DE3614140A1 - Ausgabekorrektureinrichtung fuer einen analogsensor - Google Patents
Ausgabekorrektureinrichtung fuer einen analogsensorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Korrigieren eines Ausgangssignals eines Analogsensors, welcher ein
Analogsignal erzeugt, das einer Zustandsgröße entspricht, z. B. einer Rauchdichte oder einer Temperatur.
Als Korrektureinrichtungen zum Korrigieren der Ausgangssignale eines Analogsensors gibt es sogenannte Null-Justiereinrichtungen
und Meßspannen-Justiereinrichtungen. Wenn beispielsweise bei einer Temperatur- oder
einer Rauchdichtenänderung ein Strom zwischen 4 und 20 mA ausgegeben wird, Werden die Verstärkungskennlinien
in einem Ausgangsverstärker innerhalb des Analogsensors so justiert, daß ein Null-Punkt und eine Spanne (lineare
Justierung) der Ausgangskennlinie justiert werden.
Allerdings muß bei den herkömmlichen Ausgabekorrektureinrichtungen
für jeden einzelnen Analogsensor die Ausgangskennlinie justiert werden, so daß bei umfangreichen
Anlagen sehr viel Zeit benötigt wird, um sämtliche Sensoren zu justieren. Die Justierung ist nicht nur mühsam,
sondern gewährleistet auch nicht immer die Ausgabe genauer Analogsignale.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben angesprochenen Probleme zu beseitigen oder doch zumindest zu
mildern und eine Ausgabekorrektureinrichtung für einen Analogsensor zu schaffen, der in der Lage ist, unabhängig
von der Ausgangskennlinie des Analogsensors den korrekten Wert für eine von dem Analogsensor erfaßte Zustandsgröße
zu erhalten.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen angegeben.
-y - 36HH0
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Einrichtung
zum Korrigieren eines Ausgangssignals eines Analogsensors nach einer ersten Ausführungsform der
Erfindung,
Fig. 2 ein detailliertes Blockdiagramm
einer in Fig. 1 schematisch dargestellten zentralen Verarbeitungseinheit (CPU),
Fig. 3 eine Skizze, die den inneren Aufbau
eines analog arbeitenden, photoelektrischen Rauchdetektors gemäß Fig.
veranschaulicht,
Fig. 4 eine Schaltungsskizze eines photo
elektrischen Analog-Rauchdetektors,
Fig. 5 Kennlinien zur Erläuterung der Ein
richtungen nach den Fig. 1 und 2,
Fig. 6 und 7 Flußdiagramme, die die Einrichtungen
nach den Fig. 1 und 2 erläutern,
Fig. 8 ein Blockdiagramm einer Einrichtung
zum Korrigieren eines Ausgangssignals eines Analogsensors gemäß einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung,
36ΗΗ0
Fig. 9 ein Bockdiagramm einer Schaltung
einer anderen Form eines photoelektrischen Analog-Rauchsensors,
Fig. 10 ein Bockdiagramm einer Ausgabe
korrekturschaltung gemäß Fig. 9,
Fig. 11 Kennlinien für die Einrichtungen
nach den Fig. 9 und 10, und
Fig. 12 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der
Arbeitsweise der Einrichtungen nach den Fig. 8 bis 10.
Bei der ersten Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 7 enthält eine Korrektureinrichtung für ein Ausgangssignal
eines Analogsensors eine Zentrale (zentrale Signalstation) 1 und mehrere Analog-Feuerdetektoren 3, die zueinander
parallel an ein Paar Versorgungs-/Signal-Leitungen 2a, 2b geschaltet sind, die von der Zentrale 1 kommen.
Die Zentrale 1 enthält eine Sendeeinheit 4, die die Übertragung von Analogdaten von den Analog-Feuerdetektoren
3 durch Abfrage steuert, und eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 5, die die durch die Abfrage gesammelten
Analogdaten korrigiert, um auf der Grundlage der korrigierten Analogdaten den Ausbruch eines Feuers festzustellen.
Der Analog-Feuerdetektor 3, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, ist ein photoelektrischer
Streulicht-Rauchdetektor, wie er in Fig. 3 skizziert ist. Dieser Detektor erfaßt die Dichte von durch ein
Feuer hervorgerufenem Rauch in Form eines Analogbetrags.
Wie Fig. 3 zeigt, sind auf einem Halter 6 innerhalb einer Rauchdetektorkammer einander gegenüberliegend eine
36HH0
Leuchtdiode 7 als lichtemittierendes Element und eine Photodiode 8 als Photodetektor unter einem solchen
Winkel angeordnet, daß das von der Leuchtdiode 7 kommen de Licht nicht direkt auf die Photodiode 8 fällt. Das
von der Leuchtdiode kommende Licht wird durch Rauchpartikel, die in den Rauchdetektorbereich 9 gelangen, unregelmäßig
reflektiert, und das Streulicht gelangt auf die Photodiode 8, um ein der Rauchdichte entsprechendes
Analogsignal zu erzeugen. Der Analog-Feuerdetektor 3 be sitzt außerdem eine Test-Leuchtdiode 10, die an dem
Halter gegenüber der Photodiode 8 derart montiert ist, daß die Photodiode 8 das Licht von der Test-Leuchtdiode
10 direkt empfangen kann.
