DE2448195C2

DE2448195C2 - Rauchdetektor

Info

Publication number: DE2448195C2
Application number: DE2448195A
Authority: DE
Inventors: William J. Pembroke Mass. Malinowski
Original assignee: Pyrotector Inc Hingham Mass; Pyrotector Inc
Current assignee: Pyrotector Inc
Priority date: 1973-11-26
Filing date: 1974-10-09
Publication date: 1984-08-23
Also published as: CS186786B2; DE2448195A1; CH599645A5; CH580848A5; BR7408707D0; AU7330074A; DE2462876C2; FR2254024B3; IL45331A0; GB1490866A; FR2254024A1; CA1056931A; NL7410079A; JPS50114275A; IL45331A; IN143206B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rachdetektor wie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben.

Es s'nd eine Anzahl von Rauchdetektoren bekannt, die den sog. Tyndall-Effekt ausnutzen, dementsprechend Licht von Rauchteilchen reflektiert bzw. gestreut wird und dieses Licht gemessen wird. Das dieser Messung entsprechende Signal wird verstärkt und löst den Alarm aus. Die meisten der handelsüblichen Detektoren verwenden als Lichtquelle Glühlampen, die dauernd in Betrieb sind. Solch ein Detektor, der in großem Umfang verwendet wird, ist in der US-PS 33 82 762 vom 25. Januar 1966 beschrieben. Rauchdetektoren dieses Prinzips haben aber den Nachteil hohen Stromverbrauchs und sind für Falschalarm anfällig, der durch Änderungen der Helligkeit des Umgebungslichtes und durch Spannungsänderungcn auf der Versorgungsleitung verursacht wird. Dementsprechend müssen solche Rauchdetektoren in einem Gehäuse eingeschlossen sein, das zwar das Hincindiffundieren von Luft in das Gehäuse zuläßt, das aber verhindert, daß Umgebungslicht in dieses eintreten kann. Der elektrische Schaltkreis muß mit Mitteln ausgerüstet sein, mit denen Versorgungsspannungsänderungen ausgeglichen werden. Der fotoelektrischc Detektor muß in hohem Maße gleichmäßig und stabil sein. Um diese Erfordernisse zu erfüllen, ist beträchtlicher Kostenaufwand erforderlich.

Um einige der voranstehenden Nachteile zu beheben, ist vorgeschlagen worden. Blitzlichtquellen wie z. B. eine Gasentladungsröhre, zu verwenden, um den Stromverbrauch herabzusetzen. Es ist auch bekannt das gepulste Licht mit einer vorgegebenen Frequenz zu modulieren und einen Verstärker zu verwenden, der nur auf diese Frequenz anspricht. Ein solches System ist in der US-PS 33 16 410 vom 25. April 1967 beschrieben. Es ist auch bekannt, den Verstärker für das vom lichtempfindliehen F.lenient ausgehende Signal nur dann betriebsbereit /it hallen, wenn die Lichtquelle eingeschaltet ist. so dall Änderungen des Umgcbungslichtes und/oder elektrische Störungen, die auftreten, während der Verstärker ausgeschaltet ist, keinen falschen Alarm auslösen können. Bei einem solchen System verursachen jedoch Schwankungen des Umgcbungslichtes und/oder elektrische Störungen, die auftreten, während der Verstärker eingeschaltet ist, dennoch l-'alschalarm. Ueispicle von

Änderungen des Umgebungslichtes, die einen Detektor dieser Art beeinträchtigen, sind Lichtblitze, starkes Sonnenlicht. Einschalten der Raumbeleuchtung, Fotoblitze und Gewitterblitze. Die Verwendung einer gepulsten Lichtquelle und eines gepulsten Verstärkers, wie nach dem Stand der Technik, bringt zwar den Vorteil geringen Stromverbrauchs, jedoch ist damit wenig bewirkt, mögliche Falschalarme auszuschließen. Man hat somit, um Falschalarm zu vermeiden, die Empfindlichkeit des Rauchdetektors verringert.

Häufig ist es für derartige Installationen erwünscht, daß Rauchdetektoren mit Batteriebetrieb arbeiten. Eine Schwierigkeit bei Batteriebetrieb rührt daher, daß dann, wenn die Lichtquelle eingeschaltet ist, der Innenwiderstand der Batterie einen Abfall der Klemmenspannung bewirkt Soweit der Verstärker aus derselben Batterie gespeist wird, erfährt auch dieser einen Spannungsabfall, dir ein Spannungsstoßsigmal im Verstärker erzeugt das ein Ausgangssignal liefern kann, das vielrri! größer ist als das Ausgangssignal, das bei Ansprechen der Einrichtung auf Rauch von der fotoempfindlichen Einrichtung geliefert wird. Es ist schwierig oder unmöglich, diese beiden Signalarten voneinander zu trennen.

