DE2714130C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Rauch­ detektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger optischer Rauchdetektor ist aus der DE-OS 21 34 563 bekannt. Aus der GB-PS 13 27 231 ist es bekannt, außerhalb des Rauchdetektors einen Reflektor vorzusehen.

Aus der DE-OS 25 12 650 ist ein Flammendetektor bekannt, bei dem die von einer Flamme ausgehende Strahlung zur Erkennung eines Brandes ausgenützt wird, wobei nur eine einzige photoelektrische Einrichtung zur Erkennung der Flammenstrahlung vorhanden ist. Es handelt sich um einen passiven Strahlungsmelder, der nur auf Brände anspricht, bei denen offene Flammen vorhanden sind.

In der DE-OS 21 34 563 ist ein optischer Feuerdetektor be­ schrieben, bei dem eine geringere Störungsempfindlichkeit dadurch erhalten wird, daß ein Strahl in zwei parallele Strahlen aufgeteilt wird, die getrennte Meßräume durchlau­ fen, um so bei Feuer verschiedenen Einflüssen ausgesetzt zu werden, und deren Intensitäten getrennt gemessen und dann miteinander verglichen werden, wobei ein Alarm ausgelöst wird, wenn eine vorbestimmte Differenz da­ zwischen vorliegt.

In der DE-PS 23 40 041 ist ein optischer Feuerdetektor beschrieben, bei dem ein beliebiger Meßraum, beispiels­ weise der überwachte Raum, derart verwendet wird, daß ein Strahl durch ihn hindurchläuft. Hierbei erhält man eine geringe Störungsempfindlichkeit, indem eine Strah­ lungsquelle verwendet wird, die mit einer bestimmten Fre­ quenz intensitätsmoduliert wird, zusammen mit einem Strah­ lungsdetektor, der bezüglich der Frequenz der Intensi­ tätsmodulation der Strahlungsquelle frequenzselektiv ar­ beitet. Ein derartiger optischer Feuerdetektor kann auf Hitze wie auf Rauch ansprechen. Die Befähigung dieses Feuerdetektors zur Auslösung eines frühzeitigen Feuer­ alarms ist jedoch eingeschränkt, weil keine Differenz­ messung der Intensität von zwei Strahlen durchgeführt wird. Aber auch der bereits erwähnte Feuerdetektor nach der DE-OS 21 34 563 ist ungeeignet zur Auslösung eines frühzeitigen Feueralarms, weil es beträchtliche Zeit erfordert, um eine Luftprobe aus einem überwach­ ten Raum in einen getrennten Meßraum zu bringen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen optischen Rauch­ detektor zu schaffen, bei dem ein beliebiger Meßraum verwendet werden kann und bei dem eine niedrige Störungs­ empfindlichkeit mit der Befähigung zur Auslösung eines frühzeitigen Feueralarms verbunden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Rauchdetektor dient der Erkennung von Bränden, bei welchen keine selbst Strahlung aus­ sendenden offenen Flammen vorhanden sind, sondern nur Rauchgase entstehen, d. h. Stoffe, die lediglich Strah­ lung absorbieren. Insbesondere im Frühstadium der Ent­ wicklung eines solchen Brandes, dem sog. Schwelbrand, sind überhaupt keine Flammen vorhanden, sondern ledig­ lich teilweise unsichtbarer Rauch.

Dadurch, daß die Strahlungsquelle intensitätsmoduliert wird und der Strahlungsdetektor bezüglich der Frequenz der Intensitätsmodulation der Strahlungsquelle frequenz­ selektiv ausgebildet wird, kann die Störungsempfindlich­ keit des optischen Rauchdetektors auf ein Minimum herab­ gesetzt werden.

Bei dem optischen Rauchdetektor erfolgt eine selektive Messung der Intensität innerhalb eines ersten und eines zweiten Wellenlängenbandes eines Strahls, nachdem dieser dazwischenliegende Luft durchquert hat. Die gemessenen Intensitäten werden miteinander verglichen, wobei ein Alarm ausgelöst wird, wenn eine vorbestimmte Differenz zwischen diesen Intensitäten vorliegt. Die Erfindung basiert somit auf der Erkenntnis, daß bei Feuer ent­ stehende Rauchgase eine Strahlung in verschiedenen Wellenlängenbändern verschieden stark abschwächt. Eine frühzeitige Alarmauslösung bei Feuer wird erreicht, indem die Wellenlängenbänder in geeigneter Weise gewählt werden. Bei Verbrennung von beispielsweise polyvinylchlorid­ haltigen Substanzen erhält man eine frühzeitige Alarmaus­ lösung, wenn eines der Wellenlängenbänder auf das schmale Intervall von 1,7 bis 1,8 µ begrenzt ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird in der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform mit zwei Strahlungsdetektorein­ richtungen; und

