DK148226B - Optisk branddetektor - Google Patents

Description

148226

Opfindelsen angår en optisk branddetektor med en strålingskilde og en strålingsdetektor, således som nærmere angivet i krav l's indledning.

En optisk branddetektor af den således angivne art er beskrevet i svensk fremlæggelsesskrift nr. 396.831 og i denne detektor er formålet med den nævnte indbyrdes faseinverterede modulation i de to bølgelængdeomr-åder at muliggøre den særskilte afføling af strålingsintensiteten i begge områder under anvendelse af en eneste strålingsføler. Der kan i en sådan branddetektor opnås en god skelneevne imod flim- 2 148226 ren eller lysvariationer, der er forårsaget af omgivende elektrisk belysning, ved hjælp af en metode der er omtalt i svensk fremlæggelsesskrift nr. 383.793, som indebærer at strålebundtet udsendes i form af en række kortvarige højef fektimpulser, idet strålingsdetektoren er således udformet, at den er frekvensselektiv i impulsernes stigetid.

En ulempe ved denne kendte metode består imidlertid i, at branddetektoren kun opnår den ønskede skelneevne imod flimren af den ovenfor omtalte art, dersom stigetiden for såvel strålingskilden som strålingsdetektoren er af størrelsesordenen mikrosekunder. Ved udøvelse af denne metode er det derfor ikke muligt på effektiv måde at anvende højfølsomme strålingsfølere, hvis høje følsomhed er opnået på bekostning af en lang stigetid af størrelsesordenen 100 ^is.

Branddetektoren ifølge opfindelsen er ejendommelig ved den i krav 1's kendetegnende del angivne udformning.

Herved opnås en god skelneevne imod flimren eller lysvariationer forårsaget af den omgivende elektriske belysning, uden at der kræves en kort stigetid, det være sig i strålingskilden eller strålingsdetektoren, og denne udformning muliggør desuden en forbedret skelneevne imod sådan flimren eller sådanne variationer, der frembringes når mekaniske vibrationer, f.eks. forårsaget af tung gadetrafik, varierer strålebundtets udfaldsvinkel fra strålingskilden.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til de på tegningen viste udførelseseksempler på en branddetektor ifølge opfindelsen, idet fig. 1 viser et foretrukket eksempel på en optisk varmede-tektor, og fig. 2 viser et foretrukket eksempel på en optisk varme-og røgdetektor.

Fig. 1 viser et foretrukken udførelseseksempel på en optisk varmedetektor ifølge opfindelsen. En strålingskilde 1 er indrettet til at frembringe et udgående strålebundt, og omfatter en sinusbølgeoscillator 2, som gennem en fasevender 3 er indrettet til at frembringe en indbyrdes faseinverteret modulation af strålingsintensiteten inden for et grønt bølgelængdeområde i et strålingsbidrag fra en lysdiode 4 og et infrarødt bølgelængdeområde i et strålingsbidrag fra en lysdiode 5. En strålingsdetek- U 8226 3 tor 6 er anbragt i afstand fra strålingskilden 1 med henblik på at modtage strålebundtet efter at dette har passeret gennem den mellemliggende luft, og den omfatter to fototransistorer 7 og 8, som er indrettet til at tilvejebringe særskilte målinger af intensiteten i strålebundtets grønne henholdsvis infrarøde bølgelængdeområde. Med henblik herpå er der foran fototransistoren 7 i den modtagne strålebundts bane og under en vinkel på 45° hermed anbragt et dikroisk filter 9, idet den anden fototransistor 8 er anbragt i banen for en del af det modtagne strålebundt, der er reflekteret af det dikroiske filter 9. I det viste eksempel er det dikroiske filter 9, som er af i sig.selv kendt art, indrettet til at lade strålebundtets grønne del slippe igennem til fototransistoren 7 og til at reflektere dets infrarøde del til fototransistoren 8.

I strålingskilden i er der i banen for den fra lysdioden 4 udgående grønne stråling og under en vinkel på 45° hermed anbragt et andet dikroisk filter 10, idet den anden lysdiode 5 er således anbragt, at dens udgående infrarøde stråling af filteret 10 reflekteres ud i den samme bane som den udgående grønne stråling fra lysdioden 4. Den grønne stråling fra lysdioden 4 og den infrarøde stråling fra lysdioden 5 slipper igennem henholdsvis reflekteres af det andet dikroiske filter 10 i hovedsagen uden tab. Der fremkommer således en i hovedsagen tabsfri indbyrdes overlejring af strålingen fra de to lysdioder 4 og 5.

