DE4140351A1 - Lichtempfindlicher rauchdetektor - Google Patents

Lichtempfindlicher rauchdetektor

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DE4140351A1
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Withdrawn
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DE4140351A
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Fred J Conforti
John S Hemmer
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Pittway Corp
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Pittway Corp
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
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    • G—PHYSICS
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    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
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    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
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Description

Die Erfindung betrifft eine Feuermeldevorrichtung, insbesondere eine lichtempfindliche Feuermeldevorrichtung.
Detektoren für Rauch- oder Verbrennungsprodukte sind allgemein verfügbar geworden und sind in vielen kommerziellen Gebäuden und in vielen Wohnungen vorhanden. Diese Geräte werden als besonders wichtig betrachtet, um gerade in der Nacht, wenn zum Beispiel die Bewohner einer Wohnung schlafen, bei einem Feuer die Bewohner frühzeitig zu warnen.
Eine weit verbreitete Art von Rauchdetektor verwendet zum Erfassen von Rauch eine schwach radioaktive Quelle in einer Ionisationskammer. Ein anderer Typ benutzt eine Quelle für Strahlungsenergie und einen in einem Abstand davon angeordneten Photodetektor zum Überwachen der Dichte von Rauch.
Die bekannten Detektoren für den Heim- oder Wohnungsgebrauch weisen im allgemeinen einen vorab eingestellten Schwellenwert auf, mit dem ein variierendes elektrisches Signal verglichen wird, das mit der Dichte des Rauchs bzw. der Verbrennungsprodukte in Beziehung steht. Wenn das variierende elektrische Signal den Schwellenwert um einen vorgegebenen Betrag übersteigt, gibt der Detektor ein Alarmsignal ab.
Bei den bekannten Detektoren wird jedoch nicht berücksichtigt, daß in kleineren Wohnungen durch Küchenrauch unvermeidliche Fehlalarme ausgelöst werden können. Es besteht daher ein Bedürfnis nach einem Rauchdetektor, der auf Verbrennungsprodukte, die bei normalen Kochvorgängen entstehen, weniger empfindlich ist und der doch einen guten Sicherheitsgrad besonders zu nächtlichen Zeiten, in denen nicht gekocht wird, besitzt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Rauchdetektor zu schaffen, mit dem Fehlalarme durch Küchenrauch und dergleichen verhindert werden können und der doch insbesondere während der Nacht einen sehr hohen Sicherheitsgrad aufweist.
Diese Aufgabe wird durch einen Rauchdetektor mit variabler Empfindlichkeit gelöst, der bei Tageslicht einen ersten Sicherheitsgrad und bei Nacht einen zweiten, höheren Sicherheitsgrad aufweist. Der Detektor beinhaltet ein Basiselement und eine auf dem Basiselement angebrachte Vorrichtung zum Erfassen von Rauch.
Der Detektor hat eine variable Empfindlichkeit. Er beinhaltet eine elektrische Schaltung, die auf Strahlungsenergie empfindlich ist und die mit der Vorrichtung zum Erfassen von Rauch in Verbindung steht. Die auf Strahlungsenergie empfindliche Schaltung erfaßt einfallende Strahlung oder Strahlungsenergie und verringert in Reaktion darauf die Empfindlichkeit der Vorrichtung zur Erfassung von Rauch.
Die einfallende Strahlungsenergie kann sichtbarem Licht entsprechen. Die auf Strahlungsenergie empfindliche Schaltung kann ein optisches Element wie einen Phototransistor oder eine Cadmiumsulfid-(CdS-)Zelle mit veränderlichem Widerstand beinhalten. Alternativ kann als optisches Element ein Phototransistor verwendet werden.
Mittels einer in Serie verbundenen Anzahl von Widerständen kann ein Schwellenwert für den Apparat zur Erfassung von Rauch gebildet werden. Durch das Anschließen eines auf Strahlungsenergie ansprechenden Elements parallel zu einem der Widerstände kann der Schwellenwert als Funktion des einfallenden Lichts geändert werden.
Wenn das auf Strahlungsenergie ansprechende Element einfallender Strahlung ausgesetzt wird, wird einer der Reihenwiderstände kurzgeschlossen. Im Ergebnis wird so ein erster Schwellenwert gebildet.
Bei Abwesenheit von einfallender Strahlungsenergie hat das Element die Eigenschaft einer hohen Impedanz. Der dazu parallele Widerstand wird dann Teil der Spannungsteiler-Serienschaltung, und es wird ein zweiter, niedrigerer Schwellenwert oder Bezugswert gebildet. Es kann somit während der Nacht ein niedrigerer Bezugswert und während des Tages ein höherer Bezugswert erzeugt werden.
