EP3455837A1 - Brandmelder mit einer photodiode zur erfassung von umgebungslicht, um davon abhängig die ausgabe eines möglichen brandalarms zu beschleunigen - Google Patents

Brandmelder mit einer photodiode zur erfassung von umgebungslicht, um davon abhängig die ausgabe eines möglichen brandalarms zu beschleunigen

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EP3455837A1
EP3455837A1 EP17720811.3A EP17720811A EP3455837A1 EP 3455837 A1 EP3455837 A1 EP 3455837A1 EP 17720811 A EP17720811 A EP 17720811A EP 3455837 A1 EP3455837 A1 EP 3455837A1
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EP
European Patent Office
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fire
detector
light
photodiode
control unit
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Martin Fischer
Thomas Rohrer
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Siemens Schweiz AG
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Siemens Schweiz AG
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    • 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
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    • G08B17/12—Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions
    • 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

Definitions

  • Fire detector with a photodiode to detect ambient light to speed up the output of a possible fire alarm.
  • the invention relates to a fire detector, in particular an open and closed Streuf smoke smoke detector and a thermal detector.
  • a fire sensor e.g. a light emitter and light receiver in a scattered light arrangement with an outside of the scattered light smoke detector outdoors scattered light center.
  • the fire sensor may also be an optical measuring chamber arranged in a detector housing and shielded from ambient light and permeable to smoke to be detected.
  • the fire sensor may have one or more temperature sensors.
  • a temperature sensor may e.g. a temperature dependent resistor (thermistor), e.g. a so-called NTC or PTC, or a non-contact temperature sensor with a thermopile or microbolometer.
  • the fire detector comprises a control unit, preferably a microcontroller.
  • the control unit is set up to analyze a sensor signal received from the fire sensor for at least one characteristic fire parameter, to evaluate it and to output a fire alarm in the event of a detected fire.
  • a characteristic fire parameter is e.g. in the case of a scattered light smoke detector, exceeding a minimum scattered light level, which correlates with a smoke particle concentration.
  • an impermissibly high level rise of the scattered light may be a characteristic fire parameter.
  • a characteristic fire parameter is e.g. exceeding a minimum temperature in the (immediate) environment of the fire detector, e.g. of at least 60 ° C, 65 °, 70 ° C or 75 ° C.
  • an impermissibly high temperature rise may also be a characteristic fire parameter, such as e.g. of at least 5 ° C per minute or at least 10 ° C per minute.
  • Open scattered light smoke detectors are e.g. from EP 2093734 A1 and EP 1039426 A2.
  • Flame detectors are also known from the prior art, for example from DE 10 201 1 083 455 A1 or from EP 2 251 846 A1. Such flame detectors are specially designed to detect open fire as well as issue an alarm in less than a second. They usually comprise two or more pyrosensors as radiation sensors. Such sensors are tuned for the detection of characteristic flicker frequencies of open fire, that is to say of flames and blazing embers, in the infrared range and possibly in the visible and ultraviolet range. The flicker frequencies are typically in a range of 2 Hz to 20 Hz.
  • a smartphone with a fire detection application which has suitable program steps for analyzing video image data captured by an internal camera with respect to at least one information characteristic for fire and, if present, outputting an alarm via an output unit.
  • This smartphone is also adapted to analyze the received video signal for the presence of flicker frequencies characteristic of open fire, and to switch from a first low frame rate to a second high frame rate for a significant deviation in two consecutive video frames.
  • the infrared pyrosensors are typically sensitive to infrared radiation in the wavelength range from 4.0 to 4.8 ⁇ . This specific radiation is produced by the combustion of carbon and hydrocarbons. Another pyrosensor is sensitive to characteristic emissions of metal fires in the UV range.
  • flame detectors can also have a radiation sensor that is sensitive to infrared radiation in the wavelength range from 5.1 to 6.0 ⁇ . This radiation is primarily spurious radiation, e.g. infrared radiation from hot bodies or sunlight. On the basis of all sensor signals, a more reliable evaluation is possible, i. whether it is open fire or not.
  • the fire detector comprises a photodiode for detecting ambient light in a spectrally limited range from 400 nm to 1 150 nm, i. Ambient light in the optically visible region as well as in the adjacent near UV and infrared range.
  • the control unit is further configured to analyze a photosignal received from the photodiode for the presence of flicker frequencies characteristic of open fire and, depending thereon, to output a possible fire alarm by increasing a sampling rate for detecting the sensor signal from the fire sensor To reduce the filter time of a rating filter for the fire analysis and / or by speeding down an alarm threshold.
  • the filter time is in particular a time constant or an integration time.
  • the core of the invention is therefore the use of a low-cost photodiode as "miniature
  • Flame detector but its qualitative significance is sufficient and it justifies to accelerate the output of a fire alarm in the event of detected Flackerfrequenzen as an indication of the presence of a fire. It is thus advantageous an accelerated, ie a faster output of a fire alarm possible, since in this case can be assumed with a higher probability of a fire. This is the case when the characteristic flicker frequencies are detected for a minimum time, such as 2, 5 or 10 seconds. However, this does not mean that an alarm will be issued after this minimum time. Because this is the quality of
  • the fire sensor responds more sensitively and faster upon detection of characteristic flicker frequencies, but this is advantageously tolerated because of the high probability of occurrence of a subsequent increase in the amount of flare as a result of a fire. If an "expected" level rise does not occur in the exemplary case of the open scattered light arrangement as a fire sensor, then no fire alarming takes place Fire sensor signal detected faster and thus a fire alarm can be output faster.
  • the evaluation filter is the input side, the detected, preferably digitized sensor signal supplied from the fire sensor. It is preferably a digital filter, which is realized as a software program and is executed by the microcontroller as a control unit.
  • the digital filter is preferably a low-pass filter or a so-called drag filter. In this case, a certain averaging of the detected sensor signal values takes place so that a fire alarm is not output directly when a fire is detected.
  • the acceleration can be proportional, progressive or degressive, depending on the flicker frequency level. It can alternatively or additionally take place only after exceeding a minimum detection level.
  • the photodiode is preferably a silicon photodiode and in particular a silicon PIN photodiode. It can be preceded by a daylight blocking filter, which allows only light in a range of 700 nm to 1 150 nm, in particular from 730 nm to 1 100 nm, pass. The additional expense for the integration of such a photodiode in a fire detector is thus very low in terms of circuit technology and cost.
  • the photodiode is followed by a transimpedance amplifier or a transimpedance converter, which converts the photocurrent generated by the photodiode into a measuring voltage proportional thereto.
  • the photocurrent is in turn proportional to the received luminous flux.
  • optical disturbances such as the flickering of fluorescent tubes or incident sunlight can be advantageously reduced.
  • Such a photodiode e.g. from OSRAM (type BPW 34 FAS), i. Compared to a pyrosensor particularly inexpensive available.
  • the control unit is preferably set up to suppress or prevent the output of a possible fire alarm solely on the basis of detected characteristic flicker frequencies in the received photo signal.
  • the presence of a characteristic fire parameter in the sensor signal received by the fire sensor must have been detected at least by the control unit. This prevents the output of a possible false alarm, should the expected fire event subsequently not be detected by the actual fire sensor. This is e.g. the case when flickering candlelight is detected by the photodiode as an open fire, but this does not significantly increase the stray light level in the vicinity of the fire detector in the optical measuring chamber of the fire detector or this leads to any significant increase in temperature in the vicinity of the fire detector.
  • the fire detector is an open scattered light smoke detector.
  • the latter has a housing, a circuit carrier and a light emitter and a light receiver.
  • the light emitter and the light receiver are arranged in the housing.
  • the light emitter and the light receiver are arranged in a scattered light arrangement with a light scattering center outside the scattered light smoke detector, in particular outdoors.
  • the scattered light arrangement forms the fire sensor with the light transmitter and the light receiver.
  • the control unit is set up to analyze a scattered light signal received from the fire sensor, which forms the sensor signal, at an inadmissibly high signal level as a fire parameter and / or at an impermissibly high slew rate of the sensor signal as a further fire parameter.
  • the light emitter and the light receiver are arranged on the circuit carrier. The latter is preferably accommodated in the housing of the scattered light smoke detector.
  • the light receiver for the optical scattered light detection and the photodiode for detecting ambient light are realized as a common photodiode.
  • the particular advantage is the use of a single photodiode both for scattered light detection and for flame detection. This simplifies the structure of the fire detector according to the invention. He is also cheaper to produce.
  • control unit is set up to analyze the scattered light / photo signal received by the common photodiode in time-separated phases.
  • control unit is adapted to the received scatter light / photo signal in a respective first phase to an inadmissibly high signal level and / or an inadmissibly high
  • Rate of sleeper to analyze It is also set up to analyze the received scattered light / photosignal in a respective second phase for the presence of characteristic flicker frequencies.
  • the two temporal phases do not overlap. They are preferably repeated alternately periodically. It is also possible for several first phases or several second phases to follow one another. This e.g. when a large increase in the scattered light signal has been detected or when a flicker frequency has been detected.
  • the light transmitter In the respective first phase of the light transmitter, it is repeated, in particular periodically, with a pulsed signal sequence for emitting corresponding light pulses.
  • the period of the pulsed signal sequence is preferably in the range of 1 to 10 seconds.
  • a pulsed signal sequence is transmitted every 1 to 10 seconds.
  • the pulsed signal sequence is preferably a rectangular clock signal, which drives the light transmitter, for example, via a switch in the same clock, so that a sequence of periodic light pulses is generated in the light transmitter.
  • a pulsed signal sequence has a number of pulses, preferably in the range of 32 to 1000 pulses.
  • the duration of such a signal sequence itself is in the range of 0.25 to 2 milliseconds.
  • the ratio of the signal sequence period to the duration of a signal sequence itself is in the range of two to three orders of magnitude above.
  • the duration of a single pulse itself is typically in the range of 0.25 to 2 microseconds.
  • the filter frequency of the high pass filter and the lower filter frequency of the bandpass filter is in the range of 250 kHz to 2 MHz on the assumption that the pulse duration of a single pulse is in the range of 0.25 to 2 microseconds and that the clock or light signal is rectangular.
  • the filtered photodiode or scattered light signal is then fed to an A / D converter, which converts this signal into corresponding digital values for further fire analysis.
  • the light transmitter is dark-controlled.
  • the second phase can thus also be referred to as dark phase, in which the light emitter does not emit light.
  • the frequency components in the photodiode signal of the light receiver are signal limited by means of a second filter, wherein the second filter is a low-pass filter.
  • the corner frequency of the low-pass filter is dimensioned such that the flicker frequencies to be detected in the respective second phase in the range from 2 to 20 Hz can pass the low-pass filter.
  • the cut-off frequency, ie the filter frequency of the low-pass filter is preferably set to a frequency in the range of 20 Hz to 40 Hz, but at least to a frequency of at least 20 Hz.
  • optical light signals are, for example, from light - Tube lights or computer monitors effectively suppressed.
  • the photodiode signal filtered in this way is then fed to a further A / D converter, which converts this signal into corresponding digital values for the further flicker frequency analysis.
  • control unit is set up to determine a first DC component from the received scattered light / photosignal, and also adapted to subtract this first DC component from the received scattered light / photosignal to obtain a substantially DC-free scattered light / photosignal ,
  • the signal processing can e.g. a transimpedance amplifier, bandpass or low pass filter or an A / D converter.
  • the scatter light / photo signal is fed to a low-pass filter whose cutoff frequency is in a range of 1 to 2000 Hz, preferably in the range of 20 to 150 Hz.
  • control unit is set up to compare the determined first DC component with a predetermined overmodulation value and to output a fault message if the determined first DC component exceeds the overmodulation value for a predetermined minimum time.
  • the override value can be related, for example, to the illuminance of the photodiode to which the photodiode or the common photodiode is exposed.
  • the predetermined overmodulation value is preferably more than 100,000 lux.
  • the value of 100,000 lux corresponds to a bright sunny day, whereby the fire detector or the photodiode is then exposed to direct sunlight on such a bright sunny day.
  • the predetermined minimum time for the output of the fault message is preferably in the range of 10 seconds to 10 minutes.
  • the control unit is set up to monitor the scattered light / photosignal emitted by the (common) photodiode for a minimum brightness value being undershot and to lower an alarm threshold for the output of a possible fire alarm ,
  • the control unit is set up to determine a second DC component from the received scattered light / photosignal. This represents a long-term average brightness value. It is also set up to monitor this second DC component to below the minimum brightness value as well as dependent on the alarm threshold for the output of a possible fire alarm to reduce. Because of the more sensitive setting of the fire alarm is then in the dark, such as at night, an advantageously faster alerting possible.
  • the fire detector is a (exclusive) scattered light smoke detector, which has a arranged in a detector housing, shielded from ambient light and permeable to smoke to be detected optical measuring chamber as a fire sensor.
  • the control unit is adapted to analyze a received from the optical measuring chamber scattered light signal, which forms the sensor signal to an inadmissibly high signal level as fire characteristic and / or an inadmissibly high rate of increase of the sensor signal as a further fire characteristic back and in the case of a detected fire a fire alarm issue.
  • the fire detector has at least one temperature sensor, in particular a thermistor, for detecting an ambient temperature in the immediate area around the fire detector.
  • the control unit is set up to take into account the detected ambient temperature in the fire analysis.
  • a thermistor is e.g. a so-called NTC or PTC.
  • the temperature sensor may also be a non-contact temperature sensor with a thermopile or a microbolometer.
  • the fire detector is an (exclusive) thermal detector with a temperature sensor as a fire sensor.
  • the control unit is set up to receive a temperature signal received as a sensor signal by the temperature sensor at an impermissibly high ambient temperature as a fire parameter and / or at an impermissibly high temperature. increase in temperature as an additional fire parameter and issue a fire alarm in the event of a detected fire.
  • a temperature sensor may be a temperature-dependent resistor (thermistor), such as an NTC or PTC.
  • the temperature sensor is a non-contact temperature sensor which comprises a heat radiation sensor sensitive to thermal radiation in the infrared range.
  • the latter is for example a thermopile or a microbolometer.
  • the heat radiation sensor is not imaging. In other words, it has a single pixel.
  • the fire detector comprises a detector housing with a
  • Detector hood wherein the heat radiation sensor is then arranged in the detector housing and is aligned to the mathematical derivation of the ambient temperature optically on the inside of the detector hood.
  • the detector hood is formed in the region of the inside so thermally conductive to an opposite region of the outside of the detector hood that the adjusts itself on the inside housing temperature of the ambient temperature at the opposite region of the detector hood follows, especially within a few seconds, such. 5 seconds.
  • the temperature sensor installed in the detector housing makes the fire detector less susceptible to contamination. In addition, no circuitry and assembly consuming installation of the thermistor in the housing is required.
  • the control unit is designed to monitor the photosignal output by the photodiode for a value below a minimum brightness value and to set an alarming threshold for the output of a possible fire alarm to speed up the issue of a possible fire alarm. Because of the more sensitive setting of the fire detector, in the dark, e.g. at night, advantageously a faster alerting possible. This is possible because, with lower brightness, e.g. at lux values of less than 1 lux, with less interference from the
  • Detector environment is expected as daytime. Such disturbances are e.g. the lighting of candles, spreading smoke when cooking and frying, or lighting a fireplace.
  • the considered fire alarms are wired or wirelessly connected to a higher-level control center.
  • the control unit is set up to output the undershooting and undershooting of the minimum brightness level as a day / night identifier to the control center.
  • higher-order control by the central unit may be effected e.g. the downturn of blinds or the reduction of heating power in the building are caused.
  • a spectral characteristic of a silicon photodiode with and without upstream daylight filter an example of a photodiode received photosignal with characteristic Flackerfrequenzen for open fire, the corresponding to the photosignal according to FIG 2 frequency spectrum, for example, an open scattered light detector with a lying outside the detector scattered light center Smoke detection and with a photodiode for detecting ambient light for detection of open fire according to the invention, a first embodiment of the fire detector according to the invention with a common photodiode for smoke detection and for the ambient light, a functional block diagram of a detector control unit with an evaluation filter with adjustable time constant to to accelerate the issue of a possible fire alarm according to the invention.
