EP1191496B2 - Streulichtrauchmelder - Google Patents

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EP1191496B2
EP1191496B2 EP01122157A EP01122157A EP1191496B2 EP 1191496 B2 EP1191496 B2 EP 1191496B2 EP 01122157 A EP01122157 A EP 01122157A EP 01122157 A EP01122157 A EP 01122157A EP 1191496 B2 EP1191496 B2 EP 1191496B2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
scattering
smoke detector
smoke
receiver
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01122157A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1191496B1 (de
EP1191496A1 (de
Inventor
Joachim Schneider
Anton Dr. Pfefferseder
Bernd Siber
Andreas Hensel
Ulrich Oppelt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7657231&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1191496(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1191496A1 publication Critical patent/EP1191496A1/de
Publication of EP1191496B1 publication Critical patent/EP1191496B1/de
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Publication of EP1191496B2 publication Critical patent/EP1191496B2/de
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    • 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
    • G08B29/183—Single detectors using dual technologies
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • 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
    • G08B17/103—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
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/12—Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions
    • G08B17/125—Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions by using a video camera to detect fire or 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
    • G08B29/02—Monitoring continuously signalling or alarm systems
    • G08B29/04—Monitoring of the detection circuits
    • G08B29/043—Monitoring of the detection circuits of fire detection circuits
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • 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 scattered light smoke detector according to the preamble of the independent claim.
  • the European Patent Application EP 0 472 039 A2 discloses a method and apparatus for detecting fire by measuring the transit time and / or the intensity of electromagnetic radiation.
  • the scattered light smoke detector according to the invention with the features of the independent claim has the advantage that a distinction between permanent foreign bodies in the scattering point of the scattered light smoke detector and actual smoke is possible.
  • Such foreign bodies may e.g. Ladders that are turned off for crafting or boxes that are stacked high to be ceiling. Even spiders can build their network in narrow shafts in the free space of the scattered light smoke detector and by chance remain permanently in the scattering point of the scattered light smoke detector.
  • the scattered light smoke detector according to the invention recognizes such foreign bodies and eliminates them from the measuring signals, so that false fire messages are avoided.
  • the means for distinguishing between smoke and other foreign bodies have a processor for analyzing the time course of received signals of the light receiver, wherein the processor is connected to the light receiver. Based on the time course, it is advantageously possible to determine whether smoke or another foreign body is present in the scattered light smoke detector.
  • smoke an increasing intensity of the scattered light signal is registered with increasing time, while when a foreign body penetrates into the scattering point, a kind of jump function occurs in the short term, in order then to switch back to a fixed signal.
  • This distinction in terms of a jump in the time function thus makes it easy to distinguish between smoke and another foreign body.
  • an existing scattered light smoke detector only has to be supplemented by software that performs this temporal analysis of the received signal from the light receiver.
  • the scattered light detector according to the invention can be realized in a simple manner.
  • optics preferably a facet mirror
  • the total signal at the light receiver is the integral of the signals from all scattering areas in this area.
  • facet mirrors By means of suitable facet mirrors, it is possible to detect many spatially separated scattering areas in which the detector reacts sensitively to scattered light. In the presence of smoke, it can be assumed that all scattering areas deliver substantially homogeneous with the corresponding smoke density a proportion of the scattered light signal, while a spider locally scatters a partial signal onto the receiver. With such an arrangement, a spider can be distinguished from smoke by simple amplitude comparison.
  • the light receiver is designed as a photoreceiver array, wherein the photoreceiver array has at least two photoreceiver elements.
  • the photoreceiver array has at least two photoreceiver elements.
  • the scattered light smoke detector form such that a distinction between smoke and other foreign bodies is possible, is the formation of the light source with adjustable wavelength.
  • the effect is advantageously exploited that in the Rayleigh scattering, the scattering behavior of the wavelength of the radiation is dependent.
  • the scattering does not or only slightly depends on the wavelength, therefore, when tuning the light emitter no significant effect on the scatter signals will occur.
  • this effect is the intensity variation in Dependent on the wavelength clearly measurable.
  • This distinction is then carried out by a processor in the scattered light smoke detector according to the invention.
  • the light transmitter is connected to an amplitude modulator. Due to the phase shift between transmitted and received signals, amplitude-modulated light signals enable the determination of the distance from the scattering object due to the phase shift, while a pulse broadening, ie a dispersion, is a measure of a diffuse scattering body, as it is especially a cloud of smoke. Thus, it is thus advantageously possible that, depending on the pulse broadening, it can be determined whether smoke or another foreign body is present.
  • the scattered light smoke detector comprises an ultrasonic sensor, wherein the ultrasonic sensor has a transmitter and a receiver and wherein the ultrasonic sensor is arranged such that the ultrasonic sensor monitors the area around the scattering point.
  • the ultrasonic sensor thus advantageously monitors the optical scattering range of the scattered light detector. If there is a solid foreign body in the scattering area, the ultrasonic sensor and the scattered light sensor receives a signal. If there is smoke in the scattering point, only the scattered light sensor receives a signal but not the ultrasonic sensor.
  • Particularly suitable for this method are ultrasonic sensors operating in the megahertz range, since these ultrasonic sensors have a very good directivity. With the aid of the ultrasonic sensor, it is further advantageously detectable whether a foreign body is located in an area around the smoke detector, which possibly means influencing the flow conditions for fire detection. This can be issued as a warning from the control panel.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the scattered light smoke detector according to the invention
  • FIG. 2 a second embodiment of the scattered light smoke detector according to the invention with a facet mirror
  • FIG. 3 A third embodiment of the scattered light smoke detector according to the invention with a photoreceptor arrays
  • FIG. 4 A fourth embodiment of the scattered light smoke detector according to the invention with an amplitude modulator
  • FIG. 5 a fifth embodiment of the scattered light smoke detector according to the invention with an ellipsoid
  • FIG. 6 an amplitude modulated optical signal for determining a distance
  • FIG. 7 amplitude modulated optical signals for identifying a cloud of smoke
  • FIG. 8 the scattered light smoke detector according to the invention with an ultrasonic detection for foreign bodies.
  • Stray light smoke detectors used as fire detectors have the advantage of being independent of sources of spurious light, dust, pollution, insects, short-term smoke, and momentarily introduced debris at the point of measurement, e.g. Cleaning equipment, to be.
  • Longer-term smoke, as they occur in a fire provide in the scattered light smoke detector for a significant scatter signal, which is recognized as a fire detection signal, for example by comparison with a predetermined threshold.
  • the scattered light smoke detector will functionally issue a fire alarm.
  • a scattered light smoke detector is proposed, which has means to distinguish between smoke and other foreign bodies.