Das gleiche Problem kann auftreten, wenn eine Vielzahl von Rauchdetektoren in einer Schleife an einer gemeinsamen Spannungsquelle einer zentralen Schalttafel hängen. Da Detektoren dieser Art sehr wenig Strom erfordern, ist einer ihrer großen Vorteile, daß dünne Drähte für deren Verbindung mit der zentralen Schalttafel verwendet werden können. Der plötzliche Strom bei Einschalten der lichtemittierenden Einrichtung, der Strom kann bis zu 7 Ampere betragen, verursacht einen wesentlichen Spannungsabfall an den Anschlüssen des Rauchdetektors, und es kann dadurch Falschalarm im Verstärker ausgelöst werden. J5

Verschiedene Einrichtungen sind verwendet worden, um solche Spannungsstoßänderungen in der Stromversorgung zu verhindern. Zum Beispiel ist es möglich, den Verstärker und die lichtemittierende Einrichtung aus voneinander getrennten Batterien zu versorgen. Es ist auch bekannt, daß der Verstärker normalerweise ausgeschaltet sein sollte und nur eingeschaltet sein soll, nachdem die lichtemittierende Einrichtung ausgeschaltet ist. In einem Schleifensystem, das von einer zentralen Stcuertafel gespeist ist, ist es möglich, getrennte Vcrsorgungsleitungen für die lichternittierenden Einrichtungen und für die Verstärker vorzusehen. Alle diese Maßnahmen erfordern aber zusätzliche Unkosten, die in der Vielzahl der Anwendungen von Rauchdetektoren nicht hinzunehmen sind.

Es ist bei einem Streulichlrauchdetektor auch schon bekannt (DE-OS 21 05 917). zur Vermeidung von Fehlalarmen durch Umgebungsstrahlung die Lichtquelle und die Auswerteschaltung synchron von einem Schwingungserzeuger zu steuern, so daß die Detektoreinrichtung nur während der Zeit der Lichtabgabe ein Signal abgeben kann. Während dieser Zeit auftretende Störungen werden durch einen der Detektoreinrichtung nachgeschalteten Integrator unterdrückt, dessen relativ große Zeitkonstante die Alarmabgabe jedoch erheblich verzögern kann.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, bei einem Rauchdetektor der eingangs genannten Art die Zeit bis zur Alarmabgabe mögli('hst gering zu halten und trotzdem eine hohe Sicherhei¹ gegen Falschalurmc. Verandcrungen des UmgebiingslK:hts und/oder bei elektrischen Störungen zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß mit einem insgesamt relativ geringen schaltungstechnischen Aufwand eine relativ geringe Zeitspanne bis zur Alarmabgabe erreicht ist und trotzdem eine hohe Sicherheit gegen Falschalarme, Veränderungen des Umgebungslichts und/oder bei elektrischen Störungen erzielt ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der die Erfindung realisierende Rauchdetektor, wie er hier beschrieben ist, hat eine lichtemittierende Diode und eine Fotozelle, die so angeordnet ist, daß sie von dem Rauch reflektiertes bzw. gestreutes Licht aus dem Lichtstrahl der Diode empfängt. Die Fotozelle ist über einen Kondensator an einen Verstärker angeschlossen, dessen Ausgang mit einem Pegeldetektor verbunden ist, wie z. B. einem Differenzvergleicher. Das Ausgangssignal des Pegeldetektors, das nur dann auftritt, wenn das Eingangssignal über einem vorgegebenen (Schwellen-)-Wert liegt, wird an einen Seizeingang einer bistabilen Kippschaltung gegeben, deren Ausgangssignal einer Auswerteschaltung zugeführt wird.

Es ist ein Impulsgenerator vorgesehen, der zur gleichen Zeit die lichtemittierende Diode pulst, den Pegeldetektor in Betrieb setzt bzw. hält und der über einen Diskriminator einen kurzen Impuls an den Rücksetzeingang der bistabilen Kippschaltung zum »Zurücksetzen« gib..

