DE3603568C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flammendetektor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 (DE-AS 20 51 640).

Bisher sind auf der Basis der Kenntnis, daß die Frequenz der Charakteristik des Flackerns von Flammen in Bereichen zwischen 0,50 und 20 Hz liegt, Flammendetektoren zur Erkennung des Flackerns der Flammen vorgeschlagen worden, die zum Erkennen der Flammen derart ausgebildet sind, daß diese die Änderungen des Flackerns der Flammen erkennen, welches Flackern den Flammen von Natur aus zugehörig ist. Derartige Flammendetektoren zur Erkennung des Flackerns der Flammen umfassen einen Flammensensor, z. B. einen fotoelektrischen Wandler, der gemäß der Größe der von den Flammen abgestrahlten Strahlungsenergie Signale ausgibt und der derart angepaßt ist, daß dieser charakteristische Frequenzkomponenten der Flammen aus den Signalen des Flammensensors über einen Schmalbandfilter ausgibt, um die Amplitudenwerte der Flammensignale mit einem voreingestellten Referenzwert zu vergleichen und um erforderliche Datenauswertungen durchzuführen, sobald die Flammensignale den Referenzwert übersteigen, um so das Vorliegen von Flammen zu erkennen.

Aus der obengenannten DE-AS 20 51 640 ist ein Flammendetektor vorbekannt, bei dem die von einer Flamme ausgehende Strahlung erfaßt und über einen Wandler in ein elektrisches Meßsignal mit definiertem Frequenzbereich, der dem auszuwertenden Flackerfrequenzbereich entspricht, gewandelt wird. Die Werte auftretender Amplituden werden in einem Maximalwertspeicher gespeichert, dem ein A/D-Wandler nachgeschaltet ist, welcher eine Vergleichseinrichtung, elektronische Schalter sowie einen Treppenspannungsgenerator enthält. Das Ausgangssignal des A/D- Wandlers zählt einen jeweils dem Wertebereich zugeordneten Zähler vorwärts. Eine Flammenmeldung erfolgt in Abhängigkeit davon, ob ein voreingestellter Schwellenwert durch das Zählergebnis überschritten wird.

Aus der DE-AS 10 24 851 ist eine Anzeigevorrichtung für Flammen vorbekannt, bei der innerhalb eines Zeitintervalls von 1 sec wenigstens fünf Impulse eines Begrenzers auftreten müssen, um die erforderliche Spannung für die Auslösung der Alarmvorrichtung durch einen Diskriminator zu liefern.

Entsprechend wird in der DE-AS 22 04 718 ein Flammendetektor beschrieben, bei dem eine Alarmauslösung erst dann erfolgt, wenn der unregelmäßige Anteil der Amplitudenschwankungen der Flammenstrahlung während einer bestimmten Zeitdauer einen Schwellenwert übersteigt.

In der DE-AS 21 08 296 wird die Verschiedenheit der Abstände der Nulldurchgänge der Wechselspannung während einer Meßzeit als Kriterium für eine Alarmauslösung benutzt.

Die beschriebenen herkömmlichen Flammendetektoren haben entweder den Nachteil, daß der Referenzwert zur Erkennung der Flammen auf einen festen Wert eingestellt ist, so daß die Signale z. B. auch als Geräusche aufgefaßt werden können, wenn die Flammensignale geringer als der Referenzwert sind oder im umgekehrten Fall, die Signale werden als Flammen erkannt, wenn Geräuschsignale den Referenzwert übersteigen. Andere herkömmliche Flammendetektoren haben den Nachteil, daß sie anfällig gegen eine Fehlfunktion sind, da sie bei gleicher Flammengröße deren Energiegehalt nicht unterscheiden. Wenn z. B. angenommen wird, daß die Flammen beim Verbrennen von Treibstoff und die Flammen beim Verbrennen von Zeitungspapier in der Größe gleich sind, strahlen dennoch die Flammen beim Verbrennen von Treibstoff intensivere Strahlungsenergien und die Flammen beim Verbrennen von Papier schwächere Strahlungsenergien aus.