Die Test-Leuchtdiode gibt Licht in einer Menge ab, die der Streulichtmenge entspricht, die man bei einer vorbestimmten
Rauchdichte erhält (z. B. bei einer Rauchdichte von 5 %/m, bei der es sich um kritische Dichte
für die Auslösung eines Feuer-Erkennungssignals handelt). Bei dieser Einstellung gibt die Photodiode 8 ein
Analogsignal ab, welches der Rauchdichte von 5 %/m entspricht.
Die Lichtmenge läßt sich durch einen veränderlichen Widerstand 12 einstellen, um durch die Test-Leuchtdiode
10 eine Pseudobedingung bezüglich des Eintretens von Rauch mit einer vorbestimmten Dichte zu erzeugen. Die
Justierung zur Erzeugung der Pseudo-Rauchdichte durch die Test-Leuchtdiode 10 geschieht folgendermaßen: Wenn
der Zusammenbau des photoelektrischen Analog-Rauchdetektors in der Fabrik beendet ist, wird in den Rauchdetektor
Rauch einer vorbestimmten Dichte (z. B. eine Rauchdichte von 5 %/m) eingegeben, um ein Analog-Ausgangssignal
(z. B. einen Analog-Ausgangsstrom) zu messen, das bei der vorbestimmten Rauchdichte von dem
Rauchdetektor erhalten wird. Anschließend wird die
■■i
36UU0
Leuchtdiode 10 gespeist, so daß sie, wenn kein Rauch vorhanden ist, Licht aussendet, und die Lichtmenge, die
von der Test-Leuchtdiode 10 ausgegeben wird, wird durch den veränderlichen Widerstand 12 so eingestellt, daß das
dabei erhaltene Analog-Ausgangssignal (Ausgangsstrom) gleich ist demjenigen Signal, welches man bei der vorbestimmten
Rauchdichte erhalten hat.
Ist einmal die Justierung der Lichtmenge durch die Test-Leuchtdiode
abgeschlossen, kann man auf die Photodiode eine Lichtmenge geben, welche dem Streulicht bei Eindringen
von Rauch vorbestimmter Dichte entspricht, indem man lediglich die justierte Test-Leuchtdiode 10 speist,
ohne aber tatsächlich Rauch der vorbestimmten Dichte in den Detektor einzugeben. Auf diese Weise läßt sich die
Pseudobedingung erzeugen, gemäß der Rauch mit der vorbestimmten Dichte in den Detektor gelangt.
Weil die Test-Leuchtdiode 10 sich in der Nähe der Photodiode
8 befindet, ändert sich die Lichtmenge auch nach längeren Zeiträumen kaum. Dies gewährleistet, daß eine
konstante Pseudobedingung für die bestimmte Rauchdichte bei Speisen der Test-Leuchtdiode 8 entsteht.
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm einer Schaltung eines photoelektrischen Analog-Rauchdetektors, bei dem die
Korrektureinrichtung gemäß der Erfindung mit der Einrichtung zum Erzeugen der Pseudobedingung Anwendung
findet.
Eine Treiberschaltung 13 speist eine Leuchtdiode 7 so, daß diese mit einer vorbestimmten Periodendauer intermittierend
Licht abgibt. Eine Lichtdetektorschaltung 14 empfängt mit der Photodiode 8 Licht, welches durch den
Detektor eingedrungenen Rauch gestreut wird, und gibt an eine Ubertragungs-Eingabe/Ausgabe-Schaltung 15 einen
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Analogstrom aus, dessen Kennlinie so beschaffen ist, daß der Strom proportional bezüglich einer Zunahme der
Rauchdichte linear ansteigt, beispielsweise beträgt der Ausgangsstrom 4 mA bei einer Rauchdichte von 0 %/m und
25 mA bei einer Rauchdichte von 5 %/m, d. h. bei einer kritischen Rauchdichte bezüglich eines Feuer-Erkennungssignals.
