DE2057221C3

DE2057221C3 - Vorrichtung zur Feststellung von Flammen mittels wenigstens zwei photoelektrischen Anordnungen

Info

Publication number: DE2057221C3
Application number: DE2057221A
Authority: DE
Inventors: Peter Oetwil Mueller (Schweiz)
Original assignee: Cerberus AG
Current assignee: Cerberus AG
Priority date: 1969-12-03
Filing date: 1970-11-20
Publication date: 1979-10-11
Also published as: NL167046C; NL7017508A; NL167046B; US3739365A; YU35925B; DE2057221A1; YU293970A; AT310619B; CH509633A; DE2057221B2; SE356152B; CA944843A; FR2072638A5; GB1329430A; BE759559A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruches I. !-line derartige Vorrichtung ist mis der I)Ii- AS 11 87 74K bekannt.

Solche Vorrichtungen werden vorzugsweise als Feuermelder oder als Konlrolleinrichtungen an Ver brennungsanlagen benützt.

Ls ist bekannt, das Vorhandensein einer Flamme mittels einer photoeleklrisehen Anordnung durch Nachweis der Flammenstr.ihliing festzustellen. Line solche Linrichtunu funktioniert icdocli nur dann

fehlülarmsichcr, wenn keine störende Umgebungssirahlung, /. B. Sonnenlicht oder starke Lichtquellen vorhanden sind.

LJm eine Flamme unbeeinflußt von der Strahlung anderer Strahlenquellen sicher feststellen zu können, ist es daher notwendig, die charakteristischen und spezifischen Eigenschaften von Flammen und Störquellen zur Unterscheidung heranzuziehen

Eine aus der DF-AS 10 24 851 bekannte Anordnung benutzt das typische Flackern der Flammen, d. h. die Intensitätsänderung der Strahlung in einem sehr niederfrequenten Schwingungsbereich, als Unterscheidungsmerkmal gegenüber der Störstrahlung. Bei dieser Anordnung trifft die Strahlung ein photoelektrisches Element, dessen Ausgangssignal einem frcquenzselektiven Verstärker zugeführt wird, dessen Durchlaßbereich in der Größenordnung zwischen 5 und 25 Hz liegt. Bei hinreichender Amplitude wird dann mittels entsprechender Schaltkreise ein Signal ausgelöst. Auch wenn das Frequenzband optimal auf das Flackern von Flammen abgestimmt ist. sind Störungen und Fehlanzeigen relativ häufig, wenn zufällige Intensitätsände.ungeii der Umgebungsstrahlung im gleichen Frequenzbereich liegen, /.. B. durch Abschattungen oder Reflexe von vibrierenden oder sich langsam bewegenden Gegenständen, Reflexe des Sonnenlichts an Wasseroberflächen, flackernde oder schwankende Lichtquellen usw.

Es ist versucht worden, durch Verwendung einer infrarotempfindlichen Photozclle oder durch Vorschalten eines Inirarot-Filters, das für die Flammenstrahlung besonders gut durchlässig ist, die Störwirkung anderer Strahlungsquellen herabzusetzen. Dies gelingt jedoch nur dann, wenn die Infrarotstrahlung der Störqucllc sehr gering ist. Auch bei dieser Konstruktion bewirkt eine starke .Störstrahliingsqucllc einen Fehlalarm.

