DE2105917A1

DE2105917A1 - Rauchanzeigegerat

Info

Publication number: DE2105917A1
Application number: DE19712105917
Authority: DE
Inventors: Norman Ian Blackburn Lancashire Buckley (Großbritannien)
Original assignee: Shorrock Developments Ltd
Current assignee: Shorrock Developments Ltd
Priority date: 1970-02-11
Filing date: 1971-02-09
Publication date: 1971-08-26
Also published as: ZA71788B; GB1278205A

Description

Rauchanzeigegerät

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Rauchanzeigegerät. Ein solches Gerät ist besonders geeignet, ein Feuermeldesystem in Betrieb zu setzen.

Der Anzeiger arbeitet durch Anzeigen von sichtbarer oder Infrarotstrahlung, die von Rauch ausgestreut oder durch Rauch verteilt wird, mittels einer Photozelle. Die Strahlung wird durch eine Blitzlampe erzeugt, die in kurzer Entfernung von der Photozelle aufgestellt, aber so angeordnet und abgeschirmt wird, daß sie nicht direkt durch die Lampe angestrahlt wird.

Die Photozelle und ein damit verbundener Verstärker arbeiten mit höchstmöglicher Empfindlichkeit, so daß es nicht erforderlich ist, eine ungewöhnlich starke Lampe vorzusehen. Um den erforderlichen Empfindlichkeitsgrad zu erreichen, wird die Ausgangsleistung des Photozellenverstärkers einem phasenempfindlichen Anzeiger-Integrationsgerät zugeführt, das eine Vergleichsspannung von einem Stromkreis ableitet, der die Blitzlampe betätigt. Die Länge der Integrationszeit, öie durch das Integratieüsgerät konstant vorgegeben ist, wird so gewählt, daß sie zu der Einstellzeit paßt, die vom Gerät verlangt wird, so daß die Rauschbandbreite vermindert und dadurch eine hohe Empfindlichkeit und ein hohes Trennungsvermögen erreicht wird. Zusätzlich kann eine Verstärkungsregelung vorgesehen sein.

Das Integrationsgerät ist symmetrisch aufgebaut, wodurch es in hohem Maße unempfindlich gegen jedes Grundgeräusch ist, das die Photoselle aufnehmen könnte. Elxi Ausgangssignal wird hut abgegeben, »em; Frequenz- wi-i Phasen-

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information des vom Rauch reflektierten Signals mit Frequenz- und Phaseninformation des Bezugssignals übereinstimmen. Folglich ist das Gerät gleichermaßen unempfindlich gegen Änderungen in der TJmge bungs strahlung, die beispielsweise durch Arbeiter mit flackernden Lampen oder durch reflektiertes Sonnenlicht von vorbeiziehenden Gegenständen verursacht werden.

In den Photozellenstromkreis zwischen Photozellenverstärker und Integrator kann ein Begrenzer eingesetzt werden. Dieser Begrenzer garantiert, daß der Integrator keinen Geräuschspitzen ausgesetzt wird, die über die Amplitude des kohärenten Signals hinausgehen, das für den Betrieb benötigt wird.

Zusätzlich kann ein Amplitudenschwankungsanzeiger in den Stromkreis eingebaut werden, um dem Anzeigegerät ein Höchstmaß an Unterscheidungskraft zu geben. Sich bewegender Rauch ist von unterschiedlicher Dichte und wirft auf die Photozelle somit Signale von schwankender Amplitude, jedoch von richtiger Frequenz und Phase zurück. Daher ist der Photozellenstromkreis so angelegt, daß ein Ausgangssignal erzeugt wird, wann immer ein Signal in Phasenkohärenz mit dem Bezugssignal durch die Photozelle empfangen wird, ganz gleich, ob die Amplitude schwankt oder nicht. Dieses Ausgangssignal dient dazu, eine Alarmanlage auszulösen.