  • a second functional block diagram of a detector control unit with input-side detection and evaluation of a scattered light / photo signal from a common photodiode and with a Häerkennung according to the invention
  • a third functional block diagram of a control unit as an exemplary embodiment of the inventive offset compensation of the photodiode an exemplary Stray light smoke detector of closed design as a fire detector with an optical measuring chamber and with a photodiode for ambient light for
  • FIG. 9 in a plan view along the line of sight IX, an embodiment of the fire detector according to the invention with a common optical waveguide for ambient light detection by means of the photodiode and as an indicator in the sense of operational readiness
  • the example according to FIG. 1 in a plan view along the viewing direction XI
  • FIG 14 in a plan view and in XIG view there, a first embodiment of the invention fire detector with a non-contact temperature sensor having a heat radiation in the infrared sensitive thermopile as a heat radiation sensor, a second embodiment of the invention fire detector with a common light guide for ambient light detection by means of Photodiode and as an indicator in the sense of a ready-to-operate display, a functional block diagram
  • a second functional block diagram of a detector control unit with a temperature sensor with thermopile according to the invention and a third functional block diagram of a detector control unit in addition to alternately driving an indicator light emitting diode and for detecting the ambient light by means of the indicator light emitting diode LED, switched in a mode as a photodiode according to the invention.
  • spectral characteristic of a silicon PIN photodiode with and without upstream daylight filter shows a spectral characteristic of a silicon PIN photodiode with and without upstream daylight filter.
  • the maximum, normalized to 100% spectral sensitivity S Re i is at a light wavelength ⁇ of about 900 nm, ie in the near infrared range.
  • the solid curve shows the spectral sensitivity S Re i of a silicon PIN photodiode with upstream daylight filter. In this case, light having a wavelength ⁇ of less than 730 nm is suppressed.
  • the dashed branch of the characteristic curve shows the spectral sensitivity S Re i of the silicon PIN photodiode without a daylight filter.
  • FIG. 2 shows an example of a photo signal PD having characteristic flicker frequencies for open fire, measured in millivolts, received by a photodiode 6. It will be the at the Photodiode 6 generated photovoltage measured as a photo signal PD. The measurement took place over a period of 4 seconds and shows cyclic voltage spikes in the range of 20 to 30 mV, which correlate with the flickering of the flames of open fire.
  • FIG. 3 shows the frequency spectrum associated with the photo signal PD according to FIG. A denotes the spectral amplitude, measured in dB and plotted against the frequency f in Hertz. Considering only the frequency range of at least 2 Hz, which is decisive for the flickering, one recognizes the reciprocal decrease of the amplitude for increasing frequencies above 2 Hz. The spectrum shown is typical and significant for open flickering fire.
  • FIG. 4 shows, by way of example, an open scattered light detector 1 with a scattered light center SZ outside the detector 1 for smoke detection and with a photodiode 6 for detecting ambient light for detecting an open fire according to the invention.
  • the detector 1 has a housing 2, which is composed of a base body 21 and a detector hood 22. With the base body 21, the detector 1 can then preferably be releasably attached to a detector base mounted on a ceiling. Both housing parts 21, 22 are usually made of a light-tight plastic housing.
  • a circuit substrate 3 is received, on which a light emitter S in the form of a light emitting diode, a light receiver E in the form of a photosensor and a microcontroller 4 are applied as a control unit.
  • the photosensor E is preferably a photodiode.
  • Light transmitter S and light receiver E are thus arranged on the one hand in the housing 2. On the other hand, they are also arranged in a scattered light arrangement SA with a scattered light center SZ outside the scattered light smoke detector 1 in the open air. In this case, the scattered light arrangement SA together with the light transmitter S and the light receiver E forms the actual fire sensor.
  • the detector hood 22 For smoke detection outdoors, two openings in the detector hood 22 are present. Through the first opening passes from the light emitter S emitted light beam to the outside. Conversely, the scattered light from the smoke particles to be detected passes through the second aperture to the light receiver E in the housing 2.
  • the two apertures not further indicated are passed through a transparent cover, such as a cover. made of plastic, finished.
  • the control unit 4 shown is now set up to analyze a scattered light signal received from the fire sensor to an inadmissibly high signal level as a fire parameter. Alternatively or additionally, it may be configured to analyze the scattered light signal for an impermissibly high slew rate as a further fire parameter.
  • a fire alarm AL can be output by means of the control unit 4.
  • the scattered light smoke detector 1 has a photodiode 6 for detecting ambient light.
  • the photodiode 6 is arranged on the circuit carrier 3 and aligned such that it "looks through" to the outside through a further opening in the detector hood 22.
  • the further opening is located at a central location of the detector hood 22, so that a symmetrical all-round view
  • the central main axis of the detector 1 is designated by Z.
  • Such detectors 1 typically have a rotationally symmetrical design, wherein FOV denotes the optical detection range of the photodiode 6.
  • the further opening is provided by a further transparent one Cover AB completed to prevent the ingress of dirt into the
  • the covers AB may already be provided with or have a daylight filter.
  • the central cover AB is formed as an optical lens L. This allows an extended optical all-round view.
  • the control unit 4 is now adapted to analyze a photosignal received by the photodiode 6 for the presence of open flame characteristic flicker frequencies and, depending thereon, to accelerate the output of a possible fire alarm. It is also set up to monitor the photosignal for an undershooting and undershooting of a minimum brightness level and to output it as a day / night identifier T / N, symbolized by a sun and moon symbol, such as, for example, T / N. to a higher-level headquarters.
  • 5 shows a first embodiment of the fire detector 1 according to the invention with a common photodiode 6 '. It is designed for both smoke detection and ambient light detection.
  • FIG. 6 shows a functional block diagram of a detector control unit 4 with a weighting filter 41 with adjustable time constant T F in order to accelerate the output of a possible fire alarm according to the invention.
  • the illustrated functional blocks 40-44 are preferably implemented as software, i. as program routines executed by a processor-based control unit, e.g. by a microcontroller.
  • the program routines are loaded in a memory of the microcontroller 4.
  • the memory is preferably a nonvolatile electronic memory such as e.g. a Flash-Speid rather.
  • the microcontroller 4 may have specific functional blocks which are already integrated as hardware functional units in the microcontroller 4, e.g. Analog-to-digital converters 51, 52, signal processors, digital input / output units and bus interfaces.
  • the microcontroller 4 comprises two analog-to-digital converters 51, 52.
  • the first A / D converter 51 is provided for digitizing a filtered scattered light signal BS ', which indirectly from the light receiver E of the stray light assembly SA comes.
  • the second A / D converter 52 is provided for digitizing a photo signal PD output from the photodiode 6.
  • the light transmitter S ie the light emitting diode
  • a frequency generator 46 periodically with a pulsed signal sequence in the range of 0.25 to 2 MHz.
  • the light-emitting diode S in turn emits corresponding light pulses into the scattered light center SZ.
  • the frequency generator 46 is controlled on the input side via a logic block 40 of the control unit 4 via a clock signal f clock , wherein the frequency generator 46 outputs a pulsed signal sequence per clock with a predetermined number of pulses, such as in the range of 32 to 1000 pulses.
  • the clock signal f clock output from the logic block 40 has a frequency in the range of 0.1 to 1 Hz.
  • the photodiode E provided for scattered light detection is followed by a transimpedance amplifier 62, which converts the photocurrent generated by the photodiode E into a suitable measuring voltage for signal processing.
  • This amplified scattered light signal BS is finally fed to a bandpass filter 56, which is realized as a digital filter.
  • This bandpass filter 56 can pass only the high-frequency signal components in the unfiltered scattered light signal BS, which coincide approximately with the high-frequency pulsed signal sequence. As a result, low-frequency optical interference signals are effectively suppressed.
  • the clock signal f clock is also supplied to the first A / D converter 51, which then converts the currently applied filtered scattered light signal BS 'into a digital value.
  • the digitized scattered light signal BS ' is then fed to a (digital) weighting filter 41 along the optical path.
  • the weighting filter 41 is preferably a digital low-pass filter which performs some signal smoothing or averaging. However, this filtering causes a delayed filter response at the output of the weighting filter 41 analogous to a filter time constant in a low-pass filter.
  • the unspecified output signal of the evaluation filter 41 is subsequently supplied to a comparator 44, which compares this with an alarm threshold LEV, which corresponds to a minimum smoke concentration value for the fire alarm. If the filter output signal exceeds this comparison value LEV, the output of a fire alarm AL, such as, for example, to a higher-level fire alarm control panel takes place.
  • the microcontroller 4 is also set up to receive the photosignal PD received by the photodiode 6 for the presence of open-fire characteristic
  • the spectral signal analysis can e.g. by means of a digital
  • the flicker indicator F can be, for example, a binary value, such as 0 or 1, or a digital value, for example in the value range from 0 to 9.
  • the value 0 can be, for example, the absence of flicker frequencies and the value 1 corresponding to Represent presence.
  • the value 0 can represent the absence of flicker frequencies.
  • values 1 through 9 may indicate the presence of flicker frequencies, with high numbers indicating high flicker frequency levels and low numbers indicating flicker frequency levels.
  • the logic block 40 may be programmed to lower the alarm threshold LEV in response to the flicker indicator F, as shown in FIG. 10%, 20%, 30% or 50%. As a result, an accelerated output of a fire alarm takes place for the case of fire occurring with an increased probability due to the detected flicker frequency.
  • FIG. 7 shows a second functional block diagram of a detector control unit 4 with input-side detection and evaluation of a scattered light / photosignal BS from a common photodiode 6 'and with a night detection according to the invention.
  • the control unit 4 is set up to analyze the scattered light / photosignal BS, PD received by the common photodiode 6 'in time-separated phases.
  • the control unit 4 analyzes the signal level of the filtered scattered light / photosignal BS ', whether this is unduly high. Alternatively or additionally, it analyzes whether this signal level rises inadmissibly fast.
  • control unit 4 is configured to analyze the received scattered light / photosignal BS, PD in a respective second phase, which is associated with the second clock signal f clock 2, for the presence of characteristic flicker frequencies.
  • the received scattered light / photosignal BS, PD first passes through a low-pass filter 57 in order in particular to suppress the high-frequency signal components which originate indirectly from the clock generator 46.
  • the signal at the output of the low-pass filter 57 is fed to an A / D converter 52, which converts this signal into corresponding digital values for the following flicker frequency detector 42.
  • the latter as already described in the example of FIG. 6, performs a spectral signal analysis with regard to the occurrence of flicker frequencies characteristic of open fire.
  • phase-offset control of the two A / D converter 51, 52 is required only in the context of fire analysis.
  • both A / D converter 51, 52 are also controlled simultaneously, which can be advantageous for the power consumption according to the respective concept.
  • control unit 4 additionally comprises a night detection function block 43 in order to reduce an alarm threshold LEV for the output of a possible fire alarm AL according to the invention in dependence on the determined brightness in the surroundings of the fire detector.
  • the control unit 4 determines a second DC component H / D from the received scattered light / photosignal BS, PD, which represents a long-time-average brightness value. It monitors this second DC component H / D down to a minimum brightness value and then sets depending on the alarm threshold LEV for the output of a possible fire alarm AL down.
  • the night detection block 43 has a digital low-pass filter with a corner frequency in the range from 0 to 0.1 for the determination of the second DC component H / D.
  • the night detection block 43 is supplied with the scattered light / photosignal already prefiltered by the low-pass filter 57 and digitized by the A / D converter 52.
  • the second DC component H / D can represent a binary brightness value for light or dark. Preferably, it represents a digital value, e.g. a lux value, with a graded value range.
  • the logic block 40 is now programmed so that the alarm threshold LEV is lowered, in particular, when the second DC component H / D falls below a minimum brightness value, such as e.g. a value of 1 lux.
  • a minimum brightness value such as e.g. a value of 1 lux.
  • This exemplary value corresponds to a dark to very dim environment. In such an environment, fewer optical disturbances from the detector environment can be expected than during the day. By assuming lesser disturbances from the detector environment, the alarm threshold LEV can be lowered. Due to the more sensitive setting, an accelerated emission of a fire alarm takes place, since the reduced alarm threshold LEV is now more quickly exceeded by the output signal of the weighting filter 41.
  • FIG. 8 shows a third functional block diagram of a control unit 4 as an exemplary embodiment of the inventive offset compensation for the photodiode 6 '.
  • offset compensation ie for compensation of the DC component of the scattered light / photosignal BS, PD
  • this is supplied by way of example to a non-inverting input of an operational amplifier 63.
  • the output of the operational amplifier 63 is fed back to the non-inverting input via a feedback resistor (not further described).
  • the present circuit arrangement thus represents schematically a transimpedance converter known per se, which converts the photocurrent generated by the photodiode 6 'into a proportional photovoltage at the output of the operational amplifier 63.
  • the offset compensation advantageously prevents overmodulation of the transimpedance amplifier.
  • the circuit arrangement in FIG. 8 shows in detail a control circuit for the offset compensation according to the invention.
  • the control loop comprises the operational amplifier 63 as a comparison element, a downstream low-pass filter 57 with an exemplary corner frequency of 20 Hz, a following A / D converter 52, a controller implemented by the logic block 40, the input side to the output of the A / D Converter 52 is connected, a controller subsequent to the digital / analog converter 58 and the D / A converter 58 following, not further designated voltage-controlled current source.
  • the latter acts as feedback of the control loop to the inverting input of the transimpedance converter or operational amplifier 63.
  • a substantially DC-free scattered light / photosignal AC is present at the output of the operational amplifier 63.
  • this signal AC is fed to a bandpass filter 56, which is tuned to the carrier or clock frequency of the frequency generator 46.
  • the thus filtered scattered light / photosignal BS ' is then, as described above, output to an A / D converter 51, which supplies the corresponding digitized values to a downstream weighting filter 41 for fire analysis.
  • the substantially DC-free stray light / photo signal AC is fed to a low-pass filter 57 with an exemplary corner frequency of 20 Hz.
  • the signal applied to the filter output forms the control deviation RA of the control loop.
  • This is fed to the A / D converter 52, which converts the signal of the control deviation RA into corresponding digital values of the control deviation RA '.
  • a subsequent controller realized in software in the logic block 40 determines a first DC component OFFSET for the offset compensation of the received scattered light / photosignal BS, PD as a function of the magnitude of the system deviation RA '.
  • This first DC component OFFSET converts a downstream D / A converter 58 into a DC voltage, by means of which a following voltage-controlled current source is triggered.
  • the latter causes, via the inverting input of the operational amplifier 63, that this first DC component OFFSET is subtracted from the received scattered light / photosignal BS, PD, in order finally to produce the substantially DC-free scattered light / photosignal AC.
  • the control loop is now closed.
  • the output signal of the A / D converter 52 is again supplied to a flicker frequency block 42 for detecting flicker frequencies characteristic of open-fire.
  • the logic block 40 is also set up or programmed to compare the determined first DC offset OFFSET with a predetermined override value and to output a fault message ST if the determined first DC offset element OFFSET exceeds the overmodulation value for a predetermined minimum time.
  • FIG. 9 shows an exemplary scattered light smoke detector 1 of a closed type as a fire detector with an optical measuring chamber 10 and with a photodiode 6 for ambient light for detecting an open fire according to the invention in a sectional illustration.
  • the detector 1 has a housing 2, which is composed of a base body 21 and a detector hood 22. With the base body 21, the detector 1 can then preferably be detachably attached to a detector base 1 1 mounted on a ceiling. Both housing parts 21, 22 are usually made of a light-tight plastic housing. In the interior of the detector 1, a circuit substrate 3 is added. On this, in addition to a microcontroller 4 as a control unit and a transmitter S, typically an LED, and a receiver E, typically a photodiode, arranged as parts of a stray light assembly SA. SZ designates the scattered light center SZ or measurement volume for optical smoke detection formed by the scattered light arrangement SA.
  • the scattered light arrangement SA is surrounded by a labyrinth and together with it forms the optical measuring chamber 10.
  • the latter thus forms a fire sensor 10.
  • an exemplary circumferential smoke inlet opening and with N an insect protection is designated.
  • two opposing thermistors 5 are present for detecting the ambient temperature as an additional fire characteristic.
