DE3146110A1 - "optischer rauchdetektor" - Google Patents

Description

DIPL. ING. HEINZ BARDEHLE PATENTANWALT

Aktenzeichen:

München, ? O. Nov eiv.ber 1 9Π Mein Zeichen: P3235

Anmelder: Hekatron GmbH

Betbergerstr. 7811 Sulzburg

Optischer Rauchdetektor

DIPL. ING. HEINZ BARDEHLE PATENTANWALT

Aktenzeichen:

München, 20.November 198 3 Mein Zeichen: P3235

Anmelder: Hekatron GmbH Betbergstr. 12 7811 Sulzburg

Titel; Optischer Rauchdetektor

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Rauchdetektoren, insbesondere auf einen neuen und verbesserten temperaturkompensierenden, mit reflektierendem Licht arbeitenden optischen Rauchdetektor, welcher eine Mindestanzahl von Bestandteilen und einen im wesentlichen konstanten Strom über den Betriebstemperaturbereich hinaus aufweist.

Die bekannten optischen Rauchdetektoren enthalten vorwiegend eine oder mehrere Lichtquellen, die in Verbindung mit einer oder mehreren Photozellen mit einer Lichtquelle arbeiten und oft als Vergleichsgröße mit dem Lichtausgang der anderen Quelle dienen.

Bei den sog. Verdunkelungsdetektoren reduziert der zwischen der einen Lichtquelle und der zur Lichtquelle sichtbaren Photozelle hindurchgehende Rauch den Ausgang der Photozelle und ein Alarmkreis, eingestellt auf eine vorbestimmte Ausgangsspannungsgröße der Photozelle wird betätigt.

Bei den mit reflektierendem Licht arbeitenden Detektoren ist die Lichtquelle in eine Zone gerichtet, welche für eine Photozelle sichtbar ist. Wenn Rauch in dieser Zone vorhanden ist, wird das vom Rauch reflektierte Licht auf die Photozelle fallen und deren Ausgang erhöhen. Im Falle einer solchen Erhöhung wird ein Alarmkreis betätigt.

Dadurch daß viele der Komponenten eines Rauchdetektor-! kreises temperaturempfindlich sind, sind viele Detektoren mit ziemlich komplexen Mitteln zum Kompensieren der Änderungen der Umgebungstemperatur ausgerüstet. Im allgemeinen vergrößert jede Erhöhung der Komplexität deg Kreises die Kosten des Kreises, aufgrund der zusätzlichen Bauteile und Montageerfordernisse. In diesen bekannten Detektoren, wie der US-Anmeldung Serien Nr. 044,110, wird die Temperaturkompensation durch die Verwendung eines Thermistors erreicht, welcher in Serie geschaltet ist mit einer Licht-Emitter-Diode, welche ihrerseits in parallel geschaltet ist mit der Photozelle. Im Falle einer Erhöhung der Umgebungstemperatur, wird der Thermistor den Strom der Licht-Emitter-Diode erhöhen, den Verlust der Empfindlichkeit der Photozelle als Resultat einer solchen Temperaturerhöhung kompensierend.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfachen, billigen mit reflektierendem Licht arbeitenden optischen Rauchdetektor anzugeben, welcher eine Mindestanzahl von Bau-

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teilen aufweist. Desweiteren dieser Detektor temperaturkompensierend arbeiten, also bei Änderungen der Umgebungstemperatur automatisch die Temperatureinflüsse korrigieren und auch oberhalb eines Normalbereichs der Betriebstemperaturen mit im wesentlichen konstanten Strom arbeiten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem Rauchdetektor mit den Merkmalen des Patentanspruches!gelöst.

Der Detektor nach der Erfindung stellt dabei einen mit reflektierendem Licht arbeitenden optischen Rauchdetektor dar, welcher eine auf eine Prüfzone gerichtete Lichtquelle und eine in der Zone sichtbare Photozelle enthält und mit einem Spannungsausgang welcher in Bezug steht mit der Intensität des durch in der Prüfzone vorhandenen Rauch auf die Photozelle reflektierten Lichtes.