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Impuls eine Dauer von ungefähr 20 Mikrosekunden hat und alle zwei Sekunden wiederholt wird. Der Verstärker ist so ausgelegt, daß er nur dann einen Spannungsimpuls aufnimmt, wenn dieser eine Anstiegszeit hat, die einer Frequenz zwischen 1 kHz und 100 kHz entspricht, so daß der verstärkte Spannungsimpuls während der Impulsdauer seinen maximalen Wert erreichen und diesen konstant einhalten kann.

Der Verstärker liegt dauernd an Spannung an, während der Pegeldetektor nur für die Dauer des Impulses mit Spannung versorgt ist. Während der Zeit zwischen den Impulsen ist der Pegeldetektor ausgeschaltet bzw. außer Betrieb, und sein Signalanschluß ist mit Masse verbunden, so daß jegliches Signal das durch den Verstärker etwa infolge einer zufälligen Störung während der Dauer der Abschaltung des Pegeldetektors hindurchgeht, nach Masse abgeleitet ist

Zur weiteren Verringerung der Wahrscheinlichkeit eines Falschalarms, ausgelöst durch eine ständige Quelle zufälliger und/oder umgebender Störungen, ist eine Ausführungsform nach der Erfindung vorgesehen, bei der das Ausgangssignal der bistabilen Kippschaltung auf einen Integrator gegeben wird, der eine Zeitkonstante derart hat, daß wenigstens zwei aufeinanderfolgende Impulse erforderlich sind, damit ein Signal von dem Integrator an die alarmgebende Einrichtung abgegeben wird.

Während eines jeden Zyklus, in dem die lichtemittierende Diode eingeschaltet ist ist der Pegeldetektor eingeschaltet, und die bistabile Kippschaltung wird so pulsgesteuert, daß sie zu Beginn der Impulse in die Stellung »aus« gebracht wird. Sofern Rauch vorhanden ist, an dem Licht auf die Fotozelle reflektiert wird, bewirkt dieser einen Spannungsimpuls, der am Verstärkereingang auftritt. Wenn der verstärkte Impuls am Eingang des Pegeldetektors genügend groß ist. so daß er den Bedingungen bzw. der Schwelle des Pegeldetektors genügt, wird vom Pegeldetektor ein Signal an den Setzein-

gang der bistabilen Kippschaltung gegeben, um Alarm auszulösen.

Gewöhnliche Veränderungen des Umgcbiingslichtes können keinen falschen Alarm auslösen, weil der Verstärker auf jegliche Spannungsänderung an seinem Eingang nicht anspricht, die mit einer Rate auftritt, die einer Frequenz von weniger als ungefähr 1 kHz entspricht. Außerdem müßte eine solche Änderung während der 20 Mikrosekunden auftreten, in denen der Impuls an den Pegeldetektor anzulegen ist bzw. dieser eingeschaltet ist. Ganz entsprechend müßte eine Zufallsstörung, die am Verstärkereingang ein Signal erzeugt, das am Verstärkerausgang genügend groß ist, um durch den Pegeldetektor hindurchzugehen, während dieser Zeit auftreten, in der der Pegeldetekior eingeschalte! ist, und die Störung müßte am Verstärkereingang ein Signal passender Polarität erzeugen.

Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung sind zur elektrischen Entkopplung des Verstärkers gegen Spannungsschaltstöße bzw. gegen Spannungswellcn auf der Versorgungsleitung elektrische Filter und/oder ein elektrischer Schalter vorgesehen, der dann geöffnet ist, wenn die lichterzeugende Einrichtung gepulst wird. Es sind kapazitiv wirkende Einrichtungen vorgesehen zur Spannungsversorgung des Verstärkers während der Zeitdauer, in der dieser von der Versorgungsspannung abgetrennt ist.