  • a photodiode 6 is arranged, which is opposite to a recess AN on the outside of the detector hood 22. Through this recess AN, the photodiode 6 can "see through” into the surroundings around the detector 1.
  • FOV denotes the associated optical detection area of the photodiode 6.
  • the recess AN in the detector hood 22 is provided with a transparent cover AB for protection against contamination
  • the cover AB is preferably made of a translucent plastic It may be provided with a daylight filter
  • a day / night identifier T / N can be output, where Z denotes the geometric central main axis of the detector 1.
  • FIG. 10 shows the example according to FIG. 9 in a plan view along the registered viewing direction X.
  • control unit 4 is now set up to analyze and depend on a photosignal received by the photodiode 6 for the presence of flank frequencies characteristic of open flame of accelerating the issue of a possible fire alarm.
  • it is also already set up to monitor the photosignal on an undershooting of a minimum brightness level and output as a day / night identifier T / N, symbolized by a sun and moon symbol.
  • the latter can be output to a higher-level control center in order, for example, to switch blinds on or off or, for example, to switch light on and off.
  • the photodiode 6 shown is preferably a silicon photodiode and in particular a silicon PIN photodiode.
  • the photodiode 6 is now arranged on the circuit carrier 3 for the ambient light detection. It is preferably applied adjacent to a likewise arranged on the circuit substrate 3 indicator light emitting diode LED.
  • the light guide 7 is such that it faces a first end of both the indicator LED LED and the photodiode 6.
  • the second end of the optical waveguide 7 preferably protrudes through a central recess in the detector hood 22.
  • ambient light can be detected through the optical waveguide 7 by means of the photodiode 6.
  • light of the indicator light-emitting diode LED can be coupled out through the light guide 7 at the second end of the light guide 7 in the opposite way.
  • the indicator LED LED is cycled, e.g. every 30 seconds, to send an optically visible pulse to the ready display of the fire detector 1 driven.
  • the second end of the light guide 7 is formed as an optical lens L.
  • ambient light can be detected from a larger optical detection range FOV.
  • the ready display of the fire detector 1 can be seen in a larger solid angle range.
  • the light guide 7 is preferably made in one piece and made of a transparent plastic.
  • FIG 12 shows the example according to FIG 11 in a plan view along the registered in Figure 1 1 viewing XII. In this illustration, in particular the central arrangement of the second end of the light guide 7 can be seen.
  • FIG. 13 shows a functional block diagram of a detector control unit 4 with a weighting filter 41 with adjustable time constant T F in order to accelerate the output of a possible fire alarm according to the invention.
  • the illustrated functional blocks 40-44 are preferably implemented as software, i. E. as program routines executed by a processor-based control unit, such as a microcontroller.
  • the program routines are loaded in a memory of the microcontroller 4.
  • the memory is preferably a nonvolatile electronic memory, such as a flash memory.
  • the microcontroller 4 may moreover have specific functional blocks which are already integrated as hardware functional units in the microcontroller 4, such as analog-to-digital converters 51-53, signal processors, digital input / output units and bus interfaces.
  • a stray light arrangement SA can be seen as part of the optical measuring chamber or of the fire sensor.
  • the scattered light arrangement SA has a transmitter S and receiver E. Both are aligned to a common scattered light center SZ as a measuring volume and spectrally matched.
  • the transmitter S is in particular a light emitting diode.
  • the receiver E is a photosensor and preferably a photodiode.
  • the light-emitting diode is designed in particular for emitting monochromatic infrared light, preferably in the range from 860 to 940 nm ⁇ 40 nm, and / or from monochromatic ultraviolet light, preferably in the range from 390 to 460 nm ⁇ 40 nm.
  • the scattered light level or the amplitude of the scattered light signal BS is a measure of the concentration of the detected particles.
  • the scattered light signal BS is previously amplified by means of an amplifier 62, in particular by means of a transimpedance amplifier.
  • the logic block 40 of the control unit 4 outputs a pulsed clock signal f clock .
  • the clock signal f clock is cyclic. It preferably has a pulse width in the range of 50 to 500 is and a clock frequency in the range of 0, 1 to 2 Hz.
  • this clock signal f clock is fed to an associated analog-to-digital converter 51.
  • the microcontroller 4 comprises by way of example three analog-to-digital converters 51-53.
  • the first A / D converter 51 serves to digitize the scattered light signal BS from the fire sensor, i. here from the optical measuring chamber.
  • the second A / D converter 52 is provided for digitizing a photo signal PD provided by a photodiode 6 for encircling
  • Ambient light is provided in the (immediate) environment of the detector 1.
  • the photosignal PD is previously by means of an amplifier 61, typically by means of a
  • the third A / D converter 53 is provided for digitizing a temperature signal TS, which is output by an NTC as a temperature sensor 5 for detecting the ambient temperature UT in the (immediate) environment of the detector 1.
  • the digitized scattered light signal is then fed to a (digital) weighting filter 41 along the optical path.
  • the weighting filter 41 is preferably a digital low-pass filter which performs some signal smoothing or averaging. However, this filtering causes a delayed filter response at the output of the weighting filter 41 analogous to a filter time constant in a low-pass filter.
  • the unspecified output signal of the weighting filter 41 is subsequently fed to a comparator 44, which compares this with an alarm threshold LEV, such as with a minimum concentration value for the alarm. If the filter output signal exceeds this comparison value LEV, the output of a fire alarm AL, such as, for example, to a higher-level fire alarm control panel takes place.
  • the microcontroller 4 is also set up to analyze the photosignal PD received by the photodiode 6 for the presence of flicker frequencies characteristic of open fire and, depending on this, to accelerate the output of a possible fire alarm.
  • the spectral signal analysis can eg by means of a digital
  • the flicker indicator F can be, for example, a binary value, such as 0 or 1, or a digital value, for example in the value range from 0 to 9.
  • the value 0 can be, for example, the absence of flicker frequencies and the value 1 corresponding to Represent presence.
  • the value 0 can represent the absence of flicker frequencies.
  • values 1 through 9 may indicate the presence of flicker frequencies, with high numbers indicating high flicker frequency levels and low numbers indicating flicker frequency levels.
  • the weighting filter 41 speaks by decreasing the filter time constant T fl
  • ter for example, for the digital case of the flicker indicator F as a function of its value range.
  • the logic block 40 may also be programmed to lower the alarm threshold LEV when a light / dark indicator H / D provided by the functional block 43 of the microcontroller 4 falls below a minimum brightness level.
  • a minimum brightness level is for example 0, 1 lux, 1 lux or 5 lux.
  • These exemplary values correspond to a dark to very dim environment.
  • the value for the alarm threshold LEV can be reduced by 10%, 20, 30% or 50%.
  • the alarm threshold LEV can therefore also be lowered.
  • the more sensitive setting accelerates the emission of a fire alarm by faster exceeding the lowered alarm threshold LEV by the output of the weighting filter 41.
  • the day / night detection is performed by a low-pass filtering of the photosignal PD with a time constant of less than 1 Hz, in particular less than 0, 1 Hz.
  • the control unit 4 is configured according to the invention to take into account the detected ambient temperature UT in the fire analysis. As a result, a fire can be detected even more reliably in the sense of a multi-criteria fire detector.
  • the temperature signal TS output by the thermistor 5 is converted by the third A / D converter 53 into digital temperature values T, which are then taken into account by the logic block 40 of the control unit 4 during the fire analysis.
  • FIG. 14 shows an exemplary thermal detector 1 with a temperature sensor 5 and with a photodiode 6 for detecting ambient light for detecting an open fire according to the invention in a sectional view.
  • the detector 1 has a housing 2, which is composed of a base body 21 and a detector hood 22. With the base body 21, the detector 1 can then preferably be releasably attached to a detector base mounted on a ceiling. Both housing parts 21, 22 are usually made of a light-tight plastic housing. In the detector hood 22, a central opening is provided, in which a thermistor 5 is mounted as a temperature sensor protected against possible mechanical effects. Due to the central arrangement, a direction-independent detection of the ambient temperature UT in the immediate vicinity of the detector 1 is possible (see also FIG. 15).
  • a circuit substrate 3 is further accommodated, on which in addition to a Mikrocontrol- ler 4 as a control unit and the photodiode 6 is arranged.
  • a recess AN in the detector hood 22, through which the photodiode 6 can "see through” into the surroundings around the detector 1.
  • FOV denotes the associated optical detection range of the photodiode 6. Open flame in this detection range FOV, symbolized by a flame symbol, can then be optically detected by the photodiode 6.
  • the recess AN is provided in the detector hood 22 with a transparent cover AB to protect against contamination.
  • the cover AB is preferably made of a translucent plastic already with a daylight film be provided ter or have such.
  • a fire alarm AL and a day / night identifier T / N symbolized by an arrow, can be output.
  • FIG. 15 shows the example according to FIG. 14 in a plan view along the viewing direction shown in FIG. Z denotes the geometric central main axis of the detector 1.
  • the control unit 4 is now adapted to analyze a photosignal received by the photodiode 6 for the presence of flicker frequencies characteristic of open fire and, depending on this, to accelerate the output of a possible fire alarm. It is also set up to monitor the photosignal for an undershooting and undershooting of a minimum brightness level and to output it as a day / night identifier T / N, symbolized by a sun and moon symbol, such as, for example, T / N. to a higher-level headquarters.
  • FIG 16 shows a first embodiment of the fire detector 1 according to the invention with a non-contact temperature sensor 5 having a heat radiation W sensitive in the infrared range thermopile 50 as a heat radiation sensor.
  • thermopile 50 is arranged in the detector housing 2 on the circuit substrate 3 and aligned to detect the ambient temperature UT visually on the inside of the detector hood 22 IS.
  • the optically detected surface on the inside IS of the detector hood 22 is designated as the measuring surface M in FIG.
  • thermopile 50 is again arranged centrally in the detector housing 2, in order to enable a direction-independent detection of the ambient temperature UT in the immediate vicinity of the detector 1.
  • the detector hood 22 in the central region 23 of the inner side IS is formed such thermally conductive to an opposite region of the outside of the detector hood 22, that the housing temperature T on the inner side IS the ambient temperature UT at the opposite region of the detector hood 22 follows.
  • the wall thickness in the central area 23 can be reduced, as e.g. to half a millimeter.
  • this central region 23 may be thermally insulated from the rest of the surrounding detector hood 22. In most cases, no change in the wall thickness of the detector hood 22 will be required.
  • the current ambient temperature UT or the housing temperature T following this is calculated from the heat radiation value detected by the heat radiation sensor 50 according to the pyrometric measurement principle.
  • the emissivity for the heat radiation W of the measuring surface M is included in the calculation. This value can be determined metrologically and is typically in the range of 0.75 to 0.9. In this case, the blacker the measuring surface, the greater the emissivity. An emissivity of 1.0 corresponds to the theoretically maximum achievable value for a black emitter.
  • the computational determination can be carried out by a microcontroller integrated in the thermopile 50, which output side outputs the currently determined temperature value and thus represents a non-contact temperature sensor.
  • thermopile 50 can only output a current heat radiation value, which is then detected by the microcontroller 4 of the fire engine 1 and further processed for calculating the current temperature value.
  • the associated emissivity is preferably stored in the microcontroller 4.
  • FIG. 17 shows a second embodiment of the fire detector 1 according to the invention with a common light guide 7 for detecting the ambient light by means of the photodiode 6 and as an indicator in the sense of a ready-to-operate display.
  • an indicator light-emitting diode LED is arranged adjacent to the photodiode 6 on the circuit carrier 6.
  • the light guide 7 is such that it faces a first end of both the indicator light emitting diode LED and the photodiode 6.
  • the second end of the light guide 7 preferably protrudes through a central recess in the detector hood 22.
  • Ambient light through the light guide 7 by means of the photodiode 6 detectable.
  • light of the indicator light-emitting diode LED can be coupled out in the opposite direction through the light guide 7 at the second end of the light guide 7.
  • the indicator LED LED is typically cycled to emit an optically visible pulse, such as e.g. every 30 seconds, activated for ready display of the fire detector 1.
  • the second end of the light guide 7 is formed as an optical lens L.
  • ambient light can be detected from a larger optical detection range FOV.
  • the light guide 7 is preferably made in one piece and made of a transparent plastic.
  • the photodiode 6 shown is preferably a silicon photodiode and in particular a silicon PIN photodiode.
  • the optical fiber 7 is located with its first end only of the indicator light emitting diode LED.
  • the light extraction of the LED light is again at the second end of the light guide 7 in the vicinity of the fire detector. 1
  • the indicator LED is now provided for ambient light detection, since in principle any light emitting diode is also suitable for the detection of ambient light, albeit with significantly lower efficiency.
  • the indicator LED LED is alternately switched to a light generation operation mode and a photodiode operation mode (see the explanations below in FIG. 20).
  • the fire detector 1 has, for example, two opposing temperature sensors 5 for detecting the ambient temperature UT.
  • FIG. 18 shows a functional block diagram of a detector control unit 4 with an evaluation filter 41 with adjustable filter time in order to accelerate the output of a possible fire alarm.
  • the illustrated functional blocks 40-44 are preferably implemented as software, i. as program routines executed by a processor-based control unit, e.g. by a microcontroller.
  • the program routines are loaded in a memory of the microcontroller 4.
  • the memory is preferably a nonvolatile electronic memory such as e.g. a flash memory.
  • the microcontroller 4 may have specific functional blocks which are already integrated as hardware functional units in the microcontroller 4, e.g. Analog-to-digital converters 51, 52, signal processors, digital input / output units and bus interfaces.
  • the microcontroller 4 comprises two analog-to-digital converters 51, 52 in order to obtain a current temperature signal BS from the fire sensor 5, i.
  • the digitized temperature signal is then fed to a (digital) weighting filter 41 along the thermal path.
  • the weighting filter 41 is preferably a digital low-pass filter, which performs a certain signal smoothing or averaging. However, this filtering causes a delayed filter response at the output of the weighting filter 41 analogous to a filter time constant in a low-pass filter.
  • the unspecified output signal of the weighting filter 41 is subsequently fed to a comparator 44, which compares it with an alarm threshold LEV, such as e.g. with a temperature value of 65 °. If the filter output signal exceeds this comparison value LEV, the output of a fire alarm AL, e.g. to a higher-level fire alarm system.
  • LEV alarm threshold
  • the microcontroller 4 is also set up to analyze the photosignal PD received by the photodiode 6 for the presence of flicker frequencies characteristic of open fire and, depending on this, to accelerate the output of a possible fire alarm.
  • the spectral signal analysis can e.g. by means of a digital
  • the flicker indicator F can be, for example, a binary value, such as 0 or 1, or a digital value, such as in the value range of
  • the value 0 can, for example, represent the absence of flicker frequencies and the value 1 corresponding to the presence.
  • the value 0 may represent the absence of flicker frequencies.
  • values 1 through 9 may indicate the presence of flicker frequencies, with high numbers indicating high flicker frequency levels and low numbers indicating flicker frequency levels.
  • the logic block 40 may be programmed to lower the alarm threshold LEV, such as from 65 ° to 60 °. As a result, an accelerated output of a fire alarm takes place for the case of fire occurring with increased probability due to the detected flicker frequency.
  • the logic block 40 can also be programmed to lower the alarm threshold LEV, in particular when a light / dark indicator H / D provided by the functional block 43 of the microcontroller 4 falls below a minimum brightness value, such as e.g. a value of 1 lux.
  • a minimum brightness value such as e.g. a value of 1 lux.
  • This exemplary value corresponds to a dark to very dim environment. In such an environment, fewer thermal disturbances from the detector environment can be expected, such as during the daytime, e.g. with the temperature fluctuations described above.
  • the alarm threshold LEV can be lowered. Due to the more sensitive setting, an accelerated emission of a fire alarm takes place, since the reduced alarm threshold LEV is now more quickly exceeded by the output signal of the weighting filter 41.
  • the day / night detection is carried out by a low-pass filtering of the photosignal PD with a time constant of less than 1 Hz, in particular less than 0, 1 Hz.
  • thermopile 50 shows a second functional block diagram of a detector control unit 4 with a temperature sensor 5 with thermopile 50 according to the invention.
  • the current ambient temperature UT or the following housing temperature T is determined with a temperature calculation block 54 of the microcontroller 4.
