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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung von
Rauch beispielsweise in einem Raum.
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Rauchmelder
sind in vielfältiger
Form und Ausführung
bekannt und auf dem Markt. Sie arbeiten jedoch fast alle nach einem
Prinzip. Um detektiert zu werden, muss der Rauch durch den Rauchmelder hindurchströmen. Das
Verfahren ist als Streulichtverfahren bekannt und setzt voraus,
dass der Rauch mit dem Sensor in Kontakt kommt. Die Folge davon
ist, dass Rauchmelder aus der Decke herausragen müssen, ein
deckenbündiger
Einbau ist nach der hierfür geltenden
Europäischen
Norm EN54 nicht möglich. Bei
der Wartung ist es notwendig, dass der ganze Sensorkopf demontiert
und zum Hersteller geschickt wird. In der Praxis werden dabei die
Sensorköpfe durch
neue ersetzt, da nicht gewartet werden kann, bis die ausgetauschten,
vom Hersteller repariert bzw. gewartet zurückkommen. Als Folge davon ist
es notwendig, dass die doppelte Menge an Rauchmeldern von den Wartungsfirmen
bevorratet wird.
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Ferner
können
die handelsüblichen
Rauchmelder manipuliert werden, ohne dass es zu einer Detektion
der Manipulation kommt. Darüber
hinaus ist es notwendig, dass jeder einzelne Rauchmelder zum Schaltschrank
hin verdrahtet wird.
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Ein
weiterer Nachteil der bekannten Rauchmelder liegt darin, dass diese
in der Praxis leicht verschmutzen. Sind sie verschmutzt, können sie
aber keinen Rauch mehr detektieren.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung
der o.g. Art zu schaffen, mit welcher auf einfache Art und Weise
Rauch detektiert, eine Verschmutzung oder Sabotage erkannt bzw.
der Rauchmelder auf seine Funktionsfähigkeit hin getestet wird.
Hierdurch soll auch die Europäische
Norm EN54 für
Rauchmeldung leichter und besser erfüllbar sein.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe führt,
dass ein Sender zum Aussenden einer von dem Rauch reflektierbaren
Strahlung und ein die vom Rauch reflektierte Strahlung erkennender
Empfänger
vorgesehen sind.
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Um
welche Art der Strahlung es sich handelt, ist von untergeordneter
Bedeutung. Beispielsweise kann es sich um eine Laser- oder Lichtstrahlung
jeder Wellenlänge
(bevorzugt im Infrarot-Bereich) handeln, allerdings ist auch an
Ultraschall gedacht oder an eine Strahlung, die nach dem Ionisationsprinzip
arbeitet. Alle Strahlungsquellen können hier Einsatz finden, bei
denen gewährleistet
ist, dass die ausgesandte Strahlung durch die Rauchpartikel reflektiert wird.
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Bei
der erfindungsgemässen
Vorrichtung besteht der grosse Vorteil darin, dass der Rauchmelder nicht
mehr von dem Rauch durchströmt
werden muss, so dass ein deckenbündiger
Einbau möglich ist.
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Bevorzugt
soll dem Sender bzw. dem Empfänger
jeweils eine Abeckung vorgesetzt sein. Diese Abdeckung gewährleistet,
dass alle zur Messung notwendigen Elemente nicht verschmutzt werden.
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Zur
Erkennung (Defektion) von eventuell auftretendem Rauch gibt der
Sender eine Strahlung in den unmittelbar unter dem Rauchmelder liegenden Raum
ab. Trifft die Strahlung auf Rauchpartikel, welche eine Reflektionsbarriere
bilden, kann der Empfänger
die reflektierte Strahung erkennen. Damit ist auch der Rauch detektiert.
Aus dem dabei gewählten Abstrahl-
bzw. Einfallwinkel resultiert auch der Reflektionsabstand, d.h.,
der Abstand zwischen Rauchmelder und Rauch.
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Vor
allem ist auch daran gedacht, die Reflektionszeit zu ermitteln,
da ein Zeitunterschied zwischen der Zeit besteht, welche eine von
einer gegenüberliegenden
Wand oder Boden reflektierte Strahlung benötigt und der Strahlung, die
von einem näheren
Raum reflektiert wird.
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Bei
der erfindungsgemässen
Vorrichtung ist bevorzugt auch eine Selbstdiagnose vorgesehen. Hierzu
ist dem Sender vor der Abdeckung ein Kontrollempfänger zugeordnet.
Beispielsweise wird vom Sender eine kurze gepulste Strahlung abgegeben. Wird
von dem Kontrollempfänger
diese Strahlung bestätigt,
so ist die Funktion des Senders gewährleistet. Der Kontrollempfänger überwacht
dabei den Strahlungskanal.
