EP0360126A2 - Verfahren zum Betrieb eines optischen Rauchmelders sowie Rauchmelder zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Betrieb eines optischen Rauchmelders sowie Rauchmelder zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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EP0360126A2
EP0360126A2 EP89116813A EP89116813A EP0360126A2 EP 0360126 A2 EP0360126 A2 EP 0360126A2 EP 89116813 A EP89116813 A EP 89116813A EP 89116813 A EP89116813 A EP 89116813A EP 0360126 A2 EP0360126 A2 EP 0360126A2
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EP
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light
receiver
measuring chamber
light source
smoke detector
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EP0360126B1 (de
EP0360126B2 (de
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Hartwig Dipl.-Ing. Beyersdorf
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    • 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
    • G08B17/103—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device
    • G08B17/107—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device for detecting light-scattering due to smoke
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B29/00—Checking or monitoring of signalling or alarm systems; Prevention or correction of operating errors, e.g. preventing unauthorised operation
    • G08B29/18—Prevention or correction of operating errors
    • G08B29/20—Calibration, including self-calibrating arrangements
    • G08B29/24—Self-calibration, e.g. compensating for environmental drift or ageing of components
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
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    • 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
    • G08B17/11—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using an ionisation chamber for detecting smoke or gas
    • G08B17/113—Constructional details

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an optical smoke detector according to the preamble of patent claim 1.
  • Optical smoke detectors contain at least one light source, for example in the form of a light-emitting diode (LED), which is usually operated in the infrared range, and a light-sensitive receiver, for example a photo element.
  • the radiation from the light source and the field of view of the light-sensitive receiver are usually directed; the elements are also arranged so that the photosensitive receiver is not directly exposed to the radiation from the light source.
  • Such smoke detectors take advantage of the fact that in the measuring chamber penetrated aerosols reflect the light radiation more or less strongly. The resulting scattered radiation also strikes the light-sensitive receiver. This responds and emits an alarm signal when the stray radiation has a predetermined intensity.
  • the measuring chamber naturally requires at least one opening through which the smoke can enter the measuring chamber.
  • An opening in the measuring chamber also allows light to enter.
  • the aim is to choose the optical arrangement in the measuring chamber so that it is largely shielded from the incoming light.
  • light entering the measuring chamber from outside leads to scattering due to multiple reflections on the walls of the measuring chamber.
  • the light source in the measuring chamber also causes stray radiation.
  • the scattered radiation composed of the components external light and light of the light source changes with increasing contamination of the measuring chamber walls. This pollution cannot be avoided at all because of the necessary entry opening for smoke.
  • Increasing pollution leads to an increase in the amount of scattered radiation.
  • the scattered radiation can assume values that exceed the response value of the light-sensitive receiver. Then there is a false alarm, which is known to be particularly uncomfortable in fire alarm systems.
  • the proportion of the scattered light from the light source that falls on the light-sensitive receiver when there is smoke in the measuring chamber is at most 1%. This clearly shows how serious the interference radiation caused by pollution can be.
  • An increase in the amount of interference radiation leads to an increase in the sensitivity of the smoke detector. Therefore, only small amounts of smoke are sufficient, which under certain circumstances do not yet pose a danger to trigger. False alarms can therefore already occur at a point in time when the amount of interference radiation is not yet sufficient to achieve the required response value of the light-sensitive receiver.
  • a smoke detector has become known which has two light-sensitive receivers.
  • the directional field of view of the first receiver crosses the radiation beam of the light source approximately perpendicularly.
  • the directional field of view of the second light-sensitive receiver extends approximately parallel to that of the first light-sensitive receiver past the light bundle of the light source, both receivers looking at a surface element on the wall of the measuring chamber, which in special cases can be the same.
  • the surface element is designed to absorb radiation.
  • the interference radiation component is to be compensated for by forming the difference between the output signals of the light-sensitive receivers. In the case of the known smoke detector, however, it is ignored that the disturbing scatter radiation from the entire space of the measuring chamber strikes the light-sensitive receiver.
  • the volume that generates the useful scattered radiation when smoke arrives has a significantly larger diameter than the radiation beam of the light source. Therefore, the stray radiation also strikes the second light-sensitive receiver. Compensation of the scattered radiation even when smoke is entering is therefore not possible.
  • the main disadvantage, however, is that the wall area viewed by the second light-sensitive receiver is the Measuring chamber is in the dark, so its reflection only reaches extremely low values that can hardly be processed by measuring technology. It is therefore scarcely possible, or only with a very high level of metrological effort, to detect scattered radiation caused by contamination of the measuring chamber.
  • DE-PS 27 54 139 it has also become known to provide a single light-sensitive receiver which is pivoted with the aid of a corresponding actuating device in order to either let the directed field of view cross the light beam of the light source or "see" past the light beam. . It is optionally proposed to design the light source to be pivotable.
  • the pivoting of an optical system or a light source with the aid of a suitable mechanism, for example an electromagnetic actuation, is extremely complex for optical smoke detectors. Furthermore, these embodiments do not lead to better consideration of the scattered radiation caused by contamination.
  • a smoke detector has become known from EP-0 079 010, in which a second light-sensitive element is located directly is exposed to the light from the light source. With the aid of the second light-sensitive element, the intensity of the light from the light source is measured and can be used for regulation in order to maintain the sensitivity to smoke despite the light source being contaminated.
  • an optical smoke detector has become known in which a light-sensitive receiver is surrounded by two or more light sources, the light beams of which cross the directional field of view of the receiver at an angle.
  • the light beams exit through openings in the smoke detector housing.
  • the purpose of this smoke detector is to avoid the disadvantage of a complicated and large labyrinth of conventional smoke detectors, the scattered light from the backward radiation being optimally used.
  • the known smoke detector does not take into account interference radiation caused by contamination.
  • the invention has for its object to provide a method for operating an optical smoke detector, the reliably prevents with very little effort that the stray radiation caused by contamination of the measuring chamber leads to a false alarm.
  • the measurement method according to the invention therefore leads to a relatively high signal level representative of the contamination, which can be processed by circuitry with simple components.
  • the increase in the signal level resulting from increasing dust deposition is a measure of the associated increase in interference radiation. If this level reaches a predetermined value, a maintenance signal can be issued, which, for example, is a reason to dismantle and clean the smoke detector.
  • the maintenance signal can also be used to change the sensitivity of the light-sensitive receiver receiving the useful scattered radiation accordingly. According to one embodiment of the invention, this can be done in that the photosensitive receiver receiving the useful scatter radiation is followed by a threshold value stage that can be changed in the threshold value.
  • the control signal is applied to the control input of the threshold value stage and increases the threshold value when the output signal of the light-sensitive receiver receiving the interference scatter radiation reaches a predetermined value.
  • the response threshold for emitting an alarm signal is therefore increased if a certain degree of contamination is found in the measuring chamber.
  • the response sensitivity when smoke occurs can be approximately the same being held. Otherwise it would increase with increasing pollution, so that less and less smoke is required to generate an alarm signal.
  • the response sensitivity for smoke detection can also be adjusted in several stages. Furthermore, it is easily possible to recognize different degrees of contamination and to signal them to a corresponding receiving device.
  • the maintenance signal can be used to block the alarm circuit in order to avoid the risk of a false alarm due to excessive interference radiation.
  • a particular advantage of the invention also lies in the fact that the interference radiation can be taken into account or compensated for even when there is smoke in the measuring chamber. If smoke is below the alarm threshold in the measuring chamber, it causes less reflection radiation to fall from the irradiated wall surface onto the receiver receiving the scattered radiation in the test phase. However, this is almost replaced by the reflection on smoke particles in the radiation beam. Therefore, with a constant degree of contamination, the intensity of the stray radiation incident on the optical receiver remains approximately the same with a relatively small amount of smoke.
  • both a separate light source and a separate light-sensitive receiver can be provided in order to measure the reflection of a surface area of the measuring chamber wall.
  • the effort for this is naturally greater than if only one additional light source or only one additional light-sensitive receiver is used alone.