Ein Rauchdetektor mit einer Schaltung zu dessen Betrieb nach dem Gedanken der Erfindung ist unempfindlich gegen Falschalarm, der sonst von Änderungen des Umgebungslichtes und/oder von zufälligen elektrischen Störungen ausgelöst wird. Dieser Detektor ha! eine Empfindlichkeit, die unabhängig vom Umgebungslicht ist. Sein Leistungsverbrauch ist so niedrig, daß er mit Batterie betrieben werden kann, und zwar für eine Dauer von mehr als 12 Monaten. Als Lichtquelle ist eine lichtemittierende Diode vorgesehen, die mit niedriger Wiederholungsrate gepulst wird. Zum Beispiel wird alle zwei Sekunden ein außerordentlich kurzer Impuls, z. B. 20 Mikrosekunden lang, ausgesandt. Die von der Fotozelle bei Vorhandensein von Rauch im Gehäuse erzeugten Spannungsimpulse werden verstärkt und an einen Pegeldetektor abgegeben, dessen Ausgang mit dem Setzeingang der bistabilen Kippschaltung verbunden ist. Der Verstärker ist dauernd eingeschaltet, jedoch ist der Pegeldetektor nur für die gleiche Zeitdauer impulsweise eingeschaltet, in der auch die lichtemittierende Diode gepulst ist. Gleichzeitig mit Impulsen der Diode und des Detektors wird ein kurzer Impuls an den Rücksetzeingang der bistabilen Kippschaltung angelegt, um diese zurückzusetzen. Das Ausgangssignai der bistabilen Kippschaltung kann über einen Integrator an einen alarmauslösenden Schalter geleitet werden. Der Integrator hat eine Zeitkonstante, die größer ist als die Impulsdauer, so daß mehr als ein einzelner Impuls der bistabilen Kippschaltung notwendig ist, um den Alarmschalter auszulösen. Die Fotozelle ist kapazitiv an den Verstärker angekoppelt, so daß konstante Lichtintensität oder eine Lichtintensität, die sich mit einer Geschwindigkeit ändert, die niedriger ist als diejenige, auf die die kapazitive Ankopplung anspricht, keinen Falschalarm auslösen kann. Der Pegeldetektor ist nur für ungefähr den 100 OOOstel Teil der Gesamtzeit empfangsbereit. Ein Falschalarm könnte nur durch außerordentlich rasche Änderung des Umgebungslichtes oder einen Störungsimpuls ausgelöst werden, der genau zu dem Zeitpunkt auftritt, zum dem der Pegeldetektor eingeschaltet ist. und zwar dies für zwei aufeinanderfolgende Impulsvorgänge.

Weitere Erläuterungen der Erfindung werden anhand der Figuren gegeben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Schaltung für den Betrieb eines Rauchdetektors mit den Merkmalen der Erfindung.

Fig. 2 ein Zeitdiagramm für die Impulse, die an die lichtemittierende Diode und an den Pegeldetektor angelegt werden,

ίο F i g. 3 ein Diagramm der Spannungsimpulse, wie sie am Verstärker bei 2 Prozent Rauch im Blickfeld der Fotozelle bei verschieden hoher Helligkeit des Umgebungslichtes auftreten.
In Fig. 1 ist ein elektronischer Schaltkreis für einen

!5 Riiiichdetektor gezeigt, der mit reflektiertem Licht arbeitet. Der Schaltkreis umfaßt eine lichtemittierende (Leucht-)Diode LED und eine Foto-(Spannungs-)Zelle C, die außerhalb des direkten Lichtstrahls der Diode angeordnet ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist die Fotozelle C so angeordnet, daß sie einen Anteil des vor der Diode befindlichen Lichtstrahls mit einem Winkel von ungefähr 120" bis 135", gemessen gegenüber der Achse des Lichtstrahls, empfängt. Damit wird der Vorteil des an sich bekannten Effekts der »Vorwärtsstreuung« ausgenutzt.

Die Fotozelle C ist über einen Kondensator F mit dem Verstärker A verbunden. Der Ausgang des Verstärkers geht an den Eingang eines Pegeldetektors L, z. B. an einen Differenzvergleicher. Das Ausgangssignal des Detektors wird an den Setzeingang einer bistabilen Kippschaltung FFgegeben, deren Ausgangssignal einer alarmgebende Einrichtung K zugeführt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Differenzvergleicher normalerweise ausgeschaltet und dessen Signalanschluß ist über einen elektronischen Schalter S1 mit Masse verbunden.

Zur Zeit erhältliche lichtemittierende Dioden sind z. B. für einen Dauerstrom von maximal 0,5 Ampere oder auf den Betrieb bei einem Impulsstrom von 10 Ampere bei einer Impulsdauer von 1 Mikrosekunde und einer impulsfolge von 200 Hz begrenzt. Im Rahmen der Erfindung ist aber festgestellt worden, daß solche Dioden mit einem Impulsstrom von 10 Ampere 20 Mikrosekunden belastet werden können, vorausgesetzt, daß die Impulsfolge wesentlich langsamer ist, z. B. ein Impuls in einer oder in zwei Sekunden. Wie voranstehend erwähnt, ermöglicht eine solche Impulsdauer, daß das Signal im Verstärker einen konstanten Wert innerhalb der Impulsdauer erreicht, so daß kleinere Abweichungen in der Impulsbreite nicht die Alarmschwclle beeinflussen.