Die aus der DL-AS 11 87 748 bekannte Anordnung benüt/t demgegenüber die Tatsache, daß eine Flamme einen relativ großen Anteil langwelliger Slrahlung, z. H. Infrarot, besitzt und nur einen geringen Anteil kurzwelliger .Strahlung, /.. B. Blau. Diese Anordnung verwendet zwei verschiedene photoclektrische Anordnungen, z. B. Photowiderstände mit verschiedener spektraler Empfindlichkeit, /. B. isl der eine Photowiderstand vorzugsweise für rotes Licht empfindlich, der andere für blaues Licht. Fin Signal wird dann ausgelöst, wenn das Verhältnis der rote.ι Strahlung zur blauen Strahlung einen bestimmten Wert überschreitet, d. h. wenn der langwellige Anteil der Strahlung überwiegt. Hei dieser Anordnung wird das dadurch erreicht, daß die beiden Phr'owidcrstände hintereinander in Seri¹.' an einer .Spannungsquelle liegen und die Spannungsäm'erung am Vcrbindungspunkt der beiden Pholowiderstündc einem Verstärker oder Analysator zugeführt wird. Bei einer Anordnung dieser Art kann ein l'ehlarm durch konstante infrarote Strahlungsquelle!!, /. B. Heizöfen, ausgelöst werden. Andererseits kann ein Signal überhaupt nicht mehr ausgelöst werden, wenn eine hinreichend intensive Störstrahlung vorzugsweise im kurzwelligen Bereich vorhanden ist. Diese Einrichtung isl also nur bedingt verwendungsfähig, hinzu kommt, iliil.i ein illeichspannüngsverslarkcr benutzt werden muß, dessen Arbeitspunkt sich nur mit zusätzlichem Aufwand stabil halten läßt.

line einfache Kombination der Merkmale eier beiden beschriebenen Anordnungen, nämlich der für Flammen typischen Inlensitätsscliwankung der Strahlung sowie ties Verhältnisses tier langwelligen zur kurzwelligen Strahlung ist leider nichl möglich. Beispielsweise hätte die Verwendung eine:. Wechselspannungsverstarkers bei der bekannten Anordnung mit zwei in Sericliegenden Photowidersiänden unterschiedlicher spekiraler Empfindlichkeit keinen Sinn. Denn da bei einer Flamme der Rotanteil fast die gleichen zeitlichen Intensitätsschwankungen aufweist wie der Blauantei!. bleibt das Rot-Blau-Verhältnis nahezu konstant, und am Verbindungspunkt der beiden Photowiderstände tritt ein fai.t konstantes Potential ohne merklichen Wechsel-Spannungsanteil auf.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Vorrichtung zur Feststellung von Flammen, weitgehend unbeeinflußt durch die Strahlung anderer Strahlenquellen, durch möglichst umfassende und optimale Ausnutzung der verschiedenen spezifischen und charakteristischen Eigenschaften von Flammen und Störquellen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichendes Anspruches I angegebenen Merkmale gelöst.

In den Unleranspruchen sind vurteilK-fie Weiterbildungen und Ausführungsforirii'n anjjrgi-iyn

Einige geeignete Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Schema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 Line Schaltungsanordnung für passive Photoelemente mit zwei gegeneinander geschalteten Schaltkreisen.

Fig. j eine Schaltungsanordnung für passive Photoelementu mit zwei gegeneinander geschalteten Schaltkreisen und gemeinsamer Cüeichspannungsquelle,

Fig.4 eine Schaltungsanordnung fii- aktive Photoelemente.

F i g. 5 eine Schaltungsanordnung lü- aktive Photoelemente mit gemeinsamem Abstimm-Potentiometer.

(■'i g. b eine Schaltungsanordnung für stromabgebende Photoclemente.

F i g 7 ein duales Photoelement.

Fig 8 zwei durch eine gemeinsame Blende abstimmbare Photoclemente,

F i g 9 eine Anordnung von zwei Photoclcmenicn mit Reflexionsfiltern,

Fig. 10 eine Anordnung von zwei Photoek-menten mit gemeinsamem dichroitischem Filter.

Fig. Il eine Schallung zur Auswertung der Signale der piezoelektrischen Anordnungen.

Fig. 12 eine Anordnung mit mehr als zwei Photoelementen.