  • such means relate to a processor which analyzes the time course of received signals of the light receiver.
  • FIG. 1 a first embodiment of the scattered light smoke detector according to the invention is shown as a block diagram.
  • a cover 3 protects the scattered light smoke detector from moisture, aggressive gases and mechanical damage.
  • the cover 3 is formed as a transparent plastic.
  • the cover 3 is such that it is transparent to the light for the scattered light measurement. It can also act as a filter for unwanted spurious radiation. In particular, when infrared radiation is used, the ambient light is easily filterable through the cover 3 and the light receiver 2.
  • Behind the cover 3 is on the one hand a light transmitter 1, here a light emitting diode in the infrared range.
  • a laser preferably a semiconductor laser, and / or other wavelength ranges is possible, which is controlled by a transmitter drive 5.
  • the transmitter drive 5 is thus a driver circuit for the light transmitter 1.
  • the drive 5 is connected via a second output to a processor 7.
  • the processor 7 is connected via a data input / output to a memory 8 in which fixedly stored reference signals are stored and which is used to store intermediate values.
  • the processor 7 is connected to a reception evaluation 6.
  • the processor 7 is connected to a signaling device 9.
  • An input of the reception evaluation 6 is connected to a light receiver 2.
  • the light receiver 2 is here a photodiode.
  • the light emitting diode 1 and the photodiode 2 are arranged such that a scattering point 4 outside the scattered light smoke detector is outdoors.
  • the reception evaluation 6 is here a reception amplifier and an analog / digital conversion.
  • the signaling device 9 may be a lamp, a siren or a communication module, which transmits a signaling to a central, preferably via a bus. This is particularly advantageous when multiple scattered light smoke detectors are used, which are connected via the bus to the control center to perform a central monitoring of a building.
  • the processor 7 now performs a time course analysis of the received signals of the photodiode 2. If smoke occurs in the scattering point 4, this leads to a continuous increase in the intensity of the received scattered light by the photodiode 2. However, if a foreign body is introduced into the scattering point 4, then a jump in the time course of the intensity function is when introducing the foreign body into the scattering point 4 the received signals through the photodiode 2 take place, then to cause after the introduction and the retention of the foreign body in the scattering point 4 again a flat signal plateau. A brief appearance of a foreign object in the scattering point 4 causes a short pulse in the reception function of the leakage signals and is thus recognized as a signal which is not used for alarm triggering.
  • FIG. 2 a second embodiment of the scattered light smoke detector according to the invention is shown, wherein around the light receiver 2, a facet mirror of two concave mirrors (concave mirror segments) 10 and 11 is attached.
  • the concave mirrors 10 and 11 collect light from a region around their own scattering point and couple it into the light receiver 2.
  • the scattering point (s) strictly speaking, are volume areas where the light lobe of the radiation source and the receiving lobe of the light receiver intersect.
  • two scatter points since there are two intersections for the optical axes of the two mirrors 10 and 11 and the optical axis of the light emitter 1.
  • the light receiver 2 is therefore sensitive all around, so that the light receiver 2 is now composed of a plurality of diodes, which can receive light from different directions.
  • the cover 3 in turn protects the scattered light smoke detector from external attacks.
  • the light receiver 2 is connected via its output to the reception evaluation 6, which is connected via its data output to the processor 7.
  • the processor 7 is connected to the memory 8 via a data input / output. Via a data output, the processor 7 is connected to the signaling device 9.
  • the transmitter drive 5 is connected to a second data input of the processor 7.
  • a second output of the transmitter drive 5 leads to the light transmitter 1, which is again a light-emitting diode here. Furthermore, a laser can be used here.
  • the integral of the detected scattering areas is formed by the light receiver 2.
  • all scattering areas deliver a fraction of the scattered light signal substantially homogeneously with the corresponding smoke density, whereas a spider only locally scatters a partial signal onto the receiver.
  • a spider can be distinguished as a foreign body of smoke.
  • the evaluation can be carried out in particular by an evaluation of the time signal. Smoke gives a continuous signal, while an insect as an example of a foreign body generates a signal jump when leaving and entering each segment. An insect would thus generate a pulse train as it traversed the spreading area.
  • a threshold value in the memory 8 is then provided, which specifies a threshold for the amplitude, from which the smoke is recognized as detected.
  • a spider would give a signal that is below the threshold. The threshold is determined based on experimental data.
  • FIG. 3 a third embodiment of the Sreulichtrauchmelders invention is shown.
  • the cover 3 again protects the scattered light smoke detector against external attacks.
  • the light transmitter 1 is connected via its input to the transmitter drive 5.
  • the transmitter drive 5 is connected to the processor 7 via a second output.
  • the processor 7 is connected to the memory 8 via a data input / output.
  • To a second data input of the processor 7, a photo receiver array evaluation 13 is connected to a data output of the processor 7, a signaling device 9 is connected.
  • the photoreceiver array evaluation 13 is connected via its input to a photoreceiver array 12.
  • the photoreceiver array 12 consists of a field of photodiodes.
  • a lens 14 is disposed between the cover 3 and the photoreceptor array 12. The lens 14 is arranged such that the photodiodes of the photoreceiver array 12 detect a plurality of location areas around the scattering point 4.
  • CCD Charge Coupled Device
  • the photoreceiver array evaluation 13 queries the individual signals of the photodiodes and digitizes them, in order to then transmit them to the processor 7, which thus performs a spatial resolution of the received signals to the scattering point 4. This makes it possible to measure not only the integral of the received signals from the area around the scattering point 4, but to record with the lens 14 a spatial distribution of the signals.
  • two spatial regions which are detected by the photoreceiver diode array 12 are represented by the beams 15, 16, 17 and 18. This spatial resolution makes it possible to clearly differentiate between smoke, which will be homogeneous, small animals that appear only in individual areas, and objects.
  • the received intensity signal between two photodiodes of the photoreceptor array will cause a jump in the received light intensity. Furthermore, it is possible that when introducing an object several photodiodes of the photoreceiver array are traversed and thereby at a time interval, a typical signal pattern is produced, which suggests the introduction of an object in the stray field of the scattered light smoke detector.
  • FIG. 4 a fourth embodiment of the scattered light smoke detector according to the invention is shown.
  • the cover 3 in turn protects the scattered light smoke detector against external interference.
  • the light transmitter 1 is connected via its input to an amplitude modulator 19.
  • a data output of the amplitude modulator 19 leads to a first data input of the processor 7.
  • the transmitter drive 5 is connected to a data input of the amplitude modulator 19.
  • a second output of the transmitter drive 5 leads to a second data input of the processor 7.
  • the processor 7 is connected via its third data input to the receiver evaluation 6.