  • a digitized thermal signal WS is supplied by means of an A / D converter 51 from a thermopile 50 as an example of a thermal radiation sensor.
  • the emissivity for the heat radiation W in the infrared region of the measurement surface M is included in the calculation.
  • FIG. 20 shows a third functional block diagram of a detector control unit 4 in addition to the alternating activation of an indicator light-emitting diode LED and for detecting the ambient light by means of the indicator light-emitting diode LED, switched in an operating mode as a photodiode 5 according to the invention.
  • the logic block 40 alternately activates a switching unit 55 via a switching signal US, so that in a first phase the indicator LED LED can be driven with a current signal IND from a pulse generating unit 45 for momentary lighting, such as every 30 seconds.
  • a second phase of the logic block 40 controls the switching unit 55 so that the low photo signal PD from the indicator LED LED is supplied to an amplifier 60.
  • the amplifier 60 is preferably a transimpedance amplifier.

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Abstract

Brandmelder mit einer Photodiode zur Erfassung von Umgebungslicht, um davon abhängig die Ausgabe eines möglichen Brandalarms zu beschleunigen. Die Erfindung betrifft einen Brandmelder (1), mit einem Brandsensor (5), mit einer Steuereinheit (4) und mit einer Photodiode (6) zur Erfassung von Umgebungslicht in einem spektral begrenzten Bereich von 400 nm bis 1150 nm. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, ein vom Brandsensor empfangenes Sensorsignal (BS) auf zumindest eine charakteristische Brandkenngröße hin zu analysieren, zu bewerten und bei einem detektierten Brand einen Brandalarm (AL) auszugeben. Zudem ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, ein von der Photodiode empfangenes Photosignal (PD) auf das Vorhandensein von für offenes Feuer charakteristischen Flackerfrequenzen hin zu analysieren und abhängig davon die Ausgabe eines möglichen Brandalarms durch ein Erhöhen einer Abtastrate für die Erfassung des Sensorsignals vom Brandsensor, durch ein Herabsetzen einer Filterzeit (T Filter), insbesondere eine Zeitkonstante, eines Bewertungsfilters (41) für die Brand- analyse und/oder durch ein Herabsetzen einer Alarmierungsschwelle (LEV) zu beschleunigen. Der Brandmelder kann ein offener Streulichtrauchmelder, ein geschlossener Streulichtrauchmelder oder ein thermischer Melder sein.

Description

Beschreibung
Brandmelder mit einer Photodiode zur Erfassung von Umgebungslicht, um davon abhängig die Ausgabe eines möglichen Brandalarms zu beschleunigen.
Die Erfindung betrifft einen Brandmelder, insbesondere einen offenen und geschlossenen Streu- lichtrauchmelder sowie einen thermischen Melder. Derartige Melder weisen einen Brandsensor auf, wie z.B. einen Lichtsender und Lichtempfänger in einer Streulichtanordnung mit einem außerhalb des Streulichtrauchmelders im Freien liegenden Streulichtzentrum. Auch kann der Brandsensor eine in einem Meldergehäuse angeordnete, gegenüber Umgebungslicht abgeschirmte und für zu detektierenden Rauch durchlässige optische Messkammer sein. Weiterhin kann der Brandsen- sor einen oder mehrere Temperatursensoren aufweisen. Ein solcher Temperatursensor kann z.B. ein temperaturabhängiger Widerstand (Thermistor) sein, wie z.B. ein sogenannter NTC oder PTC, oder ein kontaktlos arbeitender Temperatursensor mit einem Thermopile oder Mikrobolometer.
Weiterhin umfasst der Brandmelder eine Steuereinheit, vorzugsweise einen Mikrocontroller. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, ein vom Brandsensor empfangenes Sensorsignal auf zumin- dest eine charakteristische Brandkenngröße hin zu analysieren, zu bewerten und bei einem detektierten Brand einen Brandalarm auszugeben.
Eine charakteristische Brandkenngröße ist z.B. bei einem Streulichtrauchmelder das Überschreiten eines Mindeststreulichtpegels, welcher mit einer Rauchpartikelkonzentration korreliert. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein unzulässig hoher Pegelanstieg des Streulichts eine charakteristische Brandkenngröße sein. Im Falle eines thermischen Melders ist eine charakteristische Brandkenngröße z.B. das Überschreiten einer Mindesttemperatur in der (unmittelbaren) Umgebung des Brandmelders, wie z.B. von mindestens 60°C, 65°, 70°C oder 75°C. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein unzulässig hoher Temperaturanstieg eine charakteristische Brandkenngröße sein, wie z.B. von mindestens 5°C pro Minute oder von mindestens 10°C pro Minute. Offene Streulichtrauchmelder sind z.B. aus der EP 2093734 A1 und der EP 1039426 A2 bekannt.
Aus dem Stand der Technik sind weiterhin Flammenmelder bekannt, wie z.B. aus der DE 10 201 1 083 455 A1 oder aus der EP 2 251 846 A1. Derartige Flammenmelder sind speziell zur Detektion von offenem Feuer sowie zum Ausgeben eines Alarms in weniger als einer Sekunde eingerichtet. Sie umfassen zumeist zwei oder mehrere Pyrosensoren als Strahlungssensoren. Derartige Senso- ren sind zur Detektion von charakteristischen Flackerfrequenzen offenen Feuers, das heißt von Flammen und lodernder Glut, im Infrarotbereich und ggf. im sichtbaren und ultravioletten Bereich abgestimmt. Die Flackerfrequenzen liegen typischerweise in einem Bereich von 2 Hz bis 20 Hz. Aus der EP 1039426 A2 ist ein Smartphone mit einer Brandmelder-Applikation bekannt, die geeignete Programmschritte aufweist, um von einer internen Kamera erfasste Videobilddaten hinsichtlich zumindest einer für Feuer charakteristischen Information zu analysieren und bei Vorliegen derselben einen Alarm über eine Ausgabeeinheit auszugeben. Dieses Smartphone ist auch dazu eingerichtet, das empfangene Videosignal auf das Vorhandensein von für offenes Feuer charakteristischen Flackerfrequenzen hin zu analysieren und bei einer signifikanten Abweichung in zwei aufeinanderfolgenden Videobildern von einer ersten niedrigen Bildwiederholfrequenz auf eine zweite hohe Bildwiederholfrequenz umzuschalten.
Die Infrarot-Pyrosensoren sind typischerweise auf Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich von 4.0 bis 4.8 μιη sensitiv. Diese spezifische Strahlung entsteht bei der Verbrennung von Kohlenstoff und Kohlenwasserstoffen. Ein weiterer Pyrosensor ist für charakteristische Emissionen von Metallbränden im UV-Bereich sensitiv. Für den Einsatz im Freien können Flammenmelder zudem einen Strahlungssensor aufweisen, der auf Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich von 5.1 bis 6.0 μιη sensitiv ist. Bei dieser Strahlung handelt es sich vornehmlich um Störstrahlung, wie z.B. um Infra- rotstrahlung von heißen Körpern oder um Sonnenlicht. Auf Basis aller Sensorsignale ist dann eine zuverlässigere Bewertung möglich, d.h. ob es sich hier um offenes Feuer handelt oder nicht.
Davon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Brandmelder anzugeben, der mit geringem technischen Zusatzaufwand schneller und insbesondere zuverlässiger alarmiert.
Die Aufgabe wird mit den Gegenständen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsfor- men der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß weist der Brandmelder eine Photodiode zur Erfassung von Umgebungslicht in einem spektral begrenzten Bereich von 400 nm bis 1 150 nm auf, d.h. von Umgebungslicht im optisch sichtbaren Bereich sowie im angrenzenden nahen UV- und Infrarotbereich. Die Steuereinheit ist zudem dazu eingerichtet, ein von der Photodiode empfangenes Photosignal auf das Vor- handensein von für offenes Feuer charakteristischen Flackerfrequenzen hin zu analysieren und abhängig davon die Ausgabe eines möglichen Brandalarms durch ein Erhöhen einer Abtastrate für die Erfassung des Sensorsignals vom Brandsensor, durch ein Herabsetzen einer Filterzeit eines Bewertungsfilters für die Brandanalyse und/oder durch ein Herabsetzen einer Alarmierungsschwel- le zu beschleunigen. Die Filterzeit ist insbesondere eine Zeitkonstante oder eine Integrationszeit. Der Kern der Erfindung liegt somit in der Verwendung einer preisgünstigen Photodiode als„Mini-
Flammenmelder", dessen qualitative Aussagekraft jedoch ausreicht und es rechtfertigt, die Ausgabe eines Brandalarms im Falle detektierter Flackerfrequenzen als Indiz für das Vorliegen eines Brandes zu beschleunigen. Es ist somit vorteilhaft eine beschleunigte, d.h. eine schnellere Ausgabe eines Brandalarms möglich, da in diesem Fall mit höherer Wahrscheinlichkeit von einem Brandfall ausgegangen werden kann. Dies ist dann der Fall, wenn die charakteristischen Flackerfrequenzen für eine Mindestzeit, wie z.B. von 2, 5 oder 10 Sekunden, detektiert werden. Allerdings bedeutet dies nicht, dass nach dieser Mindestzeit eine Alarmierung erfolgt. Denn hierzu ist die Qualität des
Photodiodensignals als viel zu mäßig zu betrachten im Vergleich zu den Sensorsignalen der spektral eng begrenzten Pyrosensoren in Verbindung mit einer komplexen, leistungsstarken Signalverarbeitung. Vielmehr erfolgt eine schnellere Verarbeitung des Brandsensorsignals, wie z.B. des Streulichtsignals, auf die wegen der sonst damit verbundenen Einbuße an Fehlalarmsicherheit verzichtet wird. Mit anderen Worten reagiert der Brandsensor bei Detektion von charakteristischen Flackerfrequenzen sensibler und schneller, was jedoch wegen der hohen Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines nachfolgenden Anstiegs des Streulichtpegels infolge eines Brandes vorteilhaft in Kauf genommen wird. Bleibt dann ein„erwarteter" Pegelanstieg im beispielhaften Fall der offenen Streulichtanordnung als Brandsensor aus, so erfolgt auch keine Brandalarmierung. Durch das Erhöhen der Abtastrate für die Erfassung des Brandsensorsignals, wie z.B. eines Streulicht-/Photosignals oder eines Temperatursensorsignals, ist vorteilhaft ein Anstieg dieses Brandsensorsignals schneller detektierbar und somit auch ein Brandalarm schneller ausgebbar.
Durch das Herabsetzen der Filterzeit reagiert das Bewertungsfilter weniger träge. Da die Wahr- scheinlichkeit eines eintretenden Brandereignisses bei Detektion der Flackerfrequenzen als hoch bzw. höher angenommen wird als sonst, kann zugunsten der Sicherheit ein Brandalarm vorteilhaft schneller ausgegeben werden. Dem Bewertungsfilter wird eingangsseitig das erfasste, vorzugsweise digitalisierte Sensorsignal vom Brandsensor zugeführt. Es ist vorzugsweise ein digitales Filter, welches als Softwareprogramm realisiert ist und durch den Mikrocontroller als Steuereinheit ausgeführt wird. Das digitale Filter ist vorzugsweise ein Tiefpass oder ein sogenanntes Schleppfilter. Hierbei erfolgt eine gewisse Mittelung der erfassten Sensorsignalwerte, sodass nicht unmittelbar bei der Detektion eines Brandes ein Brandalarm ausgegeben wird. Es wird vielmehr abgewartet, ob dieses Ereignis nicht sporadisch, sondern mehrmals hintereinander ansteht, um die Ausgabe eines Fehlalarms zu vermeiden Durch das Herabsetzen der Alarmierungsschwelle wird der Brandmelder sozusagen sensibler und weniger robust geschaltet. Dadurch wird die Alarmierungsschwelle vorteilhaft schneller erreicht und es wird folglich auch der Brandalarm schneller ausgegeben.
Vorzugsweise wird die Ausgabe eines möglichen Brandalarms umso mehr beschleunigt, je höher der Pegel der detektierten Flackerfrequenzen ist. Die Beschleunigung kann z.B. in Abhängigkeit vom Flackerfrequenzpegel proportional, progressiv oder degressiv erfolgen. Sie kann alternativ oder zusätzlich erst nach Überschreiten eines Mindestdetektionspegels erfolgen. Die Photodiode ist vorzugsweise eine Silizium-Photodiode und insbesondere eine Silizium-PIN- Photodiode. Ihr kann ein Tageslicht-Sperrfilter vorgeschaltet sein, das nur Licht in einem Bereich von 700 nm bis 1 150 nm, insbesondere von 730 nm bis 1 100 nm, passieren lässt. Der Zusatzaufwand für die Integration einer solchen Photodiode in einen Brandmelder ist somit schaltungstech- nisch wie kostenmäßig sehr gering.
Vorzugsweise ist der Photodiode ein Transimpedanzverstärker bzw. ein Transimpedanzwandler nachgeschaltet, welcher den durch die Photodiode erzeugten Photostrom in eine dazu proportionale Messspannung umwandelt. Der Photostrom ist seinerseits proportional zum empfangenen Lichtstrom. Dadurch lassen sich optische Störgrößen wie das Flackern von Leuchtstoffröhren oder auftreffendes Sonnenlicht vorteilhaft reduzieren. Eine derartige Photodiode, wie z.B. von der Fa. OSRAM (Typ BPW 34 FAS), ist i. Vgl. zu einem Pyrosensor besonders preisgünstig erhältlich.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, die Ausgabe eines möglichen Brandalarms alleinig auf Basis detektierter charakteristischer Flackerfrequenzen im empfangenen Photosignal hin zu unterdrücken bzw. zu unterbinden. Mit anderen Worten muss zumindest durch die Steuereinheit das Vorliegen einer charakteristischen Brandkenngröße im vom Brandsensor empfangenen Sensorsignal detektiert worden sein. Dadurch wird die Ausgabe eines möglichen Fehlalarms unterbunden, sollte das erwartete Brandereignis im Anschluss nicht durch den eigentlichen Brandsensor detektiert werden. Dies ist z.B. der Fall, wenn flackerndes Kerzenlicht durch die Photodiode als offenes Feuer erfasst wird, dies aber zu keiner nennenswerten Erhöhung des Streulichtpegels in der Umgebung des Brandmelders, in der in der optischen Messkammer des Brandmelders oder diese zu keiner nennenswerten Temperaturerhöhung in der Umgebung des Brandmelders führt.
Einer Ausführungsform zufolge ist der Brandmelder ein offener Streulichtrauchmelder. Letzterer weist ein Gehäuse, einen Schaltungsträger sowie einen Lichtsender und einen Lichtempfänger auf. Der Lichtsender und der Lichtempfänger sind im Gehäuse angeordnet. Weiterhin sind der Licht- sender und der Lichtempfänger in einer Streulichtanordnung mit einem außerhalb des Streulichtrauchmelders insbesondere im Freien liegenden Streulichtzentrum angeordnet. Die Streulichtanordnung bildet mit dem Lichtsender und dem Lichtempfänger den Brandsensor. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, ein vom Brandsensor empfangenes Streulichtsignal, welches das Sensorsignal bildet, auf einen unzulässig hohen Signalpegel als Brandkenngröße und/oder auf eine unzuläs- sig hohe Anstiegsgeschwindigkeit des Sensorsignals als weitere Brandkenngröße hin zu analysieren. Vorzugsweise sind der Lichtsender und der Lichtempfänger auf dem Schaltungsträger angeordnet. Letzerer ist vorzugsweise im Gehäuse des Streulichtrauchmelders aufgenommen.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind der Lichtempfänger für die optische Streulichtdetektion und die Photodiode zur Erfassung von Umgebungslicht als eine gemeinsame Photodiode realisiert. Der besondere Vorteil liegt in der Verwendung einer einzigen Photodiode sowohl für die Streulichtdetektion als auch für die Flammendetektion. Dadurch vereinfacht sich der Aufbau des erfindungsgemäßen Brandmelders. Er ist zudem kostengünstiger herzustellen.
