ΔT unterteilt sind, werden im voraus numerische Werte für den Korrekturfaktor K für die Rauchdaten festgelegt, wie dies in 6A gezeigt ist.
Der Korrekturfaktor K besitzt beispielsweise Werte im Bereich von 1,0 bis höchstens 1,6. Dabei bewirkt ein Wert für den Korrekturfaktor K von 1,0, dass keine Korrektur ausgeführt wird. Folglich kann unter der Annahme, dass bei Korrekturfaktor K = 1,0 keine Korrektur erfolgt, die in 6A gezeigte Tabelle als die in 6B gezeigte Tabelle vorgegeben werden. Auf der Grundlage der Information der in 6B gezeigten Tabelle wird der Korrekturfaktor K in der vorliegenden Ausführungsform wie folgt bestimmt.
Wenn die Außentemperatur To unter 40°C liegt, wird keine Korrektur ausgeführt unabhängig davon, zu welcher Zelle die Temperaturdifferenz ΔT gehört. Wenn die Temperaturdifferenz ΔT unter 5,5°C liegt, wird ebenfalls keine Korrektur ausgeführt unabhängig davon, zu welchem Temperaturbereich die Außentemperatur To gehört. Anders ausgedrückt, in den Bereichen, in denen keine Korrektur ausgeführt wird, arbeitet der Brandsensor der vorliegenden Erfindung wie ein Rauchdetektor, der die Rauchdaten S nicht korrigiert und anschließend diese unverändert ausgibt.
Im Gegensatz dazu wird in entsprechenden Bereichen, in denen die Außentemperatur To über 40,0°C und die Temperaturdifferenz ΔT über 5,5°C liegt, der Korrekturfaktor K, der die Rauchdaten korrigiert, so festgelegt, um die Rauchnachweisempfindlichkeit zu erhöhen. Genauer gesagt, im Bereich der Außentemperatur To von 40,0°C
To < 50,0°C beträgt der Korrekturfaktor K = 1,1, wenn der Bereich der Temperaturdifferenz ΔT = 5,5°C
ΔT < 13,0°C ist, im Bereich der Temperaturdifferenz ΔT von 13,0°C ΔT < 20,5°C beträgt der Korrekturfaktor K = 1,2, und im Bereich der Temperaturdifferenz ΔT über 20,5°C beträgt der Korrekturfaktor K = 1,3.
Weiterhin wird im Bereich der Außentemperatur To von 50,0°C
To < 60,0°C der Korrekturfaktor K jeweils auf 1,2, 1,3 und 1,4 festgelegt, wenn die Temperaturdifferenz ΔT = 5,5°C
ΔT < 13,0°C, 13,0°
T < 20,5°C und über 20,5°C beträgt. Im Falle, dass die vorhergehende Außentemperatur To im Bereich von 40,0°C
To < 50,0°C liegt, werden die Werte des Korrekturfaktors erhöht.
Weiterhin wird im Bereich der Außentemperatur To von 60,0°C
To < 70,0°C der Korrekturfaktor K jeweils auf 1,3, 1,4 und 1,5 festgelegt, wenn die Temperaturdifferenz ΔT 5,5°C
ΔT 13,0°C, 13,0°C
ΔT < 20,5°C und über 20,5°C beträgt. Es werden somit höhere Werte des Korrekturfaktors K im Vergleich zu denjenigen, die der vorhergehenden Außentemperatur To zugewiesen waren, festgelegt.
