DE8225335U1

DE8225335U1 - Strahlungsrauchmelder

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Publication number: DE8225335U1
Application number: DE8225335U
Authority: DE
Original assignee: Heimann 6200 Wiesbaden De GmbH
Current assignee: Heimann 6200 Wiesbaden De GmbH
Priority date: 1982-09-08
Filing date: 1982-09-08
Publication date: 1985-12-05

Description

HEIHANN GmbH Unser Zeichen | Wiesbaden VPA 82 P 5 1 0¹I DE 1 Strahlungsrauchmelder. Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlungerauch-

melder gemäß dem Oberbegriff dee Patentanspruchs 1. Ein I

derartiger Rauchmelder ist aue dem DE-GIl 76 17 Z**7 be- |

kennt. Der dort beschriebene Rauchmelder arbeitet nach f

der Streuliehtmethode. Er enthält mehrere Blenden/ die | den von der Strahlungsquelle kommenden und durch ein fo-

klassierendes Element gebündelten Strahl in seiner Breite ■' begrenzen sollen. Ein derartiger Aufbau ergibt auch bei

einer optimalen Blendenbeschaffenheit noch ein störendes ,

Streulicht, welches von den Strahlbegrenzungsblenden ;

herrührt. Daher wird gemäß dieser Literaturstelle durch ,

eine komplizierte Anordnung von Lichtleitern versucht, |

möglichst viel Streustrahlung, die von Rauchpartikeln |

ausgeht/ einzufangen und so ein Meßsignal beim Vorhan- | densein von Rauch zu empfangen, welches sich ausreichend

von der Streustrahlung unterscheidet. f

In der DE-OS 29 51 459 ist eine optische Anordnung für .-

einen Rauchmelder beschrieben, in welcher der Strahl |

nicht durch Blenden begrenzt wird, in welcher vielmehr

Streustrahlung schon zwischen der Lichtquelle und dem ;

fokussierenden Element weitgehend absorbiert wird, in f

der weiterhin Blenden im Meßraum angeordnet sind, welche ^

nur üie Streustrahlung abfangen sollen, nicht aber vom |<

eigeatliebsn Strahl erfaßt w-erden dürfen«

Bereits eine geringfügige Verschiebung der Lichtquelle
gegenüber dem fokussierenden Element bewirkt beim Stand
der Technik eine Beleuchtung der in der Nähe des Strahles angeordneten Blenden und somit eine störende Streustrahlung, die von den Blenden ausgeht. Dementsprechend

Hhs 1 Lk/1.9.1982

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ist eine exakte Justierung der Strahlenquelle gegenüber den fokussierenden Elementen erforderlich» Entsprechendes gilt für die Durchlicht-Meßmethode, da auch dort eine geringe seitliche Verschiebung des fokussierenden EIeintntes gegenüber der Lichtquelle eine gegenüber der kleinen aktiven Fläche moderner Strahlungsempfänger erhebliehe Verschiebung des zu messenden Strahles ergibt/ wodurch der Anteil der Störstrahlung an den Meßwerten zunimmt und erhebliche Meßfehler und Fehlalarme ausgelöst werden können. Der Strahlquerschnitt muß zumindest die Toleranzen der Lage und der Abmessungen der aktiven Fläche des Strahlungsempfängers mitüberdecken.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht im Aufbau eines gegen Umwelteinflüsse unempfindlichen und dennoch einfach aufgebauten Strahlungsrauchmelders mit geringem Anteil der Störstrahlung an den Meßwerten.

Diese Aufgabe wird bei einem Strahlungsrauchmelder gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird hier eine an sich bekannte Eigenschaft eines Strahlungsleiters ausgenutzt, nämlich daß an der Austrittsfläche des Lichtleiters Strahlung nur innerhalb eines maximalen AustrittswinkeIs zur Rotationsachse des Strahlungsleiters austritt und daß sich die Lage der Strahlungsquelle relativ zur Eiftteittsfläehe des Strahlungsleiters nur in einer Änderung der Intensitätsverteilung, nicht aber in einer änderung des maximalen AbstrahlwinkeIs äußert*

Die Erkenntnis, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, daß sine Änderung der Intensitäts-

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verteilung der von der Ausgangsfläche eines Strahlungsleiters ausgehenden Strahlung bei einer anschließenden Fokussierung in der Meßkammer nur zu einer Änderung der Gesamtintensität der Strahlung führen kann/ nicht aber eine Erhöhung der Störstrahlung im Vergleich zu der zu messenden/ am Rauchteilchen reflektierten Strahlung.