Die Ubertragungs-Eingabe/Ausgabe-Schaltung 15 erkennt den an sie gerichteten Aufruf seitens der Zentrale
1, welche mittels der Sendeeinheit 4 die Abfrage durchführt, und sie überträgt ein einer Rauchdichte entsprechendes
Analogsignal, indem sie auf der Grundlage des Ausgangssignals der Lichtdetektorschaltung 14 einen
Strom, der einem Analogwert entspricht, durch die Versorgungs/Signal-Leitungen 2a, 2b, die an die Zentrale 1
angeschlossen sind, fließen läßt. Die Ubertragungs-Eingabe/Ausgabe-Schaltung
15 steuert über eine Test-Lichtabgabeschaltung 16 die Test-Leuchtdiode 10 an, wenn
sie von der Zentrale 1 ein Lichtabgabe-Treibersignal für die Test-Leuchtdiode 10 erhält. Dies wird im folgenden
noch näher erläutert. Der veränderliche Widerstand 12 und die Test-Leuchtdiode 10 sind in Reihe an einen Ausgang
der Test-Lichtabgabeschaltung 16 angeschlossen. Diese Schaltung 16 wird zum Zwecke der Lichtabgabe durch
die Zentrale 1 oder durch Betätigen eines Handschalters 17 angesteuert, um die Pseudobedingung bezüglich einer
vorbestimmten Rauchdichte zu erzeugen, z. B. einer Rauchdichte von 5 %/m in dem Detektor.
Im folgenden sollen die Einzelheiten der in der Zentrale 1 vorhandenen CPU 5 beschrieben werden.
Wie Fig. 2 zeigt, enthält die CPU 5 einen Steuerabschnitt 5a, einen ersten arithmetischen Abschnitt 5b,
einen Speicherabschnitt 5c, einen zweiten arithmetischen Abschnitt 5d und einen Feuer-Erkennungsabschnitt 5e. Die
CPU 5 korrigiert die Analogdaten, die durch Abfrage
36HH0
seitens der Sensoreinheit 4 erhalten wurden, und sie stellt den Ausbruch eines Feuers auf der Grundlage der
Analogdaten fest, welche der Korrekturverarbeitung unterzogen worden sind.
Die Korrekturverarbeitung erfolgt auf der Grundlage der Ausgangskennlinie eines Analogsensors gemäß Fig. 5. In
Fig. 5 ist auf der Abszisse die Rauchdichte und auf der Ordinate ein Ausgangsstrom aufgetragen. Die für einen
Analogsensor zu erwartenden Ausgangskennlinien sind gerade Kennlinien, wie durch eine gestrichelte Linie 18
angedeutet ist. Die Kennlinie liefert einen Ausgangsstrom von 4 mA bei einer Rauchdichte von 0 %/m und einen
Ausgangsstrom von 25 mA bei einer Rauchdichte von 5 %/m,
was einer kritischen Rauchdichte bezüglich der Auslösung eines Feueralarms entspricht.
In der Praxis kann allerdings ein realer photoelektrischer Analog-Rauchdetektor nicht immer die der Kennlinie
18 entsprechende Ideal-Kennlinie besitzen. Vielmehr schwankt die Ausgangskennlinie von Detektor zu Detektor.
Deshalb erfolgt die nachstehend beschriebene Korrekturverarbeitung in der CPU 5, damit stets ein "wahrer"
Racuhdichtewert aus dem Ausgangsstrom der Detektoren ermittelt wird, auch wenn die einzelnen Detektoren mit
ihren Ausgangskennlinien von der erwarteten oder idealen Kennlinie 18 abweichen.
Zunächst wird ein Analog-Ausgangsstrom Io (z. B. Io = 5 mA) unter der Bedingung festgestellt, daß die Rauchdichte
Null ist.
Dann wird die von der Test-Leuchtdiode 10 abgegebene Lichtmenge auf eine vorbestimmte Rauchdichte Ds (z. B.
Ds = 5 %/m) eingestellt, und die Test-Leuchtdiode 10 wird gespeist, um Licht abzugeben und eine Pseudobe-
36HU0
dingung einer Rauchdichte von 5 %/m zu erzeugen. Anschließend wird der Ausgangsstrom Is unter dieser Bedingung
gemessen. Das Einstellen und das Erfassen erfolgen in dem Steuerabschnitt 5a.
Anschließend wird in dem ersten arithmetischen Abschnitt 5b auf der Grundlage des Null-Ausgangssignals Io = 5 mA
und des Pseudo-Ausgangssignals Is = 20 mA ein Gradient K einer geraden Linie berechnet, welche die tatsächliche
Ausgangskennlinie 20, die in der Zeichnung durch eine ausgezogenen Linie dargestellt ist, definiert. Dies geschieht
nach folgender Formel:
K = Ds / (Is - Io)
Da Ds = 5 %/m, Is = 20 mA und Io = 5 mA, erhält man K = 0,33.
Wenn der die tatsächliche Ausgangslinie 20 definierende Gradient K erhalten ist, wird die Gradienten-Konstante K
ebenso wie der Null-Datenwert Io in dem Speicherabschnitt 5c gespeichert, und die Daten werden zu dem
zweiten arithmetischen Abschnitt 5d übertragen.