Aus diesem Grunde liegt dem herkömmlichen Flammendetektor des oben beschriebenen Bautyps ein solcher Nachteil zugrunde, daß sogar, wenn der Referenzwert genügend hoch eingestellt ist, um diesen so an die Flammen beim Verbrennen von Treibstoff anzupassen, die Signale der Flammen beim Verbrennen von Papier nicht genügend wahrgenommen werden können, was in einer Verzögerung der Flammenerkennung oder in Fehlern der Flammenerkennung resultiert. Wenn andererseits der Referenzwert niedrig eingestellt wird, um diesen somit an die Flammen beim Verbrennen von Papier anzupassen, können die Flammen vom Verbrennen von Treibstoff auch schnell erkannt werden. Es sind jedoch irrtümliche Betätigungen möglich, welche auf Lichtstörungen zurückzuführen sind, weil das Einstellen eines geringen Referenzwertes den gleichen Effekt hat wie das Einstellen einer hohen Erkennungsempfindlichkeit. Folglich wird die Flammenerkennungsbetätigung instabil.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, einen Flammendetektor von hoher Zuverlässigkeit zu schaffen, welcher zur sicheren Erkennung von Flammen ohne die Bewirkung von Fehlfunktionen geeignet ist, sogar dann, wenn ein zeitlich vorübergehendes Geräusch empfangen wird, das einen voreingestellten Referenzwert übersteigt. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, einen Flammendetektor zu schaffen, der zur sicheren und beständigen Erkennung von Flammen geeignet ist, und zwar unabhängig von der Art der verbrennenden Materialien oder der Intensität der von den Flammen abgestrahlten Energie.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen Flammendetektor entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 vor. Bei diesem Flammendetektor wird eine sichere Flammenmeldung erreicht, wenn die gespeicherten positiven und negativen Amplituden-Spitzenwerte ins Verhältnis gesetzt einen Wert ergeben, der in einem vorherbestimmten Bereich, vorzugsweise zwischen 0,5 und 2, liegt, und wenn die Amplitudenspitzenwerte länger als eine vorherbestimmte Zeit aufeinander folgen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von drei, in den Zeichnungen dargestellten, Ausführungsbeispielen von Flammendetektoren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm des gesamten Systems des ersten Ausführungsbeispieles eines Flammendetektors gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ein Flußdiagramm der Arbeitsweise des Flammendetektors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 ein Diagramm, das die Änderungen eines Ausgangssignals einer Erkennungseinrichtung für Änderungen des Flackerns darstellt, welche auf Änderungen in dem Flackern von Flammen zurückzuführen ist,

Fig. 4A ein Diagramm zur Darstellung der Einzelheiten einer AC-Verstärkerschaltung gemäß Fig. 1,

Fig. 4B, C Diagramme der Ausgangs-Wellenformen an den Punkten D1 bzw. D2 gemäß Fig. 4A,

Fig. 5 ein Blockdiagramm des gesamten Systems des zweiten Ausführungsbeispieles eines Flammendetektors gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 ein Blockdiagramm des gesamten Systems des dritten Ausführungsbeispieles eines Flammendetektors gemäß der vorliegenden Erfindung und

Fig. 7 ein Diagramm zur Darstellung der Betätigung der Bestimmungssektion gemäß Fig. 6.

Einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Zunächst wird das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Ausführungsbeispiel näher beschrieben. In der Fig. 1 sind Flammen 1, eine optische Einrichtung 2 und eine Flackeränderungen-Erkennungseinrichtung 3 zur Erkennung von Änderungen im Flackern der Flammen dargestellt. Die Lichtenergie der Flammen 1 wird von der Flackeränderungs- Erkennungseinrichtung 3 über die optische Einrichtung 2 empfangen. Die Flackeränderungs-Erkennungseinrichtung 3 umfaßt eine fotoelektrische Umwandlungsschaltung 4, welche eine Fotodiode, einen Fototransistor oder dgl. zur Umwandlung eines Lichtsignals in ein elektrisches Signal einschließt, und einen Schmalband-Filter 5 zur Aussonderung hochfrequenter Komponenten aus der Frequenzbandcharakteristik der Flammen, wie z. B. 0,50 bis 20 Hz und zur Ausgabe eines Erkennungssignals an eine AC- Verstärkerschaltung 6. Die AC-Verstärkerschaltung 6 verstärkt das Erkennungssignal der Flammen, welche eine Flackerfrequenz im Bereich von 1 bis 10 Hz haben und gibt das Signal an eine A/D-Umwandlungsschaltung 7. Die A/D-Umwandlungsschaltung 7 bewirkt eine A/D-Umwandlung des Signals aus der AC-Verstärkungsschaltung 6 und gibt das Signal an eine Flammenbestimmungssektion 9 über einen Eingabe/Ausgabe-Abschnitt 8.

Die Bestimmungssektion 9 schließt einen Mikrocomputer ein und gibt ein Signal an eine Alarmschaltung 10 weiter über den Eingabe/Ausgabe-Abschnitt 8, um eine Alarmanzeige auszugeben, sobald die Bestimmungssektion 9 das Erkennungssignal der Flackeränderungs-Erkennungseinrichtung 3 entschlüsselt hat und dieses als Flammen bestimmt hat.

Die innere Ausbildung der Bestimmungssektion 9 wird nun beschrieben. Eine Berechnungs-Steuersektion 11 gibt das Erkennungssignal, welches aus der Flackeränderungs- Erkennungseinrichtung 3 über den Eingabe/Ausgabe-Abschnitt 8 erhalten wird, an die Speichersektion 12 und die Berechnungssektion 13. Die Berechnungs-Steuersektion 11 berechnet eine maximale Amplitude A und ein Ausgangsverhältnis B, wie es im Detail später noch beschrieben werden wird. Die Speichersektion 12 stellt als Speicherwert ein Niveau eines Feuersignals ein, welches zunächst aus der Berechnungs-Steuersektion 11 erhalten wird, und erneuert den Speicherwert des Niveaus des Erkennungssignals durch Auswahl unter den Erkennungssignalen, die aufeinanderfolgend von der Berechnungs-Steuersektion 11 erhalten werden, welche synchron mit einem Signalausgangswert der Vergleichssektion 13 arbeitet.