/ί.

Der Ausgang der Zelle wird schwanken in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder NichtVorhandensein von Rauch in dieser Zone. Die Photozelle ist zusätzlich charakterisiert durch einen positiven Temperaturkoeffizienten, sodaß ihre Impedanz oder Widerstand mit der Temperatur steigt. Die thermischen BetriebsCharakteristiken der Zelle sind kompensiert durch einen Thermistor in einer Brückenschaltung, die einen Operationsverstärker oder Vergleicher mit einem üblichen Betriebsspannungsbereich, der bei Spannungsänderungen von der Zelle oder von dem Thermistor, nicht überschritten wird, aufweist. Die Änderung der einen Spannung, herrührend von einem Temperaturwechsel, wird kompensiert durch die Änderung der anderen Spannung, wodurch gute Polgecharakteristiken des Kreises und ein im wesentlichen konstanter Betriebsstrom erreicht wird.

Weitere Merkmale des Detektors nach der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit dem in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiel erläutert. 20

In der Zeichnung zeigen:

Figur l:ein schematisches Diagranotdes Detektors nach der Erfindung, und
25

Figur 2seine graphische Darstellung, welche die Widerstandscharakteristiken des Thermistors unter unterschiedlichen Temperaturbedingungen 7-eigt.

in der Zeichnung steht das Bezugszeichen 10 allgemein für einen mit reflektierendem Licht arbeitenden optischen Rauchdetektor, welcher in typischer Weise innerhalb eines entsprechenden (nicht dargestellten) Gehäusesmontiert ist, wodurch eine Kammer oder Zone definiert wird, durch welche der Rauch 12 oder andere Partikel hindurchströmen können zum Zwecke, entdeckt zu werden. Der Detektorkreis besteht aus einer Lichtquelle (14), Vorzugs-

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weise einer lichtemittierenden Diode, die derart positioniert ist, daß sie die Kammer beleuchtet und welche über eine Photozelle (16) sichtbar in der belichteten Kammer geschaltet ist. Die Licht-Emitter-Diode wird als Lichtquelle bevorzugt, da sie eine niedrige Strommenge verursacht und durch eine Lichtabgabe gekennzeichnet ist, welche sich linear verringert oder vergrößert mit Ansteigen oder Abfallen des Stromes.

Ein Thermistor (18) ist desweiteren parallel geschaltet zu der Photozelle (16) und nimmt Teil an einer Brückenschaltung mit einem Operationsverstärker (20), welcher einen üblichen Betriebsspannungsbereich aufweist, der nicht überschritten wird durch Änderungen von Vl und V2, welche jeweils die Spannungsausgänge der Zelle und des Thermistors sind und Eingänge zu dem Verstärker (20) liefern. Der Ausgang des Verstärkers (20) ist an einer.Relaisschaltung (22) angelegt, welcher eine Diode (24) und ein Relais (26) enthält, die parallel geschaltet sind und derart ausgerichtet sind, daß sie einen Schalter (28) in dem Kreis der Alarmeinheit (30) schließen.

Die Betriebswiderstandscharakteristiken des Thermistors und der Zelle (16) sind in unterschiedlichen Temperaturbedingungen in Figur 2 dargestellt. Die Charakteristiken dieser zwei Bestandteile werden verwendet, um eine automatische Kompensation im Betrieb des Detektors unter unterschiedlichen Temperaturbedingungen vorzusehen. Wird eine Erhöhung der Umgebungstemperatur angenommen, so wird

der Spannungsausgang der Zelle (16), bezeichnet durch Vl, abfallen als Folge des Empfindlichkeitsverlustes der Zelle. Zu gleicher Zeit wird V2, der Spannungsausgang des Thermistors, abfallen, da der Widerstand des Thermistors sich verringert mit Verringerung der Umgebungs-35

temperatur. Ahnlich wird im Falle eines Abfalls der Umgebungstemperatur Vl und V2 im wesentlichen um den gleichen Betrag ansteigen. Somit sind die Eingangsspannungen