  • care must be taken to ensure that the radiation for the additional light-sensitive receiver does not strike the actual user receiver and that the user receiver itself does not receive any scattered radiation from the additionally illuminated chamber wall. The latter requirement is not so important because the two optical measuring sections can only be optionally switched to the operating state by appropriate pulse-like control.
  • the optical arrangement of the smoke detector shown has an optical transmitter 10, a first optical receiver 11 and a second optical receiver 12.
  • the optical transmitter 10 has a light-emitting diode 13 (LED), which is preceded by a collecting lens 14.
  • the Optical receiver 11 has a photo element 15, to which a converging lens 16 is arranged.
  • the second optical receiver 12 has a photo element 17, to which a converging lens 18 is arranged.
  • Optical transmitter 10 and optical receiver 11, 12 are sunk into channels or bores, as shown for transmitter 10 and receiver 11 at 19 and 20, respectively. Due to the lens 14, the optical transmitter 10 has a directional radiation, which is designated by 21. Due to the lens 16, the photo element 15 has a directional field of view, which is designated by 22.
  • the optical receiver 12 also has a directional field of view, which is designated by 23.
  • the optical arrangement described is located within a cylindrical housing 30, the upper end of which is omitted in FIG. 2. It includes an electrical circuit arrangement and a fastening device for attaching the smoke detector, for example to the ceiling of a building room.
  • Slits 31 are formed circumferentially spaced near the lower end wall of the housing 30, from which inward angled portions 32, 33 extend.
  • the angled sections 32, 33 are intended to prevent too much outside light from entering the measuring chamber 35 formed in the housing 30. All parts in the measuring chamber, especially their walls black to ensure maximum absorption.
  • the axes of the optical transmitter 10 and the optical receiver 11 are arranged such that the radiation 21 of the optical transmitter 10 crosses the field of view 22 of the optical receiver 11, but does not fall directly onto the lens 16 . Ideally, therefore, only the scattered radiation, which is caused by smoke that has penetrated into the measuring chamber 35, falls on the optical receiver 11 in the volume within which the radiation 21 and the visual field 22 intersect.
  • Such an optical arrangement for smoke measurement is, however, state of the art.
  • the radiation 21 from the optical transmitter 10 strikes the obliquely inwardly pointing section 32 of the housing wall, approximately at right angles.
  • the irradiated area is labeled 36.
  • the field of view 22 of the optical receiver 12 is now aligned in such a way that it detects the area 36 irradiated by the optical transmitter 10, and likewise approximately perpendicular to the section 32. Part of the light reflected by the irradiated surface therefore falls on the optical receiver 12. Since, as mentioned, the measuring chamber 35 is formed by black boundary surfaces, the smoke results in the new state almost zero reflection. However, this changes when dust particles settle inside the measuring chamber 35. The more dust there is in the area 36, the more the light coming from the transmitter 10 is reflected.
  • the optical receiver 12 measures the intensity of the reflected radiation and emits a corresponding output signal. It is therefore representative of the degree of contamination of the measuring chamber by the ingress of dust and thus also of the scattered radiation in the measuring chamber 35 in general. It cannot be avoided that outside light penetrates into the measuring chamber 35 via the slots.
  • the radiation 21 from the optical transmitter 10 generates a scattered radiation in the chamber 35. Both stray radiation components can assume a level that the optical receiver 11 responds, although there is no useful stray radiation due to the occurrence of smoke. Even if the interference scatter radiation does not yet reach such a value, it leads to an undesired falsification of the measurement results brought about by the useful scatter radiation.
  • the optical arrangement according to FIGS. 3 and 4 has two optical transmitters 51, 52 and an optical receiver 50.
  • the optical transmitters have a light-emitting diode 65 or 66, to which a converging lens 67, 68 is connected upstream.
  • the optical receiver 50 has a photo element 70, which is preceded by a converging lens 71.
  • the optical transmitters 51, 52 and the optical receiver 50 are sunk into channels or bores in the housing 30, as shown for transmitters 51 and receivers 50 at 72 and 73, respectively. Due to the lens 67, the optical transmitter 51 has a directional radiation, which is denoted by 76. Due to the lens 71, the photo element 70 has a directional field of view, which is designated by 77.
  • the transmitter 52 has a directed beam, which is designated 78.
  • the axes of the optical transmitter 51 and the optical receiver 50 are arranged in such a way that the radiation 76 crosses the field of view 77 of the optical receiver 11 and therefore does not fall on the lens 71.
  • the scattered radiation which is caused by smoke that has entered the measuring chamber 35, falls on the optical receiver 50 in the volume within which the radiation 76 and the visual field 77 cross.
  • Such an optical arrangement for smoke measurement is, as already mentioned, known.
  • the radiation from the optical transmitter 52 strikes the obliquely inward-facing section 32 of the housing wall, approximately at right angles.
  • the irradiated area is labeled 80.
  • the field of vision of the recipient gers 50 is also aligned so that it detects the area 80 irradiated by the optical transmitter 52, and also approximately perpendicular to the section 32. Part of the light reflected by the irradiated surface therefore falls on the optical receiver 50. Since, as mentioned, the measuring chamber 35 is formed by black boundary surfaces, the new state of the smoke detector results in a reflection of almost zero. However, this changes when dust particles settle inside the measuring chamber 35. The more dust there is in the area 36, the more the light coming from the transmitter 52 is reflected.
  • the optical receiver 50 measures the intensity of the reflected radiation and emits a corresponding output signal. It is therefore representative of the degree of contamination of the measuring chamber by dust penetration and thus also of the scattered radiation in the measuring chamber 35 in general. However, it should be mentioned, and this will be explained further below with reference to further figures, that the light transmitters 51, 52 are operated alternately, the interference scatter radiation which is caused by contamination of the measuring chamber being measured only when the light source 52 is in operation.
  • FIG. 5 shows a circuit arrangement for operating the optical arrangement of the smoke detector according to FIGS. 1 and 2 shown.
  • the optical receivers 11 and 12 are connected to an amplifier and control circuit 41 via an electronic switch 40.
  • the circuit 41 is connected to a maintenance detection 43 via an AND gate 42. It is also connected to the optical transmitter 10, which works, for example, in the infrared range.
  • the circuit 41 is also connected to a decadal counter 44, which in turn is connected to the output of the amplifier and control circuit 41.
  • the output of the counter 44 is at the input of an AND gate 45, the further input of which is connected to the output of the circuit 41.
  • the output of the AND gate 45 is connected to the electronic switch 40.
  • the output of the counter 44 is connected to the input of a NAND gate 46, the output of which is connected to the input of a further AND gate 47.
  • the further input of the AND gate 47 is connected to an output of the amplifier and control circuit 41.
  • the output of the AND gate 47 goes to an alarm circuit 48.
  • the circuit shown operates as follows.
  • the optical transmitter 10 generates a pulse light. Simultaneously with the triggering of the light transmission pulse, the optical receiver 11 is activated, ie switched ready to receive. No use occurs in the normal state of the optical detector scattered in the beam path 21 of the optical transmitter 10, the optical receiver 11 is deactivated after the transmission pulse has ended. If the optical receiver generates a significant output signal during a light transmission pulse, the amplifier and control circuit 41 generates a corresponding pulse which spontaneously stops the decadal counter 44. Continuing transmission pulses from the amplifier and control circuit 41 can no longer change the counter reading. If a smoke signal is also detected during the following transmission pulses, a second output of the control circuit 41 becomes active and generates the AND condition for the AND gate 47. The alarm circuit 48 is then activated. The further AND condition for the AND gate 47 is generated by the output of the NAND gate 46 if the counter 44 does not output a corresponding output signal.
  • the counter 44 After a predetermined number of, for example, m transmission pulses, which is counted by the counter 44, the counter 44 generates an output signal which is sent to the electronic switch 40 via the AND gate 45 if the further AND condition generates a transmission clock was present.
  • the electronic switch 40 now connects the second optical receiver 12 with the amplifier and transmitter circuit 41 in order to initiate a test phase.
  • the electronic switch switches back to the original position in the smoke detection phase. It should also be mentioned that smoke detection is suppressed during the test phase.