Bezüglich eines dann später erhaltenen Ausgangsstroms Ix führt der zweite arithmetische Abschnitt 5d folgende Berechnung
durch:
Dx = K (Ix - Io)
um eine Rauchdichte Dx zu erhalten, die dem aktuellen Ausgangsstrom Ix entspricht. Durch die oben beschriebene
Korrekturverarbeitung wird sichergestellt, daß man stets die wahre Rauchdichte auf der Grundlage des aktueleln
Analog-Ausgangsstroms erhält, und daß eine genauer Feuererkennung möglich ist, indem man die so erhaltene
36HH0
wahre Rauchdichte zugrunde legt.
Im folgenden soll der gesamte Arbeitsablauf des Ausgabekorrektursystems
für einen Analogsensor unter Bezug auf die Fig. 6 und 7 erläutert werden.
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm für die Korrekturverarbeitung, die in dem vorliegenden Korrektursystem durchgeführt
wird. Wie aus der Figur hervorgeht, wird die Berechnung des Gradienten einer Linie, die die aktuelle
Ausgangskennlinie eines Analog-Feuerdetektors 3 darstellt, als Anfangsverarabeitung durchgeführt.
Die Verarbeitung wird begonnen, nachdem eine vorbestimmte Ubergangs-Zeitspanne nach dem Anschließen einer Versorgungsspannungsquelle
an die Zentrale 1 verstrichen ist. Im Block 21 wird der Sensor, d. h. der Analog-Feuerdetektor
3, durch Abfrage aufgerufen. Im Block 22 werden die unter der Bedingung, daß die Rauchdichte Null
ist, erhaltenen Null-Daten Io von dem Steuerabschnitt 5a gelesen. Das Lesen der Null-Daten Io durch diese Sensor-Abfrage
erfolgt wiederholte Male für ein und denselben Sensor oder Detektor, so daß ein Mittelwert der Null-Daten
Io erhalten wird, der dann als endgültiger Null-Datenwert Io verwendet wird. Der Mittelwert der Null-Daten
kann außerdem durch dynamische Mittelwertbildung oder einfache Mittelwertbildung berechnet werden.
Ist das Lesen der Null-Daten Io abgeschlossen, erfolgt
im Block 23 das Senden eines Signals zum Steuern der Lichtabgabe der Test-Leuchtdiode 10 in dem Detektor 3.
Im Block 24 wird von dem Steuerabschnitt 5a der Test-Lichtabgabe-Datenwert Is gelesen, der unter der durch
die Test-Lichtabgabe erzeugten Pseudobedingung erhalten wurde. Das Lesen des Test-Lichtabgabe-Datenwert Is erfolgt
ebenfalls mehrere Male, wie bei den Null-Daten Io,
-^- 36UU0
und zwar ansprechend auf von dem Steuerabschnitt 5a abgegebene Befehle. Ein Mittelwert der wiederholt gelesenen
Test-Lichtabgabe-Daten wird dann als endgültiger Datenwert Is verwendet. Auch hier kann der Mittelwert
der Daten durch dynamische oder durch einfache Mittelwertbildung berechnet werden.
Anschließend werden im Block 25 die Null-Daten Io, die
Test-Lichtabgabe-Daten Is und die voreingestellte Rauchdichte Ds für die Test-Lichtabgabe aus einem in dem
Speicherabschnitt 5c enthaltenen Festspeicher (ROM) ausgelesen, und von dem ersten arithmetischen Abschnitt 5b
wird die Gradienten-Konstante K der geraden Linie, welche die aktuelle Ausgangskennlinie darstellt, berechnet.
Anschließend werden im Block 26 die Gradientenkonstante K und die Null-Daten Io in einem im Speicherabschnitt 5c
enthaltenen Schreibe/Lese-Speicher (RAM) gespeichert. Nach Abschluß dieser Folge von Verarbeitungsschritten
prüft der Steuerabschnitt 5a im Block 27, ob die Abfrage sämtlicher Sensoren beendet ist oder nicht. Falls ja,
wird die Anfangsverarbeitung abgeschlossen, falls nein, wird zum Block 21 zurückgesprungen, um ähnliche Verarbeitungsschritte
für den anschließenden Sensor durchzuführen.
Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, welches die Arbeitsschritte für eine Feuer-Erkennung in der Zentrale 1 veranschaulicht.
Diese Verarbeitung erfolgt, nachdem die Gradienten-Konstante K der die aktuelle Ausgangskennlinie definierenden
geraden Linie gemäß Fig. 6 erhalten wurde.
Zunächst wird im Block 30 der photoelektrische Analog-Rauchdetektor
durch Abfrage aufgerufen. Dann wird im Block 31 der Analog-Datenwert I von dem Steuerabschnitt
5a gelesen, und der Wert wird zu dem zweiten arithmeti-
36HHO
sehen Abschnitt 5d übertragen. Anschließend wird die
Rauchdichte D im Block 32 berechnet, und zwar auf der Grundlage der Gradientenkonstanten K und des Null-Datenwerts
Io, die in dem Speicherabschnitt 5c gespeichert sind. Dies geschieht nach folgender Formel:
D = K (I - Io)
Auf diese Weise erhält man ungeachtet der Ausgangskennlinie des jeweiligen Sensors stets die wahre Rauchdichte
D.