Weiterhin wird im Bereich der Außentemperatur To von 70,0°C
To < 80,0°C keine Korrektur durchgeführt, da der Korrekturfaktor K auf 1,0 festgelegt ist, wenn die Temperaturdifferenz ΔT 5,5°C
ΔT < 13,0°C beträgt. In ähnlicher Weise wird der Korrekturfaktor K jeweils auf 1,4 und 1,5 festgelegt, wenn die Temperaturdifferenz ΔT im Bereich 13,0°C
ΔT < 20,5°C und über 20,5°C liegt. Weiterhin wird im Bereich der Außentemperatur To über 80,0°C ebenfalls keine Korrektur ausgeführt, da der Korrekturfaktor K auf 1,0 festgelegt wird, wenn die Temperaturdifferenz ΔT im Bereich zwischen 5,5°C
ΔT 13,0°C liegt. In ähnlicher Weise wird der Korrekturfaktor K jeweils auf 1,5 und 1,6 festgelegt, wenn die Temperaturdifferenz ΔT im Bereich zwischen 13,0°C
ΔT < 20,5°C und über 20,5°C liegt.
Der Grund, warum keine Korrektur ausgeführt wird, wenn die Außentemperatur To jeweils zwischen 70,0°C
ΔT < 80,0°C und über 80,0°C liegt und die Temperaturdifferenz ΔT zwischen 5,5°C
ΔT< 13,0°C liegt, kann wie folgt angegeben werden. Die Bedingung, in der die Außentemperatur To bei 70,0°C oder darüber liegt, aber die Temperaturdifferenz relativ klein wie etwa 5,5°C
ΔT < 13,0°C ist, entspricht einer Temperaturumgebung, die durch Wärmequellen und nicht durch ein Feuer verursacht wird. In diesem Falle wird keine Korrektur der Rauchdaten S durchgeführt.
Diese Bedingung entspricht dem Fall, in dem beispielsweise der Brandsensor direkt die Wärmestrahlung oder den Warmluftstrom von der Raumheizung empfängt. Daher liegt die Außentemperatur To bei 70,0°C oder darüber, aber die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit ist nicht so groß wie bei einem Feuer. Folglich wird, um einen Fehlalarm zu vermeiden, der bei einer Korrektur der Rauchdaten zur Steigerung der Rauchnachweisempfindlichkeit eintreten würde, keine Korrektur ausgeführt.
Genauer gesagt, die Bestimmung bzw. Entscheidung des bzw. über die Korrekturfaktoren K, die durch zwei Parameter spezifiziert sind, d. h. die Außentemperatur To und die Temperaturdifferenz ΔT, wie in 6B gezeigt, kann unter Anwendung einer Adressentabelle und im nichtflüchtigen Speicher gespeicherter Daten erreicht werden, wie dies in 7 gezeigt ist. 7A ist die Adressentabelle des nichtflüchtigen Speichers 76.
In der in 7A gezeigten Adressentabelle sind in den Zellen Adressen des nichtflüchtigen, in 7B gezeigten Speichers 76 gespeichert, wobei die Adressen durch die gleichen Temperaturbereiche wie die Außentemperatur To und die Temperaturdifferenz ΔT, die in 6B gezeigt ist, mit Ausnahme der Zellen für keine Korrektur, bestimmt sind. Beispielsweise sind die Adressen 28, 29, 30; 31, ...; 39, 40 in Zeilenrichtung jeweils in jeder Spalte von der oberen linken Ecke aus gespeichert. In diesem Falle speichert der nichtflüchtige Speicher 76 binäre 16 Bit-Daten, die aus 8-Bit-Korrekturfaktoren und 8-Bit-Temperaturdifferenzbereichen in den entsprechenden Adressen bestehen.
Entsprechend zu der in 7A gezeigten Adressentabelle sind Daten, die die Korrekturfaktoren K = 1, 1,2, 1,3, ..., 1,5, 1,6 und die Bereiche der in 6B definierten Temperaturdifferenz ΔT kennzeichnen, jeweils in Bereichen der Adressen 28 bis 40 des in 7B gezeigten nichtflüchtigen Speichers 76 gespeichert. Hier werden beispielsweise als Daten, die die Bereiche der Temperaturdifferenz ΔT kennzeichnen, Werte von 6, 13 und 21 verwendet, um jeweils den Bereichen 5,5°C
ΔT < 13,0°C, 13,0°C
ΔT < 20,5°C und über 20,5°C zu entsprechen.