  • the aforementioned NAND gate 46 is used for this purpose, the output signal of which is switched when a counter output signal is generated. As a result, an alarm signal can no longer be given to the alarm circuit 48 via the AND gate 47, even if the alarm condition is present. If, however, the radiation reflected from the chamber wall and incident on the optical receiver 12 exceeds a predetermined level, the optical receiver 12 generates an output signal; thereupon the amplifier and control circuit 41 in turn spontaneously sends a stop signal to the counter 44.
  • the interlock for smoke detection thus remains and the amplifier and control circuit is further connected to the receiver 12. Continuing transmission pulses from the amplifier and control circuit can no longer change the counter reading. If a correspondingly large scattered light strikes the optical receiver during the next n transmission pulses without interruption, a second output at the amplifier and control circuit 41 is activated and thus supplies the necessary one AND condition to the AND gate 42. The output of the AND gate 42 drives the maintenance circuit 43. For example, it can show the viewer what degree of contamination the chamber wall has reached. A corresponding display in the connected monitoring center can take place optically and / or acoustically.
  • optical receiver 50 In the embodiment according to FIG. 6, only a single optical receiver 50 is provided. Associated with it are an optical transmitter 51 for smoke detection and an optical transmitter 52 for determining contamination. Optical receiver 50 and optical transmitter 51 work in the same Chen together as the corresponding optical arrangement of FIG. 5. The directional radiation of the transmitter 52 is directed to a surface of the measuring chamber wall, which is in the field of view of the optical receiver 50.
  • the optical transmitters 51, 52 receive their clock pulses from the amplifier and control circuit 53, which is connected via an AND gate 54 at the input of the optical transmitter 52.
  • An AND gate 55 is arranged between the circuit 53 and the optical transmitter 51.
  • the clock pulses also reach a decadal counter 56, the output of which forms the second input of the AND gate 54.
  • a NAND gate 57 is connected, the output of which is connected to the second input of AND gate 55 and an input of AND gate 58.
  • An output of the amplifier and control circuit 53 is connected to an AND gate 59, the second input of which is connected to the output of the counter 56.
  • a maintenance circuit 60 is connected to the output of the AND gate 59.
  • An alarm circuit 51 is connected to the output of the AND gate 58.
  • the optical transmitter 51 is driven in pulses, the output of the NAND gate 57 generating the second AND condition in the AND gate 55.
  • the transmitter 52 is deactivated because the counter 56 has no corresponding output signal generated. If the output signal of the optical receiver 50 exceeds a predetermined value, the counter 56 is spontaneously stopped by the amplifier and control circuit, as already described in relation to FIG. 5, in order to bring about the necessary electronic interlocks and only after a predetermined number of measuring pulses the alarm circuit 61 triggered via the AND gate 58 by being driven by the amplifier and control circuit 53.
  • the second AND condition is generated via the output of the NAND gate 57.
  • the counter 56 If the number of transmit pulses preset in the counter is reached, the counter 56 generates a predetermined output signal, as a result of which the AND gates 55 and 58 are blocked via the NAND gate 57. A light pulse is now emitted by the optical transmitter 52 while the optical receiver 50 is activated synchronously. If the output signal of the optical receiver 50 exceeds a predetermined level, an electronic lock is first brought about in order to control the maintenance circuit 60 via the AND gate 59 after a predetermined level remains during a number of n measuring pulses. The second condition of the AND gate 59 is fulfilled by the output signal of the counter 56.
  • the processing of the signal input to the maintenance circuit 60 can be done as it is has been described in connection with FIG. 5.
  • the test phase described last also only lasts a predetermined number of transmission pulses, after which the counter 56 is reset.
  • the smoke detection phase and test phase are then started again alternately in the manner described above.
  • FIG. 7 shows a first time axis 100, which shows analog variables for the state of the measuring chamber, for example the measuring chamber 35 according to FIGS. 1 and 2, specifically for the smoke 101, which is shown with increasing tendency, for the scattered radiation of pollution, which is indicated with 104 and for which the increase in scattered radiation 104 'and the tracking threshold 102'.
  • Light pulses 106 are shown on the time axis 105, which are emitted by the optical transmitter 10 according to FIG. 5, for example.
  • test light pulses 107 are shown, which are somewhat wider than the light pulses 106 for smoke measurement. They are also emitted by the optical transmitter 10 according to FIG. 5, namely according to the recording in FIG. 7 after every four pulses 106.
  • Output pulses 111 for example from the optical receiver 11, and output pulses 108 from the optical receiver 12 are shown on the time axis 110. They are the reaction to light pulses 106 and 107, respectively recognizes that when the measuring chamber is still unpolluted (new condition), the output signal of the optical receiver 12, which corresponds to the reflection of the light pulse on a surface of the measuring chamber wall, is relatively low, but is already at a higher level than the output signal of the optical receiver 11. With the smoke increase the output pulses 111 of the optical receiver 11 also become larger in the measuring chamber.
  • the optical transmitter 10 controlled by the amplifier and control circuit 41, emits a light pulse sequence of a higher frequency. This can be seen at 106a. Accordingly, a pulse train 111a is generated at the output of the optical receiver 11. By generating a faster measuring pulse sequence over a certain time, it should be verified whether there is actually smoke in the measuring chamber.
  • the threshold value 102 can also be in the amplifier and control circuit are tracked. This is shown in the dash-dotted curve above the time axis 100 in stage 114. A higher output signal is therefore required for the optical receiver 11 so that an alarm signal is generated via the amplifier and control circuit 41.
  • the threshold value can be set in the amplifier and control circuit 41.
  • the threshold value for the pulses 108 which represent the degree of contamination, must also be reduced as a result, as shown at 113 '.

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Abstract

Verfahren zum Betrieb eines optischen Rauchmelders, bei dem zur Detektierung von Rauch mindestens ein lichtempfind­licher Empfänger die Nutzstreustrahlung mißt, die von einem Raumelemnt ausgeht, das im Kreuzungsbereich des gerichteten Gesichtsfelds des lichtempfindlichen Empfängers und des gerichteten Strahls einer Lichtquelle liegt, wobei zur Detektierung der durch Verschmutzung der Meßkammer hervor­gerufenen Störstreustrahlung der lichtempfindliche Empfän­ger oder ein zweiter lichtempfindlicher Empfänger die Strahlung erfaßt, die von einem Flächenelement der Meßkam­mer ausgeht, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexions­strahlung eines beleuchteten Flächenelements gemessen wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines op­tischen Rauchmelders nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Optische Rauchmelder enthalten mindestens eine Lichtquelle, zum Beispiel in Form einer lichtemittierenden Diode (LED), die zu­meist im Infrarotbereich betrieben wird, sowie einen lichtempfind­lichen Empfänger, zum Beispiel ein Fotoelement. Die Strahlung der Lichtquelle und das Gesichtsfeld des lichtempfindlichen Empfän­gers sind üblicherweise gerichtet; die Elemente sind darüber hin­aus so angeordnet, daß der lichtempfindliche Empfänger nicht un­mittelbar der Strahlung der Lichtquelle ausgesetzt ist. Derartige Rauchmelder machen sich den Umstand zunutze, daß in die Meßkammer eingedrungene Aerosole die Lichtstrahlung mehr oder weniger stark reflektieren. Die dadurch verursachte Streustrahlung trifft auch auf den lichtempfindlichen Empfänger. Dieser spricht an und gibt ein Alarmsignal ab, wenn die auftref­fende Streustrahlung eine vorgegebene Intensität hat.