Damit die Vorrichtung Alarm auslöst, muß das Ausgangssignal der Vorrichtung zum Erfassen des Rauches den eingestellten Schwellenwert übersteigen. Während des Tages, bei einem höheren Schwellenwert, ist daher eine höhere Dichte an Rauch erforderlich, um einen Alarm auszulösen. Andererseits hat in der Nacht, bei Abwesenheit von einfallender Strahlungsenergie, ein niedrigerer Schwellenwert zur Folge, daß bereits bei geringer Rauchdichte Alarm ausgelöst wird.
Ein Ausführungsbeispiel für den Rauchdetektor wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 schematisch die Schaltung für einen Rauchdetektor; und
Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Schaltung der Fig. 1 mit einem Spannungsteiler zur Erzeugung einer Bezugsspannung.
Die Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Rauchdetektors 10 des Ionisationstyps. Der Detektor 10 ist auf einem Basiselement 12 angeordnet.
Der Pegel oder die Dichte des den Detektor 10 umgebenden Rauches wird mittels eines herkömmlichen Sensors 14 des Ionisationstyps erfaßt. Alternativ kann auch ein Photosensor verwendet werden.
Ein elektrisches Ausgangssignal des Sensors 14 wird auf einer Leitung 16 zu einem Komparator CA geführt. Eine Widerstandsreihe aus Widerständen R1, R2, R3 erzeugt eine Bezugsspannung VREF, die am Eingangsanschluß 13 des Komparators CA anliegt.
Die Ausgangsspannung VCENT des Sensors 14 auf der Leitung 16 wird im Komparator CA mit der Bezugsspannung VREF verglichen. Wenn die Spannung auf der Leitung 16 VREF übersteigt, löst der Detektor 10 einen Alarm aus.
Parallel zum Widerstand R2 ist eine lichtempfindliche Zelle 18 angeschlossen, beispielsweise eine CdS-Photozelle. Bei Tageslicht ist der elektrische Widerstand der Zelle sehr niedrig. Im Ergebnis wird dadurch der Widerstand R2 kurzgeschlossen.
Bei Dunkelheit ist der elektrische Widerstand der CdS-Zelle 18 sehr hoch. Der Widerstand R2 ist dann nicht mehr kurzgeschlossen und tritt als Teil der Spannungsteilerreihe in Erscheinung, die für den Komparator CA die Bezugsspannung VREF erzeugt.
Die Fig. 2 zeigt die aus den Widerständen R1, R2 und R3 gebildete Widerstandsreihe für den Spannungsteiler. Die Bezugsspannung VREF für den Komparator CA wird aus der am Spannungsteiler insgesamt anliegenden Gesamtspannung VS am Knotenpunkt 20 zwischen dem Widerstand R2 und dem Widerstand R3 durch die effektiven Werte der Widerstände R1, R2 und R3 abgeleitet.
Die parallel zum Widerstand R2 angeschlossene CdS-Zelle 18 hat in Abhängigkeit von der einfallenden Strahlungsmenge einen variierenden Widerstand. Wenn der Pegel der auf die Zelle 18 einfallenden Strahlungsenergie 18 ansteigt, nimmt der innere Widerstand der Zelle erheblich ab.
Bei Tageslicht (oder auch bei künstlicher Beleuchtung durch die Lampen in einer Wohnung, die von deren Bewohnern eingeschaltet werden, solange die Bewohner nicht schlafen) ist die Bezugsspannung demnach hoch, da der Widerstandswert des Widerstandes R2 im Ergebnis aus der Spannungsteilerreihe entfernt wurde. Es wird dadurch nicht so leicht die Bedingung für einen Alarm erreicht, da die Spannung (VCENT) an der Mittenelektrode der Ionenkammer des Sensors 14 dazu einen größeren Wert annehmen muß.
Bei Dunkelheit nimmt die Bezugsspannung ab und die Empfindlichkeit des Detektors zu. Die Spannung an der Mittenelektrode der Ionenkammer bzw. die Ausgangsspannung VCENT des Sensors 14 braucht daher nur wenig anzusteigen, um die Bezugsspannung zu übersteigen und einen Alarm auszulösen.
Die Bedingungen sind daher bei hohem Pegel des Umgebungslichtes gegeben durch:
RCdS « R2 < R1 < R3,
VREF(hell) = VS[R3/(R1 + R3)] (1)
Der Widerstand R2 ist bei Licht kurzgeschlossen.
Bei niedrigem Pegel des Umgebungslichtes gilt:
RCdS » R2,
VREF(dunkel) = VS[R3/(R1 + R2 + R3)] (2)
ΔV = VREF - VCENT.
Aus den Gleichungen (1) und (2) ist ersichtlich, daß VREF(hell)<VREF(dunkel) ist. Mit ansteigendem VREF steigt auch ΔV an. Die Empfindlichkeit des Rauchdetektors nimmt daher entsprechend ab und umgekehrt. Im Ergebnis ist es daher erforderlich, VCENT mehr anzuheben, um den Alarmzustand zu erreichen. Die Werte für die Widerstände R1, R2 und R3 werden in Übereinstimmung mit den obigen Gleichungen gewählt.
Beispielhafte Werte für die Widerstände R1, R2 und R3 sind:
R1 = 820 kOhm,
R2 = 180 kOhm,
R3 = 1 MOhm.
Der Widerstandswert der CdS-Zelle 18 verändert sich so, daß bei 21,5 Lux (2 Foot-Candles) Lichteinfall oder mehr RCdS<500 kOhm wird.