Tatsächlich sind die im nichtflüchtigen Speicher 76, der in 7B dargestellt ist, gespeicherten Korrekturfaktoren K = 1,1 bis 1,6 als die binären 8-Bitdaten gespeichert. 7C zeigt die tatsächlich verwendeten Korrekturfaktoren, die im nichtflüchtigen Speicher 76 gespeichert sind. In diesem Falle ist der Korrekturfaktor K = 1,0 durch das binäre 8-Bit-Datum ”10000000” repräsentiert, d. h. durch ”128” im Dezimalsystem. Daher sind die in 7B gezeigten Korrekturfaktoren K = 1,1 bis 1,6 als die binären 8-Bit-Daten gespeichert, die den Korrekturfaktoren ”141, 154, 166, ..., 192, 205” im Dezimalsystem entsprechen.
Zum Adressieren des nichtflüchtigen Speichers 76 in 7C auf der Grundlage der Außentemperatur To und der Temperaturdifferenz ΔT in 7A kann die in 7A gezeigte Adressentabelle im Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich 74 in 5 vorgesehen werden. In dieser Ausführungsform allerdings werden Adresswerte im Programm so beschrieben, um die Adressen entsprechend der Außentemperatur To zu kennzeichnen. Ein derartiges Programm ist für die CPU 36 vorbereitet, wodurch eine Funktion gemäß dem Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich 74 verwirklicht werden kann. Vorzugsweise sollten die Daten vom EEPROM zum RAM im Zeitpunkt des Anschaltens der Versorgungsspannung übertragen werden und anschließend vom RAM zur CPU geliefert werden, um die Zugriffszeit zu verringern.
8 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Feuernachweisvorgangs in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mittels der CPU 36 aus 5. Dieser Feuererfassungsvorgang wird in jeder konstanten Verarbeitungsdauer basierend auf einem Oszillationstakt aus der Oszillatorschaltung 42 zur CPU 36 aus 3 wiederholt.
Zunächst werden im Schritt S1 die Rauchdaten S, die durch den A/D-Wandler 70 in digitale Daten umgewandelt werden, eingeladen. Anschließend werden im Schritt S2 die Außentemperatur To und die Innentemperatur Ti jeweils von den A/D-Wandlern 66, 68 eingeladen. Danach wird im Schritt S3 die Temperaturdifferenz ΔT als ΔT = To – Ti durch den Temperaturdifferenzberechnungsbereich 72 berechnet. Anschließend geht die Verarbeitung zum Schritt S4 weiter, in dem durch den Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich 64 entschieden wird, ob die Bedingungen für die Außentemperatur To und die Temperaturdifferenz ΔT für eine Korrektur der Rauchdaten erfüllt sind oder nicht.
Genauer gesagt, es kann die Adresse entsprechend dem Temperaturbereich, in dem die Außentemperatur To zu diesem Zeitpunkt enthalten ist, im Programm bestimmt werden, indem die Inhalte der Adressentabelle in 7A gekennzeichnet werden, und anschließend können die Daten des Korrekturfaktors K und der Temperaturdifferenz ΔT aus dem nichtflüchtigen Speicher 76 ausgelesen werden. Zu dieser Zeit werden beispielsweise, wenn die Außentemperatur To zum Bereich 13,0°C
ΔT < 20,5°C gehört, die Adressen 28, 29, 30 in 7B gekennzeichnet und anschließend werden drei Daten aus dem nichtflüchtigen Speicher 76 ausgelesen. Anschließend werden die Werte 6, 13, 21, die die Bereiche der Temperaturdifferenz ΔT in den drei ausgelesenen Daten bezeichnen, mit der Temperaturdifferenz ΔT zu diesem Zeitpunkt verglichen, und anschließend wird der Korrekturfaktor K im entsprechenden Bereich der Temperaturdifferenz ΔT bestimmt (Schritt S5).