  • Die Meßkammer benötigt naturgemäß mindestens eine Öffnung, über die der Rauch in die Meßkammer eintreten kann. Eine Öffnung in der Meßkammer ermöglicht zugleich den Eintritt von Licht. Man ist bestrebt, die optische Anordnung in der Meßkammer so zu wählen, daß sie weitgehend gegenüber dem eintretenden Licht abgeschirmt ist. Von außen in die Meß­kammer gelangendes Licht führt jedoch zu einer Streuung durch vielfache Reflexion an den Wänden der Meßkammer. Auch die Lichtquelle in der Meßkammer verursacht eine Streustrahlung. Die sich aus den Komponenten Außenlicht und Licht der Lichtquelle zusammensetzende Streustrahlung verändert sich mit zunehmender Verschmutzung der Meßkammer­wände. Wegen der notwendigen Eintrittsöffnung für Rauch läßt sich diese Verschmutzung überhaupt nicht vermeiden. Eine zunehmende Verschmutzung führt zur Erhöhung des Streu­strahlungsanteils. Dabei kann die Streustrahlung Werte an­nehmen, die den Ansprechwert des lichtempfindlichen Empfängers überschreiten. Es kommt dann zu einem Fehlalarm, der bekanntlich in Brandmeldesystemen als besonders unan­genehm empfunden wird.
  • Der Anteil des gestreuten Lichts der Lichtquelle, der bei Rauch in der Meßkammer auf den lichtempfindlichen Empfänger fällt, beträgt höchstens 1%. Daran wird deutlich, wie gra­vierend sich die durch Verschmutzung verstärkte Störstreu­strahlung auswirken kann. Eine Erhöhung des Störstreustrah­lungsanteils führt zu einer Erhöhung der Empfindlichkeit des Rauchmelders. Es genügen daher nur geringe Rauchmengen, die unter Umständen noch keine Gefahr bedeuten, um eine Auslösung zu bewirken. Es kann daher zu Fehlalarmen schon zu einem Zeitpunkt kommen, in dem der Störstreustrahlungs­anteil noch nicht ausreicht, den erforderlichen Ansprech­wert des lichtempfindlichen Empfängers zu erreichen.
  • Es ist bekannt, die Lichtquelle impulsweise zu betreiben und den Empfänger nur während der Sendeimpulse zu akti­vieren. Dadurch läßt sich eine Reihe von Fremdlichtein­flüssen unterdrücken. Den oben erläuterten störenden Er­scheinungen der Streustrahlung kann damit nicht begegnet werden. Im Stand der Technik sind viele weitere Versuche unternommen worden, den schädlichen Einfluß der Störstreu­strahlung auszuschalten.
  • Bei einer Ausführungsform in der DE-OS 27 54 139 ist ein Rauchmelder bekanntgeworden, der zwei lichtempfindliche Empfänger aufweist. Das gerichtete Gesichtsfeld des ersten Empfängers kreuzt das Strahlungsbündel der Lichtquelle an­nähernd senkrecht. Das gerichtete Gesichtsfeld des zweiten lichtempfindlichen Empfängers erstreckt sich annähernd parallel zu dem des ersten lichtempfindlichen Empfängers an dem Lichtbündel der Lichtquelle vorbei, wobei beide Empfänger ein Flächenelement an der Wand der Meßkammer be­trachten, das im besonderen Fall dasselbe sein kann. Das Flächenelement ist dabei strahlenabsorbierend ausgebildet. Durch Differenzbildung der Ausgangssignale der lichtemp­findlichen Empfänger soll der Störstrahlungsanteil kompen­siert werden. Bei dem kannten Rauchmelder wird indessen außer acht gelassen, daß die störende Streustrahlung aus dem gesamten Raum der Meßkammer auf die lichtempfindlichen Empfänger trifft. Das Volumen, das beim Eintritt von Rauch die Nutzstreustrahlung erzeugt, hat einen deutlich größeren Durchmesser als das Strahlungsbündel der Lichtquelle. Daher trifft die Nutzstreustrahlung auch auf den zweiten licht­empfindlichen Empfänger. Eine Kompensation der Streustrah­lung auch bei Eintritt von Rauch ist daher nicht möglich. Nachteilig ist vor allen Dingen jedoch, daß der vom zweiten lichtempfindlichen Empfänger betrachtete Wandbereich der Meßkammer im Dunkeln liegt, somit deren Reflexion nur äußerst geringe Werte erreicht, die meßtechnisch kaum ver­arbeitet werden können. Es ist daher kaum oder nur mit einem sehr hohen meßtechnischen Aufwand möglich, durch Verschmutzung der Meßkammer verursachte Streustrahlung zu erfassen.
  • Bei einer anderen Ausführungsform der DE-PS 27 54 139 ist auch bekanntgeworden, einen einzigen lichtempfindlichen Empfänger vorzusehen, der mit Hilfe einer entsprechenden Betätigungsvorrichtung verschwenkt wird, um wahlweise das gerichtete Gesichtsfeld das Lichtbündel der Lichtquelle kreuzen zu lassen oder am Lichbündel vorbei "zu sehen". Wahlweise wird vorgeschlagen, die Lichtquelle schwenkbar auszubilden. Die Verschwenkung einer Optik oder einer Lichtquelle mit Hilfe einer geeigneten Mechanik, beispiels­weise einer elektromagnetischen Beetätigung, ist für op­tische Rauchmelder außerordentlich aufwendig. Darüber hin­aus führen diese Ausführungsformen nicht zu einer besseren Berücksichtigung der durch Verschmutzung verursachten Streustrahlung.
  • Aus der EP-0 079 010 ist ein Rauchmelder bekanntgeworden, bei dem ein zweites lichtempfindliches Element unmittelbar mit dem Licht der Lichtquelle beaufschlagt wird. Mit Hilfe des zweiten lichtempfindlichen Elements wird die Intensität des Lichts der Lichtquelle gemessen und kann zur Regelung verwendet werden, um die Rauchempfindlichkeit trotz Ver­schmutzung der Lichtquelle aufrechtzuerhalten.
  • Mit Hilfe der bekannten Vorrichtung kann jedoch eine Kom­pensation der Hintergrundstrahlung (durch Verschmutzung verursachte Störstreustrahlung) nicht vorgenommen werden.
  • Aus der DE-OS 33 34 545 ist ein optischer Rauchmelder be­kanntgeworden, bei dem ein lichtempfindlicher Empfänger von zwei oder mehr Lichtquellen umgeben ist, deren Licht­bündel das gerichteete Gesichtsfeld des Empfängers schräg kreuzen. Die Lichtbündel treten über Öffnungen im Gehäuse des Rauchmelders aus. Mit diesem Rauchmelder soll der Nach­teil eines komplizierten und großen Labyrinths herkömm­licher Rauchmelder vermieden werden, wobei das Streulicht der Rückwärtsstrahlung optimal ausgenutzt werden soll. Eine Berücksichtigung einer durch Verschmutzung verursach­ten Störstreustrahlung findet beim bekannten Rauchmelder nicht statt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines optischen Rauchmelders anzugeben, das mit sehr geringem Aufwand sicher verhindert, daß die durch Verschmutzung der Meßkammer verursachte Streustrahlung zu einem Fehlalarm führt.
  • Bei einem Rauchmelder der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentan­spruchs 1 gelöst.
  • Rauchmelder zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah­rens sind in den unabhängigen Patentansprüchen 2 und 3 an­gegeben.
