DE3909073C2

DE3909073C2 -

Info

Publication number: DE3909073C2
Application number: DE19893909073
Authority: DE
Inventors: Waldemar 8000 Muenchen De Marinitsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-03-20
Filing date: 1989-03-20
Publication date: 1992-10-29
Also published as: DE3909073A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Dauerfailsafeprüfung einer Infrarot-Sensoreinrichtung eines Gefahrenmelders nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der EP 00 67 339 B1 bekannt.

Gefahrenmelder werden unter anderem zum Raumschutz, als Arbeitsplatzsicherung, als Einbruchsicherung beispielsweise in Banken oder auch als Alarmeinrichtungen bei Fahrzeugen, insbesondere bei Förderzeugen verwandt, um ein Alarmsignal zu erzeugen, wenn sich beispielsweise eine Person dem Fahrzeug nähert. Ein derartiger Gefahrenmelder mit einer Infrarot- Sensoreinrichtung ist beispielsweise in der älteren deutschen Patentanmeldung P 38 37 054.9 beschrieben.

Derartige Gefahrenmelder nehmen über ihre Infrarot-Sensorein richtung Wärmequellen wahr, die in den Überwachungsbereich der Infrarot-Sensoreinrichtung eintreten, wobei das Ausgangs signal der Sensoreinrichtung zu einem Auslösesignal verar beitet wird, das am eigentlichen Alarmgeber des Gefahren melders liegt.

Aus Gründen der Betriebssicherheit ist es bei derartigen Gefahrenmeldern notwendig, während des Betriebes unun terbrochen oder in regelmäßigen Intervallen, eine Failsafe prüfung durchzuführen, um sich zu vergewissern, daß die Anlage fehlerfrei arbeitet und eingeschaltet ist. Wenn insbesondere beispielsweise das Fenster der Sensoreinrichtung verklebt ist oder die Mindesttransmission der Fensterfolie nicht mehr gegeben ist, dann arbeitet der Gefahrenmelder nicht mehr fehlerfrei, sie ist blind. Das kann zur Folge haben, daß auftretende Gefahren nicht mehr erfaßt und gemeldet werden.

Insbesondere bei Gefahrenmeldern die aus Gründen der Einbruchsicherung beispielsweise in Banken angeordnet sind, ist ein Anschluß an eine Meldeeinrichtung vorgesehen, die Informationen über die Funktionsfähigkeit der Anlage laufend nach außen durchgibt.

Im Gegensatz zu signalgebenden und signalempfangenden Sensoren ist es jedoch insbesondere bei passiven Infrarot- Sensoreinrichtungen nicht möglich periodisch Probeläufe durchzuführen, da Infrarot-Sensoreinrichtungen keine eigenen Signale aussenden, über deren Empfang auf die Funktionsfähig keit der Sensoreinrichtung geschlossen werden könnte.

Eine Funktionsprüfung eines Infrarotdetektors dadurch vorzunehmen, daß in regelmäßigen Zeitabständen Infrarottestsignale an die Sensoreinrichtung abgegeben werden, ist aus dem DE-GM 84 04 388 bekannt.

Bei der eingangs genannten Schaltungsanordnung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 wird demgegenüber von den auch ohne Gefahrensituation immer auftretenden Grundsignalen der Infrarot-Sensoreinrichtung, d. h. den bei normaler Umweltbe einflussung statistisch schwankenden Ausgangssignalen dieser Sensoreinrichtung Gebrauch gemacht, um über das Ausbleiben dieser Signale über ein bestimmtes Zeitintervall auf eine Fehlfunktion der Sensoreinrichtung zu schließen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, die bekante Schaltungsanordnung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß sich eine höhere Sicherheit der Failsafeprüfung ergibt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Ausbildung gelöst, die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegeben ist.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung werden somit die Ausgangssignale der Infrarot-Sensoreinrichtung über den Verstärker hoch verstärkt und über den Schmitt-Trigger in Impulse umgewandelt, die ein Zeitglied takten, dessen Ausgangssignal zusammen mit dem Ausgangssignal des Schmitt-Triggers an der Referenzstufe liegt, die mit dem Alarmgeber des Gefahrenmelders verbunden ist. Wenn am Zeitglied über ein bestimmtes Zeitintervall keine digitalen Signale liegen, dann wird dieses Zeitglied nicht mehr getaktet, so daß die Referenzstufe kippt und den Alarmgeber auf Alarm schaltet.

