DE3233368A1 - RADIATION SMOKE DETECTORS - Google Patents
RADIATION SMOKE DETECTORSInfo
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Abstract
Description
HEIMAM GmbH ^ Unser ZeichenHEIMAM GmbH ^ Our mark
Wiesbaden VPA 82 P 5 1 O ^ DEWiesbaden VPA 82 P 5 1 O ^ DE
Strahlungsrauchmelder.Radiation smoke detectors.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlungsrauchmelder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiger Rauchmelder ist aus dem DE-GM 76 17 247 bekannt. Der dort beschriebene Rauchmelder arbeitet nach der Streulichtmethode. Er enthält mehrere Blenden, die den von der Strahlungsquelle kommenden und durch ein fokussierendes Element gebündelten Strahl in seiner Breite begrenzen sollen. Ein derartiger Aufbau ergibt auch bei einer optimalen Blendenbeschaffenheit noch ein störendes Streulicht, welches von den Strahlbegrenzungsblenden herrührt. Daher wird gemäß dieser Literaturstelle durch eine komplizierte Anordnung von Lichtleitern versucht, möglichst viel Streustrahlung, die von Rauchpartikeln ausgeht, einzufangen und so ein Meßsignal beim Vorhandensein von Rauch zu empfangen, welches sich ausreichend von der Streustrahlung unterscheidet.The present invention relates to a radiation smoke alarm according to the preamble of claim 1. A Such a smoke alarm is known from DE-GM 76 17 247. The smoke detector described there works according to the scattered light method. It contains several bezels that the width of the beam coming from the radiation source and bundled by a focusing element should limit. A structure of this type still results in a disruptive effect even with an optimal panel structure Scattered light originating from the beam limiting diaphragms. Therefore, according to this reference, by A complicated arrangement of light guides tries to reduce as much radiation as possible from the smoke particles goes out to capture and so to receive a measurement signal in the presence of smoke, which is sufficient differs from scattered radiation.
In der DE-OS 29 51 459 ist eine optische Anordnung für einen Rauchmelder beschrieben, in welcher der Strahl nicht durch Blenden begrenzt wird, in welcher vielmehr Streustrahlung schon zwischen der Lichtquelle und dem fokussierenden Element weitgehend absorbiert wird, in der weiterhin Blenden im Meßraum angeordnet sind, welche nur die Streustrahlung abfangen sollen, nicht aber vom eigentlichen Strahl erfaßt werden dürfen.In DE-OS 29 51 459 an optical arrangement for a smoke detector is described in which the beam is not limited by diaphragms, in which rather scattered radiation between the light source and the focussing element is largely absorbed, in which further diaphragms are arranged in the measuring space, which only to intercept the scattered radiation, but not to be captured by the actual beam.
Bereits eine geringfügige Verschiebung der Lichtquelle gegenüber dem fokussierenden Element bewirkt beim Stand der Technik eine Beleuchtung der in der Nähe des Strahles angeordneten Blenden und somit eine störende Streustrahlung, die von den Blenden ausgeht. DementsprechendEven a slight shift of the light source in relation to the focusing element causes when standing the technology, an illumination of the apertures arranged in the vicinity of the beam and thus a disruptive scattered radiation, emanating from the apertures. Accordingly
Mhs 1 Lk/1.9.1982Mhs 1 Lk / 1.9.1982
ist eine exakte Justierung der Strahlenquelle gegenüber den fokussierenden Elementen erforderlich. Entsprechendes gilt für die Durchlicht-Meßmethode, da auch dort eine geringe seitliche Verschiebung des fokussierenden EIementes gegenüber der Lichtquelle eine gegenüber der kleinen aktiven Fläche moderner Strahlungsempfänger erhebliche Verschiebung des zu messenden Strahles ergibt, wodurch der Anteil der Störstrahlung an den Meßwerten zunimmt und erhebliche Meßfehler und Fehlalarme ausgelöst werden können. Der Strahlquerschnitt muß zumindest die Toleranzen der Lage und der Abmessungen der aktiven Fläche des Strahlungsempfängers mitüberdecken.an exact adjustment of the radiation source with respect to the focusing elements is required. Corresponding applies to the transmitted light measuring method, since there, too, there is a slight lateral displacement of the focusing element compared to the light source, this is considerable compared to the small active area of modern radiation receivers Shift of the beam to be measured results, whereby the proportion of the interference radiation in the measured values increases and considerable measurement errors and false alarms can be triggered. The beam cross-section must be at least the Cover the tolerances of the position and the dimensions of the active surface of the radiation receiver.
Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht im Aufbau eines gegen Umwelteinflüsse unempfindlichen und dennoch einfach aufgebauten Strahlungsrauchmelders mit geringem Anteil der Störstrahlung an den Meßwerten.The object on which the present invention is based is to build a system against environmental influences Insensitive and yet simply constructed radiation smoke detector with a low proportion of interfering radiation on the measured values.
Diese Aufgabe wird bei einem Strahlungsrauchmelder gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved in a radiation smoke detector according to the preamble of claim 1 by the characterizing Features of claim 1 solved.
Erfindungsgemäß wird hier eine an sich bekannte Eigenschaft eines Strahlungsleiters ausgenutzt, nämlich daß an der Austrittsfläche des Lichtleiters Strahlung nur innerhalb eines maximalen Austrittswinkels zur Rotationsachse des Strahlungsleiters austritt und daß sich die Lage der Strahlungsquelle relativ zur Eintrittsfläehe des Strahlungsleiters nur in einer Änderung der Intensitätsverteilung, nicht aber in einer Änderung des maximalen Abstrahlwinkeis äußert.According to the invention, a property of a radiation conductor known per se is used here, namely that radiation only at the exit surface of the light guide exits within a maximum exit angle to the axis of rotation of the radiation conductor and that the position of the radiation source relative to the entrance surface of the radiation conductor only in a change in the intensity distribution, but not in a change in the maximum radiation angle expresses.
Die Erkenntnis, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, daß eine Änderung der Intensitäts-The knowledge on which the present invention is based is that a change in the intensity
OcOc
verteilung der von der Ausgangsfläche eines Strahlungsleiters ausgehenden Strahlung bei einer anschließenden Fokussierung in der Meßkammer nur zu einer Änderung der Gesamtintensität der Strahlung führen kann, nicht aber eine Erhöhung der Störstrahlung im Vergleich zu der zu messenden, am Rauchteilchen reflektierten Strahlung.distribution of the radiation emanating from the exit surface of a radiation conductor during a subsequent one Focusing in the measuring chamber only leads to a change in the Total intensity of radiation can lead, but not an increase in the interference radiation compared to that too measuring radiation reflected on the smoke particle.
Eine allgemeine Änderung der Intensität der Strahlung läßt sich jedoch sehr leicht durch eine entsprechende Änderung des Meßbereichs bzw. der Empfindlichkeit des Empfängers ausgleichen.A general change in the intensity of the radiation However, it can be very easily changed by a corresponding change in the measuring range or the sensitivity of the Balance the recipient.
Darüber hinaus hat der erfindungsgemäße Strahlungsrauchmelder den Vorteil, daß im Meßraum keine elektrischen Teile vorhanden sein müssen. Der Lichtleiter kann ohne weiteres aus dem Meßraum herausgeführt und erst außerhalb zu einer Strahlungsquelle bzw. einem Strahlungsempfänger geführt werden. Dadurch ist es möglich, den Meßraum ohne Gefahr für die Meßgenauigkeit bei Bedarf zu reinigen. Auch eine nachträgliche Justierung der im Strahlengang liegende Teile ist nicht erforderlich, dader Strahlengang im Meßraum nur von der gegenseitigen Lage der Lichtleiter, der Linsen und der Blenden bestimmt ist und diese ohne Schwierigkeiten gegeneinander so fixiert werden können, daß sie auch bei einem Reinigungsvorgang nicht dejustiert werden. Beispielsweise können die Linsen und Lichtleiter in einem gemeinsamen Metallrahmen unverrückbar fixiert werden, wobei der Metallrahmen seinerseits unschwierig mit dem Meßraum unverrückbar verbunden werden kann.In addition, the radiation smoke detector according to the invention has the advantage that no electrical in the measuring room Parts must be present. The light guide can easily be led out of the measuring space and only outside it be guided to a radiation source or a radiation receiver. This makes it possible to use the measuring room to be cleaned if necessary without risking the measuring accuracy. A subsequent adjustment of the im Parts lying in the beam path are not required, since the beam path in the measuring room is only from the other Position of the light guide, the lenses and the aperture is determined and these without difficulty against each other can be fixed in such a way that they are not misaligned even during a cleaning process. For example the lenses and light guides can be fixed immovably in a common metal frame, whereby the metal frame in turn, can be connected immovably with the measuring room without difficulty.