  • Bei der Erfindung wurde erkannt, daß es weitaus wirksamer ist, die Verschmutzung der Kammer, die sich in Form von Staubablagerungen bemerkbar macht, unmittelbar zu messen. Dies geschieht in der Weise, daß in der Meßkammer entweder ein zweiter lichtempfindlicher Empfänger vorgesehen wird, dessen gerichtetes Gesichtsfeld auf eine Fläche der Meßkam­mer gerichtet ist, die von der Lichtquelle bestrahlt wird oder zwei Lichtquellen vorgesehen sind, von denen eine ei­ne Fläche der Meßkammer bestrahlt, die im Gesichtsfeld des einen lichtempfindlichen Empfängers liegt. Auf diese Weise wird die Streuung des Lichtes an einem Flächenelement der Meßkammerwand unmittelbar gemessen, wobei unterstellt wer­den kann, daß die Intensität dieses Streulichts zu Beginn bei schwarzer Kammerwand sehr gering und mit zunehmender Staubablagerung größer wird.Die erfindungsgemäße Meßmetho­de führt daher zu einem relativ hohen für die Verschmutzung repräsentativen Signalpegel, der schaltungstechnisch mit einfachen Bauteilen verarbeitet werden kann. Die Zunahme des durch wachsende Staubablagerung sich einstellenden Sig­nalpegels ist ein Maß für die damit einhergehende Zunahme der Störstreustrahlung. Erreicht dieser Pegel einen vorge­gebenen Wert, kann ein Wartungssignal abgegeben werden, das zum Beispiel Veranlassung ist, den Rauchmelder abzubau­en und zu reinigen. Das Wartungssignal kann auch dazu ver­wendet werden, die Empfindlichkeit des die Nutzstreustrah­lung empfangenden lichtempfindlichen Empfängers entspre­chend zu ändern. Dies kann nach einer Ausgestaltung der Er­findung dadurch geschehen, daß dem die Nutzstreustrahlung empfangenden lichtempfindlichen Empfänger eine im Schwell­wert veränderbare Schwellwertstufe nachgeschaltet ist. Das Steuersignal wird auf den Steuereingang der Schwellwert­stufe gegeben und erhöht den Schwellwert, wenn das Ausgangs­signal des die Störstreustrahlung empfangenden lichtempfind­lichen Empfängers einen vorgegebenen Wert erreicht. Die Ansprechschwelle für die Abgabe eines Alarmsignals wird daher erhöht, wenn ein gewisser Verschmutzungsgrad in der Meßkammer festgestellt wird. Dadurch kann die Ansprechem­pfindlichkeit beim Auftreten von Rauch annähernd gleich gehalten werden. Sie würde sonst mit zunehmender Verschmut­zung ansteigen, so daß zunehmend weniger Rauch erforderlich ist, um ein Alarmsignal zu erzeugen. Es versteht sich, daß eine Anpassung der Ansprechempfindlichkeit für die Raucher­kennung auch in mehreren Stufen vorgenommen werden kann. Ferner ist es ohne weiteres möglich, unterschiedlich star­ke Verschmutzungsgrade zu erkennen und an eine entsprechen­de Empfangseinrichtung zu signalisieren. Schließlich kann das Wartungssignal dazu verwendet werden, die Alarmschal­tung zu blockieren, um die Gefahr eines Fehlalarms aufgrund zu großer Störstreustrahlung zu vermeiden.
  • Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt auch darin, daß die Berücksichtigung oder Kompensation der Störstreustrah­lung auch dann erfolgen kann, wenn sich Rauch in der Meß­kammer befindet. Befindet sich in der Meßkammer Rauch un­terhalb der Alarmschwelle, bewirkt er, daß in der Prüfphase weniger Reflexionsstrahlung von der bestrahlten Wandfläche auf den die Streustrahlung empfangenden Empfänger fällt. Diese wird jedoch annähernd ersetzt durch die Reflexion an Rauchpartikeln im Strahlungsbündel. Daher bleibt bei einem konstanten Verschmutzungsgrad die Intensität der auf den optischen Empfänger auftreffenden Störstreustrahlung bei relativ geringer Rauchmenge annähernd gleich.
  • Es versteht sich, daß sowohl eine getrennte Lichtquelle als auch ein getrennter lichtempfindlicher Empfänger vorgesehen werden können, um die Reflexion eines Flächenbereichs der Meßkammerwand zu messen. Der Aufwand hierfür ist naturgemäß größer als bei Verwendung nur einer zusätzlichen Licht­quelle bzw. nur eines zusätzlichen lichtempfindlichen Empfängers allein. Außerdem ist dafür zu sorgen, daß die Strahlung für den zusätzlichen lichtempfindlichen Empfänger nicht auf den eigentlichen Nutzempfänger trifft und der Nutzempfänger seinerseits auch keine Streustrahlung von der zusätzlich beleuchteten Kammerwand erhält. Die letzt­genannte Forderung ist nicht so wesentlich, weil durch entsprechende impulsartige Ansteuerung die beiden opti­schen Meßstrecken nur wahlweise in den Betriebszustand geschaltet werden können.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unter­ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben.
    • Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf die optische Anordnung eines Rauchmelders nach der Erfindung.
    • Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den schematisch darge­stellten Rauchmelder nach Fig. l entlang der Linie 2-2.
    • Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die optische Anordnung einer anderen Ausführungsform eines Rauchmelders nach der Erfindung.
    • Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den schematisch darge­stellten Rauchmelder nach Fig. 3 entlang der Linie 4-4.
    • Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zum Betrieb des Rauchmelders nach den Figuren 1 und 2.
    • Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild einer alternativen Aus­führung eines Rauchmelders nach der Erfindung.
    • Fig. 7 zeigt Kurven und Impulsdiagramme zum Betrieb des op­tischen Rauchmelders nach den Figuren 1 und 2.
  • Die optische Anordnung des gezeigten Rauchmelders weist einen optischen Sender 10 auf, einen ersten optischen Empfänger 11 und einen zweiten optischen Empfänger 12. Der optische Sender 10 weist eine lichtemittierende Diode 13 (LED) auf, der eine Sammellinse 14 vorgeschaltet ist. Der optische Empfänger 11 besitzt ein Fotoelement 15, dem eine Sammellinse 16 vorgeordnet ist. Der zweite optische Empfän­ger 12 besitzt ein Fotoelement 17, dem eine Sammellinse 18 vorgeordnet ist. Optischer Sender 10 und optische Empfän­ger 11, 12 sind versenkt in Kanälen oder Bohrungen ange­ordnet, wie für den Sender 10 bzw. den Empfänger 11 bei 19 bzw. 20 dargestellt. Der optische Sender 10 weist aufgrund der Linse 14 eine gerichtete Strahlung auf, die mit 21 bezeichnet ist. Aufgrund der Linse 16 weist das Fotoele­ment 15 ein gerichtetes Gesichtsfeld auf, das mit 22 be­zeichnet ist. Der optische Empfänger 12 besitzt ebenfalls ein gerichtetes Gesichtsfeld, das mit 23 bezeichnet ist.
  • Die beschriebene optische Anordnung befindet sich inner­halb eines zylindrischen Gehäuses 30, dessen oberer Ab­schluß in Fig. 2 fortgelassen ist. Zu ihm gehört eine elektrische Schaltungsanordnung sowie eine Befestigungs­vorrichtung zur Anbringung des Rauchmelders zum Beispiel an der Decke eines Gebäuderaums. Nahe der unteren Endwand des Gehäuses 30 sind in Umfangsrichtung beabstandet Schlitze 31 geformt, von denen sich nach innen gerichtete winklige Abschnitte 32, 33 erstrecken. Die winkligen Abschnitte 32, 33 sollen verhindern, daß zu viel Außenlicht in die im Gehäuse 30 ausgebildete Meßkammer 35 eintritt. Sämtliche Teile in der Meßkammer, insbesondere ihre Wandung sind schwarz, um eine maximale Absorption zu gewährleisten.
  • Wie aus der Darstellung nach Fig. 2 hervorgeht, sind die Achsen des optischen Senders 10 und des optischen Empfän­gers 11 so angeordnet, daß die Strahlung 21 des optischen Senders 10 das Gesichtsfeld 22 des optischen Empfängers 11 kreuzt, jedoch nicht direkt auf die Linse 16 fällt. Auf den optischen Empfänger 11 fällt daher im Idealfall nur die Streustrahlung, die durch in die Meßkammer 35 eingedrun­genen Rauch verursacht wird in dem Volumen, innerhalb dem sich die Strahlung 21 und das Gesichtsfeld 22 kreuzen. Eine derartige optische Anordnung zur Rauchmessung ist in­dessen Stand der Technik.