Eine allgemeine Änderung der Intensität der Strahlung läßt sich jedoch sehr leicht durch eine entsprechende Änderung des Meßbereichs bzw. der Empfindlichkeit des Empfängers ausgleichen.

Darüber hinaus hat der erfindungsgemäße Strahlungsrauchmelder den Vorteil/ daß im Meßraum keine elektrischen Teile vorhanden sein müssen. 0er Lichtleiter kann ohne weiteres aus dem Meßraum herausgeführt und erst außerhalb zu einer Strahlungsquelle bzw. einem Strahlungsempfänger geführt werden. Dadurch ist es möglich/ den Meßraum ohne Gefahr für die Meßgenauigkeit bei Bedarf zu reinigen. Auch eine nachträgliche Justierung der im Strahlengang liegende Teile ist nicht erforderlich/ dader Strahlengang im Meßraum nur von der gegenseitigen Lage der Lichtleiter/ der Linsen und der Blenden bestimmt ist und diese ohne Schwierigkeiten gegeneinander so fixiert werden können, daß sie auch bei einem Reinigungsvorgang nicht dejustiert werden. Beispielsweise können die Linsen und Lichtleiter in einem gemeinsamen Metallrahmen unverrückbar fixiert werden, wobei der Metall rahmen seinerseits unschwierig mit dem Meßeaum unverrückbar verbunden werden kann.

Der Empfänger wird vorteilhaft in einem gegen elektromagnetische Störungen und Korrosion geschützten Gehäuse untergebracht. Dabei ist eine Ausgestaltung besonders vorteilhaft/ bei der die Spannungsquelle, der Strahlungsempfänger und die Auswettsehaltung durch eine ge-

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«einsame gedruckte Schaltung/ z.B. in Form einer Fclienechaltung/ miteinander verschaltet und in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Ein direkter FIuO von Streustrahlung von der Strahlungsquelle zum Strahlungeempfänger kann auf verschiedenste Art und' Weise unterbunden werden. Vorteilhaft können die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger in getrennten, gegeneinander strahlungsisolierten Kammern untergebracht sein. Diese Ausführung sf or to empfiehlt sich insbesondere bei einer Strahlungsquelle, welche gleichzeitig Wärme erzeugt/ da durch eine getrennte Kammer eine Erwärmung des Strahlungsempfängers leicht vermieden werden kann. Diese Ausführungsform ist beispielsweise bei der Anwendung von Glühlampen als Strahlungsquellen vorteilhaft. 15

Eine besonders einfache Ausführungsform ist gegeben, indem als Strahlungsquelle eine Leuchtdiode und als Lichtempfänger eine Photodiode oder ein Phototransistor dient/ wobei die Strahlungsleiter normale Lichtleiter sein können und indem die Schaltung mit diesen Bauelementen ί »it Ausnahme von Lichtwegen zu den entsprechenden Stirn-

ί flächen der Lichtleiter mit einem lichtundurchlässigen

Material umhüllt sind. Diese Umhüllung kann beispiels-

_!; weise eine einfache Lackierung oder ein Verguß sein.

Diese Ausführungsforra ermöglicht eine Funktionsprüfung der gesamten Schaltung vor dem Einbau.

a Als fokussierende Elemente dienen zweckmäßigerweise op-

tisoite Linsen, die für die jeweilige Straülung durcb*

J 30 lässig sind. Um sauber begrenzte Strahlen zu erreichen, lohnt sich der Einsatz von korrigierten, asphärischen

^ Linsen.

Auf gesonderte fokussierende Elemente kann verzichtet werden, wenn die f©kassierenden Elemente durch gekrümmte Oberflächen der Strahlungsleiter gebildet sind, wel*

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ehe dem Meßraum zugewandt sind und wenn zwischen den Strahlungsleitern und dem Meßraum zumindest eine Strahlbegrenzerblende angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist insbesondere für eine Strahlung vorteilhaft, für die normale Linsenmaterialien nicht oder nicht ausreichend durchlässig sind. Dabei wird die fokussierende Wirkung der Oberflächen des Strahlungsleiters unterstützt, indem der Strahlungsleiter zumindest über einen Teil seiner Länge sich zum Meßraum hin konisch erweitert. Diese konische Erweiterung bewirkt eine Verkleinerung des Abstrahlwinkels an der Austrittsfläche des Strahlungsleiters.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine besonders ge-