Aus diesem Grunde und aus anderen, nachfolgend noch erörterten Gründen ist ein Pulsgenerator Pvorgesehen, der 20 Mikrosekunden lange Impulse für die Diode alle 2 Sekunden erzeugt. Gleichzeitig gibt er einen Impuls ab, um den Pegeldetektor mit Strom zu versorgen und den Schalter 51 zu öffnen. Nur während der 20 Mikrosekunden während jeder 2 Sekunden, in denen die Diode unter Strom ist, ist der Differenzvergleicher eingeschaltet, und sein Signalanschluß liegt nicht an Masse.

Gleichzeitig mit dem Anlegen des Impulses an die Diode und an den Detektor wird ein Impuls an den Rücksetzeingang der bistabilen Kippschaltung über einen Diskriminator D gegeben, der diesen Impuls in ei-

b5 nen Spike-Impuls mit 1 μ$ Länge umwandelt, wobei der Impuls am Beginn des Impulszyklus liegt.

Der Betrieb des Schaltkreises kann am besten anhand der Fig.2 verstanden werden, die eine Kurvendarstel-

lung für die verschiedenen Vorgänge im Schaltkreis während eines Impulses zeigt. Die Ordinate ist in willkürliche Einheiten des jeweiligen Signals aufgeteilt. Die Ordinatenhöhen der einzelnen Kurven haben keine Beziehung zueinander, außer in den Fällen, in denen dies angegeben ist.

Eine jede (Impuls-)Folge beginnt mit dem Anlegen eines von dem Pulsgenerator erzeugten Impulses an die lichtemittierende Diode, an den Pegeldetektor und an den Kippschaltungs-Rücksetzeingang. Der Impuls an der Diode und an dem Detektor sind im Kurvendiagramm mit P1 wiedergegeben. Sie haben beide die gleiche Impulsdauer. Sie können verschiedene Impiilshöhen und verschiedene Polarität haben. Der Impuls, der an dem Rücksetzeingang der Kippschaltung auftritt, nachdem er durch den Diskriminator gegangen ist, ist mit P2 wiedergegeben. Das Anliegen des Impulses an der Lichtdiode liefert ein Licht-Ausgangssignal mit einer Dauer und einer relativen Intensität, die durch die Kurve L 1 wiedergegeben ist.

Wenn kein Rauch in dem Anteil des Lichtstrahls vorhanden ist, der von der Fotozelle C erfaßt wird, wird kein Spannungsimpuls von der Fotozelle erzeugt, und es gibt entsprechend kein Ausgangssignal des Verstärkers. Wenn der Rauchdetektor sich änderndem Umgebungslicht ausgesetzt ist, erzeugt die Fotozelle eine schwankende Gleichspannung (siehe F i g. 3), die kein verstärktes Signal erzeugt, weil der Koppelkondensator zwischen der Fotozelle und dem Verstärker dies verhindert.

Wenn sich in dem gepulsten Lichtstrahl Rauch befindet, wird von der Fotozelle ein Impulsspannungssignal erzeugt, das durch die Kurve Vl in F i g. 2 wiedergegeben ist Dieses Signal wird vom Verstärker verstärkt, und es wird am Eingang des Differenzvergleichers ein Eingangssignal erzeugt, dessen Größe von der Menge des vorhandenen Rauches abhängt. Um unnötigen Alarm aufgrund des Vorhandenseins einer zulässigen Menge von Rauch oder von Staub in der Atmosphäre zu vermeiden, ist der Differenzvergleicher so eingestellt, daß er nur auf ein verstärktes Ausgangssignal anspricht, das einer vorgegebenen Rauchkonzentration entspricht Zum Beispiel ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vergleicher so gesetzt bzw. eingestellt, daß er nur anspricht, wenn die Rauchkonzentralion 2 Prozent beträgt, wobei diese als eine Menge des Rauches definiert ist, der 2 Prozent aus einem ca. 30 cm langen Lichtstrahl absorbiert. Wie in F i g. 2 dargestellt, ist die Höhe des Verstärkungsausgangssignals, welches erforderlich ist, damit ein Ausgangssignal durch den Differenzvergleicher hindurchgeht, durch die horizontale gestrichelte Linie 5 angedeutet. Sie bildet die Ansprechschwelle.

Bei einer speziellen Ausführungsform nach der Erfindung kann der Vergleicher einen Schwellenwert der Spannung von ungefähr 10OmV haben. Damit ist ein Signal von über 100 mV erforderlich, damit vom Verstärker ausgehend ein Ausgangssignal erzeugt wird.