F i g. 1 zeigt das Schema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die von der Flamme 1 ausgehende Strahlung trifft gleichzeitig auf die beiden piezoelektrischen Wandler 2 und 3. Unter photoelektrischen Wandlern können dabei beliebige Einrichtungen verstanden werden, die bei Einwirkung einer Strahlung die elektrischen Eigenschaften ändern. /. B. aktive Photo elemente wie Selen-, Silizium- oder Solarzellen, passive Photoclemente. z. B. gasgcfüllte oder luftleere Photozellcn, Photodioden oder Photowiderstände. Die beiden piezoelektrischen Wandler 2 und 3 haben eine verschiedene spektrale Empfindlichkeit: Dies kann /. B. entweder dadurch erreicht werden, daß die phoiosensiblcn Schichten aus verschiedenem Material begehen. oder durch Einschalten von Filiern verschiedener spektraler Durchlässigkeit roller b'm den Strahlengang, oder durch Reflexionsfi'icr mit verschiedener spektraler Reflexion für die beiden /.eilen. Die beiden piezoelektrischen Anordnungen gehen vermittels ihrer Schaltung cohärenle elektrische Signale. /. Ii. Spannungen oder

StI(IIiK' unterschiedlicher Intensität ab. Die· Intensität der beiden Signale kann unabhängig voneinander aiii verschiedene Weise eingestellt werden, entweder durch mechiinische lilenden vor den l'lioloelcnientcn durch verschiedene l.astwiderstände in den Schaltkreisen dir l'hotoelemente oder durch zusätzliche Verstärkereinnchtiiiigen.

Die Ausgangssignale der photoelektrischen Anord nungen werden einer !Einrichtung 4 zugeführt, die die Differenz der beiden Signale bildet.

Diese Differenz wird einem Bandpaß 5 zugeführt, tier nur den Wechselspanniingsanteil des Differenzs.gnales in einen bestimmten Frequenzbereich durchläßt. Als besonders geeignet hat sich der Frequenzbereich zwischen 2 und 50 Hz erwiesen. Wird eine noch bessere Selektivität der flammcnstrahliing gegenüber Stör Strahlungen gewünscht, kann dieser Bereich noch weiter eingeschränkt, z. B. auf das Gebiet zwischen > und 2^r) Hz.

Der vom Bandpaß 5 durehgclassene niederfrequente Wechselspannungsanleil der Differenz wird über einen Verstärker 6 einem Diskriminator 7 zugeführt. Durch diesen Diskriminator wird ein Überwachungssignal an eine Alarm- oder Kontrolleinrichtung 8 abgegeben, wenn das ankommende Signal bestimmte vorgegebene Werte über- (oder unter) schreitet. Besonders geeignet ist eine Diskriminatorschaltung, die dann ein Signal abgibt, wenn das [Eingangssignal um einen bestimmten Betrag in positiver, negativer oder in beliebiger Richtung von 0 abweicht, d. h. bei genügend großer Amplitude des [Eingangssignal In anderen ('allen ist es zweckmäßig, ein Alarmsignal auszulösen, wenn der lEffektivwert oder ein anderer geeigneter Mittelwert des [Eingangssignals einen Schwellenwert überschreitet.

['alls die Empfindlichkeiten der photoclektrischen Anordnungen in der beschriebenen Weise so abgestimmt werden, daß für eine besonders häufig auftretende Störstrahlung, z. B. für Sonnenlicht oder für besonders starke Lichtquellen in der Nähe der Überwachungseinrichtung, die Ausgangssignale der photoelektrischen Anordnungen für eine Strahlung dieser spektralen Zusammensetzung gerade gleich nLiuLn. >vj wnu uit uinuitrl/. VJ wctucn. UIIU UIC Diskriminatorschaltung wird in diesem Fall bei Hinwirken einer solchen Störstrahlung kein Alarm- oder Kontrollsignal auslösen. Bei jeder anderen Strahlung mit unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung wird die Differenz der von der photoelektrischen Anordnungen 2 und 3 abgegebenen Signale nicht 0 werden, sondern entweder nach der einen oder nach der anderen Richtung davon abweichen. Die Diskriminatorschaltung wird in diesem Fall, also bei jeder anderen Strahlung als der Störstrahlung, einen Alarm auslösen. Auf diese Weise ist das Ausblenden bestimmter Störstrahlungen ohne größeren Aufwand möglich.

