Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
Erkennung von Rauch beispielsweise in einem Raum.
Rauchmelder sind in vielfältiger Form und Ausführung
bekannt und auf dem Markt. Sie arbeiten jedoch fast alle
nach einem Prinzip. Um detektiert zu werden, muss der Rauch
durch den Rauchmelder hindurchströmen. Das Verfahren ist
als Streulichtverfahren bekannt und setzt voraus, dass der
Rauch mit dem Sensor in Kontakt kommt. Die Folge davon ist,
dass Rauchmelder aus der Decke herausragen müssen, ein
deckenbündiger Einbau ist nach der hierfür geltenden
Europäischen Norm EN54 nicht möglich. Bei der Wartung ist
es notwendig, dass der ganze Sensorkopf demontiert und zum
Hersteller geschickt wird. In der Praxis werden dabei die
Sensorköpfe durch neue ersetzt, da nicht gewartet werden
kann, bis die ausgetauschten, vom Hersteller repariert bzw.
gewartet zurückkommen. Als Folge davon ist es notwendig,
dass die doppelte Menge an Rauchmeldern von den
Wartungsfirmen bevorratet wird.
Ferner können die handelsüblichen Rauchmelder manipuliert
werden, ohne dass es zu einer Detektion der Manipulation
kommt. Darüber hinaus ist es notwendig, dass jeder einzelne
Rauchmelder zum Schaltschrank hin verdrahtet wird.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Rauchmelder liegt
darin, dass diese in der Praxis leicht verschmutzen. Sind
sie verschmutzt, können sie aber keinen Rauch mehr
detektieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine
Vorrichtung der o.g. Art zu schaffen, mit welcher auf
einfache Art und Weise Rauch detektiert, eine Verschmutzung
oder Sabotage erkannt bzw. der Rauchmelder auf seine
Funktionsfähigkeit hin getestet wird. Hierdurch soll auch
die Europäische Norm EN54 für Rauchmeldung leichter und
besser erfüllbar sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass ein Sender zum
Aussenden einer von dem Rauch reflektierbaren Strahlung und
ein die vom Rauch reflektierte Strahlung erkennender
Empfänger vorgesehen sind.
Um welche Art der Strahlung es sich handelt, ist von
untergeordneter Bedeutung. Beispielsweise kann es sich um
eine Laser- oder Lichtstrahlung jeder Wellenlänge
(bevorzugt im Infrarot-Bereich) handeln, allerdings ist
auch an Ultraschall gedacht oder an eine Strahlung, die
nach dem Ionisationsprinzip arbeitet. Alle Strahlungsquellen
können hier Einsatz finden, bei denen gewährleistet
ist, dass die ausgesandte Strahlung durch die Rauchpartikel
reflektiert wird.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht der grosse
Vorteil darin, dass der Rauchmelder nicht mehr von dem
Rauch durchströmt werden muss, so dass ein deckenbündiger
Einbau möglich ist.
Zur Erkennung (Detektion) von eventuell auf tretendem Rauch
gibt der Sender eine Strahlung in den unmittelbar unter dem
Rauchmelder liegenden Raum ab. Trifft die Strahlung auf
Rauchpartikel, welche eine Reflektionsbarriere bilden, kann
der Empfänger die reflektierte Strahung erkennen. Damit ist
auch der Rauch detektiert. Aus dem dabei gewählten
Abstrahl- bzw. Einfallwinkel resultiert auch der
Reflektionsabstand, d.h., der Abstand zwischen Rauchmelder
und Rauch.
Vor allem ist auch daran gedacht, die Reflektionszeit zu
ermitteln, da ein Zeitunterschied zwischen der Zeit
besteht, welche eine von einer gegenüberliegenden Wand oder
Boden reflektierte Strahlung benötigt und der Strahlung,
die von einem näheren Raum reflektiert wird.
Bevorzugt soll dem Sender bzw. dem Empfänger jeweils eine
Abdeckung vorgesetzt sein. Diese Abdeckung gewährleistet,
dass alle zur Messung notwendigen Elemente nicht
verschmutzt werden.
Durch die Trennung des Rauchmelders mittels der Abdeckung
von dem Prüfraum, d.h., von der Rauchmesszone und die
Anordnung eines jeweils eigenen Senders und Empfängers kann
eine mögliche Manipulation des Rauchmelders, z.B. durch
Abkleben, erkannt werden. Hierbei dient die Abdeckung als
Reflektionsfläche. Wird die Strahlung an der
Reflektionsfläche reflektiert, so wird sie von einem
eigenen Sender bzw. Empfänger detektiert, wodurch
festgestellt wird, dass die Abdeckung
strahlungsundurchlässig geworden ist.