Im Besonderen ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, das von der gemeinsamen Photodiode empfangene Streulicht-/Photosignal in zeitlich getrennten Phasen zu analysieren. Hierzu ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, das empfangene Streu licht-/Photosignal in einer jeweiligen ersten Phase auf einen unzulässig hohen Signalpegel und/oder auf eine unzulässig hohe
Anstiegsgeschwindigkeit zu analysieren. Sie ist zudem dazu eingerichtet, das empfangene Streu- licht-/Photosignal in einer jeweiligen zweiten Phase auf das Vorhandensein von charakteristischen Flackerfrequenzen hin zu analysieren. Die beiden zeitlichen Phasen überlappen sich dabei nicht. Sie wiederholen sich vorzugsweise abwechselnd periodisch. Es können auch mehrere erste Phasen oder mehrere zweiten Phasen aufeinander folgen. Dies z.B. dann, wenn ein starker Anstieg des Streulichtsignals detektiert worden ist oder wenn eine Flackerfrequenz detektiert worden ist.
Es wird in der jeweiligen ersten Phase der Lichtsender wiederholt, insbesondere periodisch, mit einer gepulsten Signalfolge zum Aussenden entsprechender Lichtimpulse angesteuert. Die Periode der gepulsten Signalfolge liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 10 Sekunden. Mit anderen Worten wird alle 1 bis 10 Sekunden eine gepulste Signalfolge ausgesendet. Die gepulste Signalfolge ist vorzugsweise ein rechteckiges Taktsignal, das den Lichtsender z.B. über einen Schalter im gleichen Takt ansteuert, sodass eine Folge von periodischen Lichtimpulsen im Lichtsender erzeugt wird. Darüber hinaus weist eine derartige gepulste Signalfolge eine Anzahl von Pulsen vorzugsweise im Bereich von 32 bis 1000 Pulsen auf. Die Dauer einer solchen Signalfolge selbst liegt im Bereich von 0.25 bis 2 Millisekunden. Somit liegt das Verhältnis der Signalfolgenperiode zur Zeitdauer einer Signalfolge selbst im Bereich von zwei bis drei Größenordnungen darüber. Die Dauer eines einzelnen Pulses selbst liegt typischerweise im Bereich von 0.25 bis 2 Mikrosekunden. Durch die signaltechnische Begrenzung des Lichtempfängers mittels eines ersten Filters, welches vorzugsweise auf dieselbe Taktsignalfrequenz der gepulsten Signalfolge abgestimmt ist, werden Lichtsignale mit anderen Frequenzen wirksam unterdrückt. Mit anderen Worten wird signaltechnisch nur gepulstes Streulicht von detektierten Partikeln wie Rauchteilchen bei der Detektion berücksichtigt. In der Praxis dient hierzu ein Bandpassfilter oder Hochpassfilter, das zumindest die Frequenzanteile im Photodioden- bzw. Streulichtsignal unterhalb der Taktsignalfrequenz unterdrückt. Die Filterfrequenz des Hochpassfilters bzw. die untere Filterfrequenz des Bandpassfilters liegt im Bereich von 250 kHz bis 2 MHz unter der Annahme, dass die Pulsdauer eines einzelnen Pulses im Bereich von 0.25 bis 2 Mikrosekunden liegt und dass das Takt- bzw. Lichtsignal rechteckig ist. Das so gefilterte Photodioden- bzw. Streulichtsignal wird anschließend einem A/D-Umset- zer zugeführt, der dieses Signal in entsprechende Digitalwerte zur weiteren Brandanalyse umsetzt. In der jeweiligen zweiten Phase ist der Lichtsender dunkelgesteuert. Die zweite Phase kann somit auch als Dunkelphase bezeichnet werden, in welcher der Lichtsender kein Licht aussendet. In dieser Phase werden die Frequenzanteile im Photodiodensignal des Lichtempfängers mittels eines zweiten Filters signaltechnisch begrenzt, wobei das zweite Filter ein Tiefpassfilter ist. Die Eckfre- quenz des Tiefpassfilters ist derart bemessen, dass die in der jeweiligen zweiten Phase zu detek- tierenden Flackerfrequenzen im Bereich von 2 bis 20 Hz das Tiefpassfilter passieren können. Die Eckfrequenz, d.h. die Filterfrequenz des Tiefpassfilters, wird vorzugsweise auf eine Frequenz im Bereich von 20 Hz bis 40 Hz festgelegt, zumindest aber auf eine Frequenz von mindestens 20 Hz. Bei der Festlegung z.B. auf einen Wert von 40 Hz werden optische Lichtsignale z.B. von Leucht- stoffröhren oder Computermonitoren wirksam unterdrückt. Das so gefilterte Photodiodensignal wird anschließend einem weiteren A/D-Umsetzer zugeführt, der dieses Signal in korrespondierende Digitalwerte für die weitere Flackerfrequenzanalyse umsetzt.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinheit eingerichtet, einen ersten Gleichanteil aus dem empfangenen Streulicht-/Photosignal zu ermitteln, und zudem dazu eingerichtet, diesen ersten Gleichanteil vom empfangenen Streulicht-/Photosignal zu subtrahieren, um ein im Wesentlichen gleichanteilsfreies Streulicht-/Photosignal zu erhalten.
Dadurch wird der verbleibende höherfrequente Anteil im Streulicht-/Photosignal in den Arbeitsbereich für die Signalverarbeitung im Sinne eines Offsets verschoben. Ein mögliches Übersteuern dieser wird somit vorteilhaft vermieden. Die Signalverarbeitung kann z.B. einen Transimpedanz- Verstärker, Bandpass- oder Tiefpassfilter oder einen A/D-Umsetzer umfassen. Im einfachsten Fall wird das Streu licht-/Photosignal einem Tiefpassfilter zugeführt, dessen Eckfrequenz in einem Bereich von 1 bis 2000 Hz, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 150 Hz, liegt.
Insbesondere ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, den ermittelten ersten Gleichanteil mit einem vorgegebenen Übersteuerungswert zu vergleichen und eine Störmeldung auszugeben, falls der ermittelte erste Gleichanteil den Übersteuerungswert für eine vorgegebene Mindestzeit übersteigt.
In diesem Fall ist die Photodiode einer derart hohen Helligkeit ausgesetzt, dass diese übersteuert. Eine zuverlässige optische Rauchdetektion ist unter diesen Umständen nicht mehr möglich. Durch die Ausgabe einer Störmeldung kann dann ein Benutzer zur Abhilfe aufmerksam gemacht werden.
Der Übersteuerungswert kann z.B. auf die Beleuchtungsstärke der Photodiode bezogen sein, welcher die Photodiode bzw. die gemeinsame Photodiode ausgesetzt ist. Vorzugsweise liegt der vorgegebene Übersteuerungswert über 100.000 Lux. Der Wert von 100.000 Lux entspricht dabei einem hellen Sonnentag, wobei der Brandmelder bzw. die Photodiode dann direktem Sonnenlicht eines solchen hellen Sonnentags ausgesetzt ist. Die vorgegebene Mindestzeit für die Ausgabe der Störmeldung liegt vorzugsweise im Bereich von 10 Sekunden bis 10 Minuten. Einer weiteren Ausführungsform zufolge und unabhängig von der gemachten Erfindung ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, das von der (gemeinsamen) Photodiode ausgegebene Streulicht- /Photosignal auf ein Unterschreiten eines Mindesthelligkeitswerts hin zu überwachen sowie davon abhängig eine Alarmierungsschwelle für die Ausgabe eines möglichen Brandalarms herabzuset- zen. Hierzu ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, einen zweiten Gleichanteil aus dem empfangenen Streulicht-/Photosignal zu ermitteln. Dieser repräsentiert einen langzeitgemittelten Helligkeitswert. Sie ist zudem dazu eingerichtet, diesen zweiten Gleichanteil auf ein Unterschreiten des Mindesthelligkeitswerts hin zu überwachen sowie davon abhängig die Alarmierungsschwelle für die Ausgabe eines möglichen Brandalarms herabzusetzen. Wegen der sensibleren Einstellung des Brandmelders ist dann bei Dunkelheit, wie z.B. nachts, eine vorteilhaft schnellere Alarmierung möglich. Dies deswegen, da bei geringerer Helligkeit, wie z.B. bei Lux-Werten von weniger als 1 Lux, mit weniger Störungen aus der Melderumgebung zu rechnen ist wie tagsüber. Derartige optische Störungen sind z.B. das Flackern von Leuchtstoffröhren oder auftreffendes Sonnenlicht auf den Brandmelder. Einer weiteren Ausführungsform zufolge ist der Brandmelder ein (ausschließlicher) Streulichtrauchmelder, welcher eine in einem Meldergehäuse angeordnete, gegenüber Umgebungslicht abgeschirmte und für zu detektierenden Rauch durchlässige optische Messkammer als Brandsensor aufweist. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, ein von der optischen Messkammer empfangenes Streulichtsignal, welche das Sensorsignal bildet, auf einen unzulässig hohen Signalpegel als Brandkenngröße und/oder auf eine unzulässig hohe Anstiegsgeschwindigkeit des Sensorsignals als weitere Brandkenngröße hin zu analysieren und im Falle eines detektierten Brandes einen Brandalarm auszugeben.
Einer weiteren Ausführungsform zufolge weist der Brandmelder zumindest einen Temperatursensor, insbesondere einen Thermistor, zur Erfassung einer Umgebungstemperatur im unmittelbaren Bereich um den Brandmelder auf. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, die erfasste Umgebungstemperatur bei der Brandanalyse mit zu berücksichtigen. Ein solcher Thermistor ist z.B. ein sogenannter NTC oder PTC. Der Temperatursensor kann auch ein kontaktlos arbeitender Temperatursensor mit einem Thermopile oder einem Mikrobolometer sein. Durch die Berücksichtigung der Umgebungstemperatur kann im Sinne eines Multikriterien-Brandmelders noch zuverlässiger ein Brand detektiert werden. Dies ist z.B. bei einem rauchfreien Brand der Fall, wie z.B. bei einem
Alkoholbrand. Dabei wird ein Brand nur durch die starke Zunahme der Umgebungstemperatur detektiert, während der Streulichtpegel nur geringfügig zunimmt.
Einer weiteren Ausführungsform zufolge ist der Brandmelder ein (ausschließlicher) thermischer Melder mit einem Temperatursensor als Brandsensor. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, ein vom Temperatursensor als Sensorsignal empfangenes Temperatursignal auf eine unzulässige hohe Umgebungstemperatur als Brandkenngröße und/oder auf einen unzulässig hohen Tempera- turanstieg als weitere Brandkenngröße hin zu analysieren und im Falle eines detektierten Brandes einen Brandalarm auszugeben. Wie eingangs beschrieben, kann ein solcher Temperatursensor ein temperaturabhängiger Widerstand (Thermistor) sein, wie z.B. ein NTC oder PTC.
Nach einer besonderen Ausführungsform ist der Temperatursensor ein kontaktlos arbeitender Temperatursensor, der einen für Wärmestrahlung im Infrarotbereich empfindlichen Wärmestrahlungssensor umfasst. Letzterer ist beispielsweise eine Thermosäule oder ein Mikrobolometer. Insbesondere ist der Wärmestrahlungssensor nicht bildgebend. Mit anderen Worten weist dieser ein einziges Pixel auf. Weiterhin umfasst der Brandmelder ein Meldergehäuse mit einer
Melderhaube, wobei der Wärmestrahlungssensor dann im Meldergehäuse angeordnet und zur rechnerischen Ableitung der Umgebungstemperatur optisch auf die Innenseite der Melderhaube ausgerichtet ist. Die Melderhaube ist im Bereich der Innenseite derart wärmeleittechnisch zu einem gegenüberliegenden Bereich der Außenseite der Melderhaube ausgebildet, dass die sich an der Innenseite einstellende Gehäusetemperatur der Umgebungstemperatur am gegenüberliegenden Bereich der Melderhaube folgt, insbesondere innerhalb weniger Sekunden, wie z.B. 5 Sekunden. Durch den im Meldergehäuse eingebauten Temperatursensor ist der Brandmelder weniger anfällig gegenüber Verschmutzungen. Zudem ist keine schaltungstechnisch und montagemäßig aufwändige Verlegung des Thermistors im Gehäuse erforderlich.
Einer weiteren Ausführungsform des geschlossenen Streulichtrauchmelders und des thermischen Melders zufolge und unabhängig von der gemachten Erfindung ist die Steuereinheit dazu einge- richtet, das von der Photodiode ausgegebene Photosignal auf ein Unterschreiten eines Mindesthel- ligkeitswerts hin zu überwachen und dazu eingerichtet, eine Alarmierungsschwelle für die Ausgabe eines möglichen Brandalarms herabzusetzen, um die Ausgabe eines möglichen Brandalarms zu beschleunigen. Wegen der sensibleren Einstellung des Brandmelders ist bei Dunkelheit, wie z.B. nachts, vorteilhaft eine schnellere Alarmierung möglich. Dies ist deswegen möglich, da bei geringe- rer Helligkeit, wie z.B. bei Lux-Werten von weniger als 1 Lux, mit weniger Störungen aus der
Melderumgebung zu rechnen ist wie tagsüber. Derartige Störungen sind z.B. das Anzünden von Kerzen, sich ausbreitender Rauch beim Kochen und Braten, oder das Anzünden eines Kamins.
Einer weiteren Ausführungsform zufolge sind die betrachteten Brandmelder leitungsgebunden oder drahtlos mit einer übergeordneten Zentrale verbunden. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, das Über- und Unterschreiten des Mindesthelligkeitspegels als Tag-/Nacht-Kennung an die Zentrale auszugeben. Dadurch kann übergeordnet gesteuert durch die Zentrale z.B. das Herabfahren von Jalousien oder die Reduzierung der Heizleistung im Gebäude veranlasst werden.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden am Beispiel der nachfolgenden Figuren erläutert. Dabei zeigen: eine spektrale Kennlinie einer Silizium-Photodiode mit und ohne vorgeschaltetem Tageslichtfilter, ein Beispiel für ein von einer Photodiode empfangenes Photosignal mit charakteristischen Flackerfrequenzen für offenes Feuer, das zum Photosignal gemäß FIG 2 zugehörige Frequenzspektrum, beispielhaft einen offenen Streulichtmelder mit einem außerhalb des Melders liegenden Streulichtzentrum zur Rauchdetektion und mit einer Photodiode zur Erfassung von Umgebungslicht zur Detektion von offenem Feuer gemäß der Erfindung, eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brandmelders mit einer gemeinsamen Photodiode für die Rauchdetektion und für das Umgebungslicht, ein Funktionsblockdiagramm einer Melder-Steuereinheit mit einem Bewertungsfilter mit einstellbarer Zeitkonstante, um die Ausgabe eines möglichen Brandalarms gemäß der Erfindung zu beschleunigen. ein zweites Funktionsblockdiagramm einer Melder-Steuereinheit mit eingangs- seitiger Erfassung und Auswertung eines Streulicht-/Photosignals von einer gemeinsamen Photodiode und mit einer Nachterkennung gemäß der Erfindung, ein drittes Funktionsblockdiagramm einer Steuereinheit als beispielhafte Ausführungsform für die erfindungsgemäße Offset-Kompensation der Photodiode, einen beispielhaften Streulichtrauchmelder geschlossener Bauart als Brandmelder mit einer optischen Messkammer und mit einer Photodiode für Umgebungslicht zur
Detektion von offenem Feuer gemäß der Erfindung in einer Schnittdarstellung, das Beispiel gemäß FIG 9 in einer Draufsicht entlang der Blickrichtung IX, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brandmelders mit einem gemeinsamen Lichtleiter zur Umgebungslichterfassung mittels der Photodiode und als In- dikator im Sinne einer Betriebsbereitanzeige, das Beispiel gemäß FIG 1 1 in einer Draufsicht entlang der Blickrichtung XI, ein Funktionsblockdiagramm einer Melder-Steuereinheit mit einem Bewertungsfilter mit einstellbarer Zeitkonstante, um die Ausgabe eines möglichen Brandalarms gemäß der Erfindung zu beschleunigen, einen beispielhaften thermischen Melder mit einem Temperatursensor und mit einer Photodiode für Umgebungslicht zur Detektion von offenem Feuer gemäß der Erfindung in einer Schnittdarstellung, das Beispiel gemäß FIG 14 in einer Draufsicht und in dortiger Blickrichtung XIV, eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brandmelders mit einem kontaktlos arbeitenden Temperatursensor aufweisend einen für Wärmestrahlung im Infrarotbereich empfindlichen Thermopile als Wärmestrahlungssensor, eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brandmelders mit einem gemeinsamen Lichtleiter zur Umgebungslichterfassung mittels der Photodiode und als Indikator im Sinne einer Betriebsbereitanzeige, ein Funktionsblockdiagramm einer Melder-Steuereinheit mit einem Bewertungsfilter mit einstellbarer Zeitkonstante, um die Ausgabe eines möglichen Brandalarms gemäß der Erfindung zu beschleunigen. ein zweites Funktionsblockdiagramm einer Melder-Steuereinheit mit einem Temperatursensor mit Thermopile gemäß der Erfindung, und ein drittes Funktionsblockdiagramm einer Melder-Steuereinheit zusätzlich zum wechselweisen Ansteuern einer Indikator-Leuchtdiode sowie zur Erfassung des Umgebungslichts mittels der Indikator-Leuchtdiode LED, geschaltet in einer Betriebsart als Photodiode gemäß der Erfindung.