Es können auch Mittel im Pegeldetektor vorgesehen sein, um die Schwellenwertspannung zwischen dessen Anschlüssen einstellen zu können. Damit ergibt sich eine Einstellmöglichkeit, mit der die Alarmschwelle auf die gewünschten 2 Prozent gebracht werden kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird diese Einstellung durch einen Spannungsteiler R 1 parallel zur Spannungsquelle gebildet, dessen Mittelanschluß mit einem der Eingänge des Differenzvergleichers verbunden ist Es ist ein veränderbarer Widerstand R 2 parallel zur Spannungsquelle vorgesehen, dessen Mittelabgriff mit dem anderen Eingang verbunden ist.

Wenn die Menge des Rauches in dem Empfangsbereich der Fotozelle die vorgegebene Konzentration erreicht hat, erreicht das Ausgangssignal des Verstärkers,

^r> wie in der Kurve A 1 gezeigt, die Linie 5 am Punkt Y. Damit erzeugt der Differenzvergleicher ein durch die Linie LD 1 wiedergegebenes Ausgangssignal, das ein Signal an die Kippschaltung gibt und diese damit umschaltet, so daß sich ein Ausgangssignal FFl (Fig. 2) ergibt, das den Alarm auslöst.

Am Ende des an der Diode und an dem Vergleicher anliegenden Impulses werden beide Elemente abgeschaltet, so daß das von dem Vergleicher an die Kippschaltung abgegebene Ausgangssignal abgeschaltet ist.

is Das Kippschaltungs-Ausgangssignal bleibt jedoch bis zum Beginn des nächsten Impulses bestehen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kippschaltung durch den vom Diskriminator erzeugten Impuls in der voranstehend beschriebenen Weise abgeschaltet.

Wenn eine größere Rauchkonzentration im Empfangsbereich der Fotozelle auftritt, wird von der Fotozelle ein größerer Beitrag reflektierten Lichtes aufgenommen. Die Ausgangsspannung des an dem Verstärker anliegenden Impulses ist dann vergrößert, so daß das Ausgangssignal des Verstärkers ebenfalls vergrößert ist und den Schwellenwert S etwas früher innerhalb des Impulses erreicht. Dies ist durch die Kurve A 2 gezeigt, die das Ausgangssignal LD 2 des Vergleichers und das Ausgangssignal der Kippschaltung FF2 veranschaulicht.

Obgleich der Verstärker noch für kurze Zeit nach dem Ende des an der Diode anliegenden Impulses ein Ausgangssignal an den Differenzvergleicher abgeben könnte, tritt kein Ausgangssignal nach dem Ende des Impulses auf, weil der Differenzvergleicher dann ausgeschaltet und sein Signalanschluß durch den Schalter S1 an Masse gelegt ist.

Ein Rauchdetektor, bei dem ein Schaltkreis verwendet ist, wie er zuvor beschrieben worden ist, bietet Vorteile gegenüber bekannten Rauchdetektoren, die mit gepulster Lichtquelle und gepulstem Verstärker betrieben werden. Durch Verwendung eines Impulses sehr geringer Länge und kleiner Folgefrequenz bei einem Verstärker, der nur auf ein sehr hohes Maß der Änderung seiner Eingangsspannung anspricht, und durch die Verwendung eines gepulsten Pegeldetektors nach dem Verstärker, läßt sich das Auftreten falscher Alarme praktisch vollständig vermeiden, die aufgrund von Veränderungen der Lichthelligkeit oder aufgrund elektrischer Wellen ausgelöst werden könnten.

Eine Lichthelligkeitsänderung, die einen Alarm auslösen könnte, müßte nicht nur extrem groß sein, sondern ihr Auftreten müßte auch mit dem Zeitpunkt koinzidieren, in dem der Pegeldetektor eingeschaltet ist, was nur für 10-⁵derGesamtzeitder Fall ist

Zum Beispiel kann das Einschalten eines Glühlichtes keinen falschen Alarm verursachen, da das Ausmaß des Anstiegs der Lcichtleistung einer Glühlampe zu langsam ist, um einen Spannungsimpuls zu erzeugen, der

ω durch den Kondensator hindurchgeht. Obgleich der sich ergebende Helligkeitsanstieg des umgebenden Lichtes die Gleichspannung an den Anschlüssen der Fotozelle vergrößert verursachen nachfolgende Impulse von in die Fotozelle einfallenden Lichtimpulsen einen Ausgangs-Spannungsimpuls, der der Gleichspannung überlagert ist und der von dem Verstärker registriert wird. Dabei ist angenommen, daß das Umgebungslicht derart stark ist, daß die Fotozelle bereits gesättigt ist In F i g. 3