  • Die Strahlung 21 des optischen Senders 10 trifft auf den schräg nach innen weisenden Abschnitt 32 der Gehäusewand, und zwar annähernd im rechten Winkel. Der bestrahlte Be­reich ist mit 36 bezeichnet. Das Gesichtsfeld 22 des optischen Empfängers 12 ist nun derart ausgerichtet, daß es den vom optischen Sender 10 bestrahlten Bereich 36 er­faßt, und zwar ebenfalls annähernd senkrecht zum Abschnitt 32. Auf den optischen Empfänger 12 fällt daher ein Teil des von der bestrahlten Fläche reflektierten Lichts. Da, wie erwähnt, die Meßkammer 35 von schwarzen Begrenzungs­flächen gebildet ist, ergibt sich im Neuzustand des Rauch­ melders eine Reflexion von nahezu Null. Dies ändert sich jedoch, wenn sich Staubpartikel im Inneren der Meßkammer 35 absetzen. Je mehr Staub sich im Bereich 36 befindet, um so mehr erfolgt eine Reflexion des vom Sender 10 kommenden Lichtes. Der optische Empfänger 12 mißt die Intensität der reflektierten Strahlung und gibt ein entsprechendes Aus­gangssignal ab. Es ist mithin repräsentatiy für den Ver­schmutzungsgrad der Meßkammer durch eindringenden Staub und damit auch für die Streustrahlung in der Meßkammer 35 all­gemein. Es kann nicht vermieden werden, daß Außenlicht über die Schlitze in die Meßkammer 35 dringt. Außerdem erzeugt die Strahlung 21 des optischen Senders 10 in der Kammer 35 eine Streustrahlung. Beide Streustrahlungsanteile können eine Höhe annehmen, daß der optische Empfänger 11 anspricht, obwohl eine Nutzstreustrahlung aufgrund des Eintretens von Rauch nicht vorliegt. Selbst wenn die Störstreustrahlung einen derartigen Wert noch nicht erreicht, führt sie zu einer ungewünschten Verfälschung der durch die Nutzstreu­strahlung herbeigeführten Meßergebnisse.
  • Die optische Anordnung nach den Figuren 3 und 4 weist zwei optische Sender 51, 52 auf sowie einen optischen Empfänger 50. Die optischen Sender weisen eine lichtemittierende Diode 65 bzw. 66 auf, denen eine Sammellinse 67, 68 vorge­schaltet ist. Der optische Empfänger 50 besitzt ein Foto­ element 70, dem eine Sammellinse 71 vorgeordnet ist. Die optischen Sender 51, 52 und der optische Empfänger 50 sind in Kanälen oder Bohrungen in Gehäuse 30 versenkt angeord­net, wie für Sender 51 und Empfänger 50 bei 72 bzw. 73 dargestellt. Der optische Sender 51 weist aufgrund der Linse 67 eine gerichtete Strahlung auf, die mit 76 be­zeichnet ist. Aufgrund der Linse 71 weist das Fotoelement 70 ein gerichtetes Gesichtsfeld auf, das mit 77 bezeichnet ist. Aufgrund der Linse 68 weist der Sender 52 einen ge­richteten Strahl auf, der mit 78 bezeichnet ist. Wie ins­besondere aus Fig. 4 hervorgeht, sind die Achsen des op­tischen Senders 51 und des optischen Empfängers 50 so an­geordnet, daß die Strahlung 76 das Gesichtsfeld 77 des optischen Empfängers 11 kreuzt, mithin nicht auf die Linse 71 fällt. Auf den optischen Empfänger 50 fällt daher im Idealfall nur die Streustrahlung, die durch in die Meß­kammer 35 eingedrungenen Rauch verursacht wird in dem Volumen, innerhalb dem sich die Strahlung 76 und das Gesichtsfeld 77 kreuzen. Eine derartige optische Anordnung zur Rauchmessung ist, wie bereits erwähnt, bekannt.
  • Die Strahlung des optischen Senders 52 trifft auf den schräg nach innen weisenden Abschnitt 32 der Gehäusewand, und zwar annähernd im rechten Winkel. Der bestrahlte Be­reich ist mit 80 bezeichnet. Das Gesichtsfeld des Empfän­ gers 50 ist außerdem so ausgerichtet, daß es den vom op­tischen Sender 52 bestrahlten Bereich 80 erfaßt, und zwar ebenfalls annähernd senkrecht zum Abschnitt 32. Auf den optischen Empfänger 50 fällt daher ein Teil des von der bestrahlten Fläche reflektierten Lichts. Da, wie erwähnt, die Meßkammer 35 von schwarzen Begrenzungsflächen gebildet ist, ergibt sich im Neuzustand des Rauchmelders eine Re­flexion von nahezu Null. Dies ändert sich jedoch, wenn sich Staubpartikel im Inneren der Meßkammer 35 absetzen. Je mehr Staub sich im Bereich 36 befindet, um so mehr er­folgt eine Reflexion des vom Sender 52 kommenden Lichts. Der optische Empfänger 50 mißt die Intensität der reflek­tierten Strahlung und gibt ein entsprechendes Ausgangssig­nal ab. Es ist mithin repräsentativ für den Verschmutzungs­grad der Meßkammer durch eindringenden Staub und damit auch für die Streustrahlung in der Meßkammer 35 allgemein. Es ist jedoch zu erwähnen, und dies wird anhand weiterer Figuren weiter unten noch erläutert, daß die Lichtsender 51, 52 abwechselnd betrieben werden, wobei die Störstreu­strahlung, die durch Verschmutzung der Meßkammer hervor­gerufen wird, nur im Betrieb der Lichtquelle 52 gemessen wird.
  • In Fig. 5 ist eine Schaltungsanordnung zum Betrieb der optischen Anordnung des Rauchmelders nach den Figuren 1 und 2 dargestellt. Die optischen Empfänger 11 und 12 sind über einen elektronischen Umschalter 40 mit einer Ver­stärker- und Steuerschaltng 41 verbunden. Die Schaltung 41 ist über ein UND-Glied 42 mit einer Wartungserkennung 43 verbunden. Sie ist ferner mit dem optischen Sender 10 ver­bunden, der zum Beispiel im Infrarotbereich arbeitet. Die Schaltung 41 ist schließlich auch mit einem dekadischen Zähler 44 verbunden, der seinerseits mit dem Ausgang der Verstärker- und Steuerschaltung 41 verbunden ist. Der Aus­gang des Zählers 44 liegt am Eingang eines UND-Glieds 45, dessen weiterer Eingang mit dem Ausgang der Schaltung 41 verbunden ist. Der Ausgang des UND-Glieds 45 ist mit dem elektronischen Umschalter 40 verbunden.Der Ausgang des Zäh­lers 44 ist mit dem Eingang eines NAND-Glieds 46 verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang eines weiteren UND-Glieds 47 verbunden ist. Der weitere Eingang des UND-Glieds 47 ist mit einem Ausgang der Verstärker- und Steuerschaltung 41 verbunden. Der Ausgang des UND-Glieds 47 geht auf eine Alarmschaltung 48.Die gezeigte Schaltung arbeitet wie folgt.
  • Gesteuert durch die Verstärker- und Steuerschaltung 41 er­zeugt der optische Sender 10 ein Impulslicht. Gleichzeitig mit der Auslösung des Licht-Sendeimpulses wird der opti­sche Empfänger 11 aktiviert, d.h. empfangsbereit geschaltet. Tritt im Normalzustand des optischen Melders kein Nutz­ streulicht im Strahlengang 21 des optischen Senders 10 auf, wird nach Beendigung des Sendeimpulses der optische Empfän­ger 11 inaktiviert. Erzeugt der optische Empfänger während eines Lichtsendeimpulses ein signifikantes Ausgangssignal, erzeugt die Verstärker- und Steuerschaltung 41 einen ent­sprechenden Impuls, der spontan den dekadischen Zähler 44 stoppt.Weiterlaufende Sendeimpulse von der Verstärker- und Steuerschaltung 41 können nun den Zählerstand nicht mehr verändern. Wird während der folgenden Sendeimpulse eben­falls ein Rauchsignal erkannt, wird ein zweiter Aus-gang der Steuerschaltung 41 aktiv und erzeugt die UND-Bedingung für das UND-Glied 47. Die Alarmschaltung 48 wird daraufhin aktiviert. Die weitere UND-Bedingung für das UND-Glied 47 wird durch den Ausgang des NAND-Glieds 46 erzeugt, wenn vom Zähler 44 kein entsprechendes Ausgangssignal ausgege­ben wird.