Die Diskriminatorschaltung kann jedoch auch so ausgelegt werden, daß nur dann ein Überwachungssignal abgegeben wird, wenn die Signaidifferenz nach einer bestimmten Richtung oder mit bestimmten Vorzeichen von 0 abweicht. Damit wird erreicht, daß einerseits sowohl eine Störstrahlung ganz bestimmter spektraler Zusammenseizung vollständig ausgeblendet wird, und daß darüberhinaus nur dann ein Alarm ausgelöst werden kann, wenn bei der die Photozellen treffende Strahlung der langwellige Anteil überwiegt oder in Snezialfällen auch der kurzwellige Anteil. ζ B bei Flammenmeldern., die nur auf die Ultraviolett-Strahlung einer Flamme reagieren.

Die Disknminalorschaltung kann zus.it/lii It ihn Inlcgralionseiiirichtung einhalten, so daß nicht schor bei kurzzeitigen .Spannungsimpulsen ein Alarm ausge löst wird, sondern erst dann wenn die Überschreitung der vorgegebenen Werte eine bestimmte /eit .in!!.ill Auf diese Weise können Störungen durch kurzzeitige Spaniiiingsimpulse verhindert werden.

Zusätzlich kann die Diskriminatorschaltung so ausgelegt sein, daß sie bei Auslösung eines Alarmes in Selbslhaltung gerät, die von einer Zentrale au¹· nickstellbar ist. Das Ansprechen der Alarmeinrichtung kann dariiberhinaus durch eine optische Anzeigevorrichtung 9. die entweder an der !Einrichtung selbst oder in der Alarmzenlrale angebracht ist und zur Lokalisierung einer angesprochenen Meldeeinrichtung dienen kann, angezeigt werden.

Die Reihenfolge der Verfahrensschritte — Differenz bildung. I requcnzfilierung und Verstärkung — kann beliebig verlauscht werden. Natürlich können die verschiedenen Funktionen auch in speziellen Vorrich Hingen zusammengefaßt sein. Z. B. kann die Differenz bildung durch entsprechende Zusammenschaltung der piezoelektrischen Anordnungen erfolgen. Bandpaßverstärker und Diskriminator können zu einem einheitlichen Analysator zusammengefaßt sein.

Für die Verbindung der !Einrichtung mit einer Alarmzer.'iale können die bekannten Schaltungen für Feuermcldr-Hnlagen benützt werden; z. B. kann zusatz lieh eine !Einrichtung zur Funktionsüberwachung der Anlage vorgesehen sein, die darin besteht, daß von der Zentrale ein Signal zur Herstellung alarmsimulierender Bedingungen in der [Einrichtung abgegeben wird, wodurch die !Einrichtung zur Abgabe eines llberuachungssignales veranlaßt wird, das in der Zentrale registriert werden kann. !Eine solche Funktionsüberwachung kann in bekannter Weise durch digitale Auswertung, durch logische Schaltungen oder durch zusätzliche Wechselspannungssignale erfolgen.

F i g. 2 zeigt eine !Einrichtung, bei der zwei photoelektrische !Einrichtungen Il und 12 in Differen/schaltimg mit einem Analysator 10 verbunden sind. Die photoelekinsehcn Anordnungen bestehen aus Stromkreisen, die cm jidssivcs riuMocicmcm i.>, z. t>. einen rnotowiüerstand oder eine l'hotodiode. einen Lastwiderstand 14 und eine Batterie 15 umfassen. Vor dem Photoelcment befindet sich cm Filter 16 mit bestimmter spektraler Durchlässigkeit. Die Anordnung 12 unterscheidet sich von der Anordnung Il nur dadurch, daß das Filter 16 eine unterschiedliche spektrale Durchlässigkeit besitzt. Der Spannungsabfall am Lastwiderstand 14 dient als Ausgangssignal der photoclektrischen Anordnung. P^:e beiden Anordnungen 11 und 12 sind nun an je einem Endpunkt der Lastwiderstände so miteinander verbunden, daß der Spannungsabfall an den beiden Lastwiderständen eine entgegengesetzte Richtung hat. An den beiden offenen Klemmen 17 und 18 der Lastwiderstände, die mit dem Analysator 10 verbunden sind, tritt daher die Differenz AlJ der Spannungen an den Last« Verständen, also die Differenz der Ausgangssignale der beiden photoclektrischen Anordnungen auf.