Ifølge opfindelsen omfatter strålingsdetektoren 6 en demodulator 11, hvori det viste summeringsorgan 12 med en inverterende henholdsvis en ikke-inverterende indgang er forbundet med fototransistoren 7 henholdsvis 8 gennem hver sin vekselspændingsforstærker 13 henholdsvis 14. Summeringsorganet 12 afgiver et sum-signal, der er udledt af den indbyrdes faseinverterede modulation inden for det grønne og det infrarøde bølgelængdeområde i strålebundtet fra strålingskilden 1. Sum-signalet tilføres en multiplikator 15, som er indrettet til at skifte forstærkningen i demodulatoren 11 mellem en positiv og en negativ værdi synkront med den indbyrdes faseinverterede modulation inden for det grønne og det infrarøde bølgelængdeområde i strålebundtet fra strålingskilden 1. Den således anvendte metode til modulering og demodulering bevirker, at det demodulerede sum-signal udviser gode egenskaber med hensyn til at skelne imod flimren eller lys-variationer forårsaget af omgivende elektrisk belysning.

4 148226 I det viste eksempel er en styreindgang på multiplikatoren 15 gennem et impulsformeorgan 16 forbundet med en udgang i summeringsorganet 12. En passende udformning af multiplikatoren 15 er beskrevet på side 113 i tidsskriftet "Electronics" af 9. januar 1975. I det viste eksempel udgøres impulsformeorganet 16 af en spændingskomparator med en jordet referenceindgang.

Demodulatoren 11 er forbundet med en AM-detektor 17 til at detektere sådanne amplitudevariationer i det modtagne strålebundt, der repræsenterer varme. Til dette formål omfatter AM-detektoren 17 et båndpasfilter, som i det viste eksempel er indrettet med .et pasbånd i området 10-100 Hz. AM-detektoren 17 er gennem en integrator og tærskelføler 19 forbundet med en varmealarmud-gang 18.

Fig. 2 viser et foretrukken udførelseseksempel på en optisk varme- og røgdetektor ifølge opfindelsen. En strålingskilde 20 er indrettet til at frembringe et udgående strålebundt, og omfatter organer svarende til delene i den i fig. 1 viste strålingskilde 1, nemlig en sinusbølgeoscillator 21, en heraf styret fasevender 22, som er indrettet til at frembringe en faseinverteret mo-. dulation af strålingsintensiteten i en grønt-emitterende lysdiode 23 og.en infrarødt-emitterende lysdiode 24, samt et dikroisk filter 25 til indbyrdes overlejring af strålingen fra lysdioderne 23 og 24 til et udgående strålebundt, som fuldstændigt svarer til det i forbindelse med fig. 1 omtalte udgående strålebundt.

Ved siden af strålingskilden 20 er der anbragt en strålingsdetektor 26, der er indrettet til at modtage et indkommende strålebundt, der fremkommer ved refleksion af det udgående strålebundt ved hjælp af en i afstand beliggende, ikke vist reflektor.

I lighed med den i fig. 1 viste strålingsdetektor 6 omfatter strålingsdetektoren 26 to fototransistorer 27 og 28, et dikroisk filter 29 og en demodulator 30. Demodulatoren 30 indeholder et summeringsorgan 31, som i det viste eksempel har to identisk ens indgange, der er forbundet med hver sin af fototransistorerne 27 og 28 gennem en vekselspændingsforstærker 32 henholdsvis 33, samt en multiplikatorenhed 34 omfattende to ligefaset styrede multiplikatorer 35 og 36, som er indrettet til at skifte forstærkningen mellem fototransistorerne 27 og 28 og deres tilhørende forbundne indgange i summeringsorganet 31 mellem en positiv og 5 148226 en negativ værdi synkront med den indbyrdes faseinverterede modulation inden for det grønne og det infrarøde bølgelængdeområde i strålebundtet fra strålingskilden 20.

I det viste eksempel har multiplikatorerne 35 og 36 hver sin styreindgang forbundet med sinusbølgeoscillatoren 21 i strålingskilden 20 gennem et fælles impulsformeorgan 37, der indgår i demodulatoren 30 og udgøres af en spændingskomparator med en jordet referenceindgang.

Strålingsdetektoren 26 indeholder en AM-detektor 38 til at detektere sådanne amplitudevariationer i det modtagne strålebundt, der repræsenterer varme. AM-detektoren 38, som i det viste eksempel gennem de nævnte ligefaset styrede multiplikatorer 35 og 36 i multiplikatorenheden 34 og gennem de nævnte identisk ens indgange i summeringsorganet 31 er forbundet med fototransistorerne 27 og 28, tilføres et forskelssignal·, der er udledt af den indbyrdes faseinverterede modulation inden for det grønne og det infrarøde bølgelængdeområde i strålebundtet fra strålingskilden 20'. Foruden et båndpasfilter for frekvensintervallet 10-100 Hz indeholder AM-detektoren 38 et forstærkningsorgan til at hæve signalniveauet inden detekteringen. AM-detektoren 38 er gennem en integrator og tærskelføler 40 forbundet med en varmealarmudgang 39.

