DE2408374B2

DE2408374B2 - Verfahren zur Brandmeldung und Schaltungsanordnung zur Anwendung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2408374B2
Application number: DE2408374A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Staefa Scheidweiler (Schweiz)
Original assignee: Cerberus AG
Current assignee: Cerberus AG
Priority date: 1973-03-30
Filing date: 1974-02-21
Publication date: 1978-06-01
Also published as: BE812331A; CA1063260A; DK137099B; ATA144074A; SE389569B; JPS5619671B2; DK137099C; AT340807B; FI55420B; FR2223766A1; AU6689674A; IT1014554B; NO741081L; DE2408374A1; NO136383B; ES425125A1; NO136383C; FR2223766B1; CH570016A5; US3872449A

Description

ι» Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Brandmeldung, bei dem mittels eines Fühlerelementes, gegebenenfalls in Zusammenwirkung mit einer elektrischen Schaltung, ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt wird, sobald bestimmte Brandfolgeerscheinungen eine vorgegebene Schwelle überschreiten, sowie eine Schaltungsanordnung zur Anwendung des Verfahrens mit einem Brandfühlerelement und einer Auswerteschaltung mit einem Schwellenwertdetektor zur Abgabe eines Ausgangssignals im Brandfalle.

Bei vorbekannten Brandmeldern, beispielsweise gemäß der CH-PS 497755 wird über einen Schwellenwertdetektor ein Alarmsignal ausgelöst, sobald eine Brandkenngröße, für die der Brandmelder ein spezifisches Fühlerorgan besitzt, einen bestimmten

> > Schwellenwert überschreitet. Schwierigkeiten bereitet jedoch die Verwendung solcher Brandrnelder in Räumen, in denen eine Brandkenngröße kurzzeitig, d. h. stoßweise auftritt, ohne daß ein Brand mit allmählicher Rauchentwicklung vorliegt. In diesen Fällen,

jo z. B. bei Verwendung solcher Brandmelder in Büroräumen bei Anwesenheit starker Raucher oder in Automobilgaragen, lösen diese vorbekannten Brandmelder häufig Fehlalarm aus.

Es ist versucht worden, den störenden Einfluß sol-

i-5 eher stoßweisen Rauchentwicklung durch eine Zeitverzögerung zu vermeiden, und zwar entweder auf mechanischem Wege, durch Erschwerung des Lufteintrittes in die Meßkammer des Brandmelders mittels Abdeckhauben usw., wie beispielsweise in der DE-OS 1928874 beschrieben, oder auf elektrischem Wege durch eine zeitliche Verzögerung des vom Fühlerelement abgegebenen Signals, wie beispielsweise in der DE-OS 2034419 offenbart. Hierdurch wird erreicht, daß der Schwellenwert der Auswerteschaltung erst nach einer bestimmten Verzögerungszeit überschritten wird. Die erste Methode, d. h. die Erschwerung des Lufteintrittes, besitzt jedoch den Nachteil, daß sich langsam entwickelnde Brände, sogenannte Schwelbrände, nur noch sehr schlecht erkannt werden können und gegebenenfalls überhaupt nicht zur Auslösung eines Brandalarms führen. Deshalb wird zur Zeit hauptsächlich die zweite Methode angewandt, d. h. die zeitliche Verzögerung des vom Fühlerelement ausgehenden Signals.

Eine ähnliche Wirkung wird durch die in der DE-OS 1 566688 wiedergegebene Schaltungeines Brandmelders erreicht. Dabei wird der durch das Fühlerelement fließende Strom während einer vorgegebenen Zeitdauer mittels eines Kondensators gespeichert und

bo ein Alarmsignal ausgelöst, wenn die Ladung des Kondensators in diesem Zeitraum einen vorgegebenen Schwellenwert nicht erreicht.

Weiterhin ist nach der DE-OS 2 104 790 ein Brandmelder bekannt, bei welchem der Nullpunkt der Auswerteschaltung in regelmäßigen Zeitabständen neu eingestellt wird und somit nur ein Alarmsignal ausgelöst werden kann, wenn sich das Fühlerausgangssignal nach dem letzten Abgleich der A.uswerteschaltung,

also innerhalb eines Zeittaktes um einen vorgegebenen Wert geändert hat.