Desweiteren kann auch eine Verschmutzungsgradkontrolle der
Abdeckung durchgeführt werden. Lagern sich auf der
Abdeckung Staub oder Schmutzpartikel ab, so steigt der
Signalwert des dem Sender zugeordneten eigenen Empfängers
und des Hauptempfängers stetig an. Wird ein kritischer
Verschmutzungswert erreicht, erfolgt die Herausgabe eines
Wartungssignals. Die daraus resultierende Wartung bedeutet
im Normalfall lediglich die Reinigung der Abdeckung. Ein
Ausbau bzw. Austausch des Rauchmeldersensors ist nicht
notwendig.
Zusätzlich oder auch ohne Verschmutzungskontrolle ist eine
Selbstdiagnose vorgesehen. Hierzu ist dem Sender vor der
Abdeckung ein Kontrollempfänger zugeordnet. Beispielsweise
wird vom Sender eine kurze gepulste Strahlung abgegeben.
Wird von dem Kontrollempfänger diese Strahlung bestätigt,
so ist die Funktion des Senders gewährleistet. Der
Kontrollempfänger überwacht dabei den Strahlungskanal.
Zur Überwachung des Empfängers wird von einem
Kontrollsender eine kurze, gepulste Sendestrahlung
abgegeben. Wird durch den Empfänger dies Strahlung
bestätigt, so ist die Funktion des Empfängers
gewährleistet.
Werden beide Signale, das des Senders und das des
Empfängers, bestätigt, so kann auch Rauch detektiert
werden.
Die neue erfindungsgemässe Vorrichtung zur Erkennung von
Rauch kann auch durch Fremdstrahlung beeinflusst werden.
Bei Lichtstrahlung ist dies vor allem eine
Sonneneinstrahlung oder eine Strahlung von anderen
Lichtquellen, bei Verwendung von Infrarotstrahlung, kann
eine Infrarotfernbedienung oder eine Infrarotschnittstelle
von einem Drucker zu Irritationen führen. Um dieses
auszuschliessen, soll dem Empfänger ein Filter
vorgeschaltet werden, der diese Fremdstrahlungen
ausfiltert. Wird beispielsweise Licht als Strahlung
verwendet, so empfängt der Sensor die gesamte einfallende
Lichtstrahlung, wandelt aber nur die Lichtstrahlung mit der
ausgesendeten Frequenz in Gleichspannung um, die dann das
Sendesignal ergibt. Die übrige Lichtstrahlung wird in
Wechselspannung umgesetzt und auf Null gesetzt.
Ferner wird die erfindungsgemässe Vorrichtung bevorzugt so
gesteuert, dass nicht schon jede Abweichung der Reflektion
zu einem Alarm od. dgl. führt. Beispielsweise ist ein
Insektenvorbeiflug, der zufällig die Strahlung reflektiert,
ebenso zu übergehen, wie eine Putzfrau mit einem
Staubwedel. Deshalb werden durch ein Steuerungsprogramm
eine Mehrzahl von Erkennungsvorgängen hintereinander
addiert. Erst wenn mehrere Erkennungsvorgänge
aufeinanderfolgend, eine Abweichung der Reflektion
detektieren, kommt es zu einer Alarmauslösung. Auch ein
abrupter Anstieg der Abweichung der Reflektion führt noch
nicht zu einer Meldung, da bekannt ist, dass Rauch eher zu
einem kontinuierlichen Ansteigen einer
Reflektionsabweichung führt.
Die gesamte Vorrichtung wird bevorzugt als eine Einheit
ausgebildet. Sie kann als Stand-Alone-Version ausgebildet
sein, wobei die Anschlüsse durch einfache Relais-Ausgänge
angesteuert werden.
Bevorzugt ist jedoch das ganze System durch ein flexibles
Mikroprozessorsystem über einen BUS ansteuerbar. Über den
BUS kommuniziert jeder Rauchmelder mit einer Zentrale.
Dabei kann durch eine Initialisierungsequenz ein Kabelbruch
erkannt werden, wodurch ein komplett ausgefallener
Rauchmelder ermittelt wird.
Falls keine Verschmutzung oder Sabotage vorliegt, wird die
Rauchintensität und das Ergebnis weitergegeben. Falls die
Vorrichtungen stark verschmutzt oder sabotiert sind, wird
eine Fehlermeldung weitergegeben. Die Fehlermeldung
beinhaltet den Grad der Verschmutzung bzw. die Sabotage und
die Nummer der Vorrichtung, an der das Ereignis aufgetreten
ist.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich vor allem
auch zum Einbauen in Kanälen von Klimaanlagen, wobei diese
Vorrichtungen in der Regel zum Auslösen von
Brandschutzklappen dienen. Für die bisherigen Rauchmelder
in Klimakanälen war es wichtig, dass der Rauchmelder in die
richtige Richtung zur Durchströmrichtung gestellt wurde.