FIG 1 zeigt eine spektrale Kennlinie einer Silizium-PIN-Photodiode mit und ohne vorgeschaltetem Tageslichtfilter. Die maximale, auf 100% normierte spektrale Empfindlichkeit SRei liegt bei einer Lichtwellenlänge λ von ca. 900 nm, also im nahen Infrarotbereich. Die durchgezogene Kennlinie zeigt die spektrale Empfindlichkeit SRei einer Silizium-PIN-Photodiode mit vorgeschaltetem Tageslichtfilter. Dabei wird Licht mit einer Wellenlänge λ von weniger als 730 nm unterdrückt. Der gestrichelte Ast der Kennlinie zeigt dagegen die spektrale Empfindlichkeit SRei der Silizium-PIN- Photodiode ohne Tageslichtfilter.
FIG 2 zeigt ein Beispiel für ein von einer Photodiode 6 empfangenes Photosignal PD mit charakteristischen Flackerfrequenzen für offenes Feuer gemessen in Millivolt. Es wird dabei die an der Photodiode 6 erzeugte Photospannung als Photosignal PD gemessen. Die Messung erfolgte über einen Zeitraum von 4 Sekunden und zeigt zyklische Spannungsspitzen im Bereich von 20 bis 30 mV, die mit dem Flackern der Flammen von offenem Feuer korrelieren.
FIG 3 zeigt das zum Photosignal PD gemäß FIG 2 zugehörige Frequenzspektrum. Mit A ist die spektrale Amplitude bezeichnet, gemessen in dB und aufgetragen über der Frequenz f in Hertz. Betrachtet man nur den für das Flackern maßgeblichen Frequenzbereich von mindestens 2 Hz, so erkennt man die reziproke Abnahme der Amplitude für zunehmende Frequenzen ab 2 Hz. Das gezeigte Spektrum ist typisch und signifikant für offenes flackerndes Feuer.
FIG 4 zeigt beispielhaft einen offenen Streulichtmelder 1 mit einem außerhalb des Melders 1 liegenden Streulichtzentrum SZ für die Rauchdetektion und mit einer Photodiode 6 zur Erfassung von Umgebungslicht zur Detektion von offenem Feuer gemäß der Erfindung.
Im vorliegenden Beispiel weist der Melder 1 ein Gehäuse 2 auf, welches sich aus einem Grundkörper 21 und einer Melderhaube 22 zusammensetzt. Mit dem Grundkörper 21 kann dann der Melder 1 vorzugsweise lösbar an einem an einer Decke montierten Meldersockel angebracht werden. Beide Gehäuseteile 21 , 22 sind üblicherweise aus einem lichtdichten Kunststoffgehäuse hergestellt. Im bzw. am Gehäuse 2 ist ein Schaltungsträger 3 aufgenommen, auf dem ein Lichtsender S in Form einer Leuchtdiode, ein Lichtempfänger E in Form eines Photosensors und ein Mikrocon- troller 4 als Steuereinheit appliziert sind. Der Photosensor E ist vorzugsweise eine Photodiode. Lichtsender S und Lichtempfänger E sind somit einerseits im Gehäuse 2 angeordnet. Andererseits sind sie auch in einer Streulichtanordnung SA mit einem außerhalb des Streulichtrauchmelders 1 im Freien liegenden Streulichtzentrum SZ angeordnet. Dabei bildet die Streulichtanordnung SA zusammen mit dem Lichtsender S und dem Lichtempfänger E den eigentlichen Brandsensor.
Für die Rauchdetektion im Freien sind zwei Öffnungen in der Melderhaube 22 vorhanden. Durch die erste Öffnung gelangt ein vom Lichtsender S ausgesandtes Lichtbündel nach außen. Auf umgekehrtem Weg gelangt das Streulicht von den zu detektierenden Rauchteilchen durch die zweite Öffnung zum Lichtempfänger E im Gehäuse 2. Im vorliegenden Beispiel sind die beiden nicht weiter bezeichneten Öffnungen durch eine transparente Abdeckung, wie z.B. aus Kunststoff, abgeschlossen.
Die gezeigte Steuereinheit 4 ist nun dazu eingerichtet, ein vom Brandsensor empfangenes Streu- lichtsignal auf einen unzulässig hohen Signalpegel als Brandkenngröße hin zu analysieren. Alternativ oder zusätzlich kann sie dazu eingerichtet sein, das Streulichtsignal auf eine unzulässig hohe Anstiegsgeschwindigkeit als weitere Brandkenngröße hin zu analysieren. Im Falle eines detektier- ten Brand ist mittels der Steuereinheit 4 ein Brandalarm AL ausgebbar. Der Streulichtrauchmelder 1 weist eine Photodiode 6 zur Erfassung von Umgebungslicht auf. Im vorliegenden Beispiel ist die Photodiode 6 auf dem Schaltungsträger 3 angeordnet und derart ausgerichtet, dass sie durch eine weitere Öffnung in der Melderhaube 22 nach außen„hindurchschaut". Vorzugsweise liegt die weitere Öffnung an einer zentralen Stelle der Melderhaube 22, sodass eine symmetrische Rundumsicht für die Erfassung von Umgebungslicht möglich ist. Mit Z ist dabei die zentrale Hauptachse des Melders 1 bezeichnet. Derartige Melder 1 weisen typischerweise eine rotationssymmetrische Bauform auf. Mit FOV ist dabei der optische Erfassungsbereich der Photodiode 6 bezeichnet. Weiterhin ist die weitere Öffnung durch eine weitere transparente Abdeckung AB abgeschlossen, um das Eindringen von Schmutz in das
Gehäuseinnere zu verhindern. Die Abdeckungen AB können bereits mit einem Tageslichtfilter versehen sein oder einen solchen aufweisen. Im Beispiel der vorliegenden FIG 4 ist zudem die zentrale Abdeckung AB als optische Linse L ausgebildet. Dadurch ist eine erweiterte optische Rundumsicht möglich.
Gemäß der Erfindung ist die Steuereinheit 4 nun dazu eingerichtet, ein von der Photodiode 6 empfangenes Photosignal auf das Vorhandensein von für offenes Feuer charakteristischen Fla- ckerfreq Uenzen hin zu analysieren und abhängig davon die Ausgabe eines möglichen Brandalarms zu beschleunigen. Sie ist zudem dazu eingerichtet, das Photosignal auf ein Über- und Unterschreiten eines Mindesthelligkeitspegels zu überwachen und als Tag-/Nacht-Kennung T/N, symbolisiert durch einen Sonnen- und Mondsymbol, auszugeben, wie z.B. an eine übergeordnete Zentrale. FIG 5 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brandmelders 1 mit einer gemeinsamen Photodiode 6'. Sie ist sowohl für die Rauchdetektion als auch die Erfassung des Umgebungslichts eingerichtet.
FIG 6 zeigt ein Funktionsblockdiagramm einer Melder-Steuereinheit 4 mit einem Bewertungsfilter 41 mit einstellbarer Zeitkonstante TFiiter, um die Ausgabe eines möglichen Brandalarms gemäß der Erfindung zu beschleunigen.
Die gezeigten Funktionsblöcke 40-44 sind vorzugsweise als Software realisiert, d.h. als Programmroutinen, die durch eine prozessorgestützte Steuereinheit, wie z.B. durch einen Mikrocontroller, ausgeführt werden. Die Programmroutinen sind in einem Speicher des Mikrocontrollers 4 geladen. Der Speicher ist vorzugsweise ein nichtflüchtiger elektronischer Speicher, wie z.B. ein Flash-Spei- eher. Der Mikrocontroller 4 kann darüber hinaus spezifische Funktionsblöcke aufweisen, die bereits als Hardware-Funktionseinheiten im Mikrocontroller 4 integriert sind, wie z.B. Analog-Digital- Umsetzer 51 , 52, Signalprozessoren, digitale Ein-/Ausgabeeinheiten sowie Busschnittstellen.
Im Beispiel umfasst der Mikrocontroller 4 zwei Analog-Digital-Umsetzer 51 , 52. Der erste A/D- Umsetzer 51 ist zur Digitalisierung eines gefilterten Streulichtsignals BS' vorgesehen, welches mittelbar vom Lichtempfänger E der Streulichtanordnung SA stammt. Der zweite A/D-Umsetzer 52 ist zur Digitalisierung eines von der Photodiode 6 ausgegebenes Photosignals PD vorgesehen.
Zur Durchführung der offenen Streulichtrauchdetektion wird der Lichtsender S, d.h. die Leuchtdiode, durch einen Frequenzgenerator 46 periodisch mit einer gepulsten Signalfolge im Bereich von 0.25 bis 2 MHz angesteuert. Die Leuchtdiode S gibt dabei ihrerseits entsprechende Lichtimpulse in das Streulichtzentrum SZ ab. Der Frequenzgenerator 46 wird eingangsseitig über einen Logikblock 40 der Steuereinheit 4 über ein Taktsignal fTakt angesteuert, wobei der Frequenzgenerator 46 je Takt eine gepulste Signalfolge mit einer vorgegebenen Anzahl von Pulsen ausgibt, wie z.B. im Bereich von 32 bis 1000 Pulsen. Das vom Logikblock 40 ausgegebene Taktsignal fTakt weist eine Frequenz im Bereich von 0.1 bis 1 Hz auf.
Der zur Streulichtdetektion vorgesehenen Photodiode E ist ein Transimpedanzverstärker 62 nachgeschaltet, der den von der Photodiode E erzeugten Photostrom in eine geeignete Messspannung zur signaltechnischen Weiterverarbeitung umwandelt. Dieses verstärkte Streulichtsignal BS wird schließlich einem Bandpassfilter 56 zugeführt, welches als digitales Filter realisiert ist. Dieses Bandpassfilter 56 lässt dabei nur die hochfrequenten Signalanteile im ungefilterten Streulichtsignal BS passieren, die in etwa mit der hochfrequenten gepulsten Signalfolge übereinstimmen. Dadurch werden niederfrequentere optische Störsignale wirksam unterdrückt.
Das Taktsignal fTakt wird zugleich auch dem ersten A/D-Umsetzer 51 zugeführt, der dann das aktuell anliegende gefilterte Streulichtsignal BS' in einen Digitalwert umsetzt. Das digitalisierte Streulichtsignal BS' wird anschließend einem (digitalen) Bewertungsfilter 41 entlang des optischen Pfads zugeführt. Das Bewertungsfilter 41 ist vorzugsweise ein digitales Tiefpassfilter, welches eine gewisse Signalglättung bzw. Mittelung vornimmt. Allerdings bedingt diese Filterung eine verzögerte Filterantwort am Ausgang des Bewertungsfilters 41 analog einer Filterzeitkonstante bei einem Tiefpass. Das nicht weiter bezeichnete Ausgangssignal des Bewer- tungsfilters 41 wird nachfolgend einem Komparator 44 zugeführt, der dieses mit einer Alarmie- rungsschwelle LEV vergleicht, welche mit einem Mindestrauchkonzentrationswert für die Brand- alarmierung korrespondiert. Überschreitet das Filterausgangssignal diesen Vergleichswert LEV, so erfolgt die Ausgabe eines Brandalarms AL, wie z.B. an eine übergeordnete Brandmeldezentrale.
Erfindungsgemäß ist der Mikrocontroller 4 zudem dazu eingerichtet, das von der Photodiode 6 empfangene Photosignal PD auf das Vorhandensein von für offenes Feuer charakteristischen
Flackerfrequenzen hin zu analysieren und abhängig davon die Ausgabe eines möglichen Brandalarms zu beschleunigen. Die spektrale Signalanalyse kann z.B. mittels einer digitalen
Fouriertransformation oder mittels einer Wavelet-Analyse durchgeführt werden. Technisch wird dies zum einen durch den Funktionsblock Flackerfrequenzdetektor 42 bewerkstelligt. Im Falle von detektiertem flackerndem Feuer gibt dieser einen Flackerindikator F an einen Logikblock 40 aus, der daraufhin die Abtastrate bzw. die Taktfrequenz des Taktsignals fTakt des A/D- Umsetzer 51 für die Digitalisierung des gefilterten Streulichtsignals BS' erhöht und/oder die Filterzeitkonstante TFMter des Bewertungsfilters 41 erniedrigt. Der Flackerindikator F kann z.B. ein binärer Wert sein, wie z.B. 0 oder 1 , oder ein digitaler Wert sein, wie z.B. im Wertebereich von 0 bis 9. Der Wert 0 kann für den binären Fall z.B. das NichtVorliegen von Flackerfrequenzen und der Wert 1 entsprechend das Vorliegen repräsentieren. Im digitalen Fall kann der Wert 0 z.B. das Nichtvorlie- gen von Flackerfrequenzen repräsentieren. Die Werte 1 bis 9 können z.B. das Vorliegen von Flackerfrequenzen anzeigen, wobei hohe Zahlenwerte hohe Flackerfrequenzpegel und niedrige Zahlenwerte geringe Flackerfrequenzpegel anzeigen. Durch die Erhöhung der Abtastrate liegt das digitalisierte gefilterte Streulichtsignal BS' schneller am Bewertungsfilter 41 für die Weiterverarbeitung an. Andererseits spricht das Bewertungsfilter 41 durch die Herabsetzung der Filterzeitkonstante Tfüter schneller an, sodass ein tatsächlicher Anstieg des gefilterten Streulichtsignals BS' auch zu einer schnelleren Brandalarmierung AL führt. Die Erhöhung der Abtastrate und/oder die Ernied- rigung der Filterzeitkonstante Tfl|ter kann z.B. für den digitalen Fall des Flackerindikators F in Abhängigkeit von dessen Wertbereich erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich kann der Logikblock 40 programmiert sein, dass in Abhängigkeit vom Flackerindikator F die Alarmierungsschwelle LEV abgesenkt wird, wie z.B. 10%, 20%, 30% oder 50%. Dadurch erfolgt für den mit erhöhter Wahrscheinlichkeit aufgrund der detektierten Flackerfre- quenz eintretenden Brandfall vorteilhafte eine beschleunigte Ausgabe eines Brandalarms.
FIG 7 zeigt ein zweites Funktionsblockdiagramm einer Melder-Steuereinheit 4 mit eingangsseitiger Erfassung und Auswertung eines Streulicht-/Photosignals BS von einer gemeinsamen Photodiode 6' und mit einer Nachterkennung gemäß der Erfindung.
Die Steuereinheit 4 ist dabei eingerichtet, das von der gemeinsamen Photodiode 6' empfangene Streulicht-/Photosignal BS, PD in zeitlich getrennten Phasen zu analysieren.
In einer jeweiligen ersten Phase, welcher das Taktsignal fTakt zugeordnet ist, analysiert die Steuereinheit 4 den Signalpegel des gefilterten Streulicht-/Photosignal BS', ob dieser unzulässig hoch ist. Alternativ oder zusätzlich analysiert sie, ob dieser Signalpegel unzulässig schnell ansteigt.