  • Nach einer vorgegebenen Anzahl von zum Beispiel m Sende­impulsen, die vom Zähler 44 gezählt wird, erzeugt der Zähler 44 ein Ausgangssignal, das über das UND-Glied 45 auf den elektronischen Schalter 40 gegeben wird, wenn die weiterer UND-Bedingung, daß ein Sendetakt erzeugt wurde, vorliegt. Der elektronische Schalter 40 schaltet nunmehr den zweiten optischen Empfänger 12 mit der Verstärker- und Sendeschaltung 41 zusammen, um eine Prüfphase einzuleiten.
  • Wird von der Reflexion an der Kammerwand (siehe Figuren 1 und 2) ein vorgegebener Pegel nicht überschritten, schal­tet der elektronische Schalter wieder in die ursprüngliche Stellung zurück in die Raucherkennungsphase. Es ist noch zu erwähnen, daß während der Prüfphase die Raucherkennung unterdrückt wird. Zu diesem Zweck dient das bereits er­wähnte NAND-Glied 46, dessen Ausgangssignal umgeschaltet wird, wenn ein Zählerausgangssignal erzeugt wird. Dadurch kann kein Alarmsignal mehr über das UND-Glied 47 auf die Alarmschaltung 48 gegeben werden, auch wenn die Alarmbe­dingung vorliegt. Übersteigt indessen die von der Kammer­wand reflektierte und auf den optischen Empfänger 12 auf­tretende Strahlung einen vorgegebenen Pegel, erzeugt der optische Empfänger 12 ein Ausgangssignal; daraufhin sendet die Verstärker- und Steuerschaltung 41 wiederum spontan ein Stoppsignal an den Zähler 44. Die Verriegelung für die Raucherkennung bleibt somit bestehen und die Verstärker- und Steuerschaltung ist weiter mit dem Empfänger 12 verbun­den. Weiterlaufende Sendeimpulse von der Verstärker- und Steuerschaltung können den Zählerstand nicht mehr verän­dern. Trifft während der nächsten n Sendeimpulse ohne Unter­brechung ebenfalls auf den optischen Empfänger während des Lichtsendeimpulses ein entsprechend großes Streulicht auf, wird ein zweiter Ausgang an der Verstärker- und Steuer­schaltung 41 aktiviert und liefert damit die notwendige UND-Bedingung an das UND-Glied 42. Der Ausgang des UND-­Glieds 42 steuert die Wartungsschaltung 43 an. Sie kann beispielsweise dem Betrachter anzeigen, welchen Ver­schmutzungsgrad die Kammerwand erreicht hat. Eine entspre­chende Anzeige in der angeschlossenen Überwachungszentrale kann optisch und/oder akustisch erfolgen. Außerdem ist denkbar (was jedoch nicht gezeigt ist), daß ein entspre­chendes Ausgangssignal der Wartungsschaltung 43 auf die Verstärker- und Sendeschaltung 41 gegeben wird, um zum Beispiel die Ansprechempfindlichkeit beim Auftreten von Rauch nach Maßgabe der Verschmutzung zu verringern.Solange der Verschmutzungsgrad eine einwandfreie Raucherkennung zuläßt, arbeitet die gezeigte Schaltung im üblichen Zyklus weiter. Erreicht der Verschmutzungsgrad jedoch eine kri­tische Größe, so kann, um einen Fehlalarm zu vermeiden, auch eine weitere Rauchmessung unterdrückt werden. Es ver­steht sich, daß durch eine entsprechende Auslegung der Wartungsschaltung 43 auch verschieden starke Verschmutzungs­grade erkannt und angezeigt werden können.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist nur ein einziger optischer Empfänger 50 vorgesehen. Ihm zugeordnet sind ein optischer Sender 51 für die Raucherkennung und ein opti­scher Sender 52 zur Bestimmung der Verschmutzung. Optischer Empfänger 50 und optischer Sender 51 arbeiten in der glei­ chen Weise zusammen wie die entsprechende optische Anord­nung nach Fig. 5. Die gerichtete Strahlung des Senders 52 ist auf eine Fläche der Meßkammerwand gerichtet, die im Gesichtsfeld des optischen Empfängers 50 liegt. Die op­tischen Sender 51, 52 erhalten ihre Taktimpulse von der Verstärker- und Steuerschaltung 53, wobei diese über ein UND-Glied 54 am Eingang des optischen Senders 52 liegt. Zwischen der Schaltung 53 und dem optischen Sender 51 ist ein UND-Glied 55 angeordnet. Die Taktimpulse gelangen auch auf einen dekadischen Zähler 56, dessen Ausgang den zwei­ten Eingang des UND-Glieds 54 bildet. Am Ausgang des Zäh­lers 56 ist ein NAND-Glied 57 geschaltet, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des UND-Glieds 55 und einem Ein­gang des UND-Glieds 58 verbunden ist. Ein Ausgang der Ver­stärker- und Steuerschaltung 53 ist mit einem UND-Glied 59 verbunden, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Zäh­lers 56 verbunden ist. Am Ausgang des UND-Glieds 59 ist eine Wartungsschaltung 60 angeschlossen. Am Ausgang des UND-Glieds 58 ist eine Alarmschaltung 51 angeschlossen.
  • Während der Raucherkennungsphase wird der optische Sender 51 impulsweise angesteuert, wobei der Ausgang des NAND-­Glieds 57 die zweite UND-Bedingung im UND-Glied 55 erzeugt. Während der Raucherkennungsphase ist der Sender 52 inak­tiviert, da der Zähler 56 kein entsprechendes Ausgangs­ signal erzeugt. Übersteigt das Ausgangssignal des optischen Empfängers 50 einen vorgegebenen Wert, wird, wie bereits zu Fig. 5 beschrieben, der Zähler 56 spontan von der Ver­stärker- und Steuerschaltung gestoppt, um die notwendigen elektronischen Verriegelungen herbeizuführen und um erst nach einer vorbestimmten Anzahl von Meßimpulsen die Alarm­schaltung 61 über das UND-Glied 58 ausgelöst, indem es von der Verstärker- und Steuerschaltung 53 angesteuert wird. Die zweite UND-Bedingung wird über den Ausgang des NAND-­Glieds 57 erzeugt.
  • Wird die im Zähler voreingestellte Anzahl von Sendeimpulsen erreicht, erzeugt der Zähler 56 ein vorgegebenes Ausgangs­signal, wodurch über das NAND-Glied 57 die UND-Glieder 55 und 58 gesperrt werden. Nunmehr wird vom optischen Sender 52 ein Lichtimpuls ausgesandt,während der optische Empfänger 50 synchron aktiviert ist. Übersteigt das Ausgangssignal des optischen Empfängers 50 einen vorgegebenen Pegel, wird zunächst eine elektronische Verriegelung herbeigeführt, um nach weiterem Anstehen eines vorgegebenen Pegels während einer Anzahl von n Meßimpulsen über das UND-Glied 59 die Wartungsschaltung 60 angesteuert. Die zweite Bedingung des UND-Glieds 59 ist durch das Ausgangssignal des Zählers 56 erfüllt. Die Verarbeitung des in die Wartungsschaltung 60 eingegebenen Signals kann in der Weise erfolgen, wie sie in Verbindung mit Fig. 5 beschrieben wurde. Die zuletzt beschriebene Prüfphase dauert ebenfalls nur eine vorgege­bene Anzahl von Sendeimpulsen, nach der der Zähler 56 wie­der zurückgestellt wird. Raucherkennungsphase und Prüfphase werden dann erneut alternierend in der oben beschriebenen Weise in Gang gesetzt.
