DE69518019T2

DE69518019T2 - Funktionsprüfung von photoelektrischen Rauchmeldern

Info

Publication number: DE69518019T2
Application number: DE69518019T
Authority: DE
Inventors: David A Minnis
Original assignee: BRK Brands Inc
Current assignee: BRK Brands Inc
Priority date: 1994-01-21
Filing date: 1995-01-20
Publication date: 2000-12-21
Anticipated expiration: 2015-01-21
Also published as: EP0664533B1; DE69518019D1; CA2140585A1; AU1131695A; AU684119B2; CA2140585C; EP0664533A1; JPH0850094A; US5473167A

Description

Die Erfindung betrifft Rauchmelder und insbesondere photoelektrische Rauchmelder, welche eine Prüfvorrichtung aufweisen.
Rauchmelder werden als wichtige Sicherheitsvorrichtungen angesehen, mit denen sich ein frühzeitiges Alarmsignal bereit stellen lässt, wenn die Rauchmenge in der umgebenden Atmosphäre höher als eine vorher definierte Schwelle ist. Es gibt Ionisations- und photoelektrische Melder, die jeweils bei Wohn- und kommerziellen Anwendungen eingesetzt werden.
Ein Aspekt der Rauchmelderprodukte ist, dass sie gewöhnlich nicht sofort in einen Alarmzustand übergehen und stumm sind, bis die Rauchmenge in der Atmosphäre den vorher eingestellten Wert übersteigt. Daher befindet sich der Detektor meistens in einem Nichtalarmzustand und gibt kein Alarmsignal.
Daher wurden Prüfschaltungen entwickelt, mit denen sich die Detektoren vorübergehend in einen Alarmzustand versetzen lassen. So lässt sich feststellen, ob das Gerät einwandfrei funktioniert oder nicht. Eine solche Schaltung ist im US-Patent 4 321 466 von Mallory et al. offenbart.
In batteriebetriebenen photoelektrischen Detektoren vergrößert die Prüfschaltung den Strahlungsenergie-Output der Lichtquelle. Daher unterliegen die Batterien während der Testphase einem verstärkten Stromverbrauch. Bei batteriebetriebenen Detektoren ist es besonders wichtig, den Stromverbrauch zu minimieren, damit die Batterie möglichst lange hält.
Man möchte daher über eine Prüfschaltung verfügen, die den Strahlungsenergieausstoß eines photoelektrischen Detektors nicht vergrößert, so dass die Batterie durch Minimieren des Stromverbrauchs während der Testbedingung besser und länger hält.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein photoelektrischer Rauchmelder bereitgestellt, umfassend: eine Strahlungsenergiequelle; einen Strahlungsenergiesensor; und an den Sensor angeschlossene Regelschaltungen, welche feststellen, wenn ein Ausgang des Sensors einen Alarmzustand signalisiert, wobei die Schaltungen einen Wartezustand und einen Alarmzustand aufweisen; gekennzeichnet durch Prüfschaltungen zum Vergrößern der Empfindlichkeit des Detektors, wobei die Prüfschaltungen einen Handschalter mit einem Normalzustand und einem Prüfzustand aufweisen, in Kombination mit einer Schaltung aus einer Verstärkerregelungsschaltuncr zur Veränderung der Verstärkung der Regelschaltung oder einer Vorspannungsregelschaltung zur Veränderung der Vorspannung am Sensor, wodurch die Regelschaltung bei korrektem Betrieb des Detektors vom Wartein den Alarmzustand übergeht, wenn der Schalter in Prüfstellung steht, und vom Alarm- in den Wartezustand übergeht, wenn der Schalter in Normalstellung steht.
Ein erfindungsgemäßer photoelektrischer Rauchmelder umfasst eine Strahlungsenergiequelle und einen Strahlungsenergiesensor. Quelle und Sensor sind in einer Rauchzelle untergebracht.
Die Regelschaltungen sind mit dem Sensor verbunden und stellen fest, wenn der Ausgang des Sensors Rauchentstehung anzeigt. Der Sensor wird so unter Vorspannung gesetzt, dass er ein erstes Empfindlichkeits-Warteniveau in einem Nichtalarmzustand bereit stellt.
Eine Prüfschaltung umfasst einen Handschalter in Kombination mit einer Vorspannungsregelschaltung. Bei geschlossenem Schalter ändert die Prüfschaltung die Vorspannung des Sensors, wodurch die Empfindlichkeit des Detektors steigt. Die Regelschaltung geht in Reaktion auf die vergrößerte Empfindlichkeit in einen Alarmzustand über.