ίο

ist der Effekt dargestellt, in der die Kurve Va die an der Fotozelle anliegende Spannung angibt, die auf dem Pegel des Umgebungslichtes beruht. Vp gibt die Ausgangsspannung der Fotozelle während der Periode an. in der die Lichtdiode strahlt und 2 Prozent Rauch vorhanden ist. Da die Ansprechempfindlichkeit der Fotozelle im wesentlichen linear ist, wird die Empfindlichkeit der Einrichtung durch Veränderungen des Umgebungslichtes nicht beeinflußt, und die Impulsspannung bei 2 Prozent Rauch bleibt die gleiche, unabhängig vom Pe- in gel des Umgebungslichtes. Dabei ist vorausgesetzt, daß das Umgebungslicht nicht so stark ist, daß es die Fotozelle sättigt. In der Kurve der F i g. 3 sind die relative Höhe der Spannungskurve des Umgebungslichtes und die Höhe des Spannungsimpulses nicht notwendigerweise proportional zueinander, da die Gleichspannung, die auf dem Umgebungslicht beruht, in der Größenordnung von 0,1 V liegen kann, wohingegen der zusätzlich erzeugte Spannungsimpuls, der auf einem an Rauchteilchen bei 2 Prozent reflektierten Lichtimpuls beruht, nur ungefähr 600 μν beträgt.

Obgleich es gewisse Lichtquellen gibt, wie z. B. Blitze, Fotoblitze und Schweißgeräte, die Licht mit einem genügend raschen Intensitätsanstieg erzeugen können, um vom Verstärker verstärkt zu werden und den Pegeldetektor zu erreichen, muß ein solches sich ergebendes Signal nicht nur groß genug sein, um den Bedingungen des Pegeldetektors zu entsprechen, sondern es muß auch während der 20 Mikrosekunden auftreten, in denen der Pegeldetektor empfangsbereit ist. Die Wahrscheinlichkeit eines falschen Alarms durch eine solche Lichtquelle ist daher außerordentlich klein.

In bezug auf mögliche Falschaiarme durch zufällige elektrische Signale, die in der Fotozelle von Radiosendern, Spannungsstößen auf der Versorgungsleitung und in ähnlicher Weise erzeugt sein könnten, ist zu sagen, daß solche Signale nicht nur zum passenden Zeitpunkt auftreten und ein Signal mit passender Größe erzeugen müssen, sondern das am Eingang des Verstärkers auftretende Signal muß auch die richtige Polarität haben.

Bei der dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das Signal von der Kippschaltung FFan einen Integrator Γ weitergegeben. Dieser hat ein Netzwerk aus Widerstand und Kapazität, mit dem von der Kippschaltung FF empfangene Impulse integriert werden, um ein Ausgangssignal zu bilden, mit dem die Auswerteschaltung K ausgelöst wird. Bei einer Ausführungsform kann der Integrator eine Zeitkonstante haben, die wenigstens etwas größer ist als die Gesamtzeit zwischen den Impulsen, so daß zwei Impulse der Kipp- w schiiiiung erforderlich sind, urn denjenigen. Ausgangspegel des Integrators zu erreichen, der notwendig ist. um die alarmgebende Einrichtung auszulösen.

Obgleich die Verwendung eines Integrators nicht in allen Fällen erforderlich ist, in denen der Rauchdetektor verwendet wird, ist festgestellt worden, daß er zur Verhinderung falscher Alarme besonders wirksam ist an Stellen, die in der Nähe von Quellen andauernder Störungen sind. Solche Störungen können z. B. durch Vorrichtungen mit elektrischen Bogenentladungen verursacht sein.