naue Strahlführung. Toleranzen der elektrischen Bauelemente gehen auf den Anteil des Störsignals praktisch nicht ein, auf eine Selektierung der Bauelemente kann verzichtet werden. Die Positionstoleranzen der Bauelemen te brauchen ebenfalls nicht ausgeglichen zu werden, wodurch die Toleranzen beispielsweise der Blenden ia Meßraum gegenüber dem Strahl besonders klein gehalten werden können. Dadurch ist eine zusätzliche Verkleinerung der Störreflektionen möglich. Der Schutz vor Korrosion und anderen Umwelteinflüssen wiederum kann unschwierig den "Richtlinien für automatische Randmeldeanlagen, Anforderungen und Prüfmethoden für punkt» förmige Rauch- und Wärmemelder" des Verbandes der Sachversicherer e.V. und der DIN EN 54, Teil 7, "Bestandteile automatischer Brandmeldeanlagen" angepaßt werden.

Die Erfindung wird nun anhand von drei Figuren näher erläutert* Die Figuren 1 und 2 zeigen ein AusfUhrungsbeispiel mit einem gesonderten fokusiierenden Element. Figur 3 zeigt eine AusfUhrungsfoi/m mit Lichtleitern mit konvexer Oberfläche.

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Zwei Lichtleiter 1 und 4 und zvei Linsen 6 sind in einer gemeinsamen Halterung 2 in ihrer gegenseitigen Lage und in ihrer Lage zu den Blenden 8 fixiert. Die Halterung 2 enthält eine Linsenfassung 3, welche für beide Linsen.6 entsprechende Ausnehmungen 9 aufweist. Die Lichtleiter 1 bzw. 4 sind durch Halteblöcke 5 und 7 in ihrer gegenseitigen Position und in ihrer Lage zu den Linsen 6 fixiert. Die Halteblöcke 5 bzv. 7 halten die Linsenfassung 3 durch entsprechende Klammern 10. zwischen den Linsen 6 und den Lichtleitern 1 bzw. 4 sind mehrere Rillen 11 bzw. 12 angeordnet, welche zur Absorption von Streustrahlung, also als Lichtsumpf, dienen.

Figur 2 zeigt die Anordnung eines Strahlungsempfängers im Bezug zum Lichtleiter 4. Der Strahlungsempfänger 18, hier vorzugsweise eine Photodiode oder ein Phototransistor, ist ohne besondere Justiervorrichtungen auf eine gedruckte Schaltung 19 montiert. Er befindet sich in der Nähe der Strahlungsaustrittsfläche 17 des Lichtleiters Eine Lageveränderung des Strahlungsempfängers 18 gegenüber der Lichtaustrittsfläche 17 bewirkt allenfalls eine Änderung der gemessenen Intensität, nicht aber eine Erhöhung des Anteils an Störstrahlung, da letztere durch den Lichtleiter etwa in gleichem Maße stärker oder schwächer übertragen wird, wie die zu messende Strahlung.

Entsprechendes gilt für den Lichtleiter 1, wobei dort an der Stelle der Lichtaustrittsfläche 17 eine Lichteintrittsflache und an der Stelle des Strahlungsempfängers 18 eine Strahlungsquelle, vorzugsweise eine Leuchtdiode, liegt.

Nuten 19 und 20 im Halteblock 7 und entsprechende Leisten in Halteblock 5 gewährleisten eine Abschirmung von störender seitlicher Streustrahlung vom Lichtleiter 4.

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Streustrahlung, die durch die entsprechende Linse 6 auf den Lichtleiter k gelangen könnte, wird durch die Blenden 8 abgeschirmt. Die Blenden 8 liegen außerhalb des Sichtfeldes 14 und des Strahlungskegels 15, sie absorbieren nur die Streustrahlung, ohne vom Strahlungskegel 15 erfaßt zu werden. Dadurch, wird eine zusätzliche Streustrahlung vermieden, die bei der direkten Bestrahlung der Kanten der Blenden 8 entstehen könnte. Durch die exakte Strahlführung der vorliegenden Erfindung können die Kanten 21 der Blenden 8 sehr nahe an das Strahlungsbündel 15 herangeführt sein.