Alternativ lässt sich ein Verstärkungsparameter des Melders im Testzustand vergrößern.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Prüfen eines photoelektrischen Rauchmelders bereitgestellt, welcher ein Detektor gemäß dem ersten erfindungsgemäßen Aspekt ist und der: ein Strahlungsenergiebündel erzeugt; einen gestreuten Anteil des Strahls misst, auf der Basis einer ersten Menge der gestreuten Energie einen Nicht-Alarmzustand erstellt, und auf der Basis einer zweiten Menge der gemessenen gestreuten Energie einen Alarmzustand aufbaut, der ein vorher bestimmtes Ausmaß an Verbrennung anzeigt,
wobei das Prüfverfahren gekennzeichnet ist durch manuelles Verändern eines Vorspannungszustandes des Sensors des Detektors oder eines Verstärkungszustandes der Regelschaltung des Detektors, wodurch der Detektor bei einwandfreiem Betrieb während des Tests ohne Veränderung des Strahlungsenergiebündels einen Alarmzustand herbei führt.
Nachstehend werden die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen photoelektrischen Detektors; und
Fig. 2 eine Schemazeichnung des Detektors von Fig. 1. Die Erfindung ist zwar in vielfältigen verschiedenen Ausführungsformen durchführbar, jedoch werden bestimmte Ausführungsformen in den Zeichnungen gezeigt sowie hier näher beschrieben. Die vorliegende Offenbarung soll daher selbstverständlich lediglich die Prinzipien der Erfindung beispielhaft erläutern und die Erfindung keineswegs auf die gezeigten spezifischen Ausführungsformen einschränken.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Detektors 10, der einen integrierten Schaltkreis 12 für Regelfunktionen aufweist.
Der integrierte Schaltkreis 12 ist bspw. ein Motorola Typ MC145011, der öffentlich erhältlich ist und für photoelektrische Rauchmelder verwendet wird. Selbstverständlich lassen sich auch andere integrierte Schaltkreise verwenden. Der jeweils gewählte integrierte Schaltkreis schränkt die Erfindung nicht ein.
Der integrierte Schaltkreis 12 umfasst eine Ausgangs- Treiberschnittstelle 12a, mit der einer Lichtquelle 14 in Abständen Energie zugeführt wird. Der Ausgang der Quelle 14 kann zu Beginn während der Herstellung durch einen Schaltkreis 16 zum Einstellen der Empfindlichkeit eingestellt werden. Die Quelle 14 emittiert Strahlungsenergie R in die Rauchzelle, ncht gezeigt.
Der integrierte Schaltkreis 12 umfasst ebenfalls eine Alarmanzeigeausgangsschnittstelle 12b, die an einen Signalhorntreiberkreis 20 angeschlossen ist. Als einsetzbarer Signalhorntyp dient bspw. ein bei Rauchmeldern verwendetes piezoelektrisches Horn. Der integrierte Schaltkreis 12 wird über eine Eingangsschnittstelle 12c von der Zeitschaltung 22 synchronisiert.
Eine Gleichstromquelle 24, bspw. eine 9 V-Batterie, versorgt den Detektor 10 mit elektrischer Energie. Der integrierte Schaltkreis 12 enthält einen Verstärker, für den sich die Verstärkung über eine Eingangsschnittstelle 12d in einer Verstärkerschaltung 26 einstellen lässt.
An die Eingangsschnittstelle 12e der integrierten Schaltung 12 ist ein Strahlungsenergieempfänger oder Sensor 30 angeschlossen. Die von der Lichtquelle 14 ausgehende Strahlungsenergie R wird von teilchenförmigen Stoffen in der Raumluft in der Rauchzelle gestreut, und ein Anteil RS der gestreuten Umgebungs-Strahlungsenergie trifft in den Empfänger 30. Steigt die Menge an teilchenförmigen Stoffen aufgrund vorhandener Verbrennungsprodukte in der Umgebung an, erhöht sich der Anteil der Streustrahlungsenergie RS, wodurch bei Verstärkung im integrierten Schaltkreis 12 ein Verbrennungsvorgang signalisiert wird.
Der Strahlungsenergieempfänger oder Sensor 30 wird unter normalen Bedingungen von einer Vorspannungsschaltung 32 unter Vorspannung gesetzt. In diesem Zustand wird die Empfindlichkeit des Detektors zum Teil vom Vorspannungszustand und zum Teil von der Verstärkung des Detektors eingestellt.