In die Ablenkvorrichtung kann eine Eigenprüfeinrichtung eingebaut werden. Eine zweite Blitzlampe, die normalerweise kurzgeschlossen ist, ist mit der Normallampe seriengeschaltet. Diese zweite Lampe ist so angeordnet, daß sie» wenn kein Rauch vorhanden ist, genug Licht liefert, um die Photozelle zu betätigen. Um den Stromkreis zu prüfen, wirö die zweite Lampe in den Stromkreis eingeschaltet, so daß sie in Verbindung mit der Normallampe aufblitzt. Die Photo- ' zelle gibt an den Integrator ein Signal weiter, das in Phasenkohärenz mit dem Bezugssignal stellt und ein Ausgangssig-KaI erzeugt j cLae anzeigt, ob der Stromkreis richtig arbeitet.

Das geßßsate Anzeigegerät kann in ein Gehäuse montiert werden und an. einem geeigneten Plats- aufgestellt werden. Das Gerät ist sicas groß und kann beispielsweise in einem Lüf-

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tungskanal äußerst wirksam eingebaut werden. In einigen Fällen kann seine Wirkungskraft verbessert werden, indem der Lichtstrahl in eine bestimmte Richtung gelenkt wird, man ihn also z.B. mittels eines im Gehäuse eingebauten optischen Systems besser an einem Kanal entlang als querdurch lenkt.

Gemäß vorliegender Erfindung ist das Rauchanzeigegerät dadurch gekennzeichnet, daß eine Lampe vorgesehen ist, die einen Strahl sichtbaren oder infraroten Lichtes durch einen Raum strahlt, in dem die Anwesenheit von Rauch nachgewiesen werden soll, daß eine Photozelle, die auf das Licht der Lampe anspricht, so angeordnet ist, daß sie nicht von dem Strahl direkt, sondern nur von durch den nachzuweisenden Rauch gestreutem Licht getroffen werden kann, daß Mittel vorgesehen sind, die die Lampe in einem vorbestimmten Grad aufleuchten lassen, daß ein Phasenanzeiger vorgesehen ist, der sowohl durch die Signale von der Photozelle als auch durch die Signale aus dem Mittel zum Erleuchten der Lampe gespeist wird und nur dann Leistung abgibt, wenn beide Signale aufgenommen werden und übereinstimmen, und daß Mittel vorgesehen sind zum Auslösen einer Alarmvorrichtung, wenn der Phasenanzeiger Leistung abgibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung sohematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild des Rauchanzeigegeräts und

lig. 2 das dafür vorgesehene Gehäuse.

Aus Fig. 1 ist zu sehen, daß eine Lampe Q 1 vorgesehen ist, die an einen Schwingungserzeuger (Multi-Vibrator) 1 angeschlossen ist. Der Stromkreis des letzteren schwingt ständig auf einer Frequenz von ungefähr 10 Hz, was die Lampe Q 1 in dieser Frequenz zum Aufblinken bringt. Das Licht von Lampe Q 1 geht durch einen Kanal, in dem Rauch nachgewiesen werden soll (s. unten), und bestrahlt, falls Rauch vorhanden ist, eine Photozelle P 1, deren Leistungsabgabe durch einen Verstärker 2 verstärkt wird. Die Leistungsabgabe des Verstärkers geht durch ein schwach-durchlässiges Filter 3, das so konstruiert ist, daß unechte Signale im Bereich von 50 Hz

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aufwärts vermindert oder eleminiert werden, und gelangt dann zu einem Verstärker 4. Der Verstärker 4 speist die eine Zuleitung eines Phasenanzeigers (Phase-Detector) 5· Dieser Phasenanzeiger ist von üblicher Bauart und wird vom Schwingungserzeuger 1 mit einer ausgeglichenen Ladung beliefert, die mit dem laufenden Aufleuchten der Lampe Q 1 phasengleich ist. Der Anzeiger ist so konstruiert, daß Geräusche oder Signale einer anderen Frequenz als der des Schwingungserzeugers, die den Phasenanzeiger vom Verstärker 4 erreichen, keine Leistungsabgabe vom Phasenanzeiger erzeugen.