Nachfolgend kann im Schritt S6 der Rauchdatenkorrekturbereich 78 die Rauchdaten S = K × S durch Multiplikation der Rauchdaten S, die vom A/D-Wandler 70 abgeholt worden sind, mit dem bestimmten Korrekturfaktor K korrigieren. Schließlich werden im Schritt S7 die korrigierten Rauchdaten S ausgegeben.
Wenn andererseits im Schritt S4 die Bedingungen für die Außentemperatur To und die Temperaturdifferenz ΔT zur Korrektur der Rauchdaten nicht erfüllt sind, wird die Verarbeitung im Schritt S5 und S6 abgebrochen und anschließend werden die vom A/D-Wandler 70 abgeholten Rauchdaten im Schritt S7 unverändert ausgegeben. Genauer gesagt, da die Adresse des nichtflüchtigen Speichers 76 nicht durch den Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich 74 erhalten werden kann, wird die Korrektur durch den Rauchdatenkorrekturbereich 78 nicht ausgeführt und anschließend werden die vom A/D-Wandler 70 abgeholten Rauchdaten S unverändert ausgegeben.
Auf diese Weise kann der Korrekturfaktor K, der größer wird, wenn die Außentemperatur und ebenfalls die Temperaturdifferenz ΔT, die eine anwachsende Temperaturanstiegsgeschwindigkeit anzeigt, höher wird, auf der Grundlage der Außentemperatur To zu dieser Zeit und der Temperaturdifferenz ΔT, die die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit bezeichnet, bestimmt werden, und anschließend können die Rauchdaten korrigiert werden, um die Rauchnachweisempfindlichkeit zu verbessern. Daher kann sogar, wenn der Brand als offene Flamme auftritt, die selten Rauch erzeugt und einen raschen Anstieg der Temperatur bewirkt, in einem frühen Stadium von den Rauchdaten ohne Fehler durch Erhöhen der Rauchnachweisempfindlichkeit detektiert werden.
Im Gegensatz dazu ist unter normalen Bedingungen, wenn etwa der Brandsensor direkt den Warmluftstrom und die Wärmestrahlung von der Raumheizung empfängt, die Aussentemperatur To hoch, die Temperaturdifferenz ΔT aber gering; ferner gibt es selten einen Temperaturanstieg. Daher kann in diesem Falle ein falscher Feueralarm ausreichend effizient verhindert werden, indem keine Korrektur der Rauchdaten ausgeführt wird.
9 ist ein Blockschaltbild, das eine im Wärmenachweisbereich 28 aus 3 vorgesehene Wärmedetektorschaltung 52 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der Wärmedetektorschaltung 52 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist lediglich ein externer Thermistor 58 vorgesehen. Die Außentemperaturnachweisschaltung 60 kann eine Änderung des Widerstandswerts des externen Thermistors 58 aufgrund der Außentemperatur To zur CPU 36 als das Außentemperatursignal To, das sich in Abhängigkeit zur Außentemperatur To ändert, ausgeben.
10 ist ein Funktionsblockdiagramm der CPU 36 als eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die die Rauchnachweisempfindlichkeit auf Grundlage des Außentemperatursignals To von der in 9 gezeigten Wärmedetektorschaltung korrigieren kann. In der zweiten Ausführungsform werden das Außentemperatursignal To vom externen, in der in 9 gezeigten Wärmedetektorschaltung 52 vorgesehenen Thermistor und das Rauchsignal S von der Lichtempfangsverstärkerschaltung 50, die im Rauchnachweisbereich 30 aus 3 vorgesehen ist, in die CPU 36 eingespeist. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform wird das Innentemperatursignal Ti, das von dem internen Thermistor erfasst wird, nicht eingespeist.