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Zur Überwachung
des Empfängers
wird von einem Kontrollsender eine kurze, gepulste Sendestrahlung
abgegeben. Wird durch den Empfänger dies
Strahlung bestätigt,
so ist die Funktion des Empfängers
gewährleistet.
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Werden
beide Signale, das des Senders und das des Empfängers, bestätigt, so kann auch Rauch detektiert
werden.
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Durch
die Trennung des Rauchmelders mittels der Abdeckung von dem Prüfraum, d.h.,
von der Rauchmesszone und die Anordnung eines jeweils eigenen Senders
und Empfängers
kann eine mögliche Manipulation
des Rauchmelders, z.B. durch Abkleben, erkannt werden. Hierbei dient
die Abdeckung als Reflektionsfläche.
Wird die Strahlung an der Reflektionsfläche reflektiert, so wird sie
von einem eigenen Sender bzw. Empfänger detektiert, wodurch festgestellt
wird, dass die Abdeckung strahlungsundurchlässig geworden ist.
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Desweiteren
kann auch eine Verschmutzungsgradkontrolle der Abdeckung durchgeführt werden.
Lagern sich auf der Abdeckung Staub oder Schmutzpartikel ab, so
steigt der Signalwert des dem Sender zugeordneten eigenen Empfängers und
des Hauptempfängers
stetig an. Wird ein kritischer Verschmutzungswert erreicht, erfolgt
die Herausgabe eines Wartungssignals. Die daraus resultierende Wartung
bedeutet im Normalfall lediglich die Reinigung der Abdeckung. Ein
Ausbau bzw. Austausch des Rauchmeldersensors ist nicht notwendig.
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Die
neue erfindungsgemässe
Vorrichtung zur Erkennung von Rauch kann auch durch Fremdstrahlung
beeinflusst werden.
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Bei
Lichtstrahlung ist dies vor allem eine Sonneneinstrahlung oder eine
Strahlung von anderen Lichtquellen, bei Verwendung von Infrarotstrahlung,
kann eine Infrarotfernbedienung oder eine Infrarotschnittstelle
von einem Drucker zu Irritationen führen. Um dieses auszuschliessen,
soll dem Empfänger
ein Filter vorgeschaltet werden, der diese Fremdstrahlungen ausfiltert.
Wird beispielsweise Licht als Strahlung verwendet, so empfängt der
Sensor die gesamte einfallende Lichtstrahlung, wandelt aber nur
die Lichtstrahlung mit der ausgesendeten Frequenz in Gleichspannung
um, die dann das Sendesignal ergibt. Die übrige Lichtstrahlung wird in Wechselspannung
umgesetzt und auf Null gesetzt.
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Ferner
wird die erfindungsgemässe
Vorrichtung bevorzugt so gesteuert, dass nicht schon jede Abweichung
der Reflektion zu einem Alarm od. dgl. führt. Beispielsweise ist ein
Insektenvorbeiflug, der zufällig
die Strahlung reflektiert, ebenso zu übergehen, wie eine Putzfrau
mit einem Staubwedel. Deshalb werden durch ein Steuerungsprogramm
eine Mehrzahl von Erkennungsvorgängen
hintereinander addiert. Erst wenn mehrere Erkennungsvorgänge aufeinanderfolgend,
eine Abweichung der Reflektion detektieren, kommt es zu einer Alarmauslösung. Auch
ein abrupter Anstieg der Abweichung der Reflektion führt noch
nicht zu einer Meldung, da bekannt ist, dass Rauch eher zu einem
kontinuierlichen Ansteigen einer Reflektionsabweichung führt.
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Die
gesamte Vorrichtung wird bevorzugt als eine Einheit ausgebildet.
Sie kann als Stand-Alone-Version ausgebildet sein, wobei die Anschlüsse durch
einfache Relais-Ausgänge
angesteuert werden.
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Bevorzugt
ist jedoch das ganze System durch ein flexibles Mikroprozessorsystem über einen BUS
ansteuerbar. Über
den BUS kommuniziert jeder Rauchmelder mit einer Zentrale. Dabei
kann durch eine Initialisierungsequenz ein Kabelbruch erkannt werden,
wodurch ein komplett ausgefallener Rauchmelder ermittelt wird.
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Falls
keine Verschmutzung oder Sabotage vorliegt, wird die Rauchintensität und das
Ergebnis weitergegeben. Falls die Vorrichtungen stark verschmutzt
oder sabotiert sind, wird eine Fehlermeldung weitergegeben. Die
Fehlermeldung beinhaltet den Grad der Verschmutzung bzw. die Sabotage
und die Nummer der Vorrichtung, an der das Ereignis aufgetreten
ist.