Die Photozelle P 1 wird gewöhnlich niciit von dem Licht der Lampe Q 1 getroffen, da,wie man in Verbindung mit Fig. 2 sehen wird, dieses Licht ein Strahl ist, der über die Photozelle P 1 hinwegstreicht, ohne aufzutreffen. Daher sind die einzigen Signale, die vom Verstärker 2 abgeleitet werden und im Phasenanzeiger 5 zu anderen Zeiten, als wenn sich Rauch zwischen Lampe Q 1 und Photozelle P 1 befindet, notwendigerweise entweder zufällig oder von einer anderen Frequenz als die der Lampenaufleuchtung„ Dauer ist die Ausgangsleistung des Phasenanzeigers für gewöhnlich Lull.

Wird ein Signal von der Photozelle P 1 empfangen, erscheint die Ausgangsleistung des Phasenanzeigers 5 in Gestalt einer Impulsfolge, die auf einen Integrator 6, erforderlichenfalls über einen Begrenzer, gegeben wird. Der Integrator 6 ist so konstruiert, daß die köglichkeit einer Auslösung durch unechte Signale umso geringer wird, je mehr Zeit für die Integration gebraucht wird; andererseits darf die Verzögerung die Zeitspanne zwischen der Entdeckung des Rauches und der Abgabe des Alarmes nicht ungebührlich verlängern. Es kann eine vei'änderliche Kontrollvorrichtung vorgesehen sein, um die Verzögerung auf einen gewählten Wert festzusetzen.

Der Ausgang des Integrators 6 ist mit einem Endverstärker 7 verbunden, und dieser Verstärker läßt eine Lampe Q 2 aufleuchten, sobald ein Rauchwarnsignal empfangen wird, das größer ist als die gewählte Zeitspanne des Integrators 6.

Um sicher zu gehen, daß auch dann .Alarm gegeben wird, wenn die Lampe Q 1 z.B. defekt ist' oder um Lichtleistungsabfall auszugleichen, ist eine zweite Photozelle P 2 vor-

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gesehen, die ständig direkt von der Lampe ^ 1 beleuchtet wird. Der Ausgang dieser Photozelle.P 2 ist mit einem Verstärke r-Anz ei ge r 8 verbunden, und so lange dieser Verstärker-Anzeiger Strom entsprechend den Lichtimpulsen von der Photozelle P 2 erhält, leuchtet eine Lampe Q 3 nicht auf. Sollten diese Lichtimpuljse aus irgend einem Grund unterbrochen werden, oder sollte die Beleuchtungsintensität der Impulse unter einen vorbestimmten Wert fallen, sperrt der Verstärker-Anzeiger 8 den Betrieb und die Lampe Q 3 leuchtet auf. Diese Lampe ist hauptsächlich eine Überwachungsvorrichtung und keine eigentliche Alarmvorrichtung, da sie nicht durch Anwesenheit von Rauch, sondern durch Abwesenheit von Beleuchtung arbeitet.

Um jede Schwankung in der Leistungsabgabe der Lampe Q 1 auszugleichen, was durch Altern des Glühfadens, durch Staubablagerung auf optischen Oberflächen usw. hervorgerufen werden kann, wird die Leistungsabgabe des Verstärker-Anzeigers 8 zu einem veränderlichen, rückgekoppelten Meßoszillator 9 gebracht, der seine Leistungsabgabe auf den Endverstärker 7 anwendet. Ein Absinken des Lichtes, das die Photozelle P 2 erreicht, vermindert die Leistungsabgabe des Verstärker-Anzeigers 8 und verkleinert die Signalrückkopplung vom Oszillator 9 zum Verstärker 7, wodurch sein Verstärkungsverhältnis vergrößert wird, da jede Lichtminderung von Lampe Q 1, die die Photozelle P 2 beeinflußt, auch die Photozelle P 1 beeinflußt. Somit wird die Lichtempfindlichkeit der Vorrichtung auf einer vorbestimmten Höhe gehalten, die so gewählt ist, daß jedes unechte Signal oder stete Beleuchtung, die im Rauchkanal sein kann, übersteuert wird. Die Strahlung der Lampe Q 1 kann direkt zu den Photozellen gebracht werden oder durch ein Infrarot-Filter passieren, falls gewünscht wird, daß die Photozellen nur infrarotempfindlich sind. Ein derartiges Mittel kann die Wirkung der Schwankungen im umgebenden Lieht überwinden, wie bei- . spielsweise im Tageslicht, das auf den Apparat fällt.