Eine Vorspannundsregelungs-Empfindlichkeits-Prüfschaltung 34 kann mit einem Prüf-Handschalter 36 an den Empfänger 30 angeschlossen werden. Bei geschlossenem Prüfschalter ändert die Vorspannungsregelschaltung 34 die Vorspannung des Sensors oder Empfängers 30 und vergrößert die Empfindlichkeit des Detektors.
Diese Veränderung der Vorspannung erfolgt derart, dass in Reaktion auf eine Nicht-Alarm-Wartemenge der einfallenden Strahlung RS ein Ausgangssignal erzeugt wird.
Dieses Ausgangssignal bewirkt, dass der integrierte Schaltkreis 12 in den Alarmzustand übergeht und den Horn- Schaltkreis 20 mit Energie versorgt, damit in Reaktion auf das Schließen des Schalters 36 ein hörbares Prüf- Ausgangssignal erzeugt wird.
Bei geschlossenem Schalter 36 steigt die Empfindlichkeit des Empfängers oder Sensors, 30 so dass ein Rauchmeldesignal an den integrierten Schaltkreis 12 geschickt wird, welches diesen in einen Alarmzustand versetzt. Anstelle einer Veränderung der Vorspannung des Sensors bzw. Empfängers 30 kann alternativ die Verstärkungsschaltung 26 so verändert werden, dass die Verstärkung im integrierten Schaltkreis 12 vergrößert wird, wodurch ein Rauchzustand erzeugt wird und der integrierte Schaltkreis in einen Alarmzustand versetzt wird.
Fig. 2 veranschaulicht Teile des Detektors 10 genauer. In Fig. 2 werden für die entsprechenden Schaltungen die gleichen Identifikationszahlen wie für Fig. 1 angegeben verwendet.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform wird die normale Empfänger- oder Sensor-Vorspannungsschaltung gewöhnlich mit 32 bezeichnet und umfasst die Widerstände 34a und 34b. Die Vorspannungsregelschaltung 34, die an den Hand-Prüfschalter 36 angeschlossen ist, umfasst den Widerstand 34'.
Bei geschlossenem Schalter 36 ist der Widerstand 34' mit dem Widerstand 34a parallel geschaltet, so dass die Empfindlichkeit des Detektors 10 vergrößert wird und der integrierte Schaltkreis 12 in einen Alarmzustand versetzt wird. Bei ausgelöstem Schalter 36 kehrt die Empfindlichkeit des Empfängers 30 in den Normalzustand zurück und verlässt den Alarmzustand.
Die Verstärkung des integrierten Schaltkreises 12 lässt sich alternativ vergrößern, indem ein als Phantom gezeigter Kondensator 26a mit dem Verstärkungsstellkondensator 26b in der Verstärkerschaltung 26 parallel geschaltet wird. Eine Vergrößerung der Kapazität vergrößert die Verstärkung des integrierten Schaltkreises 12, wodurch der Detektor 10 in einen Alarmzustand übergeht.
Der Vorspannungapunkt des Sensors oder Empfängers 30 lässt sich ebenfalls durch Vergrößern des Ohmwertes des Widerstands 30 verändern, indem dieser bspw. mit einem als Phantom gezeigten, zusätzlichen Widerstand 34c in Reihe geschaltet wird. Dadurch wird ebenfalls die Empfindlichkeit des Empfängers oder Sensors 30 vergrößert.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die Empfindlichkeit eines Sensor- oder Empfängerelementes eines photoelektrischen Rauchmelders vergrößert werden, indem der Detektor für Prüfzwecke in den Alarmzustand versetzt wird. Bei ausgelöstem Prüfschalter kehrt die Vorrichtung auf ihr normales Empfindlichkeitsniveau zurück.
Die Empfindlichkeit lässt sich durch Vergrößern der Verstärkung der Verstärkerschaltung im Detektor vergrößern. Der Vorspannungspunkt des Sensors oder Empfängers kann alternativ so verändert werden, dass ein Rauchmeldesignal erzeugt wird, das mit der IC-Regelschaltung verbunden ist, wodurch diese Schaltung in einen Alarmzustand versetzt wird.
Aus dem Vorangehenden lässt sich ersehen, dass viele Abwandlungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dass vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird. Selbstverständlich sind keine Einschränkungen hinsichtlich der hier veranschaulichten speziellen Vorrichtung beabsichtigt oder sollten auch nicht daraus gefolgert werden. Es ist jedoch natürlich beabsichtigt, dass sämtliche Modifikationen, die innerhalb des Rahmens der Ansprüche liegen, von den beiliegenden Ansprüchen umfasst sind.