F i g. 3 zeigt eine Schaltung, bei der zwei photoelektrischc Anordnungen 11 und 12 der in Fig. 2 beschriebenen Art so miteinander verbunden sind, daß sie eine gemeinsame Batterie 15 besitzen. Statt einer Batterie kann natürlich auch jede beliebige andere Gleichspannungsniicüe dienen, z. B. eine Glcichspannungsversnrgung von einem Netzgerät oder von der Zentrale aus. Die Spannungen an den !.aslwiderständen 14 haben

wiakT entgegengesetzte Richtung, so dall dem Analysator 10 wiederum die Differenz der Ausgangssignale zugeführt wird. Die Last widerstünde 14 sind als regelbare Widerstünde ausgeführt. Diidiircli kann die (iröLle der Ausgangssignalc beider photoelcktrischen ■', Anordnungen unabhängig voneinands. r eingestellt wer den UII..I '.'ine optimale Anpassung au' eine bestimmte Störstrahlung erreicht werden.

I i g. 4 zeigt die Zusammenschaltung von zwei photoelektrischen Anordnungen Il und 12. die mit in aktiven l'hotoelementen 13 arbeiten. Als solche können Selen-. Silicium- oder Solarzellen verwendet werden, oder jf'.le andere Art von photoelektriscliem Wandler, tier bei l.ichleinwirkung eine Spannung oder einen Strom abgibt. Stromkreise für aktive Photoelemcnle ιί benötigen deshalb keine Spannungsquclle und können in einfachster Weise nur aus einem Pholoelement (3 und einem testwiderstand 14 bestehen. Die Photoelemente sintl wiederum in entgegengesetzter Richtung miteinander verbunden, so daß an den offenen >n Klemmen 17 und 18 der I.astwiderstände wiederum die Differenz tier Ausgangssignale auftritt und dem Analysator 10 zugeführt werden kann. An einem der I.astwiderstände kann zusätzlich an der Ausgangsklemme 19 eine Referenzspannung abgenommen werden, die 2> im Analysator dazu dienen kann, das Vorzeichen der Differenz der Ausgangssignalc der photoelektrischen Anordnungen festzustellen. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß nicht nur eine bestimmte Störstrahlung ausgeblendet, sondern zusätzlich nur jo dann Alarm gegeben wird, wenn die Strahlung in einem bestimmten Spektra !bereich überwiegt.

In I- i g. 5 sind zwei Schaltkreise mit aktiven Photoelemcnten 13 mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit in gleicher Weise wie in F i g. 4 r> zusammengesetzte!, jedoch werden die Last widerstände der beiden Photoelemente durch ein gemeinsames Potentiometer 20 mit Mittelabgriff gebildet. Der eine Teil des Widerstandes dient dabei als Lastwiderstand für den Stromkreis 11. der restliche Teil als Lastwider- ίο

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kann das Verhältnis beider Widerstände und damit das F.mpfindlichkeitsverhältnis der beiden Anordnungen eingestellt und auf eine Störstrahlung angepaßt werden. Anstelle der elektrischen Spannung kann auch der <t^r> Strom als Ausgangssignal der photoelektrischen Anordnung dienen.

In f i g 6 sind zwei aktive stromabgebende Photoelemente 111 und 112. z. B. Selen- oder Siliciumzellen mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit antiparal-IeI an den Analysator 110 angeschlossen. In den Zuleitungen fließt dann die Stromdifferenz Al der beiden Photoeiemente. Natürlich muß in diesem Fall der Analysator 110 einen gegen den Innenwiderstand der Photoelemente UO und 111 vernachlässigbar kleinen Hingangswiderstand besitzen.

F i g. 7 zeigt eine Anordnung der beiden photoelektrischen Elemente, im Beispiel Photowiderstände, auf einem gemeinsamen Basismaterial 21. Sie bilden somit ein duales Element, dessen zwei Hälften die gleichen w> Charakteristiken aufweisen. Die beiden Teilelemente 22 und 23 sind durch die optischen Filter 24 und 25 bedeckt, welche jeweils einen verschiedenen Frequenzbereich des Strahiup.gsspektrurns durchlassen. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, daß beide Photoelemente b5 wirklich von nahezu der gleichen Strahlungsintensität getroffen werden. Auch Dual-Zellen mit Schichten verschiedener spektraler Empfindlichkeit können verwendet werden. Die beiden Schichten können übereinander angeordnet sein, wobei die obere Schicht für tlii Strahlung durchlässig ist. für die die untere Schiel·! empfindlich ist.