Wenn die Rauchdichte D ermittelt ist, wird von dem Feuer-Erkennungsabschnitt 5e im Block 33 geprüft, ob die
Rauchdichte D einen für einen Feueralarm kritischen Rauchdichtewert übersteigt, z. B. den Wert 10 %/m übersteigt
oder nicht. Übersteigt der Rauchdichtewert D 10 %/m, erfoglt im Block 34 eine Feuer-Erkennungsverarbeitung
mit der Folge eines Feueralarms und/oder Angabe des Bereichs, in welchem Feuer ausgebrochen ist.
Wenn die Dichte D geringer ist als 10 %/m, wird im Block 35 die Rauchdichte D verglichen mit einer Voralarm-Dichte,
z. B. einer Dichte von 5 %/m. Ist die Dichte D größer als 5 %/m, erfolgt im Block 36 eine Voralarm-Verarbeitung.
Ist die Dichte D kleiner als 5 %/m, wird zum Block 30 zurückgekehrt, um den nachfolgenden Sensor
abzufragen.
Anhand der Fig. 8 bis 12 soll nun eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden.
Gemäß Fig. 8 enthält eine Ausgabekorrektureinrichtung für einen Analogsensor eine Zentrale 51 mit einem Hauptsteuerabschnitt
52 zum Steuern des gesamten Systems und mit einer Sendeeinheit 4. Mehrere Analog-Feuerdetektoren
36H140
53 sind parallel zueinander an ein Paar Versorgungs/ Signal-Leitungen 2a, 2b angeschlossen, die zu der Zentrale
51 führen. Jeder der Feuerdetektoren vermag die Korrekturverarbeitung durchzuführen.
Nach Fig. 9 erhält der Feuerdetektor 53 eine Lichtabgabeschaltung 13, an die außen eine Leuchtdiode 7 angeschlossen
ist, eine Lichtdetektorschaltung 14, an die außen die Photodiode 8 angeschlossen ist, und eine Test-Lichtabgabeschaltung
16 mit einem veränderlichen Widerstand 12, einer Test-Leuchtdiode 10 und einem Handschalter
17. Diese Schaltungen entsprechen hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise im wesentlichen den entsprechenden
Schaltungen der ersten Ausführungsform. Die Leuchtdiode 7, die Photodiode 8 und die Test-Leuchtdiode
10 sind identisch mit den entsprechenden Teilen der Ausführungsform nach Fig. 3.
An die Lichtdetektorschaltung 14 ist eine Ausgabekorrekturschaltung
19 angeschlossen, die einen von der Schaltung 14 erhaltenen Ausgangsstrom auf die vorab erwartete
Ausgangskennlinie korrigiert, z. auf die Ausgangskennlinie, die definiert wird durch eine Linie, in der der
Ausgangsstrom von 4 mA einer Rauchdichte von 0 %/m und der Ausgangsstrom von 25 mA einer Rauchdichte von 5 %/m
(bei dem ein Feueralarmsignal gegeben wird) entspricht, um ein korrigiertes Analog-Ausgangssignal zu erzeugen.
Die aktuelle Ausgangskennlinie des Detektor, die abhängig von der Lichtdetektorschaltung 14 bestimmt wird,
stimmt nicht immer mit der erwarteten Ausgangskennlinie überein. Dies hat verschiedene Gründe. Die Kennlinien
unterscheiden sich von Detektor zu Detektor. Die Ausgabekorrekturschaltung 19 führt eine Korrekturverarbeitung
durch, die im folgenden noch näher erläutert wird. Mit dieser Korrekturverarbeitung sollen die Schwankungen
der einzelnen aktuellen Ausgangskennlinien berücksichtigt werden, und es soll ein Ausgangsstrom für die Ubertragungs-Eingabe/Ausgabe-Schaltung
15 erzeugt werden, der in Einklang steht mit der korrigierten Ausgangskennlinie.
Die Ubertragungs-Eingabe/Ausgabe-Schaltung 15 sendet
Analogdaten bei Erhalt eines Abfragesignals von der Zentrale 1. Die Ubertragungs-Eingabe/Ausgabe-Schaltung 15
erkennt einen an sie gerichteten Aufruf seitens der Zentrale 1 und sendet einen Ausgangsstrom von der Ausgabe-Korrekturschaltung
19. Die Schaltung 15 empfängt außerdem ein Steuersignal zur Betätigung der Test-Lichtabgabeschaltung
16 entsprechend Befehlen, die von der Zentrale 1 kommen.