  • the processor 7 is connected to the memory 8 via a data input / output. Via a data output of the processor 7, the signaling device 9 is connected.
  • At an input of the receiver evaluation 6 of the light receiver 2 is connected.
  • the light emitter 1 and the light receiver 2 are arranged so that the scattering point 4 is outside of the scattered light smoke detector outdoors.
  • the amplitude modulator 19 forms a pulse train from the electrical signal of the transmitter drive 5 and thereby performs an amplitude modulation. In the simplest form, this is simply a switch, so that a sequence of periodic light pulses is generated in the light emitter 1 and then again a blanking is performed and this alternately in a clock, the amplitude modulator 19 dictates.
  • the processor 7 evaluates the received signals in comparison to these transmitted signals, which the amplitude modulator 19 transmits directly to the processor 7. As a result, the processor 7 is able, on the one hand, to carry out a distance determination based on the phase shift between the transmitted and the received pulses and, on the other hand, to check whether it is a cloud of smoke or an object. If nothing is found in the scattering point 4 out of air, no signals are scattered and the receiver 2 receives only ambient light, which can be excreted by appropriate choice of the light wavelength or the light wavelength range and a (electronic) Gleichlichtunterdrückung.
  • FIG. 6 It is shown how pulse trains that have been sent and that have been received differ in phase.
  • FIG. 6a is the transmitted pulse sequence shown by the arrow 21, falls on the reflection plane 22.
  • FIG. 6b the received pulse sequence is shown. It can be seen by a time comparison that the phase shift 23 has occurred. The phase shift 23 is a measure of the distance from the light emitter and receiver to the reflection plane 22.
  • Figure 7a is again shown a transmitted pulse train that hits a cloud of smoke 25.
  • the received pulse train is represented by the cloud of smoke 25.
  • the width of the received pulses in FIG. 7b is a measure of whether smoke is present or not. This can be determined by means of a threshold value comparison by the processor 7. This threshold value is then specified and stored in the memory 8.
  • a tunable wavelength light source as the light emitter 1.
  • an infrared tunable semiconductor laser tuned through a predetermined wavelength range can be used to detect whether the scattered light signals are dependent on the wavelength. This scattering is called Rayleigh scattering. For small particles, as they occur in a cloud of smoke, this Rayleigh scattering is wavelength-dependent.
  • the processor 7 is thus informed via the transmitter control 5 about the currently used wavelength, in order then to analyze the received signals as a function of the transmission wavelength. If this function results in a horizontal or an approximately horizontal, then an object has been introduced into the scattering point 4, since large objects, which are in particular large compared to the wavelength used, have no intensity dependence on the wavelength. For a clear detection is possible, whether a foreign body or smoke in the area around the scattering point 4 is present.
  • a lamp which emits light at several wavelengths and then to select these individual wavelengths via a filter.
  • FIG. 5 a fifth embodiment of the scattered light smoke detector according to the invention is shown.
  • the cover 3 again protects the scattered light smoke detector against external interference.
  • the light transmitter 1 is connected via its input to the transmitter drive 5, wherein the transmitter drive 5 is connected via a data output to a first data input of the processor 7.
  • the processor 7 is connected to the memory 8 via a data input / output. Via a second data input, the processor 7 is connected to the reception evaluation 6.
  • To a data output of the processor 7, the signaling device 9 is connected.
  • the light receiver 2 is connected to an input of the receiver evaluation 6.
  • an ellipsoid 20 is arranged, which ensures that as much scattered light is coupled into the light receiver 2. This improves the signal-to-noise ratio of the scattered light smoke detector.
  • An alternative method is that a stronger light emitter 1 is used.
  • Fig. 8 the scattered light smoke detector according to the invention is shown with an ultrasonic detection.
  • the light emitter 1 and the light receiver 2 are arranged so that the scattering point 4 is outside of the scattered light smoke detector outdoors.
  • the cover 3 protects the scattered light smoke detector from external attacks.
  • the ultrasonic receiver is aligned with the scattering point 4, on which an ultrasonic transmitter 26 is aligned.
  • the ultrasonic transmitter is operated either in continuous operation or in periodic periods.
  • the reception evaluation 6 is connected.
  • a signaling 9 is connected.
  • the processor 7 is connected to the memory 8 via a data input.
  • At an input of the reception evaluation 6 of the light receiver 2 is connected.
  • the processor 7 based on the received signal from the signal processing 28, which amplifies the received signals from the ultrasonic receiver 27 and digitizes that it is a foreign body and not smoke, which causes the scatter signals that the light receiver 2 receives.
  • the received optical signal is monitored by the ultrasonic reception signal. If it is smoke that causes the scattering signals in the scattering point 4, then receives the ultrasonic receiver no signal received. Ultrasonic waves offer the possibility to specifically sound an area, so that false signals are unlikely.
  • the function of an ultrasonic transmitter and receiver can also be integrated in one component. It is first emitted an ultrasonic pulse. Then you switch to reception and wait for the reflected signal from any existing object (echo mode).

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Streulichtrauchmelder nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.
  • Aus der nicht vorveröffentlichten WO 01/31602 A1 ist bereits bekannt, dass Streulichtrauchmelder verwendet werden, wobei der Streupunkt von Lichtsender und Lichtempfänger außerhalb des Streulichtrauchmelders im Freien liegt. Dies hat den Vorteil, dass keine Meßkammer mit einem Labyrinth vorgesehen werden muß. Rauchmelder mit Labyrinth weisen den Nachteil auf, dass das Labyrinth durch Verschmutzung verstopft werden kann.
  • Die europäische Offenlegungsschrift EP 0 472 039 A2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion von Feuer durch Messung der Laufzeit und/oder der Intensität von elektromagnetischer Strahlung.