Die Einstellung des Wertes, der in der Speichersektion 13 zu speichern ist, wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 3 genauestens beschrieben. Sobald ein Erkennungssignal, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, erhalten worden ist, werden ein Erkennungssignal P1 als Speicherwert Pmax einer Plus-Änderung und ein Erkennungssignal P2 als Speicherwert Pmin einer Minus-Änderung eingestellt. Danach werden die Speicherwerte Pmax und Pmin erneuert, und zwar basierend auf dem Ausgangssignal der Vergleichssektion 13 und unabhängig voneinander. Die Vergleichssektion 13 vergleicht das Niveau der Signale der Berechnungs-Steuersektion 11 mit den gespeicherten Werten Pmax oder Pmin, die in der Speichersektion 12 eingestellt sind.

Genauer gesagt, werden das Signalniveau der Plus-Änderungskomponente des Erkennungssignals mit dem Speicherwert Pmax und das Signalniveau der Minus-Änderungskomponente des Erkennungssignals mit dem Speicherwert Pmin verglichen. In einem der Fälle, wenn die Amplitude des Erkennungssignals den Speicherwert Pmax oder Pmin übersteigt, wird ein Signal zur Erneuerung des eingestellten Wertes an die Speichersektion 12 ausgegeben, und gleichzeitig wird ein Vergleichssignal zur Berechnungssektion 14 eingegeben. Ein vorher bestimmter Zählwert wird in die Berechnungssektion 14 eingegeben. Die Berechnungssektion 14 zählt die Vergleichssignale, die von der Vergleichssektion 13 erhalten werden, und gibt ein Signal an die Berechnungs-Steuersektion 11, sobald die Zählnummer den voreingestellten Zählwert erreicht. Eine Zeitschaltung 15 überträgt kontinuierlich Zeitdaten zur Berechnungs- Steuersektion 11. Die Berechnungs-Steuersektion 11 überwacht eine Zeitspanne, die seit Eingabe des ersten Erkennungssignals der Flackeränderungs-Erkennungseinrichtung durch den Eingabe/Ausgabe-Abschnitt 8 verstrichen ist, und initiiert eine Serie von Berechnungen, wenn das Signal der Zählsektion 14 innerhalb der voreingestellten Zeitspanne T₀ erhalten wird.

Das Berechnungsverfahren wird nun im einzelnen näher beschrieben. Die zuletzt gespeicherten Werte Pmax und Pmin, welche in der Speichersektion 12 eingestellt sind, werden herausgenommen und die entsprechenden absoluten Werte werden addiert, um die maximale Amplitude A zu erhalten. Genauer gesagt wird die Berechnung ausgeführt, wie es durch nachstehende Gleichung 1 dargestellt ist:

A = |Pmax| + |Pmin| (1)

Wenn der Wert der maximalen Amplitude A einen vorher eingestellten Schwellwert C1 erreicht oder größer ist, wird das Verhältnis des absoluten Wertes des gespeicherten Wertes Pmax zum absoluten Wert des gespeicherten Wertes Pmin berechnet, um das Ausgangsverhältnis B zu erhalten. Genauer gesagt wird folgende Berechnung gemäß Gleichung 2 ausgeführt:

B = |Pmin|/|Pmax| (2)

In der Berechnungs-Steuersektion 11 sind ein erster Schwellenwert C2 und ein zweiter Schwellenwert C3 eingegeben, der größer ist als der erste Schwellenwert C2. Die Berechnungs- Steuersektion 11 führt die Bestimmung von Flammen aus, sobald der Wert des Ausgangsverhältnisses B innerhalb eines bestimmten Bereiches von C2<B<C3 liegt, einschließlich 1, z. B. 0,5<B<2. Sobald die Berechnungs- Steuersektion 11 eine Flammenbestimmung ausführt, basierend auf dem Berechnungsergebnis, wird ein Signal zur Ausgabe eines Alarmes an die Alarmschaltung 10 über den Eingabe/ Ausgabe-Abschnitt 8 ausgegeben. Dieses basiert auf der Kenntnis, daß im Falle von Flammen die Änderungen im Flackern im wesentlichen die gleichen Werte auf der Plusseite und auf der Minusseite einnehmen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Die Berechnungs-Steuersektion 11 führt die Bestimmung eines Geräusches aus und stellt die Zählbetätigung der Zählsektion 14 neu ein, sobald kein Signal von der Zählsektion 14 innerhalb einer voreingestellten Zeitperiode erhalten wird. Alternativ kann die Bestimmung von Flammen durch die Berechnungs-Steuersektion 11 ausgeführt werden, wenn ein Signal von der Zählsektion 14 ausgegeben wird, um so ein Signal zur Alarmschaltung 10 über den Eingabe/Ausgabe- Abschnitt 8 auszugeben.