Im folgenden wird die Ausgestaltung der Ausgabekorrekturschaltung 19 näher erläutert.
Die Ausgabekorrekturschaltung 19 enthält nach Fig. 10 einen Steuerabschnitt 19a, einen ersten arithmetischen
Abschnitt 19b, einen Speicherabschnitt 19c, einen zweiten arithmetischen Abschnitt 19d und einen dritten
arithmetischen Abschnitt 19e zum Korrigieren des Ausgangsstroms der Lichtdetektorschaltung 14, damit an die
Übertragungs-Eingabe/Ausgabe-Schaltung 15 der korrigierte Ausgangsstrom ausgegeben wird.
Die Korrekturverarbeitung erfolgt auf der Grundlage der Ausgangskennlinie eines Analogsensors gemäß Fig. 11. In
Fig. 11 ist auf der Abszisse die Rauchdichte und auf der Ordinate der Ausgangsstrom aufgetragen. Die gestrichelte
Linie 18 ist die erwartete oder ideale, korrekte Ausgangskennlinie. Die Kennlinie 18 hat die Form einer Geraden,
in der der Ausgangsstrom Io1 bei einer Rauchdichte
von 0 %/m die Stärke von 4 mA und bei einer Dichte
von 5 %/m, bei der ein Feuer-Erkennungssignal erzeugt wird, eine Stärke von 25 mA hat. Zunächst wird der Gradient
Ko der Kennlinien-Geraden 18 ermittelt.
Die reale Ausgangskennlinie eines Detektors weist von der idealen Kennlinie 18 ab. Die reale Kennlinie ist in
der Zeichnung durch eine ausgezogene Gerade 20 dargestellt. Bei der Kennlinie 20 beträgt der Ausgangsstrom
Io bei einer Rauchdichte von 0 %/m 5 mA, und bei einer Pseudo-Rauchdichte Ds von 5 %/m, die durch die Test-Leuchtdiode
10 simuliert wird, beträgt der Ausgangsstrom Is 20 mA. Deshalb führt die Ausgabekorrekturschaltung
19 eine Korrekturverarbeitung durch, um einen Ausgangsstrom auf der Grundlage der korrekten Ausgabekennlinie
zu senden, selbst wenn die tatsächliche Kennlinie von der korrekten Ausgabekennlinie 18 abweicht.
Zunächst wird ein Sensor-Ausgangssignal unter der Bedingung festgestellt, daß die Rauchdichte den Wert Null
hat. Dann wird die Test-Leuchtdiode 10 zur Abgabe von Licht veranlaßt, damit ein Ausgangsstrom Is für die
Rauchdichte Ds erhalten wird. Das Erfassen des Stroms erfolgt durch den Steuerabschnitt 19a.
Anschließend wird von dem ersten arithmetischen Abschnitt 19b auf der Grundlage des Sensor-Ausgangssignals
Io bei einer Rauchdichte von Null und des Ausgangsstroms Is für die vorbestimmte Rauchdichte Ds der Gradient Kr
der die aktuelle Kennlinie definierenden Geraden berechnet :
Kr = Ds / (Is - Io) (1)
Wenn der Gradient Kr der Kennlinie 20 ermittelt ist, werden die Gradienten-Konstante Kr und die Null-Daten
im Speicherabschnitt 19c gespeichert, um die Daten dem
4P
-**- 3614U0
-**- 3614U0
zweiten arithmetischen Abschnitt 19d zuzuführen.
Für einen später erhaltenen Ausgangsstrom Ir wird in dem zweiten arithmetischen Abschnitt 19d folgende Berechnung
durchgeführt, um eine Rauchdichte Dx für den Ausgangsstrom Ir zu erhalten:
Dx = Kr (Ir - Io) (2)
Da andererseits der Gradient Ko der die korrekte Ausgangskennlinie
definierenden Geraden (gestrichelte Linie) vorab bestimmt wird, gibt es folgende Beziehungen
zwischen dem korrekten Ausgangsstrom Ix und der Rauchdichte Dx:
Dx = Ko (Ix- Io') (3) Ix = (Dx / Ko) + Io· (4)
Da die Rauchdichte Dx bezüglich eines gegebenen Ausgangsstrom Ir auf der Grundlage der aktuellen Kennlinie
gemäß Gleichung (2) erhalten wird, wird Dx in Gleichung (4) eingesetzt, um den Strom Ix auf der
Grundlage der korrekten Ausgangskennlinie 18 zu erhalten. Dies geschieht mit Hilfe des dritten arithmetischen
Abschnitts 19e.