Hm Abgleich der beiden l'holoclementc kann gcmiil.¹ Fig. 8 auch durch eine mechanische bewegliche Abschirmvorrit'hlung erreicht werden. Line Blende oder ein Dümpfungsfilter 2b kann so eingestellt werden tlaß die eine oder beide photoclektrischc Anordnunger 27 otler 28 partiell abgedeckt werden.

Fig. 9 zeigt eine Anordnung, bei der die Strahlung durch zwei Reflexionsfilter 29 und 30 mit verschiedene! spektraler Reflexion auf die Photoclcmcntc 27 und 2? geleitel wird.

In Abb. 10 ist im Strahlengang ein dichroitisches Filter 31 eingefügt, das nur einen Teil der Strahlung mil einer bestimmten spektralen Zusammensetzung auf eir Photoclement 27 reflektiert, einen anderen Teil der Strahlung mit unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung jedoch auf das Photoelcment 28 durchläßt Dadurch wird erreicht, daß wirklich genau die gleicht Strahlung für beide Photoeiemente 27 und 28 verwendcl wird. Als dichroitische Filter können sehr dünne Metallschichten, z. B. Gold und Kupfer oder transparen te optische Schichten, deren Dicke in der Größenordnung der Lichtwellenlängen liegt, sowie Kombinationen solcher Schichten mit verschiedenem Brechungsindex wie sie in letzter Zeit als Kaltlichtspiegel oder Warmlichtspicgel oder Interferenzfilter bekannt gewor den sind, verwendet werden.

F i g. 11 zeigt eine besonders einfache Schaltung eines Analysators 10. Wenn dem Eingang bereits das Differenzsignal von zwei piezoelektrischen Anordnun gen zugeführt wird, ist eine Einrichtung zur Differenzbildung in diesem Fall nicht notwendig. Das Differenzsignal wird über die Klemmen 17 und 18 dem Analysator zugeleitet, der Eingangskondensator 32 begrenzt die Frequenzen nach unten, das Wechselspannungssignal wird einer ersten transistorisierten Verstärkerstufe 33 zugeleitet, der Kondensator .34 dient zur FrequenzbeglCHZ.UJIg MdLIl UUCII. \uill /AUSgdllg JJ UCI ClMfN Verstärkerstufe wird das Signal gegebenenfalls über weitere Verstärkerstufen der Diskriminatorschaltung zugeführt, die beiden Gleichrichter 36 und 37 dienen zur Gleichrichtung und Signalverdoppelung, Kondensator 38 und dessen Aufladewiderstand 39 und Entladewiderstand 40 dienen als Integrationsstufe mit bestimmter Zeitkonstante, d. h. zur Zeitverzögerung des Diskriminators. Erreicht die Ladespannung des Kondensators 38 eimn bestimmten Wert, so zündet der über die Zener-Diode 41 vorgespannte gesteuerte Gleichrichter 42 und zieht über die Alarmleitung 43 einen Strom und betätigt dabei eine Alarmeinrichtung 44. die entweder ein akustisches oder optisches Signal abgeben kann oder einen zweckentsprechenden Schaltvorgang steuert. Der gesteuerte Gleichrichter ist so geschaltet, daß er nach einmaligem Ansprechen in Selbsthaltung gerät und erregt bleibt, auch wenn das Eingangssignal unter die Ansprechschwelle sinkt. Das Signal kann mit Hilfe eines Unterbrechens 45 zurückgestellt werden. In den Stromkreis des gesteuerten Gleichrichters ist eine optische Anzeigevorrichtung 46 eingeschaltet, die den Ansprechzustand des gesteuerten Gleichrichters erkennen läßt.