Deshalb kam es in der Vergangenheit hier oftmals zu
Fehlern, vor allem wenn die Durchströmrichtung
uneinheitlich war und wechselte. Für die erfindungsgemässe
Vorrichtung zur Erkennung von Rauch ist die
Durchströmrichtung völlig unwichtig, so dass für die
Anordnung der Vorrichtung im Kanal keine grosse Sorgfalt
aufgewendet werden muss.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese
zeigt in
Figur 1 eine schematische Darstellung einer
erfindungsgemässen Vorrichtung zum Erkennen von Rauch; Figuren 2 bis 4 schematische Darstellung von verschiedenen
Funktionen der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Erkennung
von Rauch.
Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Erkennen von
gestrichelt angedeutetem Rauch 1 weist einen Sender 2 und
einen Empfänger 3 auf. Sender 2 und Empfänger 3 befinden
sich vorzugsweise in einem Gehäuse 4, welches
beispielsweise in eine Decke eingelassen sein kann.
Zwischen Sender 2 und Rauch 1 befindet sich eine Abdeckung
5, welche einen Strahl 6, der von dem Sender 2 ausgesandt
wird, durchlässt. Desgleichen befindet sich eine weitere
Abdeckung 7 vor dem Empfänger 3, wobei die Abdeckung 7
einen reflektierten Strahl 8 durchlässt.
Dem Sender 2 ist bevorzugt ein eigener Empfänger 9 sowie
ein Kontrollempfänger 10 zugeordnet. Dem Empfänger 3
wiederum ist ein eigener Sender 11 und ein Kontrollsender
12 zugeordnet.
Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Die eigentliche Raucherkennung geschieht über den Sender 2
und den Empfänger 3 gemäss Figur 2. Falls sich in einer
Rauchmesszone Rauch 1 befindet, wird die von dem Sender 2
ausgesandte Strahlung 6 an dem Rauch 1 reflektiert und von
dem Empfänger 3 gemessen. Die Intensität der Reflektion ist
ein Mass für die Rauchdichte. Ferner resultiert aus einem
gewählten Abstrahl- bzw. Einfallwinkel der Reflektionsabstand,
d.h., es kann auch ermittelt werden, wie weit der
Rauch von der erfindungsgemässen Vorrichtung entfernt ist.
Im Laufe der Zeit kommt es vor, dass die Abdeckungen 5 und
7 verschmutzen, oder aber dass sie, beispielsweise bei
Sabotage, abgedeckt werden. Um dies zu ermitteln, sind der
eigene Empfänger 9 für den Sender 2 und der eigene Sender
11 für den Empfänger 3 vorgesehen, wie dies in Figur 3
dargestellt ist. Sollte die Abdeckung 5 bzw. 7 verschmutzt
oder abgeklebt sein, so kann die Strahlung nicht durch die
Abdeckung 5/7 dringen, sondern wird reflektiert. Diese
reflektierte Strahlung wird von dem Empfänger 9 bzw. dem
Empfänger 3 ermittelt. Das System kann dabei so eingestellt
sein, dass auch eine prozentuale Verschmutzung ermittelt
wird. Das bedeutet beispielsweise, dass eine Fehlermeldung
erst dann gegeben wird, wenn die Verschmutzung einen
bestimmten Grad überschritten hat. Die Einstellung kann
auch so geschehen, dass bei zunehmender Verschmutzung bis
zu einer gewissen Höhe die Raucherkennung aktiv bleibt.
In vielen Fällen ist auch ein Selbsttest der
erfindungsgemässen Vorrichtung gewünscht. Dieser ist in
Figur 4 dargestellt. Dem Selbsttest dienen der
Kontrollempfänger 10 und der Kontrollsender 12. Der Sender
2 wird getestet, indem sein Signal vom Empfänger 10 direkt
empfangen wird. Falls der Empfänger 10 die Strahlung
registriert, ist festgestellt, dass der Sender
funktionsfähig ist.
Der Empfänger 3 wird dadurch getestet, dass der vom Sender
12 angestrahlt wird. Empfängt er Empfänger 3 die Strahlung,
ist er funktionsfähig.
Bei defektem Sender und/oder Empfänger wird eine
Fehlermeldung ausgegeben.