Aus Pig. 2 ist ersichtlich, daß die Lampe Q 1 in ein Gehäuse 10 montiert ist und daß ihr Licht als Strahl durch ein Fenster 11, das ein Infrarot-Filter enthalten kann, aus-

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gestrahlt wird. Der Lichtstrahl 13 passiert einen offenen Kanal 12 und ein weiteres Gehäuse 14 und trirft auf die Photozelle P 2. Die Photozelle P 1 ist am unteren i'Jnde eines schrägen Rohres angebracht, dessen Achslinie die Mittellinie von Strahl 13 schneidet, normalerweise trifft kein Licht vom Strahl 13 in das riohr auf die Photozelle P 1. Beide Gehäuse 10 und 14 sind auf einen Untersatz 15 montiert, in dem die Lampen ^ 2 und ^ 3 für sich selbst montiert werden können. Die Pnotozelle P 1 und ihr Liohr sind so angeordnet, daß ihre Achslinie auf die Öffnung 16 im Gehäuse 14 gerichtet ist, obwohl, wie schon gesagt, kein direktes Licht von Strahl 13 in das Rohr und auf die Photozelle P 1 dringt.

Am besten montiert man den Apparat so, daß jeglicher Hauch, der durch ein Feuer in der Nachbarschaft erzeugt wird, gezwungen wird, den Kanal 12 zu passieren. Rauch neigt dazu, jeden Lichtstrahl, der hindurchgeht, su streuen, so daß, wenn Rauch in dem Kanal 12 sein sollte, ein Teil des Lichts im Strahl 13 gestreut wird und durch die Öffnung 16 auf die Photozelle P 1 trifft. Die Photozelle wird dadurch durch pulsierendes Licht angestrahlt» ihre Leistungsabgabe zum Verstärker 2 gebracht und passiert danach Integrator und Endverstärker und läßt Lampe Q 2 aufleuchten.

Sollte der Glühfaden der Lampe altern, oder Filter 11 verschmutzen, so wird die gesamte Stärke der Beleuchtung, die die Photozelle P 2 erreicht, vermindert, und diese verminderte Leistungsabgabe gleicht den Verlust der Lichtempfindlichkeit der Photozelle P 1 aus, wie das in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben worden ist.

Obgleich Fig. 2 das Meiste des Apparats in einem kombinierten Gehäuse zeigt, ist es offensichtlich, daß die Lampenkammer und die Photozellen vom Rest des Apparats abgesondert und an einer entfernten Stelle, wie z.B. in einem Lüftungskanal angebracht werden können. Wenn ein derartiger Kanal beispielsweise dafür vorgesehen ist, die Luft »us einem Raum, der überwacht werden soll, abzuziehen, dann wird jeder aus diesem Raum kommende Rauch schnell in

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den hanal gezogen werden und die Y/arnvorrichtung betätigen.

j·;s ist sehr leicht möglich, für das Gerät eine Prüfeinrichtung dadurch zu schaffen, daß eine weitere Lampe parallel oder in Serie zur Lampe Q 1 geschaltet und so angebracht wird, daß ihr Licht direkt auf die Photozelle P 1 trifft. Ein von Hand bedienbarer Prüfknopf wird dann so angebracht, daß bei seiner Betätigung diese Prüflampe aufleuchtet. Erhält die Photozelle P 1 Signale von der Prüflampe, wird die Alarmvorrichtung Q 2 betätigt.