Der Empfänger wird vorteilhaft in einem gegen elektromagnetische Störungen und Korrosion geschützten Gehäuse untergebracht. Dabei ist eine Ausgestaltung besonders vorteilhaft, bei der die Spannungsquelle, der Strahlungsempfänger und die Auswertschaltung durch eine ge-The receiver is advantageously in a housing protected against electromagnetic interference and corrosion housed. An embodiment is particularly advantageous in which the voltage source, the radiation receiver and the evaluation circuit by a
meinsame gedruckte Schaltung, z.B. in Form einer Folienschaltüng, miteinander verschaltet und in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Ein direkter Fluß von Streustrahlung von der Strahlungsquelle zum Strahlungsempfänger kann auf verschiedenste Art und Weise unterbunden werden. Vorteilhaft können die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger in getrennten, gegeneinander strahlungsisolierten Kammern untergebracht sein. Diese Ausführungsform empfiehlt sich insbesondere bei einer Strahlungsquelle, welche gleichzeitig Wärme erzeugt, da durch eine getrennte Kammer eine Erwärmung des Strahlungsempfängers leicht vermieden werden kann. Diese Ausführungsform ist beispielsweise bei der Anwendung von Glühlampen als Strahlungsquellen vorteilhaft.common printed circuit, e.g. in the form of a foil circuit, are interconnected and housed in a common housing. A direct flow from Scattered radiation from the radiation source to the radiation receiver can be prevented in the most varied of ways will. The radiation source and the radiation receiver can advantageously be separate from one another radiation-isolated chambers be housed. This embodiment is particularly recommended for a Radiation source that generates heat at the same time, as the radiation receiver is heated by a separate chamber can easily be avoided. This embodiment is for example in the application of Incandescent lamps are advantageous as radiation sources.
Eine besonders einfache Ausführungsform ist gegeben, indem als Strahlungsquelle eine Leuchtdiode und als Lichtempfänger eine Photodiode oder ein Phototransistor dient, wobei die Strahlungsleiter normale Lichtleiter sein können und indem die Schaltung mit diesen Bauelementen mit Ausnahme von Lichtwegen zu den entsprechenden Stirnflächen der Lichtleiter mit einem lichtundurchlässigen Material umhüllt sind. Diese Umhüllung kann beispielsweise eine einfache Lackierung oder ein Verguß sein. Diese Ausführungsform ermöglicht eine Funktionsprüfung der gesamten Schaltung vor dem Einbau.A particularly simple embodiment is given by a light-emitting diode serves as a radiation source and a photodiode or a phototransistor serves as a light receiver, whereby the radiation guides can be normal light guides and by making the circuit with these components with the exception of light paths to the corresponding end faces of the light guides with an opaque one Material are encased. This covering can be, for example, a simple coating or a potting. This embodiment enables a functional test the entire circuit before installation.
Als fokussierende Elemente dienen zweckmäßigerweise optische Linsen, die für die jeweilige Strahlung durchlässig sind. Um sauber begrenzte Strahlen zu erreichen, lohnt sich der Einsatz von korrigierten, asphärischen Linsen.Optical lenses, which are transparent to the respective radiation, are expediently used as focusing elements are. In order to achieve cleanly delimited rays, it is worth using corrected, aspherical ones Lenses.