Mit diesen bekannten Verfahren konnte jedoch lediglich verhindert werden, daß einzelne, kurzzeitige Störungen, wie z. B. Rauchstöße, ausgeglichen wer- "> den und noch nicht zur Auslösung eines Fehlalarms führen. Treten jedoch mehrere solcher Störungen, z. B. mehrere Rauchstöße, in relativ kurzen Zeitabständen hintereinander innerhalb eines Zeittaktes oder der Zeitkonstante des Verzögerungsgliedes auf, ι» wie dies in der Praxis häufig vorkommt, so kommt es bei solchen bekannten Brandmeldern zu einer Integration der Signale, wobei sich ein Wert einstellen kann, der u. U. über der Alarmschwelle des Auswerteorgans liegt. Somit wird zwar verzögert, aber ιί trotzdem ein Fehlalarm ausgelöst.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Brandmeldeverfahrens und eines Brandmelders, bei welchem ein Fehlalarm durch stoßweisen oder impulsförmigen Einfluß von Störgrößen vermieden wird. -'«

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die folgenden Verfahrensschritte gelöst:

1. Das elektrische Ausgangssignal wird einem Integrator zugeführt, dessen Auflade-Zeitkonstante größer als seine Entlade-Zeitkonstante ist. r>

2. Durch das integrierte Signal wird bei Überschreitung einer Alarmschwelle ein Alarmsignal ausgelöst.

Eine Schaltungsanordnung zur Anwendung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch Mittel zur Inte- J< > gration des Ausgangssignals mit einer bestimmten Auflade-Zeitkonstante und durch Mittel zur Rückstellung des integrierten Ausgangssignals mit einer anderen, kürzeren Entlade-Zeitkonstante nach Abfall des Ausgangssignals, sowie durch eine Einrichtung zur J5 Abgabe eines Alarmsignals, wenn das integrierte Signal eine vorgegebene Alarmschwelle überschreitet.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand der in Fig. 1 wiedergegebenen Schaltung eines als Ionisationsbrandmelder ausgebildeten Ausführungsbei- -to spiels der Erfindung erläutert. Fig. 2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung.

Inder Schaltung von Fig. 1 liegt eine der Außenatmosphäre zugängliche, als Fühlerelement dienende αϊ Ionisationskammer 1 in Serie mit einer als Referenz-Widerstand dienenden zweiten Ionisationskammer 2 an spannungsführenden Leitungen 3 und 4. Am Verbindungspunkt 5 beider Ionisationskammern tritt eine Spannung auf, welche sich kontinuierlich mit der ^r>< > Rauch- oder Aerosolkonzentration in der Meßkammer 1 ändert. Diese Spannung wird einem Schwellenwert-Detektor 6 zugeführt, an dessen Ausgang nur so lange ein Spannungssignal auftritt, wie am Eingang, d. h. am Verbindungspunkt, die Spannung einen be- « stimmten Schwellenwert überschreitet. Am Widerstand 7 entsteht dabei ein Spannungssprung, der den Kondensator 8 über den Widerstand 9 mit einer Zeitkonstante (RC) auflädt. Erreicht die Spannung am Kondensator 8 die Alarmschwelle eines weiteren bo Schwellendetektors 10, so erzeugt dieser ein Alarmsignal. Die Zeitdauer von der Überschreitung des ersten Schwellenwertes bis zur Alarmgabe durch den zweiten Schwellenwertdetektor wird dabei durch die Zeitkonstante der aus Widerstand 9 und dem Kondensator 8 b^r> bestehenden Schaltung bestimmt. Sie stellt die Alarniverzögerung dar.

Parallel zum Widerstand 9 ist eine Diode 11 geschaltet. Über diese Diode 11 kann sich die Spannung des Kondensators 8 entladen, sobald die Ausgangsspannung des ersten Schwellenwertdetektors verschwindet, d. h. sobald das Signal des Fühlerelementes die Schwelle des ersten Schwellenwertdetektors 6 wieder unterschreitet. Diese Entladung erfolgt jedoch mit einer anderen Zeitkonstante rC, welche durch den Widerstand 7 und den Kondensator 8 gegeben ist. Wird nun der Widerstand 7 wesentlich kleiner gewählt als der Widerstand 9, so erfolgt die Kondensatorentladung bei Verschwinden des Signals des Fühlerelementes wesentlich schneller als die Kondensator-Aufladung nach Überschreitung des ersten Schwellenwertes.

In Fig. 2 ist die Wirkungsweise einer solchen Schaltung im Vergleich zu der vorbekannter Brandmelder dargestellt. Die mit 5 bezeichneten Kurven sollen einzelne Rauchstöße, wie sie beispielsweise in einem Büro bei Anwesenheit starker Raucher oder in einer Autogarage auftreten können, veranschaulichen. Hierbei handelt es sich eindeutig um Störgrößen, d. h. es liegt kein Brand vor, welcher einen kontinuierlichen Anstieg der Rauchkonzentration zur Folge hätte.

Mit einem vorbekannten Brandmelder ohne Zeitverzögerung würde nun sofort beim ersten Rauchimpuls, welcher die Alarmschwelle überschreitet (A₁₁), ein Alarmsignal erzeugt. Bei einem vorbekannten Brandmeldcr mit Zeitverzögerung würde dagegen die Spannung am Eingang des Schwellenwertdetektors gemäß Kurve Vzunächst nur langsam ansteigen, nach Aufhören des Rauchimpulses jedoch genauso langsam, d. h. mit der gleichen Zeitkonstante, wieder abfallen. Bei mehreren aufeinanderfolgenden Rauchstoßen hätte dies zur Folge, daß sich trotzdem im Laufe der Zeit ein Signal aufbaut, welches schließlich die Alarmschwelle überschreitet und einen Fehlalarm (A_x) auslöst.