Vl und V2 am Verstärker (20) im Gleichgewicht über einen relativ großen Bereich der Umgebungstemperatur hin und bei Nichtvorhandensein von Rauch. Unter normalen Bedingungen wird die Rauchprüfzone klar sein und das Licht von der Licht-Emitter-Diode (14) wird nicht auf die Zelle (16) reflektiert. Somit wird aufgrund ihrer großen Impedanz nur wenig oder gar kein Ausgang von der Zelle vorhanden sein. Erscheint jedoch Rauch (12) in der Zone, so wird das Licht von der Licht-Emitter-Diode (14) an dem Rauch ^und auf die Zelle (16) reflektiert werden.

Dies wird die Impedanz der Zelle reduzieren und dadurch eine Ungleichheit zwischen Vl und V2 erzeugen, welche wiederum durch den Verstärker (20) verursacht, daß das Relais (26) erregt und hierdurch die Alarmeinheit betätigt wird.

Änderung der Betriebs-Impedanz-Charakteristiken der Zelle (16), herrührend vom Wärmezustand, wird automatisch kompensiert durch den Thermistor (18).

In der Praxis ist gefunden worden, daß eine aus Kadmium-Sulfid gefertigte Photozelle die gewünschten Charakteristiken erzeugt, welche ausgeglichen werden durch die Betriebscharakteristiken des Thermistors (18). Jede lichtempfindliche Einrichtung, welche ähnliche Widerstandscharakteristiken aufweist wie jene mit Kadmium-Sulfid kann erfindungsgemäß verwendet werden.

Desweiteren ist gefunden worden, daß der Kreis, wie in Figur 1 dargestellt, sich extrem gut verhält bei Temperaturwechsel und den zusätzlichen Vorteil aufweist, daß sein Strom im wesentlichen konstant bleibt über den Betriebstemperaturbereich hin.

Leerseite

Claims (6)

1. Patentansprüche

   / l.Joptischer Rauchdetektor, mit einer Prüfzone, durch welche Rauch hindurchströmen kann, bestehend aus :

   a) einer Lichtquelle (14), derart angeordnet, daß die Prüfzone und jeglicher darin befindlicher Rauch beleuchtet ist,

   b) einep photoresistive« Lichtfühler (16),sichtbar zu jener Zone und gekennzeichnet durch einen Temperaturkoeffizienten, welcher den Widerstand des Fühlers (16) erhöht mit Erhöhung der Umgebungstemperatur und verringert bei Verringerung der Umgebungstemperatur,

   c) ein^Widerstandselement (18), gekennzeichnet durch einen Temperaturkoeffizienten, welcher den Widerstand dieses Elementes verringert bei Erhöhung der Umgebungstemperatur und erhöht bei Verringerung der Umgebungstemperatur ,

   d) ein^spannungsempfindlichen Teil (20), welches verbunden ist mit dem Fühler(16) und mit dem Element (18) und welcher derart ausgebildet ist, daß er einen Ausgang erzeugt, wenn die Ausgangsspannungen der Fühler (16) und des Elementes (18) von einem vorbestimmten Verhältnis abweichen,

   e) einejrAlarmeinheit (30) , mittelbar betätigbar verbunden mit dem spannungsempfindlichen' Teil (20) und derart ausgebildet, daß Alarm geschlagen wird, wenn das Teil (20) einen Ausgang erzeugt.
2. 2. Optischer Rauchdetektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtemittierende Quelle (14) eine lichtemittierende Diode ist, deren Lichtausgang linear mit dem Anwachsen und Abfallen des

   IQ angewendeten Stromes steigt oder abfällt.
3. 3. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (18) ein Thermistor ist.
4. 4. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtfühler (16) eine Kadmium-Sulfid-Zelle enthält.
5. 5. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das spannungsempfindliche Teil (20) ein Operationsverstärker ist.
6. 6. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das spannungsempfindliche Teil (20) ein Spannungsvergleicher ist.