Claims

1. Photoelektrische r Rauchmelder (10), umfassend:

eine Strahlungsenergiequelle (14);

einen Strahlungsenergiesensor (30); und

an den Sensor (30) angeschlossene Regelungsschaltungen (12), welche feststellen, wenn ein Ausgang des Sensors (30) einen Alarmzustand signalisiert, wobei die Schaltungen (12) einen Wartezustand und einen Alarmzustand aufweisen;

gekennzeichnet durch Prüfschaltungen (34; 26a) zum Vergrößern der Empfindlichkeit des Detektors (10), wobei die Prüfschaltungen (34; 26a) einen Handschalter mit einem Normalzustand und einem Prüfzustand aufweisen, in Kombination mit einer Schaltung aus einer Verstärkerregelungsschaltung (26) zur Steuerung der Verstärkung der Regelschaltung (12) oder einer Vorspannungsregelschaltung (34) zur Steuerung der Vorspannung am Sensor (30), wodurch die Regelschaltung (12) bei korrektem Betrieb des Detektors (10) vom Warte- in den Alarmzustand übergeht, wenn der Schalter in Prüfstellung steht, und vom Alarm- in den Wartezustand übergeht, wenn der Schalter in Normalstellung steht.

2. Detektor (10) nach Anspruch 1, wobei der Ausgang des Sensors (30) die Menge an Rauchteilchen in der Nähe des Sensors (30) angibt, wobei die Regelschaltung (12) feststellt, wenn der Ausgang das Vorhandensein einer Menge Rauchteilchen über einem Sollwert anzeigt und dementsprechend Überführen des Detektors (10) in den Alarmzustand, wobei die Prüfschaltungen (34; 26a) so arbeiten, dass - wenn der Schalter in Prüfstellung steht - die Menge an Rauchpartikeln in der Nähe des Sensors (30) so groß ist, dass der Detektor (10) bei einwandfreiem Betrieb in den Alarmzustand versetzt wird, unabhängig davon, ob diese Menge über dem Sollwert liegt.

3. Detektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schaltung (34) zur Regelung der Vorspannung einen Widerstand (34; 34c) umfasst, der sich an einen Widerstand (34a; 34b) anschließen lässt und der zumindest teilweise einen Vorspannungs-Wartezustand herbei führt.

4. Detektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verstärkungsregelschaltung (26) einen Kondensator (26a) umfasst, der sich an einen Kondensator (26b) anschließend lässt und der zumindest teilweise einen Verstärkungs-Wartezustand herbei führt.

5. Verfahren zum Prüfen eines photoelektrischen Rauchmelders, wobei der Detektor ein Detektor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ist und so arbeitet, dass:

ein Strahlungsenergiebündel erzeugt wird;

ein gestreuter Teil des Strahls nachgewiesen wird;

ein Bereitschaftszustand ausgehend von einer ersten Menge der nachgewiesenen gestreuten Energie herbei geführt wird; und

ein Alarmzustand ausgehend von einer zweiten Menge der nachgewiesenen gestreuten Energie herbei geführt wird, die einen voreingestellten Verbrennungsgrad anzeigt;

und das Prüfverfahren gekennzeichnet ist durch manuelles Verändern eines Vorspannungszustandes des Sensors (30) des Detektors (10) oder eines Verstärkungszustandes der Regelschaltung (12) des Detektors (10), wodurch der Detektor (10) bei einwandfreiem Betrieb während des Tests ohne Veränderung des Strahlungsenergiebündels einen Alarmzustand herbei führt.