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Die
erfindungsgemässe
Vorrichtung eignet sich vor allem auch zum Einbauen in Kanälen von
Klimaanlagen, wobei diese Vorrichtungen in der Regel zum Auslösen von
Brandschutzklappen dienen. Für die
bisherigen Rauchmelder in Klimakanälen war es wichtig, dass der
Rauchmelder in die richtige Richtung zur Durchströmrichtung
gestellt wurde. Deshalb kam es in der Vergangenheit hier oftmals
zu Fehlern, vor allem wenn die Durchströmrichtung uneinheitlich war
und wechselte. Für
die erfindungsgemässe
Vorrichtung zur Erkennung von Rauch ist die Durchströmrichtung
völlig
unwichtig, so dass für
die Anordnung der Vorrichtung im Kanal keine grosse Sorgfalt aufgewendet
werden muss.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand
der Zeichnung; diese zeigt in
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1 eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemässen
Vorrichtung zum Erkennen von Rauch;
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2 bis 4 schematische Darstellung von verschiedenen
Funktionen der erfindungsgemässen Vorrichtung
zur Erkennung von Rauch.
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Eine
erfindungsgemässe
Vorrichtung zum Erkennen von gestrichelt angedeutetem Rauch 1 weist
einen Sender 2 und einen Empfänger 3 auf. Sender 2 und
Empfänger 3 befinden
sich vorzugsweise in einem Gehäuse 4,
welches beispielsweise in eine Decke eingelassen sein kann.
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Zwischen
Sender 2 und Rauch 1 befindet sich eine Abdeckung 5,
welche einen Strahl 6, der von dem Sender 2 ausgesandt
wird, durchlässt.
Desgleichen befindet sich eine weitere Abdeckung 7 vor dem
Empfänger 3,
wobei die Abdeckung 7 einen reflektierten Strahl 8 durchlässt.
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Dem
Sender 2 ist bevorzugt ein eigener Empfänger 4 sowie ein Kontrollempfänger 14 zugeordnet.
Dem Empfänger 3 wiederum
ist ein eigener Sender 11 und ein Kontrollsender 12 zugeordnet.
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Die
Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende: Die eigentliche
Raucherkennung geschieht über
den Sender 2 und den Empfänger 3 gemäss 2. Falls sich in einer Rauchmesszone Rauch 1 befindet,
wird die von dem Sender 2 ausgesandte Strahlung 6 an
dem Rauch 1 reflektiert und von dem Empfänger 3 gemessen.
Die Intensität
der Reflektion ist ein Mass für
die Rauchdichte. Ferner resultiert aus einem gewählten Abstrahl- bzw. Einfallwinkel
der Reflektionsabstand, d.h., es kann auch ermittelt werden, wie
weit der Rauch von der erfindungsgemässen Vorrichtung entfernt ist.
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Im
Laufe der Zeit kommt es vor, dass die Abdeckungen 5 und 7 verschmutzen,
oder aber dass sie, beispielsweise bei Sabotage, abgedeckt werden. Um
dies zu ermitteln, sind der eigene Empfänger 9 für den Sender 2 und
der eigene Sender 11 für
den Empfänger 3 vorgesehen,
wie dies in 3 dargestellt
ist. Sollte die Abdeckung 5 bzw. 7 verschmutzt oder
abgeklebt sein, so kann die Strahlung nicht durch die Abdeckung 5/7 dringen,
sondern wird reflektiert. Diese reflektierte Strahlung wird von
dem Empfänger 9 bzw.
dem Empfänger 3 ermittelt.
Das System kann dabei so eingestellt sein, dass auch eine prozentuale
Verschmutzung ermittelt wird. Das bedeutet beispielsweise, dass
eine Fehlermeldung erst dann gegeben wird, wenn die Verschmutzung
einen bestimmten Grad überschritten
hat. Die Einstellung kann auch so geschehen, dass bei zunehmender
Verschmutzung bis zu einer gewissen Höhe die Raucherkennung aktiv
bleibt.
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In
vielen Fällen
ist auch ein Selbsttest der erfindungsgemässen Vorrichtung gewünscht. Dieser
ist in 4 dargestellt.
Dem Selbsttest dienen der Kontrollempfänger 10 und der Kontrollsender 12.
Der Sender 2 wird getestet, indem sein Signal vom Empfänger 10 direkt
empfangen wird. Falls der Empfänger 10 die
Strahlung registriert, ist festgestellt, dass der Sender funktionsfähig ist.
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Der
Empfänger 3 wird
dadurch getestet, dass der vom Sender 12 angestrahlt wird.
Empfängt er
Empfänger 3 die
Strahlung, ist er funktionsfähig.
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Bei
defektem Sender und/oder Empfänger wird
eine Fehlermeldung ausgegeben.