Ein anderer wesentlicher Vorteil eines Rauchdctcktors mit einem wie voranstehend beschriebenen Schaltkreis ist sein außerordentlich geringer Leistungsverbrauch. Obgleich der Impuls der Lichtdiode in der Grö- b5 ßenordnung von 7 Ampere sein kann, kommt die Schaltung wegen der kurzen Dauer des Impulses und wegen der Tatsache, daß der Pegeldetektor nur während des Impulses eingeschaltet ist, mit einem Leistungsverbrauch in der Größenordnung von 300 μΑ bei 6 V aus. Dieser Leistungsverbrauch ist niedrig genug, um den Rauchdetektor mehr als ein Jahr lang mit einer Batterie betreiben zu können, die klein genug ist, um in dem Detektorgehäuse aufgenommen zu werden, wobei diese genügend Leistungsreserve hat, um ein in sich geschlossenes bzw. komplettes Alarmgerät zu betreiben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rauchdetektor mit einem eine Lichtquelle erregenden Pulsgenerator, wobei die Lichtquelle jeweils bei ihrer Erregung einen Lichtimpuls aussendet, mit einer auf den Lichtimpuls hin unter vorgegebenen, durch eine Rauchentwicklung bedingten Verhältnissen ein elektrisches Ausgangssignal erzeugenden Einrichtung, mit einem Pegeldetektor, der auf das elektrische Ausgangssignal mit einem vorgegebenen Schwellenwert der Einrichtung ein weiteres elektrisches Ausgangssignal erzeugt, wenn das Ausgangssignal der Einrichtung gleichzeitig mit der Erregung der Lichtquelle durch den Pulsgenerator entsteht und mit der Erregung der Lichtquelle durrh den Pulsgenerator entsteht, und mit einer Auswcrtcschaltung, die die Abgabe eines Alarms veranlaßt, dadurch gekennzeichnet, daß eine bistabile Kippschaltung (FF) vorgesehen ist, die durch das an ihren Setzeingang gelangende weitere elektrische Ausgangssignal des Pegeldetektors (L) in ihren einen stabilen Zustand umschaltbar ist, so daß sie ein elektrisches Signal an die Auswerteschaltung liefert, und durch vom Pulsgenerator (P) abgeleitete, an ihren Rücksetzeingang gelangende Signale (P 2) in ihren Ausgangszustand zurückschaltbar ist.

2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalanschluß des Pegeldctektors (L) normalerweise mit Masse verbunden ist, so daß Pegeldetektor (L) nicht in der Lage ist, ein Ausgangssignal an die bistabile Kippschaltung (FF) abzugeben, und daß der Signalanschluß von Masse freigeschaltet (Schalter S I) ist nur während der Zeitdauer, während der die Lichtquelle (LED) Licht J5 emittiert.

3. Detektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegeldetekior (L) ein Differenzvergleicher ist, der mit einer Einrichtung (R 2) zum Einstellen der zur Erzeugung eines Ausgangsimpulses des Vergleichers notwendigen Eingangsspannung versehen ist.

4. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal (P2) an den Rücksetzeingang der bistabilen Kippschaltung (FF) gleichzeitig mit der Erregung der Lichtquelle (LED) angelegt wird.

5. Detektor nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Pulsgenerator (P) abgeleiteten Signale gleichzeitig an die Lichtquelle (LED) zur Lichlemission, an den Pegeldctektor (L), um diesen in die Lage zu versetzen, ein Ausgangssignal abgeben zu können, und an den Rücksetzeingang der bistabilen Kippschaltung (FF) zum Zurücksetzen derselben angelegt werden, wodurch der Ausgang der bistabilen Kippschaltung (FF) abgeschaltet wird und wobei der Impuls (P2) für die bistabile Kippschalter cine kürzere Impulsdauer hat als der Impuls (P 1) für die Lichtquelle (LED).

6. Detektor nach einem der Ansprüche I bis 5, wi dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der bistabilen Kippschaltung (I-'F) und der Auswertcschaluuig (K) ein Integrator (T) eingefügt ist, dem die Spannung der bistabilen Kippschaltung (FF) zugeführt wird und der derartige elektrische Parameter auf- h5 weist, so daß mehr als ein Ausgangssignal der bistabilen Kippschaltung (FF) erforderlich ist, um den Alarm auszulösen.

7. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Verbindung des Ausgangs einer Fotozelle (C) mit einem Verstärker (A), durch eine Verbindung des Verstärkerausgangs mit dem Pcgeldetektor (L), wobei der Verstärker (A) ständig an der Versorgungsspannung anliegt, und dadurch, daß die an der Licht emittierenden Diode (LED), am Differenzvergleicher (L) und am Rücksetzeingang der bistabilen Kippschaltung (FF) wirksam werdenden Signale eine derartige zeitliche Relation haben, daß der Pegeldetektor (L) nur dann in der Lage ist, ein Ausgangssignal abzugeben, wenn die Licht emittierende Diode Licht emittiert

8. Detektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (A) eine solche Anstiegszeit hat. daß er in der Lage ist, ein konstantes Ausgangssignal (VJ innerhalb einer Zeitdauer zu erreichen, die kürzer als die Impulsdauer des an der Licht emittierenden Diode (LED) anliegenden Impulses CPt) ist.