    • Vorteile der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Streulichtrauchmelder mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass eine Unterscheidung zwischen permanenten Fremdkörpern im Streupunkt des Streulichtrauchmelder und tatsächlichem Rauch möglich ist. Solche Fremdkörper können z.B. Leitern, die für Handwerksarbeiten abgestellt werden, oder Kisten, die deckenhoch gestapelt werden, sein. Auch Spinnen können in engen Schächten in dem Freiraum des Streulichtrauchmelders ihr Netz bauen und durch Zufall in dem Streupunkt des Streulichtrauchmelders dauerhaft verweilen. Der erfindungsgemäße Streulichtrauchmelder erkennt solche Fremdkörper und eliminiert sie aus den Meßsignalen, so dass falsche Brandmeldungen vermieden werden.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Streulichtrauchmelders möglich.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass die Mittel zur Unterscheidung zwischen Rauch und anderen Fremdkörpern einen Prozessor zur Analyse des Zeitverlaufs von Empfangssignalen des Lichtempfängers aufweisen, wobei der Prozessor an den Lichtempfänger angeschlossen ist. Anhand des Zeitverlaufs ist es vorteilhafterweise möglich, festzustellen, ob Rauch oder ein anderer Fremdkörper im Streulichtrauchmelder vorliegt. Bei Rauch wird mit zunehmender Zeit eine steigende Intensität des Streulichtsignals registriert, während beim Eindringen eines Fremdkörpers in den Streupunkt eine Art Sprungfunktion kurzfristig auftritt, um dann wieder in ein festes Signal überzugehen. Diese Unterscheidung im Hinblick auf einen Sprung in der Zeitfunktion ermöglicht also auf einfache Weise die Unterscheidung zwischen Rauch und einem anderen Fremdkörper. Dabei ist es weiterhin von Vorteil, dass ein vorhandener Streulichtrauchmelder nur um Software ergänzt werden muß, die diese zeitliche Analyse des Empfangssignals vom Lichtempfänger durchführt. Damit ist der erfindungsgemäße Streulichtmelder in einfacher Weise realisierbar.
  • Weiterhin ist es von Vorteil, dass um den Lichtempfänger eine Optik, vorzugsweise ein Facettenspiegel, angebracht ist, die Streusignale aus einem Gebiet um den Streupunkt in den Lichtempfänger einkoppelt. Das Gesamtsignal am Lichtempfänger ist das Integral der Signale aus allen Streubereichen in diesem Gebiet. Durch geeignete Facettenspiegel ist es möglich, viele räumlich auseinanderliegende Streubereiche zu erfassen, in denen der Melder sensibel auf Streulicht reagiert. Bei Vorhandensein von Rauch ist davon auszugehen, dass alle Streubereiche im Wesentlichen homogen mit der entsprechenden Rauchdichte einen Anteil am Streulichtsignal liefern, während eine Spinne lokal ein Teilsignal auf den Empfänger streut. Mit einer solchen Anordnung kann durch einfachen Amplitudenvergleich eine Spinne von Rauch unterschieden werden.
  • Darüber hinaus ist es von Vorteil, dass der Lichtempfänger als ein Fotoempfänger-Arrays ausgebildet ist, wobei der Fotoempfänger-Array wenigstens zwei Fotoempfängerelemente aufweist. Damit ist es vorteilhafterweise möglich, nicht nur ein Integral von Signalen von verschiedenen Streupunkten zu messen, sondern eine Ortsverteilung der Streusignale aufzunehmen. Durch diese Ortsverteilung ist es vorteilhafterweise möglich, zwischen Rauch, Kleintieren und Gegenständen zu unterscheiden. Man erhält weiterhin eine Information über die Verteilung der Rauchdichte und den Abstand der Partikel vom Streulichtrauchmelder. Mit Hilfe von Kreuzkorrelationstechniken, die auf einem Prozessor im Streulichtrauchmelder implementiert werden, ist weiterhin die Geschwindigkeit der Rauchschwaden oder der Gegenstände in der Nähe des Streulichtrauchmelders meßbar. Durch eine geeignete Optik, vorzugsweise eine Linse, wird die Aufnahme der Ortsverteilung der Streusignale ermöglicht.
  • Ein weiterer vorteilhafter Ansatz, den Streulichtrauchmelder derart auszubilden, dass eine Unterscheidung zwischen Rauch und anderen Fremdkörpern möglich ist, ist die Ausbildung der Lichtquelle mit einstellbarer Wellenlänge. Damit wird vorteilhafterweise der Effekt ausgenutzt, dass bei der Rayleighstreuung das Streuverhalten von der Wellenlänge der Strahlung abhängig ist. Bei Verwendung eines durchstimmbaren Lasers erhält man bei Vorhandensein von Rauchpartikeln für die Rayleighstreuung unterschiedliche Signalsintensitäten als Funktion der Wellenlänge. Bei Partikeln, die groß gegenüber der Wellenlänge sind, hängt die Streuung nicht oder nur geringfügig von der Wellenlänge ab, daher wird bei einem Durchstimmen des Lichtsenders kein signifikanter Effekt bei den Streusignalen auftreten. Bei kleinen Partikeln, wie es Rauchpartikel sind, ist dieser Effekt der Intensitätsvariation in Abhängigkeit von der Wellenlänge deutlich meßbar. Damit ist es vorteilhafterweise möglich, solche Rauchpartikel von größeren Teilen zu unterscheiden. Diese Unterscheidung wird dann durch einen Prozessor im erfindungsgemäßen Streulichtrauchmelder durchgeführt.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Lichtsender mit einem Amplitudenmodulator verbunden ist. Amplitudenmodulierte Lichtsignale ermöglichen einerseits aufgrund der Phasenverschiebung zwischen gesendeten und empfangenen Signalen, das sind die Impulse, die aus der Amplitudenmodulation entstanden sind, eine Entfernungsbestimmung von dem streuenden Objekt, während eine Pulsverbreiterung, also eine Dispersion, ein Maß für einen diffusen Streukörper ist, wie es vor allem eine Rauchwolke ist. Damit ist es also vorteilhafterweise möglich, dass in Abhängigkeit von der Pulsverbreiterung bestimmt werden kann, ob Rauch oder ein anderer Fremdkörper vorliegt.
  • Schließlich ist es auch von Vorteil, dass der Streulichtrauchmelder einen Ultraschallsensor aufweist, wobei der Ultraschallsensor einen Sender und einen Empfänger aufweist und wobei der Ultraschallsensor derart angeordnet ist, so dass der Ultraschallsensor das Gebiet um den Streupunkt überwacht. Der Ultraschallsensor überwacht damit vorteilhafterweise den optischen Streubereich des Streulichtmelders. Befindet sich ein fester Fremdkörper in dem Streubereich, so empfängt der Ultraschallsensor und der Streulichtsensor ein Signal. Befindet sich Rauch im Streupunkt, so empfängt nur der Streulichtsensor ein Signal nicht aber der Ultraschallsensor. Für diesen Verfahren eignen sich vor allem Ultraschallsensoren, die im Megahertz-Bereich arbeiten, da diese Ultraschallsensoren eine sehr gute Richtwirkung aufweisen. Mit Hilfe des Ultraschallsensors ist es weiterhin vorteilhafterweise feststellbar, ob sich ein Fremdkörper in einem Bereich um den Rauchmelder befindet, der möglicherweise eine Beeinflussung der Strömungsverhältnisse für die Branderkennung bedeutet. Dies kann als Warnung von der Zentrale ausgegeben werden.
    • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Streulichtrauchmelders, Figur 2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Streulichtrauchmelders mit einem Facettenspiegel, Figur 3 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Streulichtrauchmelders mit einem Fotoempfänger-Arrays, Figur 4 eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Streulichtrauchmelders mit einem Amplitudenmodulator, Figur 5 eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Streulichtrauchmelders mit einem Ellipsoid, Figur 6 ein amplitudenmoduliertes optisches Signal zur Bestimmung einer Entfernung, Figur 7 amplitudenmodulierte optische Signale zur Identifikation einer Rauchwolke und Figur 8 der erfindungsgemäße Streulichtrauchmelder mit einer Ultraschalldetektion für Fremdkörper.
    • Beschreibung
  • Streulichtrauchmelder, die als Brandmelder verwendet werden, haben den Vorteil, unabhängig gegenüber Störlichtquellen, Staub, Verschmutzung, Insekten, kurzfristigen Rauchschwaden und kurzzeitig eingebrachten Fremdkörpern im Meßpunkt, wie z.B. Reinigungsgeräten, zu sein. Längerfristige Rauchschwaden, wie sie bei einem Brand entstehen, sorgen bei dem Streulichtrauchmelder für ein deutliches Streusignal, das als Branderkennungssignal erkannt wird, beispielsweise durch Vergleich mit einem vorgegebenen Schwellwert. Bei einem dauerhaften Verbleiben von Gegenständen im Meßpunkt, das ist der Streupunkt, wird der Streulichtrauchmelder jedoch funktionsgemäß eine Brandmeldung abgeben. Erfindungsgemäß wird daher ein Streulichtrauchmelder vorgeschlagen, der Mittel aufweist, um zwischen Rauch und anderen Fremdkörpern zu unterscheiden. Solche Mittel betreffen insbesondere einen Prozessor, der den Zeitverlauf von Empfangssignalen des Lichtempfängers analysiert. Weitergehende Möglichkeiten umfassen die Verwendung von Facettenspiegeln, um ein Gebiet um den Streupunkt zu erfassen, ein Fotoempfänger-Array, um eine Ortsauflösung zu erzielen, eine durchstimmbare Lichtquelle, um wellenlängenabhängige Streusignale zu detektieren, einen Amplitudenmodulator, um über amplitudenmodulierte Lichtsignale die Unterscheidung zwischen Fremdkörpern und Rauch zu treffen und einen Ultraschallsensor, der das Gebiet um den Streupunkt überwacht.
  • In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Streulichtrauchmelders als Blockschaltbild dargestellt. Eine Abdeckung 3 schützt den Streulichtrauchmelder vor Feuchtigkeit, aggressiven Gasen und mechanischen Beschädigungen. Die Abdeckung 3 ist als transparenter Kunststoff ausgebildet. Die Abdeckung 3 ist derart beschaffen, so dass sie für das Licht für die Streulichtmessung transparent ist. Sie kann damit auch als Filter für unerwünschte Störstrahlung wirken. Insbesondere wenn Infrarotstrahlung verwendet wird, ist das Umgebungslicht leicht durch die Abdeckung 3 und den Lichtempfänger 2 filterbar. Hinter der Abdeckung 3 befindet sich einerseits ein Lichtsender 1, hier eine Leuchtdiode im Infrarotbereich. Alternativ ist auch ein Laser, vorzugsweise ein Halbleiterlaser, und/oder andere Wellenlängenbereiche möglich, der von einer Senderansteuerung 5 angesteuert wird. Die Senderansteuerung 5 ist also eine Treiberschaltung für den Lichtsender 1. Im Falle eines Lasers ist es eine typische Lasertreiberschaltung mit Temperatur- und Arbeitspunktkompensation. Die Ansteuerung 5 ist über einen zweiten Ausgang mit einem Prozessor 7 verbunden. Der Prozessor 7 ist über einen Datenein-/-ausgang mit einem Speicher 8 verbunden, in dem fest abgespeicherte Referenzsignale abgespeichert sind und der zur Abspeicherung von Zwischenwerten verwendet wird. Über einen zweiten Dateneingang ist der Prozessor 7 mit einer Empfangsauswertung 6 verbunden. Über einen Datenausgang ist der Prozessor 7 an eine Signalisierungsvorrichtung 9 angeschlossen. Ein Eingang der Empfangsauswertung 6 ist mit einem Lichtempfänger 2 verbunden. Der Lichtempfänger 2 ist hier eine Fotodiode. Die Leuchtdiode 1 und die Fotodiode 2 sind derart angeordnet, dass ein Streupunkt 4 außerhalb des Streulichtrauchmelders im Freien liegt.
  • In dem Streupunkt 4 wird detektiert, ob Rauch vorliegt oder nicht. Liegt Rauch vor, wird dies durch Streusignale von der Fotodiode 2 erkannt, und der Prozessor 7 führt daraufhin mit der Signalisierungsvorrichtung 9 eine Signalisierung bezüglich eines Brandes durch. Die Empfangsauswertung 6 ist hier ein Empfangsverstärker und eine Analog/Digitalwandlung. Die Signalisierungsvorrichtung 9 kann eine Leuchte, eine Sirene oder ein Kommunikationsbaustein sein, der eine Signalisierung an eine Zentrale, vorzugsweise über einen Bus, überträgt. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn mehrere Streulichtrauchmelder verwendet werden, die über den Bus mit der Zentrale verbunden sind, um eine zentrale Überwachung eines Gebäudes durchzuführen.
  • Der Prozessor 7 führt nun eine Zeitverlaufsanalyse der Empfangssignale der Fotodiode 2 durch. Tritt Rauch im Streupunkt 4 auf, führt dies zu einem kontinuierlichen Anstieg der Intensität des empfangenen Streulichts durch die Fotodiode 2. Wird jedoch ein Fremdkörper in den Streupunkt 4 eingebracht, dann wird beim Einbringen des Fremdkörpers in den Streupunkt 4 ein Sprung in dem Zeitverlauf der Intensitätsfunktion der empfangenen Signale durch die Fotodiode 2 stattfinden, um dann nach dem Einbringen und dem Verbleiben des Fremdkörpers im Streupunkt 4 wieder ein flaches Signalplateau hervorzurufen. Ein kurzes Auftauchen eines Fremdkörpers in dem Streupunkt 4 ruft einen kurzen Impuls in der Empfangsfunktion der Streusignale hervor und wird damit als ein Signal erkannt, das nicht zur Alarmauslösung verwendet wird.