Bei einem Brandmelder gemäß Erfindung steigt dagegen die Eingangsspannung am zweiten Schwellenwertdetektor gemäß Kurve B ebenfalls bei Auftreten eines Rauchimpulses mit einer gewissen Zeitkonstante an. Nach Aufhören des Rauchimpulses fällt sie jedoch wesentlich schneller, d. h. mit einer erheblieh kürzeren Zeitkonstante, wieder ab. Dies hat zur Folge, daß sich auch bei vielen aufeinanderfolgenden Rauchimpulsen keine Spannung am Eingang des zweiten Schwellenwertdetektors aufbauen kann, welche die Alarmschwelle erreicht, da nach jedem Rauchimpuls die Spannung praktisch wieder auf Null absinkt. Dadurch wird das angestrebte Ziel erreicht, d. h. die Vermeidung von Fehlalarm durch einzelne Rauchimpulse. Voraussetzung für die Auslösungeines Alarms ist vielmehr, daß der Schwellenwert des ersten Schwellenwertdetektors mindestens mehr als die Dauer der gewünschten Verzögerungszeit überschritten wird.

Praktische Erfahrungen haben gezeigt, daß Fehlalarme in der beschriebenen Weise vermieden werden können, wenn die zweite Zeitkonstante wenigsten um einen Faktor 10 kleiner ist als die erste. Als typisches Ausführungsbeispiel sei genannt: RC = 30 Sekunden, rC = 1 Sekunde.

Es wird bemerkt, daß die Erfindung nicht auf Ionisationsfeuermelder beschränkt ist, sondern in gleicher Weise bei anderen Typen von Brandmeldern anwendbar ist, z. B. anderen Detektoren für Rauch, Verbrennungsgase oder andere Brandfolgeerscheinungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: I. Verfahren zur Brandmeldung, bei dem mittels eines Fühlerelementes (1), gegebenenfalls in Zusammenwirkung mit einer elektrischen Schaltung, ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt wird, sobald bestimmte Brandfolgeerscheinungen eine vorgegebene Schwelle überschreiten, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

1. Das elektrische Ausgangssignal wird einem Integrator (8) zugeführt, dessen Auflade-Zeitkonstante größer als seine Entlade-Zeitkonstante ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflade-Zeitkonstante wenigstens lOmal so groß ist wie die Entlade-Zeitkonstante.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflade-Zeitkonstante in der Größenordnung von K) bis 60 Sekunden und daß die Entlade-Zeitkonstante in der Größenordnung von 0,1 bis 5 Sekunden liegt.

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Brand-Fühlerelement (1) und einer Auswerteschaltung mit einem Schwellenwertdetektor (6) zur Abgabe eines Ausgangssignals im Brandfalle, gekennzeichnet durch Mittel (8) zur Integration des Ausgangssignals mit einer bestimmten Auflade-Zeitkonstante, Mittel (11) zur Rückstellung des integrierten Ausgangssignals mit einer anderen, kürzeren Entlade-Zeitkonstante nach Abfall des Ausgangssignals sowie durch eine Einrichtung (10) zur Abgabe eines Alarmsignals, wenn das integrierte Signal eine vorgegebene Alarmschwelle überschreitet.

5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Brand-Fühlerelement eine Ionisationskammer (1) vorgesehen ist, deren Ionenstrom sich bei Anwesenheit von Rauch oder Brandaerosol in der Ionisationskammer ändert.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationskammer (1) in Serie mit einem Widerstandselement (2) geschaltet ist und daß deren Verbindungspunkt über einer Schwellenwertschaltung (6) mit dem Eingang der Integrationsschaltung (8, 9) verbunden ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Integration des Ausgangssignals einen über einen Widerstand (9) aufladbaren Kondensator (8) aufweisen.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Rückstellung des integrierten Ausgangssignals eine parallel zu dem der Aufladung des Kondensators (8) dienenden Widerstand (9) entgegen der Aufladerichtung geschaltete Diode (11) aufweisen.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Integration des Ausgangssignals einen an den Eingang der Alarmeinrichtung angeschalteten Aufladc-Widcrstand ("), einen zwischen dem Eingang des Auflade-Widerstandes und einer Speiseleitung geschalteten zweiten, kleineren Widerstand (7), einen zwischen dem Eingang der Alarmeinrichtung und der Speiseleitung geschalteten Kondensator (8) und eine parallel zum ersten Widerstand geschaltete Diode (11) aufweisen.