Der korrigierte Ausgangsstrom wird von der Sendeeinheit
4 durch Abfrage erhalten, und der Hauptsteuerabschnitt 11 führt eine Feuer-Erkennung auf der
Grundlage der durch die Abfrage erhaltenen Analogdaten durch. Der Hauptsteuerabschnitt 11 besitzt außerdem die
Funktion, an den Analog-Feuerdetektor 53 als Unterbrechungssignal mit vorbestimmter Periodendauer ein Steuersignal
zu senden, um, als Alternative zu einer möglichen Handbetätigung, die Test-Leuchtdiode 7 zu veranlassen,
Licht abzugeben, damit der Gradient der aktuellen Aus-
43 ..■ :.■"■■
- 36HU0
gangskennlinie berechnet werden kann.
Im folgenden soll anhand der Fig. 12 der gesamte Ablauf des Ausgabekorrektursystems für einen Analogsensor beschrieben
werden.
Zunächst prüft der in der Ausgabekorrekturschaltung 19 enthaltene Steuerabschnitt 19af ob das System im Test-Betrieb
arbeitet oder nicht (Block 40). Wenn von der Zentrale 1 das Steuersignal gesendet wurde oder der
Handschalter 17 betätigt wurde, befindet sich das System im Testbetrieb. Im Zeitpunkt des Anschließens des Feueralarmsystems
an eine Versorgungsspannungsquelle gelangt das System in den Testbetriebszustand, in welchem eine
Anfangsverarbeitung durchgeführt wird.
Wird der Testbetrieb erkannt, folgt im Schritt 51 das Lesen der Null-Daten Io für die Rauchdichte Null durch
den Steuerabschnitt 19a. Anschließend wird im Block 42 die Test-Leuchtdiode 10 gespeist, und im Block 43 werden
die Test-Lichtabgabedaten Is gelesen. Vorzugsweise werden mehrere Null-Daten Io sowie Test-Lichtabgabedaten Is
gelesen, um als endgültige Datenwerte Io und Is im Block 41 bzw. im Block 43 gemittelte Werte zu erhalten. Die
Mittelwertbildung der Null-Daten kann auch durch dynamische oder einfache Durchschnittbildung erfolgen.
Wenn auf diese Weise die Null-Daten Io und die Test-Lichtabgabe-Daten
Is erhalten wurden, wird im Schritt 44 der Gradient Kr der gerade aktuellen Ausgabekennlinie
durch den ersten arithmetischen Abschnitt 19b nach obiger Formel (1) berechnet. Der so berechnete Gradient
Kr wird ebenso wie der Null-Datenwert Io in dem Speicherabschnitt 19c gespeichert (Block 45).
IO
-y- 36HH0
Nach der oben beschriebenen Verarbeitungs-Abfolge gelangt das System in den Feuer-Uberwachungszustand. Im
Block 46 wird das aktuelle Ausgangssignal Ir, nämlich
der Ausgangsstrom Ir der Lichtdetektorschaltung 14 (Fig. 9) gelesen. Im Block 47 wird von dem zweiten
arithmetischen Abschnitt 19d auf der Grundlage des Gradienten Kr der aktuellen Kennlinie sowie der Null-Daten
Io nach der Formel (2) die Rauchdichte Dx berechnet, die anschließend im Block 48 zu der konstanten
Steigung Ko und dem Null-Datenwert Io' eingesetzt wird, so daß der korrekte Ausgangsstrom Ix durch den dritten
arithmetischen Abschnitt 19e auf der Grundlage der korrekten Ausgangskennlinie gemäß Formel (4) berechnet
wird. Der Steuerabschnitt 19a sendet den korrekten Ausgabestrom Ix zu der Ubertragungs-Eingabe/Ausgabe-Schaltung
15. Diese überwacht im Block 29 die Abfrage seitens der Zentrale 1. Kommt von der Zentrale 1 eine Abfrage,
so wird der korrekte Ausgangsstrom Ix zu der Zentrale 1 übertragen (Block 50). Obschon bei den oben beschriebenen
Ausführungsbeispielen als Analogsensor ein photoelektrischer
Streulicht-Rauchsensor eingesetzt wird, kann es sich bei dem Analogsensor im Rahmen der vorliegenden
Erfindung auch um andere Typen von Sensoren handeln, z. B. um einen Abschwächungs- oder Auslösch-Rauchdetektor
oder um einen Ionisierungs-Rauchdetektor. Beim letztgenannten Detektortyp wird die Pseudobedingung für
einen (simulierten) Raucheintritt mit einer bestimmten Rauchdichte dadurch erzeugt, daß das Potention einer
Zwischenelektrode in einer mit einer Außenelektrode versehenen
Ionisierungskammer geändert wird (die Zwischenelektrode und eine Innenelektrode enthalten eine Strahlungsquelle).