Der A/D-Wandler 66 kann die Außentemperatur To in jeder konstanten Periode bzw. Taktperiode empfangen, und anschließend diese dem Temperaturdifferenzberechnungsbereich 80 als eine digitale Außentemperatur To zuführen. Der Temperaturdifferenzberechnungsbereich 80 kann eine Pseudoausgabe (Referenztemperatur) des Temperatursensors mit einer größeren Zeitkonstante (dies kann als eine sensorinterne Temperatur betrachtet werden) berechnen. Die Temperaturdifferenz ΔT, die eine durch das Feuer verursachte Temperaturanstiegsgeschwindigkeit kennzeichnet, wird dann auf der Grundlage einer Differenz zwischen den Außentemperaturdaten To und der Referenztemperatur berechnet.
Als eine weitere Methode können die Temperaturdatenwerte über eine konstante Zeitdauer im voraus gespeichert werden und anschließend kann die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit durch Teilen einer Differenz zwischen den Datenwerten durch ein Zeitintervall berechnet werden.
Der Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich 74, der nichtflüchtige Speicher 76 und der Rauchdatenkorrekturbereich 78 sind ähnlich zu den Komponenten der in 5 gezeigten ersten Ausführungsform. Beispielsweise wird die Adresse auf der Grundlage der Außentemperatur To und der Temperaturdifferenz ΔT in der Adressentabelle aus 7A bestimmt, und anschließend wird der Korrekturfaktor K durch Auslesen aus dem nichtflüchtigen Speicher 76, der die in 7C gezeigten Inhalte besitzt, gemäß der bestimmten Adresse ermittelt.
11 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Feuerdetektionsprozesses gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die durch ein Funktionsblockdiagram der CPU 6 in 10 dargestellt ist. Im Feuerdetektionsverfahren der zweiten Ausführungsform werden im Schritt S1 die Rauchdaten S, anschließend die Außentemperatur To eingeladen und im Schritt S2 gespeichert, und anschließend berechnet der Temperaturdifferenzberechnungsbereich 80 die Temperaturdifferenzdaten ΔT als eine Differenz zwischen einer Pseudoausgabe (Referenztemperatur), die als die Innentemperatur des Sensors betrachtet wird, und der Außentemperatur To im Schritt S3.
Im Schritt S4 wird wiederum überprüft, ob die Bedingungen für die Außentemperatur To und die Temperaturdifferenz ΔT zur Korrektur der Rauchdaten erfüllt sind. Wenn im Schritt S4 die Bedingungen erfüllt sind, wird der Korrekturfaktor K auf der Grundlage der aktuellen Außentemperatur To und der Temperaturdifferenz im Schritt S5 bestimmt. Danach werden die Rauchdaten S entsprechend S = K × S durch Multiplikation der Rauchdaten S mit dem Korrekturfaktor K im Schritt S6 korrigiert. Anschließend werden die korrigierten Rauchdaten S im Schritt S7 ausgegeben. Wenn im Gegensatz die Bedingungen für die Außentemperatur To und die Temperaturdifferenz ΔT zur Korrektur der Rauchdaten im Schritt S4 nicht erfüllt sind, wird die Verarbeitung in den Schritten S5 und S6 unterbrochen und anschließend werden die Rauchdaten S im Schritt S7 unverändert ausgegeben.
In der zweiten Ausführungsform in 10 wird, wenn die Außentemperatur To hoch und die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit groß ist, der höhere Korrekturfaktor auf der Grundlage zweier Parameter, d. h. der Außentemperatur To zu dieser Zeit und der Temperaturdifferenz ΔT, die die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit kennzeichnet, bestimmt, und somit werden die Rauchdaten so korrigiert, dass die Rauchnachweisempfindlichkeit ansteigt. Daher kann, selbst wenn eine offene Flamme, in der wenig Rauch erzeugt wird und die Temperatur schnell ansteigt, hervorgerufen wird, ein entsprechendes Feuer früh ohne Fehlalarm erkannt werden, indem die Rauchdaten korrigiert werden.
Im Falle, dass der Brandsensor direkt Wärme von der Raumheizung ohne Erzeugung von Rauch empfängt, wird die Korrektur der Rauchdaten nicht ausgeführt, da die Temperatur hoch ist, aber die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit gering ist, so dass ein Feuerfehlalarm durch die Raumheizung etc. zuverlässig verhindert werden kann.