  • Tritt also in der Zeitfunktion der Intensität der Empfangssignale ein Sprung auf, ist dies auf ein Einbringen eines Fremdkörpers zurückzuführen. Dies kann softwaremäßig durch den Prozessor 7 erkannt werden, um es dann über den Kommunikationsbaustein 9 der Zentrale zu übertragen, so dass hier gemeldet wird, dass der Streulichtrauchmelder aufgrund eines Fremdkörpers nicht mehr ordnungsgemäß funktionieren kann, so dass die optimalen Strömungsverhältnisse wieder herzustellen sind.
  • Andere Signale sind beispielsweise bei Spinnennetzen und Spinnen direkt im Streupunkt zu erwarten. Durch die langsame Entstehung eines Spinnennetzes wird der eigentliche Bau des Spinnennetzes durch die in den Streulichtrauchmeldern übliche Driftkompensation ausgeglichen. Die übliche Driftkompensation besteht darin, dass sehr langsame Signaländerungen im Bereich von 6 bis 8 Stunden unterdrückt werden. Die einfachste Ausführungsform ist ein Hochpass mit einer entsprechend kleinen Zeitkonstanten. Eine Drift tritt in konventionellen Brandmeldern durch Alterung der Bauteile und insbesondere auch durch eine langsame Verschmutzung des Labyrinthinneren auf. Damit ist also eine Ruhewertnachführung realisiert.
  • Schwankungen des Spinnennetzes, z.B. durch einen Luftzug, können aber zu Störsignalen führen oder, wenn die Spinne sich selbst langsam in den Streupunkt bewegt, kann dies zu Täuschungssignalen führen. Dies wird jedoch zu einem Knick in der Intensitätsfunktion führen, so dass solche Intensitätssprünge durch den Prozessor 7 erkennbar sind.
  • In Figur 2 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Streulichtrauchmelders dargestellt, wobei um den Lichtempfänger 2 ein Facettenspiegel aus zwei konkaven Spiegeln (Hohlspiegelsegmente) 10 und 11 angebracht ist. Die konkaven Spiegel 10 und 11 sammeln Licht aus einem Gebiet um jeweils einen eigenen Streupunkt und koppeln es in den Lichtempfänger 2 ein. Der oder die Streupunkte sind genau genommen Volumenbereiche, wo sich die Lichtkeule der Strahlungsquelle und die Empfangskeule des Lichtempfängers schneiden. Hier liegen zwei Streupunkte vor, da es für die optischen Achsen der beiden Spiegel 10 und 11 sowie der optischen Achse des Lichtsenders 1 jeweils zwei Schnittpunkte gibt.
  • Der Lichtempfänger 2 ist daher rundherum empfindlich, so dass der Lichtempfänger 2 nun aus mehreren Dioden, die Licht aus verschiedenen Richtungen empfangen können, zusammengesetzt ist. Die Abdeckung 3 schützt wiederum den Streulichtrauchmelder vor äußeren Angriffen.
  • Der Lichtempfänger 2 ist über seinen Ausgang mit der Empfangsauswertung 6 verbunden, die über ihren Datenausgang an dem Prozessor 7 angeschlossen ist. Der Prozessor 7 ist über einen Datenein-/-ausgang mit dem Speicher 8 verbunden. Über einen Datenausgang ist der Prozessor 7 mit der Signalisierungsvorrichtung 9 verbunden. An einen zweiten Dateneingang des Prozessors 7 ist die Senderansteuerung 5 angeschlossen. Ein zweiter Ausgang der Senderansteuerung 5 führt zu dem Lichtsender 1, der hier erneut eine Leuchtdiode ist. Weiterhin ist hier ein Laser einsetzbar.
  • Durch Verwendung der konkaven Spiegel 10 und 11 als Facettenspiegel wird das Integral aus den erfassten Streubereichen durch den Lichtempfänger 2 gebildet. Bei Vorhandensein von Rauch ist davon auszugehen, dass alle Streubereiche im Wesentlichen homogen mit der entsprechenden Rauchdichte einen Anteil am Streulichtsignal liefern, während eine Spinne nur lokal ein Teilsignal auf den Empfänger streut. Mit einer solchen Anordnung kann durch einen einfachen Amplitudenvergleich der Empfangssignale durch den Prozessor 7 eine Spinne als Fremdkörper von Rauch unterschieden werden. Die Auswertung kann insbesondere auch durch eine Bewertung des Zeitsignals erfolgen. Rauch gibt ein kontinuierliches Signal, während ein Insekt als Beispiel für einen Fremdkörper einen Signalsprung bei Verlassen und Betreten jedes Segments erzeugt. Ein Insekt würde demnach eine Impulsfolge beim Durchqueren durch den Streubereich erzeugen. Dabei ist dann ein Schwellwert im Speicher 8 vorzusehen, der eine Schwelle für die Amplitude vorgibt, ab der Rauch als erkannt gilt. Eine Spinne würde ein Signal ergeben, das unter dem Schwellwert liegt. Der Schwellwert wird anhand experimenteller Daten festgelegt.
  • In Figur 3 ist eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sreulichtrauchmelders dargestellt. Die Abdeckung 3 schützt erneut den Streulichtrauchmelder vor äußeren Angriffen. Der Lichtsender 1 ist über seinen Eingang mit der Senderansteuerung 5 verbunden. Die Senderansteuerung 5 ist über einen zweiten Ausgang mit dem Prozessor 7 verbunden. Der Prozessor 7 ist über einen Datenein-/-ausgang mit dem Speicher 8 verbunden. An einen zweiten Dateneingang des Prozessors 7 ist eine Fotoempfängerarray-Auswertung 13 angeschlossen. An einen Datenausgang des Prozessors 7 ist eine Signalisierungsvorrichtung 9 angeschlossen. Die Fotoempfängerarray-Auswertung 13 ist über ihren Eingang mit einem Fotoempfänger-Array 12 verbunden. Das Fotoempfänger-Array 12 besteht aus einem Feld von Fotodioden. Es kann alternativ auch eine CCD (Charged Coupled Device)-Zeile, CCD-Matrix oder eine CMOS-Matrix sein. Eine Linse 14 ist zwischen der Abdeckung 3 und dem Fotoempfänger-Array 12 angeordnet. Die Linse 14 ist derart angeordnet, so dass die Fotodioden des Fotoempfänger-Arrays 12 mehrere Ortsbereiche um den Streupunkt 4 detektieren.