Auf gesonderte fokussierende Elemente kann verzichtet werden, wenn die fokussierenden Elemente durch gekrümmte Oberflächen der Strahlungsleiter gebildet sind, wel-Separate focusing elements can be dispensed with if the focusing elements are curved Surfaces of the radiation conductor are formed, wel-
VPAVPA
82 P 5 1(HOE82 P 5 1 (HOE
ehe dem Meßraum zugewandt sind und wenn zwischen den Strahlungsleitern und dem Meßraum zumindest eine Strahlbegrenzerblende angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist insbesondere für eine Strahlung vorteilhaft, für die normale Linsenmaterialien nicht oder nicht ausreichend durchlässig sind. Dabei wird die fokussierende Wirkung der Oberflächen des Strahlungsleiters unterstützt, indem der Strahlungsleiter zumindest über einen Teil seiner Länge sich zum Meßraum hin konisch erweitert. Diese konische Erweiterung bewirkt eine Verkleinerung des Abstrahlwinkels an der Austrittsfläche des Strahlungsleiters . before facing the measuring room and if between the Radiation conductors and the measuring room at least one beam limiter screen is arranged. This embodiment is particularly advantageous for radiation for which normal lens materials are not or not sufficiently permeable. This will have the focusing effect the surfaces of the radiation conductor supported by the radiation conductor at least over part of its Length widens conically towards the measuring space. This conical widening causes a reduction in the beam angle at the exit surface of the radiation conductor.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine besonders genaue Strahlführung. Toleranzen der elektriischen Bauelemente gehen auf den Anteil des Störsignals praktisch nicht ein, auf eine Selektierung der Bauelemente kann verzichtet werden. Die Positionstoleranzen der Bauelemente brauchen ebenfalls nicht ausgeglichen zu werden, wodurch die Toleranzen beispielsweise der Blenden im Meßraura gegenüber dem Strahl besonders klein gehalten werden können. Dadurch ist eine zusätzliche Verkleinerung der Störreflektionen möglich. Der Schutz vor Korrosion und anderen Umwelteinflüssen wiederum kann unschwierig den "Richtlinien für automatische Randmeldeanlagen, Anforderungen und Prüfmethoden für punktförmige Rauch- und Wärmemelder" des Verbandes der Sachversicherer e.V. und der DIN EN 54, Teil 7, "Bestandteile automatischer Brandmeldeanlagen" angepaßt werden.The present invention enables particularly precise beam guidance. Tolerances of the electrical components practically do not deal with the component of the interference signal, with a selection of the components be waived. The position tolerances of the components also do not need to be compensated, whereby the tolerances, for example, of the diaphragms in the measuring area compared to the beam are kept particularly small can be. This enables an additional reduction in the size of the interfering reflections. Protection from Corrosion and other environmental influences can in turn easy to follow the "guidelines for automatic edge signaling systems, Requirements and test methods for punctiform Smoke and heat detector "of the Verband der Sachversicherer e.V. and DIN EN 54, Part 7," Components automatic fire alarm systems ".
Die Erfindung wird nun anhand von drei Figuren näher erläutert. Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel mit einem gesonderten fokussierenden Element. Figur 3 zeigt eine Ausführungsform mit Lichtleitern mit konvexer Oberfläche.The invention will now be explained in more detail with reference to three figures. Figures 1 and 2 show an embodiment with a separate focusing element. Figure 3 shows an embodiment with light guides convex surface.