Natürlich können für eine Einrichtung zur Feststellung von Feuer oder Flammen der beschriebenen Art auch alle anderen dem Fachmann bekannten Schaltungen verwendet werden, die die gleiche Funktion

erfüllen. Statt mit Transistoren und Halbleitern kann die Schaltung auch in konventioneller Weise mit Röhren ausgestattet sein, statt eines gesteuerten Gleichrichters kann in diesem Fall ein Glimmrelais, /. H. eine Kaltkathodenröhre, benutzt werden, die gleichzeitig zur Anzeige des Schaltzustandes anstelle einer weiteren Λη/eigevorrich''jug dienen kann.

Gleichfalls können andere bekannte Diskriminatorschaltungen benützt werden, z. B. solche, die den Effektivwert des Signals bilden oder solche, die bei Überschreiten des Momentanwertes des Wechselspannungssignales in einer vorgegebenen Richtung Alarm auslösen, oder solche, die auf digitaler Basis arbeiten, die /.. H. bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenze einen Impuls auslösen und nur dann ein Überwachungssignal abgeben, wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeit eine bestimmte Anzahl von Impulsen abgegeben worden ist.

Die Eingangsverstärkerstufen müssen natürlich in jedem Fall auf die Impedanzen der Photoelcktrischcn Anordnungen abgestimmt sein.

Weiterhin muß noch darauf hingewiesen werden, daß es für eine Einrichtung der beschriebenen Art nicht notwendig ist, daß nur zwei photoelektrische Anordnungen benützt werden. Zur Vergrößerung des Eingangssignals kann auch eine größere Anzahl von photoelektrischen Anordnungen so miteinander zusammengeschaltet w.rden, daß die Anordnungen der einen spektralen Empfindlichkeit in der einen Richtung wirken, die Anordnungen der anderen spektralen Empfindlichkeit jedoch in entgegengesetzter Richtung. "> Dabei können die Anordnungen gleicher spektraler Empfindlichkeit jeweils zu einer Gruppe vereinigt sein oder aber auch können Anordnungen unterschiedlicher Empfindlichkeit jeweils wechselweise hintereinander geschaltet werden. Es können auch Paare von

ι» entgegengesetzt geschalteten photoclektrischcn Anordnungen unterschiedlicher Empfindlichkeit in der Weise in Serie geschaltet werden, daß jedes Paar für Strahlung aus einer bestimmten Richtung empfindlich ist. Auf diese Weise läßt sich eine Einrichtung zum

i¹"» Nachweis von Feuer oder von Flammen mit guter Rundum-Empfindlich keil konstruieren.

Fig. 12 zeigt eine solche Anordnung mit 4 Paarei, von photoclektrischcn Anordnungen. |edes Paar enthalt zwei aktive Photoclemente 47, denen jeweils ein

2i) Rotfilter 48 bzw. ein Blaufilter 49 vorgeschaltet ist. Die Paare können natürlich auch als Dual-Photoelemente ausgebildet sein. Vier solcher Paare sind in einer Kette hintereinander geschaltet und so angeordnet, daß jedes Paar nur für Strahlung aus einer Richtung empfindlich

2¹J ist. An der offenen Ecke werden über die Leitungen 17 und 18 die Signale dem Analysator zugeführt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Feststellung von Flammen mit wenigstens zwei photoelektrischen Anordnungen unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit, welche die aufgenommene Strahlung in elektrische Signale umwandelt, und einer an diese angeschlossenen elektrischen Auswerteschaltung, welche ein Signal auszulösen vermag, wenn die Ausgangssignale der beiden pholoelektrischen Anordnungen in einer vorgegebenen Beziehung zueinander stehen, d a durch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (4, 5, 6, 7, 8, (0) eingerichtet ist, die Differenz der beiden Ausgangssignale im niederfrequenten Flackerfrequenzbereich von Flammen unter Eliminierung einer-Störstrahlung zu bilden und ein Signal auszulösen, wenn diese Differenz einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Auswerteschaltung mindestens zwei ein P:iar bildende, in entgegengesetzter Richtung in Serie oder anliparallel geschaltete photoelektrische Anordnungen (13; IH, 112; 47) mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit angeschaltet sind und daß die Auswerteschaltung eine in einem begrenzten niederfrequenten Wechselspannungsbereich durchlässige Scho'tung enthält, deren Ausgang mit einer Diskrimininatorschaltung zur Alarm- oder Konirollsignalgabe verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung ein Signal nur dann auslöst, wenn die Überschreitung oder Unterschreitung bestimmter V':rte während einer vorgegebenen Zeit anhält.