In Figur 3 sind anstelle der Linsen 6 Blenden 22 angeordnet. Der zur Strahlungsquelle führende Strahlungsleiter 23 und der zum Strahlungsempfänger führende Strahlungsleiter 24 haben jeweils eine zum Meßraum 25 hin konvexe 0£erfläche 26 bzw. 27 und verjüngen sich von dieser Oberfläche ausgehend kegelstumpfförmig. Sowohl die konvexe Oberfläche 26 bzw. 27 als auch die kegelstumpfförmige Ausbildung des Strahlungsleiters wirken in Richtung einer Fokussierung des Strahlenbündeis. Da jedoch Streustrahlung durch den Strahlungsleiter bis zu seinem maximalen Abstrahlwinkel abgestrahlt werden kann, ist eine Blende 22 neben dem jeweiligen Lichtsumpf 11 bzw. 12 angebracht.

Einfache Ausführungsforraen verwenden als Strahlung sichtbares Licht, als Strahlungsquelle eine Glühlampe oder eine Leuchtdiode, als Strahlungsleiter einen Lichtleiter und als Strahlungsempfänger einen Phototransistor oder eine Photodiode. Daneben kann auch beispielsweise Infrarotstrahlung oder UV-Strahlung eingesetzt werden, sofern entsprechende fokussierende Elemente bzw. Strahlungsleiter zur Verfügung stehen.

Die Umgebungsluft wird durch Luftkanäle 28 und 29 dem Meßraum 25 frei von Störstrahlung zugeführt.

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Claims

nsprüche " "-* - VPA 82 P 5 1 O

1. Strahlungsrauchmelder, welcher eine Strahlungsquelle und einen Strahlungsempfänger enthält, in dem die Strahlungsquelle ihre Strahlung über einen Strahlungsleiter und ein fokussierendes Element in Form eines scharf begrenzten Strahles in einen Meßraum sendet und in welchem der Strahlungsempfänger über einen Strahlungsleiter die durch Rauchteilchen hervorgerufene Strahlungsänderung empfängt und deren Intensität mißt, in welcher der Strahlungsempfänger mit einer Auswerteinrichtung zur Auswertung der Meßwerte verschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Meßraum Blenden (8) angeordnet sind, welche die Streustrahlung abfangen, nicht aber im Strahlengang liegen, daß auch zwischen dem Meßraum (25) und dem Empfänger ein fokussierendes Element (6) angeordnet ist, welches das Sichtfeld (14) des Empfängers seitlich begrenzt und auf den 3ereich der größten Intensität des in den Meßraum gesendeten Strahles (15) richtet, daß die beiden fokussierenden Elemente (6) und die beiden Strahlungsleiter (1, 4) in ihrer gegenseitigen Lage und zu den im Meß raum (25) befindlichen Blenden (8) genau fixiert sind und daß die Strahlungsquelle und der Strahlungsempiänger (18) ohne besonderes Aufwand für ihre Lagejustierung in der Nähe der entsprechenden Endflächen (17) der Strah lungsleiter (1, 4) angeordnet sind.

2. Strahlungsrauchmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger in einem gegen Umwelteinflüsse, insbesondere gegen elektromagnetische Strahlung und gegen Korrosion schützenden Gehäuse untergebracht ist.

3. Strahlungsrauchmelder nach einem der Ansprüche 1 oder Zt dadurch gekennzeichnet/ daß die Strahlungsquelle, der Strahlungsempfänger und die Auswertschaltung durch eine gemeinsame gedruckte Schaltung, z.B. in Form einer Folienschaltung, miteinander

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verschaltet und in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.

4. Strahlungsrauchmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch geke η"*ή zeichnet, daß die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger in getrennten, gegeneinander strahlungsisolierten Kammern untergebracht sind.

5. Strahlungsrauchmelder nach einem der AnSPrUCt)? 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, 4aß als Strahlungsquelle eine Leuchtdiode und als Strahlungsempfänger eine Photodiode oder ein Phototransistor dient und daß die Schaltung mit diesen Bauelementen mit Ausnahme von Lichtwegen zu den entsprechenden Stirnflächen der Lichtleiter mit einem lichtundurchlässigen Material umhüllt sind.

6. Strahlungsrauchmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die fokussierenden Elemente durch gekrümmte Oberflächen (26, 27) der Strahlungsleiter (23, 24), welche dem Meßraum (25) zugewandt sind,* gebildet sind und daß zwischen den Strahlungsleitern (-23, 24) und dem Meßraum (25) zumindest eine Strahlbegrenzerblende (22) angeordnet ist.

7. Strahlungsrauchmelder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet; daß der Strahlungsleiter (23/ 24) zumindest über einen Teil seiner Länge sich zum Meßraum (25) hin konisch erweitert.

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