j Kj K
_ fr _ VPA 82 P 5104_ fr _ VPA 82 P 5104
Zwei Lichtleiter 1 und 4 und zwei Linsen 6 sind in einer gemeinsamen Halterung 2 in ihrer gegenseitigen Lage und in ihrer Lage zu den Blenden 8 fixiert. Die Halterung 2 enthält eine Linsenfassung 3, welche für beide Linsen 6 entsprechende Ausnehmungen 9 aufweist. Die Lichtleiter 1 bzw. 4 sind durch Halteblöcke 5 und 7 in ihrer gegenseitigen Position und in ihrer Lage zu den Linsen 6 fixiert. Die Halteblöcke 5 bzw. 7 halten die Linsenfassung 3 durch entsprechende Klammern 10. zwischen den Linsen 6 und den Lichtleitern 1 bzw. 4 sind mehrere Rillen 11 bzw. 12 angeordnet, welche zur Absorption von Streustrahlung, also als Lichtsumpf, dienen.Two light guides 1 and 4 and two lenses 6 are in a common holder 2 in their mutual position and fixed in their position in relation to the diaphragms 8. The holder 2 contains a lens mount 3, which is used for both lenses 6 has corresponding recesses 9. The light guides 1 and 4 are by holding blocks 5 and 7 in their mutual Position and fixed in relation to the lenses 6. The holding blocks 5 and 7 hold the lens mount 3 by means of corresponding brackets 10, a plurality of grooves 11 are formed between the lenses 6 and the light guides 1 and 4, respectively or 12 arranged, which serve to absorb scattered radiation, ie as a light sump.
Figur 2 zeigt die Anordnung eines Strahlungsempfängers im Bezug zum Lichtleiter 4. Der Strahlungsempfänger 18, hier vorzugsweise eine Photodiode oder ein Phototransistor, ist ohne besondere Justiervorrichtungen auf eine gedruckte Schaltung 30 montiert. Er befindet sich in der Nähe der Strahlungsaustrittsfläche 17 des Lichtleiters Eine Lageveränderung des Strahlungsempfängers 18 gegenüber der Lichtaustrittsfläche 17 bewirkt allenfalls eine Änderung der gemessenen Intensität, nicht aber eine Erhöhung des Anteils an Störstrahlung, da letztere durch den Lichtleiter etwa in gleichem Maße stärker oder schwächer übertragen wird, wie die zu messende Strahlung.Figure 2 shows the arrangement of a radiation receiver in relation to the light guide 4. The radiation receiver 18, here preferably a photodiode or a phototransistor, is mounted on a printed circuit 30 without any special adjustment devices. He is in the Near the radiation exit surface 17 of the light guide A change in position of the radiation receiver 18 opposite the light exit surface 17 causes at most a change in the measured intensity, but not an increase the proportion of interfering radiation, since the latter is stronger or to the same extent due to the light guide is transmitted weaker than the radiation to be measured.
Entsprechendes gilt für den Lichtleiter 1, wobei dort an der Stelle der Lichtaustrittsfläche 17 eine Lichteintrittsfläche und an der Stelle des Strahlungsempfängers 18 eine Strahlungsquelle, vorzugsweise eine Leuchtdiode, liegt.The same applies to the light guide 1, where there is a light entry face at the location of the light exit face 17 and at the location of the radiation receiver 18 a radiation source, preferably a light-emitting diode, lies.
Nuten 19 und 20 im Halteblock 7 und entsprechende Leisten im Halteblock 5 gewährleisten eine Abschirmung von störender seitlicher Streustrahlung vom Lichtleiter 4.Grooves 19 and 20 in the holding block 7 and corresponding strips in the holding block 5 ensure a shielding of disturbing lateral scattered radiation from the light guide 4.
Streustrahlung, die durch die entsprechende Linse 6 auf den Lichtleiter 4 gelangen könnte, wird durch die Blenden 8 abgeschirmt. Die Blenden 8 liegen außerhalb des Sichtfeldes 14 und des Strahlungskegels 15, sie absorbieren nur die Streustrahlung, ohne vom Strahlungskegel 15 erfaßt zu werden. Dadurch wird eine zusätzliche Streustrahlung vermieden, die bei der direkten Bestrahlung der Kanten der Blenden 8 entstehen könnte. Durch die exakte Strahlführung der vorliegenden Erfindung können die Kanten 21 der Blenden 8 sehr nahe an das Strahlungsbündel 15 herangeführt sein.Scattered radiation, which could reach the light guide 4 through the corresponding lens 6, is caused by the diaphragms 8 shielded. The diaphragms 8 are outside the field of view 14 and the radiation cone 15, they absorb only the scattered radiation without being detected by the radiation cone 15. This creates an additional scattered radiation avoided, which could arise in the direct irradiation of the edges of the diaphragms 8. Due to the exact The beam guidance of the present invention allows the edges 21 of the diaphragms 8 to be very close to the radiation beam 15 should be introduced.