In diesem System wird dann, wenn der Zählwert den voreingestellten Wert innerhalb der voreingestellten Zeitperiode T₀ erreicht, bestimmt, ob die Werte des Erkennungssignals ansteigen oder abfallen und ob die Flammen an Kraft gewinnen.

Die Fig. 4A zeigt in vereinfachter Darstellung die Funktion der AC-Verstärkerschaltung 6. Die Ausgangsspannungs-Wellenform an einer Ausgangsklemme D1 des Verstärkers 6a hat die Wellenform einer DC-Komponente des Signals, überlagert durch eine AC-Komponente, wie es in der Fig. 4B dargestellt ist, wohingegen die Ausgangsspannungs-Wellenform an der Ausgangsklemme D2 eines Kondensators 6b die Wellenform einer AC-Komponente hat, wie es in Fig. 4C dargestellt ist.

In jeder der Fig. 4B und 4C zeigt der linke Teil der Figuren Änderungen in den Erkennungs-Ausgangswerten, wenn die Flammen 1 durch eine Person abgeschnitten sind, welche an der optischen Einrichtung 2 vorbeigeht. Insbesondere erscheint, wenn eine Person vorbeigeht, das Ausgangssignal als ein Ausgangswert in einer abfallenden Richtung. Das Ausgangssignal, nachdem die Person vorbeigegangen ist, wird leicht wieder eingestellt im Falle der Ausgangsklemme D1, wohingegen der Ausgangswert im Falle der Ausgangsklemme D2 nur mit einigen Überschwingungen wieder eingestellt wird, wie es in Fig. 4C dargestellt ist. Der mittlere Teil des Diagramms jeder der Fig. 4B und 4C zeigt die Änderungen in den Erkennungsausgangswerten, wenn ein Stör-Licht, wie z. B. ein Blitzlicht, auf die optische Einrichtung 2 auffällt. Das Ausgangssignal erscheint als ein Ausgangswert in einer vorübergehend ansteigenden Richtung. Sobald das Stör-Licht verschwindet, wird das Ausgangssignal leicht wieder auf sein ursprüngliches Niveau an der Ausgangsklemme D1 zurückgeführt, wie es im Fall des Abschneidens durch eine Person erfolgt, aber der Ausgangswert wird auf sein Niveau an der Ausgangsklemme D2 erst nach einigen Überschwingungen zurückgeführt. Der rechte Teil des Diagramms jeder der Fig. 4B und 4C zeigt die Änderungen im Signalausgangswert, die durch sich verstärkende Flammen eines Feuers bewirkt werden. Dieser Teil des Diagramms ist in vergrößerter Darstellung in Fig. 3 gezeigt.

Beim herkömmlichen Detektor wird die Bestimmung ausgeführt, wann immer die maximale Amplitude A größer ist als der voreingestellte Wert, unabhängig von der Art von Geräuschen bzw. Störungen. Im Gegensatz hierzu erscheint gemäß vorliegender Erfindung eine Störung bzw. ein Geräusch als ein sehr großes Verhältnis von Pmin zu Pmax, wenn eine Person vorbeigeht, oder als ein sehr kleines Verhältnis von Pmin zu Pmax, wenn Blitzlicht auftrifft, wie es aus den Fig. 4B und 4C ersichtlich ist. Aus diesem Grund werden Störungen bzw. Geräusche nicht als Flammen fehlbestimmt.

Die Wirkungsweise des vorbeschriebenen Ausführungsbeispieles wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 näher beschrieben.