  • In Fig. 7 ist eine erste Zeitachse 100 gezeigt, welche analoge Größen für den Zustand der Meßkammer, beispiels­weise der Meßkammer 35 nach den Figuren 1 und 2 wieder­gibt, und zwar für den Rauch 101, der mit zunehmender Ten­denz eingezeichnet ist, für die Streustrahlung aufgrund von Verschmutzung, welche mit 104 angegeben ist sowie für das die Zunahme der Streustrahlung 104′ und die nachge­führte Ansprechschwelle 102′. Auf der Zeitachse 105 sind Lichtimpulse 106 gezeigt, die zum Beispiel vom op­tischen Sender 10 nach Fig. 5 abgegeben werden. Ferner sind Prüflichtimpulse 107 gezeigt, die etwas breiter sind als die Lichtimpulse 106 zur Rauchmessung. Sie werden eben­falls vom optischen Sender 10 nach Fig. 5 abgegeben, und zwar entsprechend der Aufzeichnung in Fig. 7 nach jeweils vier Impulsen 106. Auf der Zeitachse 110 sind Ausgangsim­pulse 111 zum Beispiel des optischen Empfängers 11 gezeigt sowie Ausgangsimpulse 108 des optischen Empfängers 12. Sie sind die Reaktion auf die Lichtimpulse 106 bzw. 107. Man erkennt, daß bei noch unverschmutzter Meßkammer (Neuzu­stand) das Ausgangssignal des optischen Empfängers 12, das der Reflexion des Lichtimpulses an einer Fläche der Meß­kammerwand entspricht, verhältnismäßig niedrig ist, jedoch bereits einen höheren Pegel hat als das Ausgangssignal des optischen Empfängers 11. Mit der Rauchzunahme in der Meß­kammer werden auch die Ausgangsimpulse 111 des optischen Empfängers 11 größer. Ist die Ansprechschwelle 102 erreicht, sendet der optische Sender 10, gesteuert durch die Verstär­ker- und Steuerschaltung 41, eine Lichtimpulsfolge von höherer Frequenz ab. Dies ist bei 106a zu erkennen. Ent­sprechend wird eine Impulsfolge 111a am Ausgang des opti­schen Empfängers 11 erzeugt. Indem über eine gewisse Zeit eine schnellere Meßimpulsfolge erzeugt wird, soll verifi­ziert werden, ob tatsächlich Rauch in der Meßkammer ist.
  • Mit zunehmender Verschmutzung (Kurve 104) werden sehr große Ausgangsimpulse am optischen Empfänger 12 erhalten, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. Übersteigt die Ver­schmutzung in der Meßkammer einen Schwellwert, wie in der analogen Darstellung bei 112 und bei der diskreten Darstel­lung der Ausgangsimpulse der optischen Empfänger bei 113 gezeigt ist, kann, wie schon erläutert,ein Wartungssignal von der Stufe 43 nach Fig. 5 erzeugt werden. Alternativ kann jedoch auch der Schwellwert 102 in der Verstärker­ und Steuerschaltung nachgeführt werden. Dies ist in der strichpunktierten Kurve über der Zeitachse 100 in der Stufe 114 dargestellt. Es ist daher ein höheres Ausgangssignal für den optischen Empfänger 11 erforderlich, damit ein Alarmsignal über die Verstärker- und Steuerschaltung 41 erzeugt wird. Wie erwähnt, kann der Schwellwert in der Verstärker- und Steuerschaltung 41 eingestellt werden. Alternativ ist auch möglich, die Strahlungsintensität des optischen Senders 10 zu reduzieren. Hierdurch wird eben­falls die Ansprechempfindlichkeit herabgesetzt. Es versteht sich, daß dadurch auch der Schwellwert für die Impulse 108, die den Verschmutzungsgrad repräsentieren, herabgesetzt werden muß, wie bei 113′ gezeigt.

Claims (9)

1. Verfahren zum Betrieb eines optischen Rauchmelders, bei dem zur Detektierung von Rauch mindestens ein lichtemp­findlicher Empfänger die Nutzstreustrahlung mißt, die von einem Raumelement ausgeht, das im Kreuzungsbereich des gerichteten Gesichtsfelds des lichtempfindlichen Empfängers und des gerichteten Strahls einer Lichtquelle liegt, wobei zur Detektierung der durch Verschmutzung der Meßkammer hervorgerufenen Störstreustrahlung der lichtempfindliche Empfänger oder ein zweiter lichtemp­findlicher Empfänger die Strahlung erfaßt, die von einem Flächenelement der Meßkammer ausgeht, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Reflexionsstrahlung eines beleuchteten Flächenelements gemessen wird.
2. Optischer Rauchmelder mit einer vorzugsweise stark licht­absorbierenden Meßkammer, der eine Lichtquelle und zwei lichtempfindliche Empfänger so zugeordnet sind, daß das gerichtete Gesichtsfeld des einen lichtempfindlichen Empfängers den gerichteten Strahl der Lichtquelle kreuzt und das gerichtete Gesichtsfeld des zweiten lichtemp­findlichen Empfängeres auf eine Fläche der Meßkammer gerichtet ist, einer Alarmschaltung, die ein Alarmsignal abgibt, wenn das Ausgangssignal des ersten lichtempfind­ lichen Empfängers einen vorgegebenen Wert erreicht und einer Auswerteschaltung, die ein Steuersignal abgibt, wenn aufgrund eineer Verschmutzung der Meßkammer das Ausgangssignal des zweiten lichtempfindlichen Empfängers einen vorgegebenen Wert erreicht, dadurch gekennzeich­net, daß die im gerichteten Gesichtsfeld des zweiten lichtempfindlichen Empfängers (12) liegende Fläche der Meßkammer von einer Lichtquelle (10) bestrahlt wird.
3. Optischer Rauchmelder mit einer vorzugsweise stark licht­absorbierenden Meßkammer, der eine Lichtquelle und min­destens ein lichtempfindlicher Empfänger so zugeordnet sind, daß das gerichtete Gesichtsfeld des zweiten licht­empfindlichen Empfängers den gerichteten Strahl der Lichtquelle kreuzt, einer Alarmschaltung, die ein Alarmsignal abgibt, wenn das Ausgangssignal des licht­empfindlichen Empfängers einen vorgegebenen Wert er­reicht und einer lichtoptischen Vorrichtung, die eine durch eine Verschmutzung der Meßkammer verursachte Än­derung des Ausgangssignals des lichtempfindlichen Empfängers ermittelt bzw. verarbeitet, dadurch gekenn­zeichnet, daß eine zweite Lichtquelle (52) eine Fläche der Meßkammer bestrahlt, die im Gesichtsfeld des ersten (50) oder eines weiteren lichtempfindlichen Empfängers liegt, wobei eine Steuerschaltung (50) alternierend eine der beiden Lichtquellen (51, 52) aktiviert, und daß eine Auswerteschaltung vorgesehen ist, die ein Steuersignal abgibt, wenn das Ausgangssignal des lichtempfindlichen Empfängers (12) während der aktivierten Phase der zwei­ten Lichtquelle (52) einen vorgegebenen Wert erreicht.
4. Optischer Rauchmelder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,daß erster und zweiter lichtempfindlicher Empfänger (11, 12) über einen vorzugsweise elektroni­schen Umschalter (40) mit der Auswerte- und Alarmschal­tung (43, 48) verbunden sind.
5. Optischer Rauchmelder nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung die Alarmschal­tung sperrt, wenn der zweite lichtempfindliche Empfän­der (12) über den Umschalter (40) mit der Wartungs­schaltung (43, 60) verbunden ist bzw. wenn die zweite Lichtquelle (52) aktiviert ist.
6. Optischer Rauchmelder nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (40, 53) einen Taktgeber enthält und ein mit dem Taktgeber verbundener einstellbarer elektronischer Zähler (44, 56) vorgesehen ist, der den zweiten lichtempfindlichen Empfänger (12) bzw. die zweite Lichtquelle (52) akti­ viert, wenn ein vorgegebener erster Zählerstand erreicht ist und der den ersten lichtempfindlichen Empfänger bzw. die erste Lichtquelle (51) aktiviert, wenn ein zweiter Zählerstand erreicht ist.
7. Optischer Rauchmelder nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (40) von einem Aus­gangssignal des Zählers (44) gesteuert wird.
8. Optischer Rauchmelder nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Wartungssignal auf eine Schwellwertstufe gegeben wird, deren Ausgangssignal die Alarmschaltung sperrt, wenn das Wartungssignal einen vorgegebenen Wert erreicht.
9. Optischer Rauchmelder nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vom ersten oder zweiten lichtempfindlichen Empfänger bestrahlte Fläche der Meß­kammer (35) annähernd in einem Winkel von 90° zur op­tischen Achse der ersten bzw. zweiten Lichtquelle an­geordnet ist.
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