Die Ausgabekorrektur gemäß der Erfindung wird dadurch realisiert, daß man unter der Pseudobedingung
einen Ausgangsstrom für ein Feuer-Erkennungsssignal erhält. Der Analogsensor, bei dem die folgende Erfindung
Anwendung findet, ist nicht auf einen Sensor zum Erfas-
sen einer Rauchdichte oder einen Sensor zum Feststellen einer durch ein Feuer hervorgerufenen Temperaturänderung
beschränkt. Das Ausgabekorrektursystem nach der Erfindung ist auf jeden Sensor anwendbar, der ein analoges
Ausgangssignal erzeugt, welcher einer geeigenten Zustandsgröße entspricht. Mit der Korrektureinrichtung
läßt sich eine korrigierte Zustandsgröße erhalten, ungeachtet der Ausgangskennlinie des jeweiligen Sensors.
Die Berechnung für die Korrektur erfolgt bei den obenbeschriebenen Ausführungsbeispielen in der Zentrale.
Statt dessen kann man auch einen Zwischenverstärker so ausstatten, daß er die Korrekturberechnung durchführt
und ein Analogsignal oder ein Feuersignal zu der Zentrale sendet.
Anstatt Analogdaten zu der Zentrale zu senden, läßt auch ein vorbestimmter Schwellenwert in dem Sensor einstellen,
so daß nur ein Alarmsignal zu der Zentrale gegeben wird, wenn die Analogdaten den vorbestimmten Schwellenwert
übersteigen. Alternativ kann ein solcher Schwellenwert auch in einem Zwischenverstärker vorgesehen werden.
- Leerseite -
Claims (9)
1. Ausgabekorrektureinrichtung für einen Analogsensor, der ein einer Zustandsgröße entsprechendes Analogsignal
ausgibt, gekennzeichnet durch einen Steuerabschnitt, der von dem Analogsensor ein Ausgangssignal
empfängt, welches der Sensor unter der Bedingung erzeugt hat, daß die Zustandsgröße Null ist,
sowie ein Ausgangssignal des Analogsensors empfängt, welches dieser unter der Pseudobedingung erzeugt hat,
welche einer gewissen Zustandsgröße äquivalent ist, einen ersten arithmetischen Abschnitt zum Berechnen
eines Gradienten auf der Grundlage der Ausgabesignale unter der Null-Bedingung und der Pseudobedingung,
einen Speicherabschnitt zum Speichern der durch den Gradienten definierten Ausgabesignal-Kennlinie,
und einen zweiten arithmetischen Abschnitt zum Berechnen einer dem Ausgangssignal des Analogsensors
entsprechenden Zustandsgröße auf der Grundlage der durch den Gradienten definierten Ausgangssignal-Kennlinie.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste arithmetische Abschnitt, der Speicherabschnitt
und der zweite arithmetische Abschnitt in einer Zentrale angeordnet sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Analogsensor ein photoelektrisch
arbeitender Sensor ist, der einen lichtemittierenden Abschnitt und einen photoempfindlichen Abschnitt
36HH0
aufweist und außerdem als Mittel zum Erzeugen der Pseudobedingung einen zusätzlichen lichtemittierenden
Test-Abschnitt aufweist, mit dem der photoempfindliche Abschnitt direkt beleuchtet wird.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste arithmetische Abschnitt
den Gradienten dadurch berechnet, daß er die Zustandsgröße unter der Pseudobedingung dividiert durch
ein Subtraktionsergebnis entsprechend dem Ausgangssignal unter der Pseudobedingung, abzüglich dem Ausgangssignal
unter der Null-Bedingung.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite arithmetische Abschnitt
das Ausgangssignal des Analogsensors unter der Null-Bedingung von einem gegebenen Ausgangssignal
des Analogsensors subtrahiert und das Subtraktionsergebnis mit dem Gradienten multipliziert.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Analogsensor mit einer Ausgabekorrekturschaltung
ausgestattet ist, die den ersten arithmetischen Abschnitt, den Speicherabschnitt, den zweiten arithmetischen
Abschnitt und einen dritten arithmetischen Abschnitt enthält, wobei der dritte arithmetische
Abschnitt aus der durch den zweiten arithmetischen Abschnitt berechneten Zustandsgröße einen korrigierten
Ausgabewert berechnet, der in Einklang steht mit der richtigen Ausgangssignal-Kennlinie.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste arithmetische Abschnitt den Gradienten
dadurch berechnet, daß er die Zustandsgröße unter der Pseudobedingung dividiert durch ein Subtraktionsergebnis,
das dem Ausgabewert unter der Pseudobedingung
3614H0
abzüglich dem Ausgabewert unter der Null-Bedingung entspricht.
8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite arithmetische Abschnitt das Ausgangssignal
des Analogsensors unter der Null-Bedingung von einem gegebenen Ausgabewert subtrahiert, der von dem
Analogsensor erfaßt wird und das Subtraktionsergebnis mit dem Gradienten multipliziert.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte arithmetische Abschnitt
die von dem zweiten arithmetischen Abschnitt berechnete Zustandsgröße nach Maßgabe der Korrektur-Ausgangskennlinie
durch Beziehungswerte ersetzt.
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