  • Die Fotoempfängerarray-Auswertung 13 fragt die einzelnen Signale der Fotodioden ab und digitalisiert sie, um sie dann an den Prozessor 7 zu übertragen, der damit eine Ortsauflösung der Empfangssignale um den Streupunkt 4 durchführt. Damit ist es möglich, nicht nur das Integral der Empfangssignale aus dem Gebiet um den Streupunkt 4 zu messen, sondern mit der Linse 14 eine Ortsverteilung der Signale aufzunehmen. Durch die Strahlen 15, 16, 17 und 18 sind beispielhaft zwei Ortsbereiche, die durch das Fotoempfängerdioden-Array 12 erfasst werden, dargestellt. Durch diese Ortsauflösung lässt sich nun eindeutig zwischen Rauch, der homogen sein wird, Kleintieren, die nur in einzelnen Bereichen auftauchen, und Gegenständen unterscheiden. Bei Gegenständen, die etwas größer sind, wird das empfangene Intensitätssignal zwischen zwei Fotodioden des Fotoempfänger-Arrays einen Sprung in der empfangenen Lichtintensität hervorrufen. Weiterhin ist es möglich, dass beim Einbringen eines Gegenstands mehrere Fotodioden des Fotoempfänger-Arrays durchwandert werden und dabei im zeitlichen Abstand ein typisches Signalmuster produziert wird, was auf das Einbringen eines Gegenstandes in das Streufeld des Streulichtrauchmelders schließen lässt.
  • In Figur 4 ist eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Streulichtrauchmelders dargestellt. Die Abdeckung 3 schützt wiederum den Streulichtrauchmelder vor äußeren Eingriffen. Der Lichtsender 1 ist über seinen Eingang mit einem Amplitudenmodulator 19 verbunden. Ein Datenausgang des Amplitudenmodulators 19 führt zu einem ersten Dateneingang des Prozessors 7. Die Senderansteuerung 5 ist an einen Dateneingang des Amplitudenmodulators 19 angeschlossen. Ein zweiter Ausgang der Senderansteuerung 5 führt zu einem zweiten Dateneingang des Prozessors 7. Der Prozessor 7 ist über seinen dritten Dateneingang mit der Empfängerauswertung 6 verbunden. Über einen Datenein-/-ausgang ist der Prozessor 7 mit dem Speicher 8 verbunden. Über einen Datenausgang des Prozessor 7 ist die Signalisierungsvorrichtung 9 angeschlossen. An einen Eingang der Empfängerauswertung 6 ist der Lichtempfänger 2 angeschlossen. Der Lichtsender 1 und der Lichtempfänger 2 sind so angeordnet, dass der Streupunkt 4 außerhalb des Streulichtrauchmelders im Freien liegt.
  • Der Amplitudenmodulator 19 formt aus dem elektrischen Signal der Senderansteuerung 5 eine Impulsfolge und führt dadurch eine Amplitudenmodulation durch. In der einfachsten Form ist dies einfach ein Schalter, so dass eine Folge von periodischen Lichtimpulsen im Lichtsender 1 erzeugt wird und dann wieder eine Dunkeltastung durchgeführt wird und dies abwechselnd in einem Takt, den der Amplitudenmodulator 19 vorgibt. Der Prozessor 7 wertet dann die Empfangssignale im Vergleich zu diesen gesendeten Signalen, die der Amplitudenmodulator 19 dem Prozessor 7 direkt überträgt, durch. Dadurch ist der Prozessor 7 in der Lage, einerseits eine Entfernungsbestimmung anhand der Phasenverschiebung zwischen den gesendeten und den empfangenen Impulsen durchzuführen und andererseits zu überprüfen, ob es sich um eine Rauchwolke oder einen Gegenstand handelt. Ist überhaupt nichts im Streupunkt 4 außer Luft zu finden, werden keine Signale gestreut und der Empfänger 2 empfängt nur Umgebungslicht, was durch entsprechende Wahl der Lichtwellenlänge oder des Lichtwellenlängenbereichs sowie eine (elektronische) Gleichlichtunterdrückung ausgeschieden werden kann.
  • In Figur 6 ist dargestellt, wie sich Impulsfolgen, die gesendet wurden und die empfangen wurden, in der Phase unterscheiden. In Figur 6a ist die gesendete Impulsfolge dargestellt, die angezeigt durch den Pfeil 21, auf die Reflexionsebene 22 fällt. In Figur 6b ist die empfangene Impulsfolge dargestellt. Man erkennt durch einen Zeitvergleich, dass die Phasenverschiebung 23 aufgetreten ist. Die Phasenverschiebung 23 ist ein Maß für die Entfernung von dem Lichtsender und -empfänger zu der Reflexionsebene 22. In Figur 7a ist erneut eine gesendete Impulsfolge dargestellt, die auf eine Rauchwolke 25 trifft. In Figur 7b ist dagegen die empfangene Impulsfolge von der Rauchwolke 25 dargestellt. Dadurch, dass viele Streuzentren in der Rauchwolke 25 vorliegen, verbreitern sich die Impulse der gesendeten Impulsfolge A, und es kommt zu einer Pulsdispersion wie in Figur 7b dargestellt. Die Breite der empfangenen Impulse in Figur 7b ist ein Maß, ob Rauch vorliegt oder nicht. Dies kann mittels eines Schwellwertvergleichs von dem Prozessor 7 ermittelt werden. Dieser Schwellwert wird dann vorgegeben und im Speicher 8 abgelegt.
  • Eine weitere Ausführungsform, Gegenstände von einer Rauchwolke zu unterscheiden, ist die Verwendung einer Lichtquelle mit durchstimmbarer Wellenlänge als Lichtsender 1. Es kann beispielsweise ein durchstimmbarer Halbleiterlaser im Infrarotbereich verwendet werden, der über einen vorgegebenen Wellenlängenbereich durchgestimmt wird, um zu erkennen, ob die gestreuten Lichtsignale abhängig von der Wellenlänge sind. Diese Streuung wird Rayleighstreuung genannt. Bei kleinen Partikeln, wie sie in einer Rauchwolke vorkommen, ist diese Rayleighstreuung wellenlängenabhängig. Der Prozessor 7 wird damit über die Senderansteuerung 5 über die momentan verwendete Wellenlänge informiert, um dann die empfangenen Signale als Funktion der Sendewellenlänge zu analysieren. Ergibt diese Funktion eine Waagrechte oder eine annähernd Waagrechte, dann ist ein Gegenstand in den Streupunkt 4 eingebracht worden, da große Gegenstände, die insbesondere groß gegenüber der verwendeten Wellenlänge sind, keine Intensitätsabhängigkeit von der Wellenlänge aufweisen. Damit ist eine eindeutige Detektion möglich, ob ein Fremdkörper oder Rauch im Gebiet um den Streupunkt 4 vorliegt.
  • Neben einem durchstimmbaren Laser ist es auch möglich, eine Lampe zu verwenden, die bei mehreren Wellenlängen Licht emittiert und über einen Filter dann diese einzelnen Wellenlängen zu selektieren.