In der obigen Ausführungsform ist die Bestimmung des Korrekturfaktors K, der verwendet wird, die Rauchnachweisempfindlichkeit basierend auf den zwei Parametern der Außentemperatur und der Temperaturdifferenz zu erhöhen, nicht auf die Werte des Korrekturfaktors, der durch die zwei Temperaturbereiche in 6 bestimmt ist, beschränkt. Der Korrekturfaktor K kann geeignet innerhalb eines Bereiches bestimmt werden, der die Bedingung erfüllt, dass, wenn die Außentemperatur höher und die Temperaturanstiegsgschwindigkeit größer ist, der Wert des Korrekturfaktors größer gewählt werden muss. Selbstverständlich wird in diesem Falle in den Bereichen, die keinem Feuer entsprechen, keine Korrektur ausgeführt, da in diesen Bereichen eben keine Korrektur notwendig ist.
Ebenso wird in der obigen Ausführungsform der Korrekturfaktor K im Bereich von K = 1,1 bis 1,6 verändert. Es können je nach Lage der Dinge jedoch angemessene Werte für den Korrekturfaktor K, die 1,0 übersteigen, festgelegt werden. Weiterhin, wenn ein Wert kleiner als 1 als Korrekturfaktor K festgelegt wird, kann ein falscher Feueralarm aufgrund von Rauch weiterhin zuverlässig verhindert werden.
Ebenfalls stellt in der vorliegenden Erfindung die Referenz auf Temperaturbereiche der Außentemperatur To und der Temperaturdifferenz ΔT, die in 6 gezeigt ist, keine Beschränkung dar. Es können daher größere oder kleinere Temperaturbereiche mit kleineren oder größeren Unterteilungen, falls nötig, verwendet werden. Zusätzlich können die numerischen Werte für sich variiert werden.
Wie zuvor beschrieben wurde, kann gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl ein frühes Erfassen eines Feuers als auch eine gleichzeitige Verhinderung eines falschen Feueralarms erreicht werden, indem eine Korrektur der Rauchnachweischarakteristik unter Verwendung sowohl der aktuellen Außentemperatur und der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit ausgeführt wird.
Insbesondere kann ein Feuer, das nicht durch lediglich Rauch erfasst werden kann, beispielsweise ein flammendes Feuer, das wenig Rauch produziert, aber einen raschen Temperaturanstieg bewirkt, ohne Fehler gemäß der Rauchnachweisdaten, die durch die Wärmedaten korrigiert sind, erfasst werden.
Zusätzlich kann unter normalen Umständen, in denen die Außentemperatur hoch ist, aber die Temperaturanstiegsrate gering ist, beispielsweise, wenn der von einer Raumheizung erzeugte Warmluftstrom oder die Wärme direkt auf den Brandsensor trifft, ein falscher Feueralarm, der durch nicht durch Feuer verursachten Rauch, den beim Kochen entstehenden Dampf, etc. verursacht wird, zuverlässig verhindert werden, da keine Korrektur der Raucherfassung ausgeführt wird.