Da bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers über zwei Wege, nämlich einmal direkt und einmal über das Zeitglied an die Referenzstufe gelegt wird, ergibt sich die gewünschte höhere Sicherheit der Failsafeprüfung.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind Gegenstand der Ansprüche 2 und 3.

Im Folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 das schematische Schaltbild eines Ausführungsbei spiels der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und

Fig. 2A und 2B in Zeitdiagrammen die Wellenform der an verschiedenen Punkten der in Fig. 1 dargestellten Schaltung auftretenden Signale.

In Fig. 1 ist das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Dauerfailsafe prüfung einer Infrarot-Sensoreinrichtung 1 eines Gefahren melders dargestellt. Die Infrarot-Sensoreinrichtung 1 ist mit einem Fenster 2 versehen, in das die von einer Wärmequelle ausgehende Wärmestrahlung eintritt, auf die ansprechend die Infrarot-Sensoreinrichtung 1 ein entsprechendes analoges Ausgangssignal erzeugt.

Dieses Ausgangssignal der Infrarot-Sensoreinrichtung 1 liegt bei einem üblichen Gefahrenmelder über einen ersten Opera tionsverstärker 3 und einen zweiten Operationsverstärker 4 an einem Ausgang 5, der zum Alarmgeber des Gefahrenmelders, das heißt zu dem entsprechenden Relais führt. Der Operationsver stärker 3 ist insbesondere so regelbar, daß er Impulse unterhalb eines nutzbaren Pegels unberücksichtigt läßt, so daß nur Ausgangssignale der Infrarot-Sensoreinrichtung 1 mit einem Pegel über einem bestimmten Grenzwert verstärkt werden und zum Auslösen des Alarmgebers führen können.

Parallel zu diesem normalen Schaltkreis zur Auswertung der Ausgangssignale der Infrarot-Sensoreinrichtung 1 zum Auslösen des Gefahrenmelders, ist ein weiterer Schaltkreis zur Dauerfailsafeprüfung der Infrarot-Sensoreinrichtung 1 vorgesehen, der aus einem Verstärker 6, einem Schmitt-Trigger 7, einem Zeitglied 8 und einer Referenzstufe 10 besteht. Die beiden oben genannten Schaltkreise treffen sich vor dem Eingang des zweiten Operationsverstärkers 4.

Das Ausgangssignal der Infrarot-Sensoreinrichtung 1 liegt daher in Fig. 1 zunächst an einem Verstärker, beispielsweise an einem Verstärkungstransistor 6, der dieses Ausgangssignal hoch, beispielsweise auf das 3000- bis 5000fache verstärkt und dessen verstärktes Ausgangssignal an dem Schmitt-Trigger 7 liegt, der beispielsweise in Form einer Flip- Flopschaltung ausgebildet ist und das anliegende Eingangs signal auf einen bestimmten Pegel bis beispielsweise 5 Volt begrenzt. Die Ausgangssignale des Schmitt-Triggers 7 liegen einerseits direkt an der Referenzstufe 10, die gleichfalls in Form einer Flip-Flopschaltung ausgebildet sein kann, sowie andererseits an einem Zeitglied in Form eines Monoflops oder eines AMV-Generators bzw. Rechteckoszillators 8, der eine einstellbare Zeitkonstante hat, die über ein angeschlossenes RC-Glied 9 einstellbar ist. Der Ausgang des Zeitgliedes 8 liegt am zweiten Eingang der Flip-Flopschaltung 10. Das Ausgangssignal der Flip-Flopschaltung 10 liegt zusammen mit dem Ausgangssignal des Operationsverstärkers 3 der Schaltung zur Auswertung des Gefahrenmeldesignals der Infrarot-Sensoreinrichtung 1 am Operationsverstärker 4. Zwischen die Flip-Flopschaltung 10 und den Operationsver stärker 4 kann ein logisches Verknüpfungsglied 11 geschaltet sein, an dessen zweitem Eingang ein Toggle-Taktsignal vom Relaiskontakt des Alarmgebers liegt, der zur Selbstüber wachung dieses Relaiskontaktes dient. Beim Fehlen entweder dieses Toggle-Taktsignals oder des Ausgangssignals der Flip- Flopschaltung 10, d. h. beim Kippen der Referenzstufe 10 wird somit ein entsprechendes Alarmsignal ausgelöst.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der oben beschriebenen Schaltungsanordnung im einzelnen anhand der Fig. 2A und 2B beschrieben.