4. Vorrichtung nach Anspruch ".dadurch gekennzeichnet, daß die spektrale Empfindlichkeit und die Verstärkung der Ausgangssignale der unterschiedlichen pholoelektrischen Anordnungen so abgeglichen sind, daß die Differenz der Ausgangssignalc für eine Störstrahlung mit vorbcslimmter spektraler Zusammensetzung um mindestens einen Faktor 10 kleiner ist, als die Ausgangssignale der einzelnen photoclektrischcn Anordnungen selbst.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die photoclektrischen Anordnungen aus Stromkreisen (11, 12) bestehen, die mindestens ein aktives photoelektrisches Element (13; 47) und einen L.astwiderstand (14; 20) enthalten, und daß das Ausgangssignal der Anordnung der Spannungsabfall an dem zugehörigen Lastwiderstand (14; 20) oder einem Teil davon ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die photoclektrischcn Anordnungen aus Stromkreisen (11, 12) bestehen, die mindestens ein passives l'hotoelemcnt (13), und einen Lastwiderstand (14), sowie eine Glcichspannungsquelle (IS) enthalten, und daß das Ausgangssignal aus dem Spannungsabfall an dem zugehörigen Last widerstand oder einem Teil davon besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromkreise (11,12) der pholoclcktrischon Anordnungen so gegeneinander geschaltet sind, daß sie eine gemeinsame Glcichspanmingsqiicl-Ie (15) enthalten.

H. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Last widerstände der beiden photoeleklrischen Anordnungen zumindest teilweise derart zu einem einstellbaren Potentiometer (20) zusammengefaßt sind, daß der eine Teil des Potentiometers als testwiderstand des einen Stromkreises (11) dient und der restliche Teil des Potentiometers als Lustwidersland des anderen Stromkreises (12).

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die pholoelektrischen Anordnungen aktive Photoelemenie (111, 112) sind, die antiparallel an die Auswcrteschaltung (HO) angeschaltet sind, wobei die Auswerieschaltung (110) eine niedrige Eingangsimpedanz aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Photoelemcnte (13; 111, 112) verschiedenartige photosensible Schichten mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit aufweisen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Photoelemente (13; 111, 112) gleichartige photosensible Schichten besitzen und daß die Photoelemente so angeordnet sind, daß die Flammenstrahlung gleichzeitig über verschiedene Transparenz- oder Reflexionsfilter (r. b) mit unterschiedlicher spektraler Durchlässigkeit oder Reflexion auf die Photoelcmente fällt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pholoelemente (27, 28) durch mindestens ?ine Blende (26) abschatlbar sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Photoelemente zu einem dualen Element (22, 23) mit gleichem Basismaterial (21) zusammengefaßt sind, deren Teilelemente infolge unterschiedlicher Empfindlichkeit der photosensiblen Schichten oder unterschiedlicher vorgeschalteter optischer Filter (24, 25) bei gleichen photosensiblen Schichten eine unterschiedliche spektrale Empfindlichkeit aufweisen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Photoelemenien ein gemeinsames diciirokisches Filter (31) vorgeschaltet ist, derart, daß eier vom Filter durchgelassene Teil der Strahlung auf das eine Photoelement (28) trifft, der vom Filter reflektierte Teil der Strahlung jedoch auf das andere l'hotoelemcnt (27) trifft.

15. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die untere Grenze des niederfrequenten Wechselspannungsbcreichcs oberhalb von 2 Hz und die obere Grenze unterhalb von 50 Hz liegt.

Ib. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mehrere in Serie geschaltete Paare photoelektrischer Anordnungen, die so ausgerichtet sind, daß jedes Paar Strahlung aus einer anderen Richtung aufnimmt.