Fig. 2 und 3 drei verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung mit nur einer Strahlungsdetektoreinrichtung in dem optischen Rauchdetektor.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten optischen Rauchdetektor enthält ein Strahlungssender 1 eine Glühlampe 2, die mit einer Spannungsquelle 3 verbunden ist und so angeordnet ist, daß ein auslaufender Strahl ausgesendet wird. Ein Strahlungsdetektor 4 ist so angeordnet, daß er einen ankommenden Strahl empfängt, der durch Reflexion des aus­ laufenden Strahls über einen (nicht dargestellten) Reflektor ge­ bildet wird, der im Abstand angeordnet ist, so daß ein Alarm aus­ gelöst wird, wenn eine teilweise Verdunkelung bzw. Abschwächung der ankommenden Strahlung erfolgt. Der Strahlungsdetektor 4 ent­ hält zwei strahlungsempfindliche Elemente 5 und 6, die so angeordnet sind, daß eine selektive Messung der Intensität in einem ersten bzw. in einem zweiten Wellenlängenband der Strahlung durchgeführt werden kann. Hierzu ist ein dichroitisches Filter 7 vor dem einen strahlungsempfindlichen Element 5 in den Weg des einlaufenden Strahls gesetzt und unter einem Winkel von 45° dazu an­ geordnet, während das zweite strahlungsempfindliche Element 6 in den Weg eines Teiles des einlaufenden Strahls gesetzt ist, der von dem dichroitischen Filter 7 reflektiert wird. Das an sich be­ kannte dichroitische Filter 7 läßt beispielsweise die langwellige Strahlung zu dem strahlungempfindlichen Element 5 durch und re­ flektiert die kurzwellige Strahlung zu dem strahlungsempfindlichen Element 6. Letzteres ist in wohlbekannter Weise mit einem Vergleicher 8 verbunden, der so ausgebildet ist, daß er Meßwerte der Intensitäten der jeweiligen Strahlen vergleicht und einen Alarm auslöst, wenn eine vorbestimmte Differenz zwischen den Intensitäten vorhanden ist.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des optischen Feuerdetektors nach Fig. 1; hier wird in dem Strahlungsdetektor 9 nur ein strahlungsempfindliches Element 10 verwendet, das durch einen Schalter 11 alternativ mit einem ersten bzw. zweiten Ein­ gang eines Vergleichers 12 verbunden werden kann, der dieselbe Funktion erfüllt wie der Vergleicher 8 in Fig. 1, jedoch an jedem Eingang mit einem Speicher in der Form eines Kondensators 13 bzw. 14 versehen ist. Ein Strahlungssender 15 weist zwei Glühlampen 16 und 17 auf, die so angeordnet sind, daß sie über einen Schalter 19 abwechselnd mit einer Spannungsquelle 18 verbunden werden. Ein Strahlungsdetektor 9 weist ein strahlungsempfindliches Element 10 auf, das synchron zum Umschalten der Glühlampen 16 und 17 durch den Schalter 19 mit zwei unterschiedlichen Eingängen des Vergleichers 12 verbunden wird. Damit ein auslaufender Strahl von dem Strahlungssender 15 erzeugt wird, der zwei, nämlich eine erste und eine zweite, durch Zeitmultiplex verarbeitete Wellenlängenbänder enthält, ist ein dichroitisches Filter 20 ent­ sprechend Filter 7 in Fig. 1 in den Weg des auslaufenden Strahls der einen Glühlampe 16 gestellt und unter einem Winkel von 45° gegen diesen geneigt, während die andere Glühlampe 17 so ange­ ordnet ist, daß ihr Ausgangsstrahl von dem dichroitischen Filter 20 entlang demselben Weg reflektiert wird wie der auslaufende Strahl der Glühlampe 16. Der Schalter 11 in dem Strahlungsdetektor 9 und der Schalter 19 in dem Strahlungssender 15 werden jeweils durch Steuersignale eines externen Taktimpulsgenerators 21 so angesteuert, daß sie synchron so umgeschaltet werden, daß die Signale, die der Strahlung eines bestimmten Wellenlängenbereiches ent­ sprechen, auf einen vorbestimmten Eingang des Vergleichers 12 fallen.

Fig. 3 zeigt eine weitere Abwandlung des optischen Rauchdetektors nach Fig. 1. Hier entspricht der Strahlungssender 22 vollständigdem Strahlungssender 1 in Fig. 1, und der Strahlungsdetektor 23 macht nur von einem strahlungsempfindlichen Element 24 Gebrauch, das so angeordnet ist, daß es alternativ über einen Schalter 25 mit einem ersten oder zweiten Eingang eines Vergleichers 26 ver­ bunden werden kann, der dieselbe Funktion erfüllt wie der Ver­ gleicher 8 in Fig. 1 und der Vergleicher 12 in Fig. 2; er ist mit einem Speicher für jeden Eingang in Form eines Kondensators 27 bzw. 28 versehen. Ein optisches Interferenzfilter 29 weist einen elektrischen Steuereingang 30 auf, der gemeinsam mit einem Steuereingang 31 des Schalters 25 mit einem Ausgang eines Taktimpulsgenerators 32 verbunden ist, um zu erreichen, daß das strahlungsempfindliche Element 24 im Strahlungsdetektor 23 einen Strahl empfängt, der von einem Strahlung aussendenden Element 33 im Strahlungssender 22 erzeugt wird und nach einem Reflektor auf den Strahlungsdetektor 23 fällt. Der Strahl enthält ein erstes und ein zweites Wellen­ längenband, die von dem Interferenzfilter 29 durch Zeit­ multiplex synchron mit der abwechselnden Verbindung des strahlungs­ empfindlichen Elements 24 mit dem Vergleicher 26 verarbeitet werden.