Am Ausgang der Infrarot-Sensoreinrichtung 1 treten aufgrund der Thermik der Umgebungsluft fortlaufend Ausgangssignale mit einem Pegel auf, der unter dem nutzbaren Pegel liegt, ab dem der Operationsverstärker 3 diese Ausgangssignale verstärkt und zu einem Gefahrenmeldesignal verarbeitet. Diese Grundsignale 1 mit niedrigem Pegel werden durch den Verstär ker 6 zu Signalen hochverstärkt, d. h. auf das 3000- bis 5000fache verstärkt, worauf anschließend eine Schwellen wertbegrenzung durch die Flip-Flopschaltung 7 derart erfolgt, daß am Ausgang der Flip-Flopschaltung 7 Impulse mit der in Fig. 2B dargestellen Form auftreten, die an der Referenzstufe 10, sowie an dem Zeitglied 8 liegen.

Das Zeitglied 8 kann in Form eines Monoflops oder eines Rechteckoszillators ausgebildet sein, deren Zeitkonstante, beispielsweise über das RC-Glied 9, voreinstellbar ist. Das Zeitglied 8 ist durch einen anliegenden Impuls für eine bestimmte Zeit auslösbar und kippt zurück, wenn es innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls keinen neuen Eingangsimpuls empfängt. Dieses Zeitintervall kann bei ca. 0,5 bis 1,0 Minuten liegen.

Wenn beispielsweise das Fenster 2 der Infrarot-Sensoreinrich tung 1 verklebt ist oder die Fensterfolie nicht mehr die notwendige Mindesttransmission hat, dann treten am Ausgang der Infrarot-Sensoreinrichtung 1 keine Ausgangssignale mehr auf, so daß auch die Eingangssignale am Zeitglied 8 über einen längeren Zeitraum ausbleiben, was zum Rücksetzen des Zeitgliedes 8 und somit zu einem Kippen der Referenzstufe 10 führt, so daß ein entsprechendes Signal am Alarmgeber des Gefahrenmelders liegt. In dieser Weise wird ein Daueralarm ausgelöst, der erst dann wieder endet, wenn erneut digitale Eingangssignale am Zeitglied 8 auftreten, die dieses Zeitglied erneut setzen.

Solange derartige Impulse am Zeitglied 8 in Abständen liegen, die durch die Zeitkonstante des Zeitgliedes 8 bestimmt sind, bleibt der Alarmweg unangetastet und meldet die Anlage einen fehlerfreien Betrieb.