In Fig. 2 wird im Block a der Zählwert der Zählsektion eingestellt als vorherbestimmte Zahl, und der Inhalt des Speichers wird gelöscht, um eine Ausgangseinstellung zu bewirken. Sobald die Flackeränderungs-Erkennungseinrichtung 3 eine Lichtenergie von den Flammen 1 erkennt und das Erkennungssignal P1, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, hierein eingegeben wird, schreitet das Verfahren fort zu Block d über Block c, da die Zählsektion 14 nicht im Block b gebucht, d. h. gezählt hat. In der Vergleichssektion 13 wird das Signalniveau des Erkennungssignals T1, das von der Berechnungs-Steuersektion 11 erhalten worden ist, mit dem gespeicherten Wert Pmax verglichen, der in der Speichersektion 12 gespeichert ist. Da der Speicherwert Pmax als Wert Null in der Speichersektion 12 gespeichert ist, schreitet das Verfahren vom Block d fort zu Block e, in welchem das Signalniveau des Erkennungssignals D1 als Speicherwert Pmax in der Speichersektion 12 eingestellt wird. Im Block f zählt die Zählsektion 14 die Vergleichs- Ausgangswerte der Vergleichssektion 13. Das Verfahren kehrt von Block f zu Block b zurück. Sobald das Erkennungssignal P2, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, eingegeben wird, schreitet das Verfahren fort zu Block d über Block c, da die Zählsektion 14 die vorher bestimmte Anzahl nicht gebucht, d. h. gezählt hat. Im Block d vergleicht die Vergleichssektion 13 das Signalniveau des Erkennungssignals P2, das von der Berechnungs-Steuersektion 11 erhalten worden ist, mit dem gespeicherten Wert Pmax, der dem Erkennungssignalwert P1 entspricht und der in der Speichersektion 12 eingestellt ist. Da der Signalwert des Erkennungssignals kleiner ist als der gespeicherte Wert P1, schreitet das Verfahren fort zu Block g. Im Block g vergleicht die Vergleichssektion 13 den Signalwert des Erkennungssignals P2 mit dem gespeicherten Wert Pmin, der in der Speichersektion 12 eingestellt ist. Da der gespeicherte Wert Pmin mit dem Wert Null in der Speichersektion 12 eingestellt ist, schreitet das Verfahren zu Block g fort zu Block h, um den Signalwert des Erkennungssignals P1 einzustellen als ein gespeicherter Wert Pmin. Im Block i zählt die Zählsektion 14 den Wert plus 1 nach jedem Vergleichswert der Vergleichssektion 13, und das Verfahren schreitet zurück zu Block b. Sobald das Erkennungssignal P3 dann eingegeben ist, schreitet das Verfahren fort zu Block d über Block c, da die Zählschaltung 14 nicht gebucht hat. Im Block d vergleicht die Vergleichssektion 13 den Signalwert des Erkennungssignals P3 mit dem Wert von P1, der vorher als gespeicherter Wert Pmax in der Speichersektion 12 eingestellt ist. Da der Signalwert des Erkennungssignals P3 größer ist als der gespeicherte Wert P1, schreitet das Verfahren fort zu Block e. Im Block e wird das Signalniveau des Erkennungssignals P3 erneut als Speicherwert Pmax in die Speichersektion 12 eingestellt. Das Verfahren schreitet fort zu Block f, in welchem die Zählsektion 14 den Vergleichs-Ausgangswert der Vergleichssektion 13 zählt.

In gleicher Weise werden zu jeder Zeit die Erkennungssignale P4, P5, P6 der Speichersektion 12 mit den Signalniveaus der Erkennungssignale verglichen und, wenn das Signalniveau des Erkennungssignals größer als der gespeicherte Wert Pmax oder kleiner als der gespeicherte Wert Pmin ist, wird der gespeicherte Wert der Speichersektion 12 erneut eingestellt, und die Zählsektion 14 zählt den Wert plus 1 hinzu.

In diesem Zusammenhang schreitet das Verfahren, wenn die Zählsektion 14 den voreingestellten Wert im Block b gezählt bzw. gebucht hat, von Block b fort zu Block j. In Block j überwacht die Berechnungs-Steuersektion 11 die Zeitspanne, die seit der Eingabe des ersten Erkennungssignals P1 verflossen ist und bestimmt, ob der Zähleingang von der Zählsektion 14 innerhalb der voreingestellten Zeitperiode, nämlich T₀, befindlich ist oder nicht. Im Block j wird, sobald die voreingestellte Zeitperiode T₀ verstrichen ist, die Bestimmung als ein Geräusch durchgeführt, und das Verfahren kehrt wieder zurück zu Block a von Block j zur erneuten Überwachung der Flammen.

Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, wenn ein Zählwert-Ausgangswert von der Zählsektion 14 innerhalb der Zeitspanne T₀ erhalten wird, schreitet das Verfahren fort von Block j zu Block k, um die maximale Amplitude A zu berechnen.

Genauer gesagt, gibt die Berechnungs-Steuersektion 11 die gespeicherten Werte Pmax und Pmin aus, die in der Speichersektion 12 gespeichert sind, und addiert die entsprechenden absoluten Werte. Im Block l wird die Bestimmung ausgeführt, ob die maximale Amplitude A größer ist als der voreingestellte Schwellwert C1 oder nicht. Wenn die maximale Amplitude A kleiner ist als der voreingestellte Schwellwert C1, wird die Bestimmung als ein Geräusch durchgeführt, und das Verfahren schreitet wieder zurück zu Block a, um die Flammen weiterhin zu überwachen. Im Block l schreitet das Verfahren, wenn die maximale Amplitude A größer ist als der Schwellwert C1, fort zu Block m, um das Ausgangsverhältnis B zu berechnen. Insbesondere berechnet die Berechnungs- Steuersektion 11 das Verhältnis des absoluten Wertes des zuletzt gespeicherten Wertes Pmin zum absoluten Wert des zuletzt gespeicherten Wertes Pmax. Das Verfahren schreitet fort zu Block q und Block r. Im Block q und im Block r werden die Schwellwerte C2=0,5, kleiner als 1, und der Schwellwert C3=2, größer als 1, eingestellt. Der Wert des Ausgangsverhältnisses B ist im wesentlichen 1 in Übereinstimmung mit dem Ergebnis einiger, von den Erfindern durchgeführten Experimente. Es wurde festgestellt, daß es möglich ist, die oben beschriebenen Werte zwischen 0,50 und 2,0 einzustellen. Folglich wird die Bestimmung ausgeführt, ob das Ausgangsverhältnis B größer ist als der Schwellwert C2 und kleiner ist als der Schwellwert C3 oder nicht. Sobald das Ausgangsverhältnis B kleiner ist als der Schwellwert C2 oder das Ausgangsverhältnis größer ist als der Schwellwert C3 wird die Bestimmung als ein Geräusch durchgeführt, und das Verfahren schreitet wieder zurück zu Block a, um die Flammen weiterhin zu überwachen. Im Block q und im Block r wird, wenn das Ausgangsverhältnis B größer ist als der Schwellwert C3 und kleiner als der Schwellwert C2 die Bestimmung als das Vorliegen von Flammen durchgeführt, und das Verfahren schreitet fort zu Block s, um die Alarmschaltung 10 zur Ausgabe eines Alarmes anzutreiben.