In Figur 3 sind anstelle der Linsen 6 Blenden 22 angeordnet. Der zur Strahlungsquelle führende Strahlungsleiter 23 und der zum Strahlungsempfänger führende Strahlungsleiter 24 haben jeweils eine zum Meßraum 25 hin konvexe Oberfläche 26 bzw. 27 und verjüngen sich von dieser Oberfläche ausgehend kegelstumpfförmig. Sowohl die konvexe Oberfläche 26 bzw. 27 als auch die kegelstumpfförmige Ausbildung des Strahlungsleiters wirken in Richtung einer Fokussierung des Strahlenbündels. Da jedoch Streustrahlung durch den Strahlungsleiter bis zu seinem maximalen Abstrahlwinkel abgestrahlt werden kann, ist eine Blende 22 neben dem jeweiligen Lichtsumpf 11 bzw. 12 angebracht.In Figure 3 6 diaphragms 22 are arranged instead of the lenses. The radiation conductor leading to the radiation source 23 and the radiation conductor 24 leading to the radiation receiver each have one to the measuring space 25 towards convex surface 26 and 27 and taper from this surface in the shape of a truncated cone. As well as the convex surface 26 and 27 as well as the frustoconical Formation of the radiation guide act in the direction of focusing the beam. There however, scattered radiation through the radiation conductor up to can be emitted at its maximum angle of radiation, a diaphragm 22 is next to the respective light sump 11 or 12 attached.
Einfache Ausführungsformen verwenden als Strahlung sichtbares Licht, als Strahlungsquelle eine Glühlampe oder eine Leuchtdiode, als Strahlungsleiter einen Lichtleiter und als Strahlungsempfänger einen Phototransistor oder eine Photodiode. Daneben kann auch beispielsweise Infrarotstrahlung oder UV-Strahlung eingesetzt werden, sofern entsprechende fokussierende Elemente bzw. Strahlungsleiter zur Verfügung stehen. Simple embodiments use visible radiation as radiation Light, as a radiation source an incandescent lamp or a light emitting diode, as a radiation guide a light guide and a phototransistor or a photodiode as a radiation receiver. In addition, infrared radiation or UV radiation, for example, can also be used, provided that appropriate focusing elements or radiation guides are available.
Die Umgebungsluft wird durch Luftkanäle 28 und 29 dem Meßraum 25 frei von Störstrahlung zugeführt.The ambient air is through air ducts 28 and 29 the Measuring space 25 supplied free of interfering radiation.
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Claims (7)
untergebracht sind.the radiation source and the radiation receiver in separate, mutually radiation-insulated chambers
are housed.
als Strahlungsquelle eine Leuchtdiode und als Strahlungsempfänger eine Photodiode oder ein Phototransistor dient und daß die Schaltung mit diesen Bauelementen mit Ausnahme von Lichtwegen zu den entsprechenden Stirnflächen der Lichtleiter mit einem lichtundurchlässigen Wate 5. Radiation smoke detector according to one of claims 1 to 3, characterized in that
a light-emitting diode is used as the radiation source and a photodiode or a phototransistor is used as the radiation receiver and that the circuit with these components, with the exception of light paths to the corresponding end faces of the light guides, has an opaque facet
zwischen den Strahlungsleitern (-23, 24) und dem Meßraum (25) zumindest eine Strahlbegrenzerblende (22) angeordnet ist.the focusing elements are formed by curved surfaces (26, 27) of the radiation conductors (23, 24) which face the measuring space (25), and that
at least one beam limiter diaphragm (22) is arranged between the radiation conductors (-23, 24) and the measuring space (25).
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