Bei einer Infrarot-Sensoreinrichtung eines Gefahrenmelders der oben angegebenen Art kann weiterhin auch über eine Testreizung mittels einer Wärmequelle z.B. eines Lämpchens eine Failsafeprüfung bei Betriebsbeginn durchgeführt werden, wobei in diesem Fall lediglich geprüft wird, ob die Infrarot- Sensoreinrichtung auf das Anschalten des Lämpchens adäquat anspricht. Testreizungen mit einer derartigen Wärmequelle in einem Maß, das zu Ausgangssignalen der Infrarot-Sensorein richtung mit einem Pegel führt, die unter dem nutzbaren Pegel des Signals liegt, das zur Auslösung des Gefahrenmelders verarbeitet wird, können jedoch auch zur Dauerfailsafeprüfung ausgenutzt werden, falls derartige Testreizungssignale in regelmäßigen Abständen während des Dauerbetriebs des Gefahrenmelders erzeugt werden. Die Verarbeitung dieser Testreizungssignale erfolgt dabei in der gleichen Weise wie die Verarbeitung der Grundsignale, die durch die Thermik der umgebenden Luft hervorgerufen werden, wie es im obigen beschrieben wurde.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ermöglicht eine zuverlässige Überwachung der Betriebssicherheit eines Gefahrenmelders, der mit einer Infrarot-Sensoreinrichtung ausgerüstet ist. Dabei ist die Überwachungsfunktion von den Anspreche- und Anhaltezeiten der jeweiligen Infrarot-Sensoreinrichtungen völlig unabhängig, die verschieden sein können, da die Geschwindigkeit des Ansprechens von der Menge der auftretenden Wärme abhängig ist, so daß der Wärmeimpuls um so stärker ist, je direkter die Wärmequelle im Bereich der Optik der Infrarot-Sensorein richtung liegt. Beim dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt jedoch eine Digitalisierung des analogen Ausgangssignals der Infrarot-Sensoreinrichtung mittels einer Pegelbegrenzung, so daß die Fehlerprüfung von der Empfindlichkeit der Infrarot- Sensoreinrichtung selbst unabhängig wird. Die zeitlichen Abstände der Impulse und deren Breite haben auf die Funk tionsfähigkeit keinen Einfluß, da nur die zuletzt auftreten de, abfallende Flanke des digitalen Impulses von der Flip- Flopschaltung 7 das Zeitglied 8 (für 0,5 bis 1,0 min) anstößt.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Dauerfailsafeprüfung einer In frarot-Sensoreinrichtung eines Gefahrenmelders mit

- einem Verstärker, an dessen Eingang die Ausgangssignale der Sensoreinrichtung liegen und dessen Ausgang mit einem Analog/ Digitalwandler verbunden ist, und
- einer Signalverarbeitungsschaltung zum Verarbeiten der digita len Ausgangssignale des Analog/Digitalwandlers, die mit einem Alarmgeber des Gefahrenmelders verbunden ist und diesen auslöst, wenn innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls keine auf normale Umwelteinflüsse zurückzuführenden Grundsignale der Sensorein richtung aufgetreten sind,

dadurch gekennzeichnet,
daß es sich beim Analog/Digitalwandler um einen Schmitt-Trigger (7) handelt und
daß die Signalverarbeitungsschaltung aus einem Zeitglied (8), das durch die Ausgangssignale des Schmitt-Triggers (7) jeweils für eine bestimmte Zeit ausgelöst wird, und einer Referenzstufe in Form einer Flip-Flopschaltung (10) mit zwei Eingängen aufgebaut ist, an deren einem Eingang direkt das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers (7) liegt, an deren anderem Eingang das Aus gangssignal des Zeitgliedes (8) liegt und deren Ausgang mit dem Alarmgeber des Gefahrenmelders verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schmitt-Trigger (7) aus einer Flip-Flopschal tung besteht und das Zeitglied (8) ein Mono-Flop mit einstell barer Zeitkonstante ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die in Form einer Flip-Flopschal tung (10) aufgebaute Referenzstufe und dem Alarmgeber des Gefah renmelders ein logisches Verknüpfungsglied (11) geschaltet ist, an dessen anderem Eingang Toggle-Taktsignale vom Relaiskontakt des Alarmgebers des Gefahrenmelders liegen, die zur Selbstüber wachung dieses Relaiskontaktes dienen.