Claims (6)

1. Optischer Rauchdetektor mit wenigstens einem Stahlungssen­ der (1, 15, 22) zum Aussenden eines Lichtstrahls, wenigstens einem Strahlungsdetektor (4, 9, 23) zum Empfang des Licht­ strahls nach Durchlaufen der dazwischen liegenden Luft und einer Auswerteschaltung (8, 12, 26), welche die Intensität des ausgesandten Lichtstrahls auf zwei verschiedene Arten auswertet und in einem Vergleicher (8, 12, 26) vergleicht, wobei ein Alarm ausgelöst wird, wenn die Differenz zwischen den ermittelten Werten einen vorbestimmten Wert überschrei­ tet, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Rauchde­ tektors ein Reflektor vorgesehen ist, welcher den Strahl von dem Strahlungssender (1, 15, 22) auf den Strahlungsde­ tektor (4, 9, 23) reflektiert und daß innerhalb des Rauch­ detektors Bauelemente (5, 6, 7; 11, 13, 14, 16, 17, 19, 20, 21; 25, 27, 28, 29, 30, 31, 32) zur selektiven Messung der Intensität der von dem Strahlungssender (1, 15, 22) auf den Strahlungsdetektor (4, 9, 23) fallenden Strahlung in zwei unterschiedliche Wellenlängenbereichen vorgesehen sind.

2. Rauchdetektor gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß in dem Strahlungsdetektor (4) zur selektiven Mes­ sung der Intensitäten in zwei unterschiedlichen Wellen­ längenbereichen ein dichroitisches Filter (7), welches auf den Strahlungsdetektor (4) auftreffende Strahlung in Strahlung mit zwei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen aufteilt, vorgesehen ist, wobei der eine Wellenlängenbereich von dem Filter (7) zu einem ersten strahlungempfindlichen Element (5) hindurchgelassen und der andere Wellenlängen­ bereich zu einem zweiten strahlungsempfindlichen Element (6) reflektiert wird (Fig. 1).

3. Rauchdetektor gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß in dem Strahlungssender (15) ein dichroitisches Filter (20), zwei Strahlung aussendende Elemente (16, 17) und ein erster elektrisch gesteuerter Schalter (19) und in dem Strahlungsdetektor (9) ein strahlungsempfindliches Element (10) und ein zweiter elektrisch gesteuerter Schal­ ter (11) vorgesehen sind und daß ein Taktimpulsgenerator (21) vorgesehen ist, welcher den ersten elektrischen Schal­ ter (11) in dem Strahlungssender (15) so ansteuert, daß alternierend Strahlung von dem ersten Strahlung aussendenden Element (16) in einem ersten Wellenlängenbereich oder Strah­ lung von dem zweiten Strahlung aussendenden Element (17) in einem zweiten Wellenlängenbereich durch das dichroi­ tische Filter (20) gesendet wird und welcher den zweiten elektrischen Schalter (11) in dem Strahlungsdetektor (9) synchron so ansteuert, daß elektrische Signale, welche durch auf das strahlungsempfindliche Element (10) in den Strahlungsdetektor (9) fallende Strahlung bewirkt werden, alternierend auf zwei unterschiedliche Eingänge des Ver­ gleichers (12) gegeben werden (Fig. 2).

4. Rauchdetektor gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß in dem Strahlungssender (22) ein Strahlung aus­ sendendes Element (33) und in dem Strahlungsdetektor (23) ein optisches Filter (29), ein strahlungsempfindliches Ele­ ment (24) und ein elektrisch gesteuerter Schalter (25) vor­ gesehen sind und daß ein Taktimpulsgenerator (32) vorge­ sehen ist, welcher den elektrischen Steuereingang (30) des optischen Filters (29) so ansteuert, daß alternierend Strahlung eines ersten oder eines zweiten Wellenlängenbe­ reiches durchgelassen wird und den Steuereingang (31) des elektrischen Schalters (25) synchron so ansteuert, daß die zu den unterschiedlichen Wellenlängenbereichen gehören­ den Ausgangssignale des strahlungsempfindlichen Elements (24) alternierend auf zwei unterschiedliche Eingänge des Vergleichers (26) gegeben werden (Fig. 3).

5. Rauchdetektor gemäß einem der Patentansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Eingang des Vergleichers (12, 26) mit einem Speicher (13, 14, 27, 28) verbunden ist (Fig. 2 und 3).

6. Rauchdetektor gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungssender (1, 15, 22) intensitätsmoduliert wird und daß der Strahlungsdetek­ tor (4, 9, 23) auf die Frequenz der Intensitätsmodulation des Strahlungssenders (1, 15, 22) selektiv ausgebildet wird (Fig. 1 bis 3).