Claims (4)

1. Detektor mit variablem Schwellenwert zur Erfassung einer Umgebungsbedingung, gekennzeichnet durch
  • - ein Basiselement (12);
  • - einen auf dem Basiselement angeordneten Sensor (14) zum Erfassen der Umgebungsbedingung, wobei der Sensor ein elektrisches Ausgangssignal (VCENT) abgibt, das die erfaßte Umgebungsbedingung anzeigt;
  • - eine Schwellenwert-Erzeugungsschaltung (R1, R2, R3), die ein elektrisches Ausgangssignal (VREF) abgibt, das dem erzeugten Schwellenwert entspricht;
  • - ein für Strahlungsenergie empfindliches Element (18), das mit der Schwellenwert-Erzeugungsschaltung zum Ändern des Schwellenwertes in Rekation auf die einfallende Strahlungsenergie verbunden ist; und durch
  • - eine Komparatorschaltung (CA) zum Vergleichen des elektrischen Ausgangssignals (VCENT) des Sensors (14) mit dem Schwellenwert (VREF).
2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (14) einen Rauchdetektor des Ionisationstyps aufweist.
3. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenwert-Erzeugungsschaltung eine Anzahl von Widerständen (R1, R2, R3) enthält.
4. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf Strahlungsenergie empfindliche Element (18) einen Halbleiter mit variablem Widerstand enthält.
DE4140351A 1991-04-11 1991-12-06 Lichtempfindlicher rauchdetektor Withdrawn DE4140351A1 (de)

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