  • In Figur 5 ist eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Streulichtrauchmelders dargestellt. Die Abdeckung 3 schützt erneut den Streulichtrauchmelder vor äußeren Eingriffen. Der Lichtsender 1 ist über seinen Eingang mit der Senderansteuerung 5 verbunden, wobei die Senderansteuerung 5 über einen Datenausgang mit einem ersten Dateneingang des Prozessors 7 verbunden ist. Der Prozessor 7 ist über einen Datenein-/-ausgang mit dem Speicher 8 verbunden. Über einen zweiten Dateneingang ist der Prozessor 7 mit der Empfangsauswertung 6 verbunden. An einen Datenausgang des Prozessors 7 ist die Signalisierungsvorrichtung 9 angeschlossen. Der Lichtempfänger 2 ist an einen Eingang der Empfängerauswertung 6 angeschlossen. Um den Lichtempfänger 2 ist ein Ellepsoid 20 angeordnet, der dafür sorgt, dass möglichst viel Streulicht in den Lichtempfänger 2 eingekoppelt wird. Dies verbessert den Signal-zu-Rausch-Abstand des Streulichtrauchmelders. Eine alternative Methode ist, dass ein stärkerer Lichtsender 1 verwendet wird.
  • In Fig. 8 ist der erfindungsgemäße Streulichtrauchmelder mit einer Ultraschalldetektion dargestellt. Der Lichtsender 1 und der Lichtempfänger 2 sind so angeordnet, dass der Streupunkt 4 außerhalb des Streulichtrauchmelders im Freien liegt. Die Abdeckung 3 schützt den Streulichtrauchmelder vor äußeren Angriffen. An einen Eingang des Lichtsenders 1 ist die Senderansteuerung 5 angeschlossen. Ein Datenausgang der Senderansteuerung 5 führt zu einem ersten Dateneingang des Prozessors 7. An einen zweiten Dateneingang des Prozessors 7 ist eine Signalverarbeitung 28 angeschlossen, wobei anderen Eingang ein Ultraschallempfänger 27 angeschlossen ist. Der Ultraschallempfänger ist auf den Streupunkt 4 ausgerichtet, auf den auch ein Ultraschallsender 26 ausgerichtet ist. Der Ultraschallsender wird entweder im Dauerbetrieb oder in periodischen Zeitabschnitten betrieben.
  • An einen dritten Eingang des Prozessors 7 ist die Empfangsauswertung 6 angeschlossen. An einen Datenausgang des Prozessors 7 ist eine Signalisierung 9 angeschlossen. Über einen Datenein-\-ausgang ist der Prozessor 7 mit dem Speicher 8 verbunden. An einen Eingang der Empfangsauswertung 6 ist der Lichtempfänger 2 angeschlossen.
  • Liegt ein Fremdkörper im Gebiet um den Streupunkt 4, dann empfangen sowohl der Lichtempfänger 2 als auch der Ultraschallempfänger 27 Signale, so dass der Prozessor 7 anhand des Empfangssignals von der Signalverarbeitung 28, die die Empfangssignale von dem Ultraschallempfänger 27 verstärkt und digitalisiert, erkennt, dass es sich um einen Fremdkörper handelt und nicht um Rauch, der die Streusignale, die der Lichtempfänger 2 empfängt, verursacht. Damit wird das optische Empfangssignal durch das Ultraschallempfangssignal überwacht. Handelt es sich um Rauch, der die Streusignale im Streupunkt 4 hervorruft, dann erhält der Ultraschallempfänger kein Empfangssignal. Ultraschallwellen bieten die Möglichkeit, gezielt ein Gebiet zu beschallen, so dass Fehlsignale unwahrscheinlich sind.
  • Die Funktion eines Ultraschall-Senders und -Empfängers kann auch in einem Bauteil integriert sein. Es wird zunächst ein Ultraschallimpuls abgestrahlt. Dann stellt man auf Empfang um und wartet auf das von einem gegebenenfalls vorhandenen Gegenstand reflektiertem Signal (Echobetrieb).

Claims (9)

  1. Streulichtrauchmelder, wobei der Streulichtrauchmelder einen Lichtsender (1) und einen Lichtempfänger (2) aufweist, die derart angeordnet sind, so dass der Streupunkt (4) von dem Lichtsender (1) und dem Lichtempfänger (2) außerhalb des Streulichtrauchmelders im Freien liegt, wobei der Streulichtrauchmelder eine Abdeckung (3) zum Schutz des Lichtsenders und des Lichtempfängers (2) und Mittel (7) zur Unterscheidung zwischen Rauch und anderen Fremdkörpern, die sich in einem Gebiet um den Streupunkt (4) befinden, aufweist, wobei die Mittel zur Unterscheidung zwischen Rauch und anderen Fremdkörpern einen Prozessor (7) zur Analyse des Zeitverlaufs von Empfangssignalen des Lichtempfängers (2) aufweisen, wobei der Prozessor (7) an den Lichtempfänger (2) anschließbar ist.
  2. Streulichtrauchmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Unterscheidung zwischen Rauch und anderen Fremdkörpern eine Optik (10, 11) an dem Lichtempfänger (2) aufweisen, die Streusignale aus mehreren Streubereichen in einem Gebiet um den Streupunkt (4) in den Lichtempfänger (2) einkoppelt.
  3. Streulichtrauchmelder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik als Facettenspiegel (10, 11) ausgebildet ist.
  4. Streulichtrauchmelder nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtempfänger als ein Fotoempfänger-Array (12) ausgebildet ist, wobei der Fotoempfänger-Array (12) wenigstens zwei Fotoempfänger-Elemente aufweist.
  5. Streulichtrauchmelder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Linsensystem (14) vor dem Fotoempfänger-Array (12) angeordnet ist.
  6. Streulichtrauchmelder nach Anspruch 1, 2, 3, 4, oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsender (1) als eine durchstimmbare Lichtquelle ausgebildet ist, wobei die durchstimmbare Lichtquelle in Abhängigkeit von Steuersignalen von einer Senderansteuerung (5) Licht mit einer veränderten Wellenlänge emittiert.
  7. Streulichtrauchmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsender (1) mit einem Amplitudenmodulator (19) verbindbar ist.
  8. Streulichtrauchmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Streulichtrauchmelder einen Ultraschallsensor aufweist, wobei der Ultraschallsensor einen Ultraschallsender und einen Ultraschallempfänger aufweist und dass der Ultraschallsensor derart angeordnet ist, so dass der Ultraschallsensor das Gebiet um den Streupunkt (4) überwacht.
  9. Streulichtrauchmelder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor im Echobetrieb betreibbar ist.
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