L)a sich bewegender Rauch fast immer von schwankender Dichte ist, neigt er dazu,' Licht signale zu streuen und die Photozelle P 1 in veränderlichem Ausmaß zu beleuchten, obgleich Frequenz und Phase des Signals mit derjenigen von Lampe ^ 1 übereinstimmen. Der Photozellenstromkreis, der mit α er Photozelle P 1 verbunden ist, kann mit einer weiteren Wählvorrichtung versehen werden, so daß der Integrator 6 und der Endverstärker 7 nur gespeist werden, wenn der Phasenanzeiger 5 bignule empfängt, die nicht nur phasengleich mit dem Schwingungserzeuger 1 sind, sondern auch von veränderlicher Amplitude, Ist iiese Einrichtung nicht vorgesehen, so können entweder Verstärker 2 oder Verstärker 4 mit einer negativen Rückkopplung versehen werden, um die Jeeamtverstürkuiif dieses Teils des ütromüreises in hohem Laße konstant zu halten.

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BAD ORKaINAL

Claims

Patentansprüche

M J Rauchanzeigegerät, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lampe vorgesehen ist, die einen Strahl sichtbaren oder infraroten Lichtes durch einen Raum strahlt, in dem die Anwesenheit von Rauch nachgewiesen werden soll, und daß eine Photozelle (P 1), die auf das Licht der Lampe anspricht, so angeordnet ist, daß sie nicht von dem Strahl direkt, sondern nur von durch den nachzuweisenden Hauch gestreutem Licht getroffen werden kann, daß Mittel (1) vorgesehen sind, die Lampe (Q 1) in einem vorbestimmten Grad aufleuchten zu lassen, daß ein Phasenanzeiger (5) vorgesehen ist, der sowohl durch Signale von der Photozelle (P 1) als auch durch Signale aus dem Mittel (1) zum Erleuchten der Lampe (Q 1) gespeist wird und nur dann Leistung abgibt, wenn beide Signale aufgenommen werden und übereinstimmen, und daß Mittel (6, 7) vorgesehen sind zum Auslösen einer Alarmvorrichtung (Q 2), wenn der Phasenanzeiger Leistung abgibt.

2ο Rauchanzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche, zv/eite Riotozelle (P 2) so angeordnet ist, aaß sie direkt von der Lampe (Q 1) bestrahlt wird, dal; kittel (8) vorgesehen sind, die ein Signal entsprechend dem von der zweiten Photozelle empfangenen Licht erzeugen, und daß Kittel (9) vorgesehen sind, die die Empfindlichkeit der alarmauslösenden Mittel (7) in Abhängigkeit des erzeugten Signals verändern lassen.

3. Rauchanzeigegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Aufleuchtenlassen der Lampe (Q 1) ein Schwingungserzeuger (1) vorgesenen ist, der zwei Ausgänge aufweist, von denen der eine die Lampe (Q 1) und der andere den Phasenanzeiger (5) speist.

4. Rauchanzeigegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als alarmauslösende Mittel ein Integrator (6), der an den Ausgang des Phasenanzeigers (5) angeschlossen ist, und diesem nachgeschaltet ein Verstärker (7) vorgese-

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hen sind, der ein Relais betätigt oder eine Lampe (Q 2) aufleuchten läßt, wenn der Integrator (6) vom Phasenanzeiger (5) Signale erhält, die eine vorbestimmte Dauer überschreiten.

5. Rauchanzeigegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (8), die ein Signal entsprechend dem Ausgang der zweiten Photozelle erzeugen, auch einen Alarm (Q 3) auslösen, wenn das Licht, das auf die zweite Photozelle fällt, unter einen vorbestimmten Wert fällt.

6. Rauchanzeigegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Gehäuse (10) für die Lampe (Q 1) und ein zweites Gehäuse (14) für die Photozellen (P₁I* P 2) vorgesehen ist, daß dieses erste Gehäuse Mittel/enthält, die einen Lichtstrahl von der Lampe durch einen Kanal zwischen den beiden Gehäusen direkt auf die zweite Photazelle (P 2) leiten aber nicht auf die erste Photozelle (P 1) und daß ein Lichtleiter für die erste Photozelle vorgesehen ist, der nur durch Rauch in dem Kanal gestreutes Licht auf die erste Photozelle zu fallen erlaubt.

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