Darüber hinaus ist die Steuereinheit 4 dazu eingerichtet, das empfangene Streulicht-/Photosignal BS, PD in einer jeweiligen zweiten Phase, welcher das zweite Taktsignal fTakt2 zugeordnet ist, auf das Vorhandensein von charakteristischen Flackerfrequenzen hin zu analysieren. Das empfangene Streulicht-/Photosignal BS, PD durchläuft zuerst ein Tiefpassfilter 57, um insbesondere die hochfrequenten Signalanteile zu unterdrücken, die mittelbar vom Taktgenerator 46 stammen. Das Signal am Ausgang des Tiefpassfilters 57 wird einem A/D-Umsetzer 52 zugeführt, der dieses Signal in entsprechende Digitalwerte für den nachfolgenden Flackerfrequenzdetektor 42 umsetzt. Letzterer führt, wie bereits im Beispiel der FIG 6 beschrieben, eine spektrale Signalanalyse hinsichtlich des Auftretens von für offenes Feuer charakteristischen Flackerfrequenzen durch.
Die phasenversetzte Ansteuerung der beiden A/D-Umsetzer 51 , 52 ist nur im Rahmen der Brandanalyse erforderlich. Je nach eingesetztem Mikrocontroller als Steuereinheit 4 können beide A/D- Umsetzer 51 , 52 auch gleichzeitig angesteuert werden, was entsprechend dem jeweiligen Konzept vorteilhaft für den Stromverbrauch sein kann.
Im Vergleich zur vorherigen Ausführungsform gemäß FIG 6 umfasst die Steuereinheit 4 zusätzlich einen Nachterkennungs-Funktionsblock 43, um gemäß der Erfindung in Abhängigkeit von der ermittelten Helligkeit in der Umgebung des Brandmelders eine Alarmierungsschwelle LEV für die Ausgabe eines möglichen Brandalarms AL herabzusetzen.
Im Beispiel der vorliegenden FIG 7 ermittelt die Steuereinheit 4 einen zweiten Gleichanteil H/D aus dem empfangenen Streulicht-/Photosignal BS, PD, welcher einen langzeitgemittelten Helligkeitswert repräsentiert. Sie überwacht diesen zweiten Gleichanteil H/D auf ein Unterschreiten eines Mindesthelligkeitswerts hin und setzt dann davon abhängig die Alarmierungsschwelle LEV für die Ausgabe eines möglichen Brandalarms AL herab.
Der Nachterkennungsblock 43 weist für die Ermittlung des zweiten Gleichanteils H/D ein digitales Tiefpassfilter mit einer Eckfrequenz im Bereich von 0 bis 0.1 auf. Eingangsseitig wird dem Nachterkennungsblock 43 das bereits durch das Tiefpassfilter 57 vorgefilterte und mittels des A/D- Umsetzers 52 digitalisierte Streulicht-/Photosignal zugeführt. Der zweite Gleichanteil H/D kann einen binären Helligkeitswert für hell oder dunkel repräsentieren. Vorzugsweise repräsentiert er einen digitalen Wert, wie z.B. ein Luxwert, mit einem gestuften Wertebereich.
Der Logikblock 40 ist nun dahingehend programmiert, dass die Alarmierungsschwelle LEV insbesondere dann abgesenkt wird, wenn der zweite Gleichanteil H/D einen Mindesthelligkeitswert unterschreitet, wie z.B. einen Wert von 1 Lux. Dieser beispielhafte Wert korrespondiert mit einer dunklen bis stark dämmrigen Umgebung. In einer solchen Umgebung ist mit weniger optischen Störungen aus der Melderumgebung zu rechnen wie tagsüber. Durch die Annahme geringerer Störungen aus der Melderumgebung kann die Alarmierungsschwelle LEV abgesenkt werden. Durch die sensiblere Einstellung erfolgt eine beschleunigte Ausgabe eines Brandalarms, da die herabgesetzte Alarmierungsschwelle LEV durch das Ausgangssignal des Bewertungsfilters 41 nun schneller überschritten wird.
FIG 8 zeigt ein drittes Funktionsblockdiagramm einer Steuereinheit 4 als beispielhafte Ausführungsform für die erfindungsgemäße Offset-Kompensation für die Photodiode 6'. Zur Offsetkompensation, d.h. zur Kompensation des Gleichanteils des Streulicht-/Photosignal BS, PD, wird dieses beispielhaft einem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 63 zugeführt. Zugleich ist der Ausgang des Operationsverstärkers 63 über einen nicht weiter bezeichneten Feedback-Widerstand auf den nicht invertierenden Eingang zurückgeführt. Die vorliegende Schaltungsanordnung stellt somit schematisch einen an sich bekannten Transimpedanzwandler dar, der den von der Photodiode 6' erzeugten Photostrom in eine dazu proportionale Photospannung am Ausgang des Operationsverstärkers 63 umwandelt. Durch die Offsetkompensation wird vorteilhaft ein Übersteuern des Transimpedanzverstärkers verhindert.
Die Schaltungsanordnung in der FIG 8 zeigt im Detail einen Regelkreis zur erfindungsgemäßen Offsetkompensation. Der Regelkreis umfasst dabei den Operationsverstärker 63 als Vergleichselement, ein nachgeschaltetes Tiefpassfilter 57 mit einer hier beispielhaften Eckfrequenz von 20 Hz, einen folgenden A/D-Umsetzer 52, einen durch den Logikblock 40 realisierten Regler, der eingangsseitig mit dem Ausgang des A/D-Umsetzers 52 verbunden ist, einen dem Regler nachfolgenden Digital-/Analog-Umsetzer 58 sowie eine dem D/A-Umsetzer 58 folgende, nicht weiter bezeichnete spannungsgesteuerte Stromquelle. Letztere wirkt als Rückführung des Regelkreises auf den invertierenden Eingang des Transimpedanzwandler bzw. Operationsverstärkers 63.
Im geregelten Zustand liegt am Ausgang des Operationsverstärkers 63 ein im Wesentlichen gleichanteilsfreies Streulicht-/Photosignal AC an. Dieses Signal AC wird einerseits einem Bandpassfilter 56 zugeführt, der auf die Träger- bzw. Taktfrequenz des Frequenzgenerators 46 abge- stimmt ist. Das so gefilterte Streulicht-/Photosignal BS' wird dann, wie bereits zuvor beschrieben, an einen A/D-Umsetzer 51 ausgeben, der die entsprechenden digitalisierten Werte einem nachgeschalteten Bewertungsfilter 41 zur Brandanalyse zuführt.
Andererseits wird gemäß der Erfindung das im Wesentlichen gleichanteilsfreie Streu licht-/Photo- signal AC einem Tiefpassfilter 57 mit einer beispielhaften Eckfrequenz von 20 Hz zugeführt. Das am Filterausgang anliegende Signal bildet dabei die Regelabweichung RA des Regelkreises. Diese wird dem A/D-Umsetzer 52 zugeführt, der das Signal der Regelabweichung RA in entsprechende Digitalwerte der Regelabweichung RA' umsetzt. Ein nachfolgender, im Logikblock 40 in Software realisierter Regler ermittelt in Abhängigkeit von der Höhe der Regelabweichung RA' einen ersten Gleichanteil OFFSET für die Offsetkompensation des empfangenen Streulicht-/Photosignal BS, PD. Dieser erste Gleichanteil OFFSET setzt ein nachgeschalteter D/A-Umsetzer 58 in eine Gleichspannung um, mittels derer eine folgende spannungsgesteuerte Stromquelle angesteuert wird. Letztere bewirkt über den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 63, dass dieser erste Gleichanteil OFFSET vom empfangenen Streulicht-/Photosignal BS, PD subtrahiert wird, um schließlich das im Wesentlichen gleichanteilsfreie Streulicht-/Photosignal AC zu erzeugen. Der Regelkreis ist nun geschlossen. Desweiteren wird das Ausgangssignal des A/D-Umsetzers 52, wie bereits beschrieben, wieder einem Flackerfrequenzblock 42 zur Detektion von für offenes Feuer charakteristischen Flackerfrequenzen zugeführt.
Im vorliegenden Beispiel ist der Logikblock 40 zudem dazu eingerichtet bzw. dazu programmiert, den ermittelten ersten Gleichanteil OFFSET mit einem vorgegebenen Übersteuerungswert zu vergleichen und eine Störmeldung ST auszugeben, falls der ermittelte erste Gleichanteil OFFSET den Übersteuerungswert für eine vorgegebene Mindestzeit übersteigt.
FIG 9 zeigt einen beispielhaften Streulichtrauchmelder 1 geschlossener Bauart als Brandmelder mit einer optischen Messkammer 10 und mit einer Photodiode 6 für Umgebungslicht zur Detektion von offenem Feuer gemäß der Erfindung in einer Schnittdarstellung.
Im vorliegenden Beispiel weist der Melder 1 ein Gehäuse 2 auf, welches sich aus einem Grundkörper 21 und aus einer Melderhaube 22 zusammensetzt. Mit dem Grundkörper 21 kann dann der Melder 1 vorzugsweise lösbar an einem an einer Decke montierten Meldersockel 1 1 angebracht werden. Beide Gehäuseteile 21 , 22 sind üblicherweise aus einem lichtdichten Kunststoffgehäuse hergestellt. Im Innenraum des Melders 1 ist ein Schaltungsträger 3 aufgenommen. Auf diesem sind neben einem Mikrocontroller 4 als Steuereinheit auch ein Sender S, typischerweise eine LED, und ein Empfänger E, typischerweise eine Photodiode, als Teile einer Streulichtanordnung SA angeordnet. Mit SZ ist das durch die Streulichtanordnung SA gebildete Streulichtzentrum SZ bzw. Messvolumen zur optischen Rauchdetektion bezeichnet. Die Streulichtanordnung SA ist dabei von einem Labyrinth umgeben und bildet mit diesem zusammen die optische Messkammer 10. Letztere bildet somit einen Brandsensor 10. Mit OF ist ferner eine beispielhaft umlaufende Raucheintrittsöffnung und mit N ein Insektenschutz bezeichnet. Im Bereich der Raucheintrittsöffnung OF sind zwei sich gegenüberliegende Thermistoren 5 zur Erfassung der Umgebungstemperatur als zusätzliche Brandkenngröße vorhanden. Innerhalb der Melderhaube 22 ist eine Photodiode 6 angeordnet, die einer Ausnehmung AN an der Außenseite der Melderhaube 22 gegenüberliegt. Durch diese Ausnehmung AN kann die Photodiode 6 in die Umgebung um den Melder 1„hindurchsehen". Mit FOV ist der zugehörige optische Erfassungsbereich der Photodiode 6 bezeichnet. Offenes Feuer in diesem Erfassungsbereich FOV, symbolisiert durch ein Flammensymbol, ist dann durch die Photodiode 6 optisch erfassbar. Im vorliegenden Beispiel ist die Ausnehmung AN in der Melderhaube 22 mit einer transparenten Abdeckung AB zum Schutz gegen Verschmutzung versehen. Die Abdeckung AB ist vorzugsweise aus einem lichtdurchlässigen Kunststoff hergestellt. Sie kann mit einem Tageslichtfilter versehen sein. Im Falle eines detektierten Brandes ist ein Brandalarm AL an eine übergeordnete Brandmeldezentrale ausgebbar. Zusätzlich kann eine Tag-/Nachtkennung T/N ausgegeben werden. Mit Z ist die geometrische zentrale Hauptachse des Melders 1 bezeichnet. FIG 10 zeigt das Beispiel gemäß FIG 9 in einer Draufsicht entlang der eingetragenen Blickrichtung X. Erfindungsgemäss ist die Steuereinheit 4 nun dazu eingerichtet, ein von der Photodiode 6 empfangenes Photosignal auf das Vorhandensein von für offenes Feuer charakteristischen Fla- ckerfreq Uenzen hin zu analysieren und abhängig davon die Ausgabe eines möglichen Brandalarms zu beschleunigen. Darüber hinaus ist sie zudem bereits dazu eingerichtet, das Photosignal auf ein Über- und Unterschreiten eines Mindesthelligkeitspegels zu überwachen und als Tag-/Nacht- Kennung T/N, symbolisiert durch einen Sonnen- und Mondsymbol, auszugeben. Letztere ist an eine übergeordnete Zentrale ausgebbar, um z.B. Jalousien ein- oder auszufahren oder um z.B. Licht ein- und auszuschalten. FIG 1 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brandmelders 1 mit einem gemeinsamen Lichtleiter 7 zur Umgebungslichterfassung mittels der Photodiode 6 und als Indikator im Sinne einer Betriebsbereitanzeige. Die gezeigte Photodiode 6 ist vorzugsweise eine Silizium- Photodiode und insbesondere eine Silizium-PIN-Photodiode.
Im Unterschied zur vorherigen Ausführungsform ist die Photodiode 6 für die Umgebungslichterfas- sung nun auf dem Schaltungsträger 3 angeordnet. Sie ist vorzugsweise benachbart zu einer gleichfalls auf dem Schaltungsträger 3 angeordneten Indikator-Leuchtdiode LED appliziert.
Der Lichtleiter 7 ist dergestalt, dass er mit einem ersten Ende sowohl der Indikator-Leuchtdiode LED als auch der Photodiode 6 gegenüberliegt. Das zweite Ende des Lichtleiters 7 ragt vorzugsweise durch eine zentrale Ausnehmung in der Melderhaube 22. Dadurch ist Umgebungslicht durch den Lichtleiter 7 hindurch mittels der Photodiode 6 detektierbar. Unabhängig davon ist auf umgekehrtem Wege Licht der Indikator-Leuchtdiode LED durch den Lichtleiter 7 hindurch am zweiten Ende des Lichtleiters 7 auskoppelbar. Die Indikator-Leuchtdiode LED wird zyklisch, wie z.B. alle 30 Sekunden, zum Aussenden eines optisch sichtbaren Pulses zur Betriebsbereitanzeige des Brandmelders 1 angesteuert. Insbesondere ist das zweite Ende des Lichtleiters 7 als optische Linse L ausgebildet. Dadurch ist Umgebungslicht aus einem größeren optischen Erfassungsbereich FOV detektierbar. Zudem ist die Betriebsbereitanzeige des Brandmelders 1 in einem größeren Raumwinkelbereich erkennbar. Der Lichtleiter 7 ist vorzugsweise einstückig und aus einem transparenten Kunststoff hergestellt.
FIG 12 zeigt das Beispiel gemäß FIG 1 1 in einer Draufsicht entlang der in FIG 1 1 eingetragenen Blickrichtung XII. In dieser Darstellung ist insbesondere die zentrale Anordnung des zweiten Endes des Lichtleiters 7 erkennbar.
FIG 13 zeigt ein Funktionsblockdiagramm einer Melder-Steuereinheit 4 mit einem Bewertungsfilter 41 mit einstellbarer Zeitkonstante TFiiter, um die Ausgabe eines möglichen Brandalarms gemäß der Erfindung zu beschleunigen. Die gezeigten Funktionsblöcke 40-44 sind vorzugsweise als Software realisiert, d .h. als Programmroutinen, die durch eine prozessorgestützte Steuereinheit, wie z.B. durch einen Mikrocontroller, ausgeführt werden. Die Programmroutinen sind in einem Speicher des Mikrocontrollers 4 geladen. Der Speicher ist vorzugsweise ein nichtflüchtiger elektronischer Speicher, wie z.B. ein Flash-Spei- eher. Der Mikrocontroller 4 kann darüber hinaus spezifische Funktionsblöcke aufweisen, die bereits als Hardware-Funktionseinheiten im Mikrocontroller 4 integriert sind, wie z.B. Analog-Digital- Umsetzer 51 - 53, Signalprozessoren, digitale Ein-/Ausgabeeinheiten sowie Busschnittstellen.