Es wird nachfolgend das in Fig. 5 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel beschrieben. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird ein Signalwert zur Bestimmungssektion 9 nur dann gegeben, wenn die entsprechenden Amplitudenwerte der Plus- und Minus-Änderungskomponenten der Änderungen des Flackerns der Flammen von der Flackeränderungs- Erkennungseinrichtung 3 einen vorher eingestellten Referenzwert C₀ überschreiten. Wenn sie kleiner als der Referenzwert C₀ sind, ist der Signalausgang zur Bestimmungssektion 9 unterbunden, um so die Berechnungsarbeit der Bestimmungssektion 9 zu reduzieren. Insbesondere ist ein Schalter 16 zwischen der AC-Verstärkerschaltung 6 und der A/D-Umwandlungsschaltung 7 vorgesehen. Eine Absolutwert- Umwandlungsschaltung 17 zur Absolut-Umwandlung des Amplitudenwertes des Erkennungssignals der AC-Verstärkerschaltung 6 und eine Referenzwert-Einstellschaltung 18 zur Einstellung des vorher bestimmten Referenzwertes sind weiterhin vorgesehen. Das Absolutwert-Signal der Absolut- Umwandlungsschaltung 17 und der Referenzwert C₀ der Referenzwert- Einstellschaltung 18 werden im Vergleicher 19 verglichen. Sobald das Signalniveau des Bestimmungssignals den Referenzwert C₀ übersteigt, wird der Schalter 16 auf der Basis eines Ausgangswertes des Vergleichers 19 geschlossen.

Die weitere Ausbildung und Wirkungsweise dieses zweiten Ausführungsbeispieles ist im wesentlichen die gleiche wie die des ersten Ausführungsbeispieles.

Es wird nachstehend das in der Fig. 6 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Bestimmungsschaltung durch Schaltungen ausgebildet, die ohne den Gebrauch eines Mikrocomputers auskommen.

In der Fig. 6 ist eine Verhältnis-Berechnungsschaltung 20 dargestellt, welche die gespeicherten Werte Pmax und Pmin aus einer Maximalwert-Speicherschaltung 21 bzw. einer Minimalwert-Speicherschaltung 22 entnimmt, die zwischen der AC-Verstärkerschaltung 6 und der Verhältniswert-Berechnungsschaltung 20 angeordnet sind, um das Verhältnis B zu berechnen. Die Verhältniswert-Berechnungsschaltung 20 ist mit einer Vergleichsschaltung 23 verbunden. Diese Vergleichsschaltung 23 ist aus einem Fenster-Vergleicher gebildet und vergleicht den Verhältniswert B=|Pmin|/|Pmax| mit einem ersten Schwellwert C2 und einem zweiten Schwellwert C3 ähnlich denen des ersten Ausführungsbeispieles und bestimmt, ob das Verhältnis zwischen diesen beiden Schwellwerten liegt oder nicht. Wenn das Verhältnis B zwischen den beiden Schwellwerten C2 und C3 liegt, wird ein Ausgangswert erzeugt und zu einer AND-Schaltung 24 ausgegeben.

Die Ausgangsklemme der AC-Verstärkerschaltung 6 ist mit zwei Vergleicherschaltungen 25, 26 parallel zu der Maximum-Speicherschaltung 21 und der Minimum-Speicherschaltung 22 verbunden.