I strålingsdetektoren 26 er summeringsorganet 31 endvidere gennem en integrator og tærskelføler 42, som tilføres det samme forskelssignal som AM-detektoren 38, forbundet med en røgalarm-udgang 41. Forskelssignalets polaritet ved røgalarm er normalt forud bestemt, men dersom dette ikke er tilfældet, kan den nævnte tærskelafføling foretages ved hjælp af en vindueskomparator, f.eks. som beskrevet på side 113 og 114 i tidsskriftet "Electronics" af 5. september 1974.

I den i fig. 2 viste varme- og røg-detektor er virkningen både ved varmealarm og ved røgalarm baseret på den erfaring, at en brand påvirker et strålebundt i forskellig udstrækning i to forskellige bølgelængdeområder, hvorfor den kan detekteres ved en forskelsmåling. Dette funktionsprincip muliggør alarmering af varme og røg under en meget god skelnen imod flimren eller lysvariationer på grund af den omgivende elektriske belysning, og giver ydermere en god skelnen imod sådanne variationer, der skyldes mekaniske vibrationer, f.eks. frembragt af tung gadetrafik, som varierer strålebundtets udfaldsretning fra strålingskilden 20.

6 148226

Opfindelsen er ikke begrænset til de beskrevne udførelseseksempler. F.eks. kan de i fig. 1 og 2 viste foto-transistorer 7 og 8 henholdsvis 27 og 28 med fordel være af foto-darlington-typen med to eller endog tre transistorelementer, takket være den kendsgerning at det ifølge opfindelsen anvendte princip for modulering og demodulering muliggør en god skelnen imod flimren forårsaget af omgivende elektrisk belysning, selv ved en lav modulationsfrekvens på f.eks. 1 Hz, hvad der indebærer at den samlede stigetid kan tillades at være så lang som af størrelsesordenen 100 ^is. Endvidere kan de i fig.

1 og fig. 2 viste integratorer og tærskelfølere 19 henholdsvis 40 kompletteres med organer til forbedring af varmedetekteringen, f.eks. som omhandlet i det tyske patentskrift nr. 2.051.640. Ved en lav intensitet af det strålebundt, der modtages af strålingsdetektoren 6 i fig. 1, kan impulsformeorganet 16 hensigtsmæssigt tilsluttes summeringsorganet 12's udgang gennem en faselåst oscillator af kendt udformning med henblik på en 0° fasedrejning mellem udgående og indkommende signaler.

Claims (5)

1. Optisk branddetektor med a) en strålingskilde (1;20), der er indrettet til at frembringe et strålebundt og indeholder et modulatororgan til at modulere strålebundtet i en indbyrdes faseinverteret relation mellem et første og et andet bølgelængdeområde, og b) en strålingsdetektor (6;26), der er indrettet til at modtage strålebundtet efter at dette har passeret mellemliggende luft, og indeholder to strålingsfølere (7,8;27,28) til særskilt afføling af strålingsintensiteten i de to nævnte bølgelængdeområder, samt organer (17,19;38,40,42) til detektering af sådanne variationer i de affølte intensiteter, der er repræsentative for brand, kendetegnet ved, at der mellem strålingsfølerne (7,8; 27,28) og de nævnte organer (17,19;38,40,42) er indkoblet en demodulator (11;30) hvori indgår et summeringsorgan (12;3l), der er forbundet med den første og den anden strålingsføler (7 hhv. 8; 27 hhv. 28), og en multiplikator (15;35,36), der er indrettet til at skifte forstærkningen i en signalvej i demodulatoren mellem en positiv og en negativ værdi synkront med den indbyrdes faseinverterede modulering inden for de to bølgelængdeområder i strålebundtet.

2. Branddetektor ifølge krav 1, kendetegnet ved, at summeringsorganet er forbundet med den første og den anden strålingsføler gennem en inverterende henholdsvis en ikke-inverterende indgang, idet multiplikatoren er kaskadekoblet med summeringsorganet .

3. Branddetektor ifølge krav 1, kendetegnet ved, at summeringsorganet er forbundet med den første og den anden strålingsføle'r gennem to identisk ens indgange og to ligefaset styrede multiplikatorelementer i multiplikatoren.

4. Branddetektor ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at multiplikatoren har en styreindgang, som gennem et impuls-formeorgan (16) er forbundet med den første strålingsføler.

5. Branddetektor ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at multiplikatoren har en styreindgang, som gennem en faselåset oscillatorkreds er forbundet med den første strålingsføler.