Claims

Brandsensor mit: einem Rauchnachweisbereich (30) zum Erfassen und Ausgeben eines Rauchsignals, das sich in Abhängigkeit einer Rauchdichte ändert; einem externen Temperaturnachweisbereich (58, 60) zum Erfassen und Ausgeben einer Außentemperatur des Sensors; einem Temperaturdifferenzberechnungsbereich (72, 80) zum Berechnen einer Temperaturdifferenz, die eine Temperaturanstiegsgeschwindigkeit anzeigt, wenn der Sensor von einem Feuer erzeugte Wärme empfängt, zwischen der Außentemperatur und der Innentemperatur; einem Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich (74) zum Bestimmen eines Korrekturfaktors für das Rauchsignal auf der Grundlage der zwei Parameter Außentemperatur und Temperaturdifferenz; und einem Rauchsignal-Korrekturbereich (78) zum Korrigieren des Rauchsignals durch Multiplikation des Rauchsignals mit dem Korrekturfaktor, wobei der Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich (74) die Außentemperatur und die Temperaturdifferenz in mehrere Temperaturbereiche einteilt, wobei jeder jeweils eine vorbestimmte Temperaturbereichsbreite aufweist, ferner den Korrekturfaktor zuvor für jeden Temperaturbereich der Temperaturdifferenz so festlegt, dass der Zuwachs im Wesentlichen im Verhältnis zu einem Anwachsen der Temperaturdifferenz ansteigt, wenn die Außentemperatur zum gleichen Temperaturbereich gehört, ferner zuvor den Korrekturfaktor für jeden Temperaturbereich der Außentemperatur so festlegt, dass der Zuwachs im Wesentlichen im Verhältnis zum Anstieg der Außentemperatur ansteigt, wenn die Temperaturdifferenz zum gleichen Temperaturbereich gehört, und anschließend einen zuvor festgelegten Korrekturfaktor auf der Basis des Temperaturbereichs, zu dem die vom Außentemperaturnachweisbereich erfassten Außentemperatur gehört, und des Temperaturbereichs, zu dem die von dem Temperaturdifferenzberechnungsbereich (72, 80) berechnete Temperaturdifferenz gehört, bestimmt; wobei der Korrekturfaktor-Enscheidungsbereich (74) den Korrekturfaktor auf 1,0 festlegt, um Rohdaten des Rauchsignals durch den Rauchsignalkorrekturbereich auszugeben, wenn die Außentemperatur unterhalb einer ersten vorbestimmten Temperatur liegt, wenn die Temperaturdifferenz unter einer ersten vorbestimmten Temperaturdifferenz liegt, oder wenn die Außentemperatur größer als eine zweite vorbestimmte Temperatur und die Temperaturdifferenz kleiner als eine zweite vorbestimmte Temperaturdifferenz ist.
Der Brandsensor nach Anspruch 1, der weiterhin einen Innentemperaturnachweisbereich (62, 64) zum Erfassen und Ausgeben einer Innentemperatur des Sensors aufweist.
Der Brandsensor nach Anspruch 1, wobei der Temperaturdifferenzberechnungsbereich (80) eine Temperaturdifferenz, die eine Temperaturanstiegsgeschwindigkeit kennzeichnet, wenn der Sensor von einem Feuer erzeugte Wärme empfängt, zwischen der Außentemperatur und einer Referenztemperatur des Temperatursensors, die als eine Innentemperatur des Sensors betrachtet wird, berechnet.
Der Brandsensor nach Anspruch 1, wobei der Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich (74) den Korrekturfaktor im Wesentlichen durch Ändern des Temperaturbereichs der Außentemperatur und/oder des Temperaturbereichs der Temperaturdifferenz variiert, während der zuvor festgelegte Korrekturfaktor selbst beibehalten wird, oder den Korrekturfaktor selbst variiert, während der Temperaturbereich der Außentemperatur und der Temperaturbereich der Temperaturdifferenz beibehalten wird.
Der Brandsensor gemäß Anspruch 4, wobei der Korrekturfaktor-Entscheidungsbereich (74) einen nichtflüchtigen Speicher aufweist, der entsprechende Werte des Korrekturfaktors in Adressen speichert, die durch den Temperaturbereich der Außentemperatur und den Temperaturbereich der Temperaturdifferenz spezifiziert sind, und wobei der Korrekturfaktor bestimmt wird, indem der Korrekturfaktor aus dem nichtflüchtigen Speicher unter Verwendung einer Adresse, ausgelesen wird, die durch den Temperaturbereich, zu dem die von den Außentemperaturnachweisbereich (58, 60) erfasste Außentemperatur gehört, und durch den Temperaturbereich, zu dem die von dem Temperaturdifferenzberechnungsbereich (72, 80) berechnete Temperaturdifferenz gehört, spezifiziert ist.