Die Vergleichsschaltung 25 bestimmt, ob die Bestimmungssektion 9 zu betätigen ist oder nicht, basierend auf dem Vergleich des Signalniveaus einer Plus-Änderungskomponente des Erkennungssignals. Insbesondere, wenn der Wert des Erkennungssignals einen eingestellten Wert T übersteigt, erzeugt die Vergleichsschaltung 25 einen Ausgangswert. Dieser Ausgangswert betätigt eine Timer-Schaltung 27, und die Timer-Schaltung 27 überträgt ein Betätigungssignal auf die Verhältnis-Berechnungsschaltung 20. Der Ausgangswert der Vergleichsschaltung 25 wird auch zum Eingangswert einer AND-Schaltung 32. Wie es in Fig. 7 dargestellt ist, ist der Ausgangswert der Timer-Schaltung 27 Eingangswert zur AND-Schaltung 32. Die AND-Schaltung 32 erzeugt einen Ausgangswert zu einer Ein-Schuß-Impulsschaltung 33. Diese Monoflop-Impulsschaltung 33 erzeugt ein Rückstellsignal, welches in Fig. 7 als Ein-Schuß-Impuls schmaler Breite dargestellt ist und welches zur Maximum- Speicherschaltung 21 und zur Minimum-Speicherschaltung 22 zugeführt wird. Weiterhin geht der Ausgangswert der Timer- Schaltung 27 mit einer kleinen Zeitverzögerung, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, zu einem niedrigen Niveau über und kehrt nach einer vorher bestimmten Zeit T′ zu einem hohen Niveau zurück. Die Zeit T′ ist entsprechend einem Zyklus der Änderung des Ausgangswertes der AC-Verstärkerschaltung 6 vorher bestimmt. Zu dieser Zeit befindet sich der Ausgangswert der Timer-Schaltung 27 auf einem niedrigen Niveau, das Rückstellsignal wird nicht als Ausgangswert von der Schaltung 33 ausgegeben. Wenn das Ausgangssignal der AC-Verstärkerschaltung 6 schwingt, wie es in der letzten Hälfte von Fig. 7 in der Nähe des vorher bestimmten Wertes T dargestellt ist, erzeugt die Vergleicherschaltung 25 kontinuierlich mehrere Ausgangswerte. In diesem Falle ist der Ausgangswert der Timer-Schaltung 27 auf niedrigem Niveau, wie es dargestellt ist, nachdem der zweite und der nachfolgende Ausgangswert ausgeben worden sind, und zwar in der Folge des ersten Ausgangswertes der Vergleicherschaltung 25, so daß folglich das andere Rückstellsignal nicht auftritt.

Aus diesem Grunde werden, wenn die Vergleicherschaltung 25 einen Ausgangswert erzeugt, die gespeicherten Inhalte der Speicherschaltungen 21 und 22 zurückgestellt, und die größten Werte der Plus-Änderungskomponente und der Minus- Änderungskomponente des Erkennungssignals, die als erste nach der Rückstellung eingegeben werden, werden als maximaler Wert Pmax bzw. minimaler Wert Pmin gespeichert und der Verhältnis-Berechnungsschaltung 20 eingegeben, wie es voranstehend beschrieben worden ist. In diesem Fall wird ein Zyklus der Signaländerung für die Größtwerte der Plus-Änderungskomponente und die Minus-Änderungskomponente des zu speichernden Erkennungssignals benötigt. Aus diesem Grunde wird die Timer-Schaltung 27 eingestellt, so daß die Verhältnis-Berechnungsschaltung 20 während des Zyklus in Tätigkeit gehalten wird.

Ferner können die voreingestellte Zeit T′ und der erwartete Zyklus unabhängig voneinander oder in einer bestimmten Beziehung zueinander eingestellt werden, d. h. als der gleiche Wert.

Der Ausgangswert der Vergleichsschaltung 25 wird auch zu einer anderen Timer-Schaltung 28 zugeführt. In dieser Timer-Schaltung 28 wird eine Überwachungszeit T₀ für das Erkennungssignal eingestellt, und die Timer-Schaltung 28 gibt ein Einstellsignal an die Zählerschaltungen 29 und 30 und an eine Speicherschaltung 31 ab, wie es im Detail später noch beschrieben werden wird, und zwar nach dem die Zeit T₀ vergangen ist, seit Ausgabe des ersten Ausgangswertes der Vergleicherschaltung 25.

Die Vergleicherschaltung 26 vergleicht den Maximum-Wert m der Puls-Änderungskomponente des in der Speicherschaltung 31 gespeicherten Erkennungssignals mit dem Wert des Erkennungssignals und erzeugt einen Ausgangswert, sobald der Wert des Erkennungssignals den Wert m übersteigt.

In der Speicherschaltung 31 wird ein erster Ausgangswert der Maximum-Wert-Speicherschaltung 21 zunächst gespeichert, und die gespeicherten Inhalte werden zu jeder Zeit erneuert, zu welcher die Vergleicherschaltung 26 einen Ausgangswert erzeugt. Folglich speichert die Speicherschaltung 31 immer den letzten Maximumwert. Mit anderen Worten funktioniert die Vergleicherschaltung 26 als eine Steuerschaltung für die Speicherschaltung 31.

Die Vergleicherschaltung 26 erzeugt einen Ausgangswert zur Zählschaltung 30. Die Zählschaltung 30 bucht den Wert +1 nach jedem Ausgangswert der Vergleichsschaltung 26 und erzeugt einen Ausgangswert zu der AND-Schaltung 24, sobald der Zählwert den vorher bestimmten Wert erreicht. Die AND-Schaltung 24 erzeugt ein Antriebssignal für die Alarmschaltung 10 und für andere Steuerschaltungen, wenn sowohl der Ausgangswert der Vergleichsschaltung 23 (Fenster- Vergleicher) als auch der Ausgangswert der Vergleicherschaltung 26 erhalten werden.

Eine Zählschaltung 29 ist zwischen der Vergleicherschaltung 23 und der AND-Schaltung 24 geschaltet und zur Verhinderung einer fehlerhaften Bestimmung durch Geräusche vorgesehen. Diese Zählschaltung 29 bucht den Zählwert +1 nach jedem Ausgangswert der Vergleichsschaltung 23. Sobald der Zählwert die vorher bestimmte Zahl erreicht, wird zum ersten Mal ein Ausgangswert zur AND-Schaltung 24 erzeugt.

Die Inhalte der Zählschaltungen 29 und 30 und der Speicherschaltung 31 werden durch ein Rückstellsignal von der Timer-Schaltung 27, wie oben beschrieben, gelöscht. Insbesondere werden die Inhalte der Zählschaltungen 29 und 30 und der Speicherschaltung 31 auf Null zurückgestellt, sobald die eingestellte Zeit T₀ vergangen ist, welche den Überwachungszyklus bestimmt. Wenn folglich eine der Zählschaltungen 29 und 30 einen Ausgangswert innerhalb der Zeit T₀ erzeugt, wird die Bestimmung derart, daß keine Flammen vorhanden sind oder daß nur ein einziger Ausgangswert vorhanden ist, welche auf Geräusche zurückzuführen ist. Die Speicherschaltung 31 wird in einen Standby- Zustand gebracht zur Erzeugung und Speicherung eines Maximalwertes des Erkennungssignals in einem neuen Überwachungszyklus.

Die AND-Schaltung 24 kann jedoch eleminiert werden. In diesem Fall kann jeder Ausgangswert der Zählschaltung 29 oder 30 Ausgangswert der Bestimmungssektion 9 verwendet werden.

Die weitere Ausbildung ist ähnlich der des ersten Ausführungsbeispieles. Gleiche oder ähnliche Teile und Abschnitte sind durch gleiche oder ähnliche Zahlen in Fig. 6 bezeichnet.

Claims (3)

1. Flammendetektor, bei dem die von einer Flamme ausgehende Strahlung erfaßt, verstärkt und die für Flammen typischen Frequenzen ausgefiltert werden, wobei anschließend die Amplitude der der Flackerfrequenz entsprechenden Wechselspannung und deren Zeitdauer zur Brandmeldung ausgewertet werden, gekennzeichnet durch
eine Speichersektion (12) zur Speicherung eines maximalen Amplitudenwertes einer Plus-Änderungskomponente und eines minimalen Amplitudenwertes einer Minus-Änderungskomponente des Detektorsignals,
eine Vergleichssektion (13) zum Vergleich eines später ermittelten Amplitudenwertes des Detektorsignals mit einem maximalen Amplitudenwert einer Plus-Änderungskomponente und mit einem minimalen Amplitudenwert einer Minus-Änderungskomponente und zur Ausgabe sowohl eines Vergleichssignals
als auch eines Signals, das den maximalen und/oder minimalen Wert der Erkennungsdaten zur Speichersektion (12) erneuert, sobald die Amplitude des Erkennungssignals den maximalen Amplitudenwert einer Plus-Änderungskomponente oder den minimalen Amplitudenwert einer Minus-Änderungskomponente übersteigt, der in der Speichersektion (12) gespeichert ist,
eine Zählsektion (14), die den Vergleichsausgangswert der Vergleichssektion (13) zählt und ein Signal ausgibt, sobald die Zählerzahl einen vorherbestimmten Wert in einer vorherbestimmten Zeit nach Eingabe des ersten Erkennungssignals erreicht,
eine Berechnungssektion (11) zur Berechnung des Verhältnisses des Amplitudenwertes einer Minus-Änderungskomponente mit dem Amplitudenwert einer Plus-Änderungskomponente, die in der Speichersektion (12) gespeichert ist,
eine Bestimmungssektion (9) zur Durchführung einer Flammenbestimmuung, sobald das Verhältnis der Amplitudenwerte der in der Berechnungssektion berechneten Signale zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellenwert liegt und der zweite Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert ist, welche vorher in der Speichersektion (12) gespeichert sind und/oder sobald die Berechnungssektion (9) ein Signal ausgibt, und
eine Alarmsektion (10) zur Ausgabe eines Alarms, sobald die Bestimmungssektion (9) die Bestimmung einer Flamme durchführt.

2. Flammendetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der voreingestellte erste Schwellenwert den Wert 0,5 und der voreingestellte zweite Schwellenwert den Wert 2 erhält und daß die Bestimmungseinrichtung (9) ein Feuer feststellt, wenn das Verhältnis der Amplitudenwerte der Signale sich zwischen diesen beiden Schwellenwerten befindet.

3. Flammendetektor nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (16) zur Eingabe des Erkennungssignals mittels des Ausgangswertes der Vergleichssektion (13) vorgesehen ist, sobald der Amplitudenwert des verstärkten Erkennungssignals den in der Referenzwert-Einstellschaltung voreingestellten Referenzwert übersteigt.