Der Brandsensor nach Anspruch 1, wobei der Außentemperaturnachweisbereich (58, 60) ein Temperaturerfassungselement aufweist, das von einer Außenseite des Sensors her beaufschlagbar ist.
Der Brandsensor nach Anspruch 2, wobei der Innentemperaturnachweisbereich (62, 64) ein Temperaturerfassungselement aufweist, das an einer Innenseite des Sensors angebracht ist.
Der Brandsensor nach Anspruch 6, wobei das Temperaturerfassungselement einen Thermistor (58) umfasst, dessen Widerstandswert sich entsprechend der Temperatur ändert.
Der Brandsensor gemäß Anspruch 7, wobei das Temperaturerfassungselement einen Thermistor (62) aufweist, dessen Widerstandswert sich entsprechend der Temperatur ändert.
Der Brandsensor nach Anspruch 1, wobei der Rauchnachweisbereich (30) gestreutes Licht empfängt, das von einer Lichtquelle (46) emittiert und von dem Rauch gestreut ist, und anschließend das Rauchsignal ausgibt, das sich in Abhängigkeit von der Rauchdichte ändert.
Der Brandsensor nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: einen Übertragungsbereich (32) zum Übertragen des Rauchsignals an einen Empfänger, wobei das Rauchsignal durch den Rauchsignalkorrekturbereich korrigiert ist.
Der Brandsensor nach Anspruch 11, wobei der Übertragungsbereich (32) das Rauchsignal an den Empfänger überträgt, wobei das Rauchsignal durch den Rauchsignalkorrekturbereich auf Grundlage einer vom Empfänger erteilten Übertragungsanforderung korrigiert ist.
Feuerdetektionsverfahren mit: einem Raucherfassungsschritt zum Erfassen und Ausgeben eines Rauchsignals, das sich in Abhängigkeit einer Rauchdichte ändert; einem Außentemperaturnachweisschritt zum Erfassen und Ausgeben einer Außentemperatur des Sensors; einem Innentemperaturnachweisschritt zum Erfassen und Ausgeben einer Innentemperatur des Sensors; einem Temperaturdifferenzberechnungsschritt zum Berechnen einer Temperaturdifferenz zwischen der Außentemperatur, die eine Temperaturanstiegsgeschwindigkeit anzeigt, wenn der Sensor von einem Feuer erzeugte Wärme empfängt, und der Innentemperatur; einem Korrekturfaktor-Entscheidungsschritt zum Bestimmen eines Korrekturfaktors für das Rauchsignal auf der Grundlage der zwei Parameter Außentemperatur und Temperaturdifferenz; und einem Rauchsignalkorrekturschritt zum Korrigieren des Rauchsignals durch Multiplikation des Rauchsignals mit dem Korrekturfaktor.
Feuerdetektionsverfahren mit: einem Rauchnachweisschritt zum Erfassen und Ausgeben eines Rauchsignals, das sich in Abhängigkeit von einer Rauchdichte ändert; einem Außentemperaturnachweisschritt zum Erfassen und Ausgeben einer Außentemperatur des Sensors; einem Temperaturdifferenzberechnungsschritt zum Berechnen einer Temperaturdifferenz, die eine Temperaturanstiegsgeschwindigkeit kennzeichnet, wenn der Sensor von einem Feuer erzeugte Wärme empfängt, zwischen der Außentemperatur und einer Referenztemperatur des Temperatursensors, die als eine Innentemperatur des Sensors betrachtet wird; einem Korrekturfaktor-Entscheidungsschritt zum Bestimmen eines Korrekturfaktors für das Rauchsignal auf der Grundlage der zwei Parameter Außentemperatur und Temperaturdifferenz; und einer Rauchsignalkorrektur zum Korrigieren des Rauchsignals durch Multiplikation des Rauchsignals mit dem Korrekturfaktor.