Im linken oberen Teil der FIG 13 ist eine Streulichtanordnung SA als Teil der optischen Messkammer bzw. des Brandsensors zu sehen. Die Streulichtanordnung SA weist einen Sender S und Empfänger E auf. Beide sind auf ein gemeinsames Streulichtzentrum SZ als Messvolumen ausgerichtet und spektral aufeinander abgestimmt. Der Sender S ist insbesondere eine Leuchtdiode. Der Empfänger E ist ein Photosensor und vorzugsweise eine Photodiode. Die Leuchtdiode ist insbesondere zum Aussenden von monochromatischem infrarotem Licht, vorzugsweise im Bereich von 860 bis 940 nm ± 40 nm, und/oder von monochromatischem ultraviolettem Licht, vorzugsweise im Bereich 390 bis 460 nm ± 40 nm ausgebildet. Streulicht, welches von zu detektierenden Teilchen wie Rauchpartikeln im Streulichtzentrum SZ stammt, ist dann durch den Empfänger E detektierbar. Der Streulichtpegel bzw. die Amplitude des Streulichtsignals BS, ist dabei ein Maß für die Konzentration der detektierten Teilchen. Vorzugsweise wird das Streulichtsignal BS zuvor mittels eines Verstärkers 62, insbesondere mittels eines Transimpedanzverstärkers, verstärkt. Zur wiederholt gepulsten Ansteuerung der Leuchtdiode S gibt der Logikblock 40 der Steuereinheit 4 ein gepulstes Taktsignal fTakt aus. Dieses wird von einem weiteren Verstärker 61 verstärkt und der Leuchtdiode S zugeführt. Typischerweise ist das Taktsignal fTakt zyklisch. Es weist vorzugsweise eine Pulsbreite im Bereich von 50 bis 500 is und eine Taktfrequenz im Bereich von 0, 1 bis 2 Hz auf. Zur synchronen Erfassung des Streulichts wird dieses Taktsignal fTakt einem zugeordneten Analog-Digital-Umsetzer 51 zugeführt.
Im vorliegenden Beispiel umfasst der Mikrocontroller 4 beispielhaft drei Analog-Digital-Umsetzer 51 - 53. Der erste A/D-Umsetzer 51 dient zur Digitalisierung des Streulichtsignals BS vom Brandsensor, d.h. hier von der optischen Messkammer. Der zweite A/D-Umsetzer 52 ist zur Digitalisierung eines Photosignals PD vorgesehen, das von einer Photodiode 6 zur Umfassung von
Umgebungslicht in der (unmittelbaren) Umgebung des Melders 1 vorgesehen ist. Vorzugsweise wird das Photosignal PD zuvor mittels eines Verstärkers 61 , typischerweise mittels eines
Transimpedanzverstärkers verstärkt. Der dritte A/D-Umsetzer 53 ist zur Digitalisierung eines Temperatursignals TS vorgesehen, welches von einem NTC als Temperatursensor 5 zur Erfassung der Umgebungstemperatur UT in der (unmittelbaren) Umgebung des Melders 1 ausgegeben wird. Das digitalisierte Streulichtsignal wird anschließend einem (digitalen) Bewertungsfilter 41 entlang des optischen Pfads zugeführt. Das Bewertungsfilter 41 ist vorzugsweise ein digitales Tiefpassfilter, welches eine gewisse Signalglättung bzw. Mittelung vornimmt. Allerdings bedingt diese Filterung eine verzögerte Filterantwort am Ausgang des Bewertungsfilters 41 analog einer Filterzeit- konstante bei einem Tiefpass. Das nicht weiter bezeichnete Ausgangssignal des Bewertungsfilters 41 wird nachfolgend einem Komparator 44 zugeführt, der dieses mit einer Alarmierungsschwelle LEV vergleicht, wie z.B. mit einem Mindestkonzentrationswert für die Alarmierung. Überschreitet das Filterausgangssignal diesen Vergleichswert LEV, so erfolgt die Ausgabe eines Brandalarms AL, wie z.B. an eine übergeordnete Brandmeldezentrale. Erfindungsgemäß ist der Mikrocontroller 4 zudem dazu eingerichtet, das von der Photodiode 6 empfangene Photosignal PD auf das Vorhandensein von für offenes Feuer charakteristischen Flackerfrequenzen hin zu analysieren und abhängig davon die Ausgabe eines möglichen Brandalarms zu beschleunigen. Die spektrale Signalanalyse kann z.B. mittels einer digitalen
Fouriertransformation oder mittels einer Wavelet-Analyse durchgeführt werden. Technisch wird dies zum einen durch den Funktionsblock Flackerfrequenzdetektor 42 bewerkstelligt. Im Falle von detektiertem flackerndem Feuer gibt dieser einen Flackerindikator F an einen Logikblock 40 aus, der daraufhin die Abtastrate des A/D-Umsetzer 51 für die Digitalisierung des Streulichtsignals BS erhöht und/oder die Filterzeitkonstante TFi|ter erniedrigt. Der Flackerindikator F kann z.B. ein binärer Wert sein, wie z.B. 0 oder 1 , oder ein digitaler Wert sein, wie z.B. im Wertebereich von 0 bis 9. Der Wert 0 kann für den binären Fall z.B. das NichtVorliegen von Flackerfrequenzen und der Wert 1 entsprechend das Vorliegen repräsentieren. Im digitalen Fall kann der Wert 0 z.B. das Nichtvorlie- gen von Flackerfrequenzen repräsentieren. Die Werte 1 bis 9 können z.B. das Vorliegen von Flackerfrequenzen anzeigen, wobei hohe Zahlenwerte hohe Flackerfrequenzpegel und niedrige Zahlenwerte geringe Flackerfrequenzpegel anzeigen. Durch die Erhöhung der Taktfrequenz bzw. der Abtastrate fTakt liegt das digitalisierte Streulichtsignal BS schneller am Bewertungsfilter 41 für die Weiterverarbeitung an. Andererseits spricht das Bewertungsfilter 41 durch die Herabsetzung der Filterzeitkonstante Tfl|ter schneller an, so dass ein tatsächlicher Anstieg des Streulichtpegels BS auch zu einer schnelleren Brandalarmierung AL führt. Die Erhöhung der Abtastrate fTakt und/oder die Erniedrigung der Filterzeitkonstante Tfl|ter kann z.B. für den digitalen Fall des Flackerindikators F in Abhängigkeit von dessen Wertbereich erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich kann der Logikblock 40 auch dahingehend programmiert sein, dass die Alarmierungsschwelle LEV abgesenkt wird, wenn ein Hell/Dunkel-Indikator H/D, der vom Funktionsblock 43 des Mikrocontrollers 4 bereitgestellt wird, einen Mindesthelligkeitswert unterschreitet. Ein solcher Wert ist z.B. 0, 1 Lux, 1 Lux oder 5 Lux. Diese beispielhaften Werte korrespondieren mit einer dunklen bis stark dämmrigen Umgebung. Der Wert für die Alarmierungsschwelle LEV kann z.B. um 10%, 20, 30% oder 50% herabgesetzt werden. Wie eingangs beschrieben, ist in einer solchen Umgebung mit weniger Störungen aus der Melderumgebung zu rechnen wie tagsüber, wie z.B. mit der Zunahme von Rauchpartikeln durch das Anzünden von Kerzen, durch sich ausbreitenden Rauch beim Kochen und Braten, oder durch das Anzünden eines Kamins und dergleichen. Durch die Annahme geringerer Störungen aus der Melderumgebung kann daher auch die Alarmierungsschwelle LEV abgesenkt werden. Durch die sensiblere Einstellung erfolgt eine beschleunigte Ausgabe eines Brandalarms, indem die herabgesetzte Alarmierungsschwelle LEV durch das Ausgangssignal des Bewertungsfilters 41 schneller überschritten wird. Die Tag-/Nacht-Erkennung erfolgt durch eine Tiefpassfilterung des Photosignals PD mit einer Zeitkonstante von weniger als 1 Hz, insbesondere von weniger als 0, 1 Hz. Im Beispiel der FIG 13 ist die Steuereinheit 4 mit einem Thermistor 5 (NTC) zur Erfassung der
Umgebungstemperatur UT im unmittelbaren Bereich um den Brandmelder verbunden. Die Steuereinheit 4 ist gemäß der Erfindung dazu eingerichtet, die erfasste Umgebungstemperatur UT bei der Brandanalyse mit zu berücksichtigen. Dadurch kann im Sinne eines Multikriterien-Brandmelders ein Brand noch zuverlässiger detektiert werden. Im vorliegenden Beispiel wird das vom Thermistor 5 ausgegebene Temperatursignal TS durch den dritten A/D-Umsetzer 53 in digitale Temperaturwerte T umgesetzt, die dann durch den Logikblock 40 der Steuereinheit 4 bei der Brandanalyse mitberücksichtigt werden.
FIG 14 zeigt einen beispielhaften thermischen Melder 1 mit einem Temperatursensor 5 und mit einer Photodiode 6 zur Erfassung von Umgebungslicht zur Detektion von offenem Feuer gemäß der Erfindung in einer Schnittdarstellung.
Im vorliegenden Beispiel weist der Melder 1 ein Gehäuse 2 auf, welches sich aus einem Grundkörper 21 und einer Melderhaube 22 zusammensetzt. Mit dem Grundkörper 21 kann dann der Melder 1 vorzugsweise lösbar an einem an einer Decke montierten Meldersockel angebracht werden. Beide Gehäuseteile 21 , 22 sind üblicherweise aus einem lichtdichten Kunststoffgehäuse herge- stellt. In der Melderhaube 22 ist eine zentrale Öffnung vorgesehen, in welcher ein Thermistor 5 als Temperatursensor geschützt gegenüber möglichen mechanischen Einwirkungen angebracht ist. Durch die zentrale Anordnung ist eine richtungsunabhängige Erfassung der Umgebungstemperatur UT in unmittelbarer Umgebung des Melders 1 möglich (siehe dazu auch FIG 15). Im Innenraum IR des Melders 1 ist ferner ein Schaltungsträger 3 aufgenommen, auf dem neben einem Mikrocontrol- ler 4 als Steuereinheit auch die Photodiode 6 angeordnet ist. Gegenüberliegend zur Photodiode 6 ist eine Ausnehmung AN in der Melderhaube 22 vorhanden, durch welche die Photodiode 6 in die Umgebung um den Melder 1„hindurchsehen" kann. Mit FOV ist der zugehörige optische Erfassungsbereich der Photodiode 6 bezeichnet. Offenes Feuer in diesem Erfassungsbereich FOV, symbolisiert durch ein Flammensymbol, kann dann durch die Photodiode 6 optisch erfasst werden. Im vorliegenden Beispiel ist die Ausnehmung AN in der Melderhaube 22 mit einer transparenten Abdeckung AB zum Schutz gegen Verschmutzung versehen. Die Abdeckung AB ist vorzugsweise aus einem lichtdurchlässigen Kunststoff hergestellt. Sie kann auch bereits mit einem Tageslichtfil- ter versehen sein oder einen solchen aufweisen. Im Falle eines detektierten Brandes ist ein Brandalarm AL sowie eine Tag-/Nachtkennung T/N, symbolisiert durch einen Pfeil, ausgebbar.
FIG 15 zeigt das Beispiel gemäß FIG 14 in einer Draufsicht entlang der in FIG 14 eingetragenen Blickrichtung. Mit Z ist die geometrische zentrale Hauptachse des Melders 1 bezeichnet. Erfindungsgemäss ist die Steuereinheit 4 nun dazu eingerichtet, ein von der Photodiode 6 empfangenes Photosignal auf das Vorhandensein von für offenes Feuer charakteristischen Flackerfrequenzen hin zu analysieren und abhängig davon die Ausgabe eines möglichen Brandalarms zu beschleunigen. Sie ist zudem dazu eingerichtet, das Photosignal auf ein Über- und Unterschreiten eines Mindesthelligkeitspegels zu überwachen und als Tag-/Nacht-Kennung T/N, symbolisiert durch einen Sonnen- und Mondsymbol, auszugeben, wie z.B. an eine übergeordnete Zentrale.
FIG 16 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brandmelders 1 mit einem kontaktlos arbeitenden Temperatursensor 5 aufweisend einen für Wärmestrahlung W im Infrarotbereich empfindlichen Thermopile 50 als Wärmestrahlungssensor.
Im Unterschied zur vorherigen Ausführungsform ist der Thermopile 50 im Meldergehäuse 2 auf dem Schaltungsträger 3 angeordnet und zur Erfassung der Umgebungstemperatur UT optisch auf die Innenseite IS der Melderhaube 22 ausgerichtet. Die optisch erfasste Fläche an der Innenseite IS der Melderhaube 22 ist in der FIG 16 als Messoberfläche M bezeichnet. Insbesondere ist der Thermopile 50 wieder zentral im Meldergehäuse 2 angeordnet, um eine möglichst richtungsunabhängige Erfassung der Umgebungstemperatur UT in unmittelbarer Umgebung des Melders 1 zu ermöglichen. Dabei ist die Melderhaube 22 im zentralen Bereich 23 der Innenseite IS derart wärmeleittechnisch zu einem gegenüberliegenden Bereich der Außenseite der Melderhaube 22 ausgebildet, dass die sich an der Innenseite IS einstellende Gehäusetemperatur T der Umgebungstemperatur UT am gegenüberliegenden Bereich der Melderhaube 22 folgt. Im einfachsten Fall kann die Wandungsstärke im zentralen Bereich 23 reduziert werden, wie z.B. auf einen halben Millimeter. Alternativ kann dieser zentrale Bereich 23 thermisch gegenüber der restlichen umgebenden Melderhaube 22 isoliert sein. In den meisten Fällen wird keine Veränderung der Wandungsstärke der Melderhaube 22 erforderlich sein.
Die aktuelle Umgebungstemperatur UT bzw. die dieser folgenden Gehäusetemperatur T wird aus dem vom Wärmestrahlungsensor 50 erfassten Wärmestrahlungswert nach dem pyrometrischen Messprinzip rechnerisch abgeleitet. Hierbei geht der Emissionsgrad für die Wärmeabstrahlung W der Messoberfläche M in die Berechnung ein. Dieser Wert kann messtechnisch ermittelt werden und liegt typischerweise im Bereich von 0.75 bis 0.9. Hierbei gilt: Je schwärzer die Messoberfläche ist, desto größer ist der Emissionsgrad. Ein Emissionsgrad von 1.0 entspricht dabei dem theoretisch maximal erreichbaren Wert für einen schwarzen Strahler. Die rechnerische Ermittlung kann durch einen im Thermopile 50 integrierten Mikrocontroller ausgeführt werden, der ausgangsseitig den aktuell ermittelten Temperaturwert ausgibt und somit einen berührungslos arbeitenden Temperatursensor darstellt. Alternativ kann der Thermopile 50 lediglich einen aktuellen Wärmestrahlungswert ausgeben, der dann durch den Mikrocontroller 4 des Brand- meiders 1 erfasst und zur rechnerischen Ermittlung des aktuellen Temperaturwerts weiterverarbeitet wird. Hierzu ist vorzugsweise im Mikrocontroller 4 der zugehörige Emissionsgrad abgespeichert.
FIG 17 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brandmelders 1 mit einem gemeinsamen Lichtleiter 7 zur Umgebungslichterfassung mittels der Photodiode 6 und als Indikator im Sinne einer Betriebsbereitanzeige. Dazu ist eine Indikator-Leuchtdiode LED benachbart zur Photodiode 6 auf dem Schaltungsträger 6 angeordnet. Der Lichtleiter 7 ist dergestalt, dass er mit einem ersten Ende sowohl der Indikator- Leuchtdiode LED als auch der Photodiode 6 gegenüberliegt. Das zweite Ende des Lichtleiters 7 ragt vorzugsweise durch eine zentrale Ausnehmung in der Melderhaube 22. Dadurch ist
Umgebungslicht durch den Lichtleiter 7 hindurch mittels der Photodiode 6 detektierbar. Unabhän- gig davon ist auf umgekehrtem Wege Licht der Indikator-Leuchtdiode LED durch den Lichtleiter 7 hindurch am zweiten Ende des Lichtleiters 7 auskoppelbar. Die Indikator-Leuchtdiode LED wird typischerweise zyklisch zum Aussenden eines optisch sichtbaren Pulses, wie z.B. alle 30 Sekunden, zur Betriebsbereitanzeige des Brandmelders 1 angesteuert. Insbesondere ist das zweite Ende des Lichtleiters 7 als optische Linse L ausgebildet. Dadurch ist Umgebungslicht aus einem größe- ren optischen Erfassungsbereich FOV detektierbar. Zudem ist die Betriebsbereitanzeige des
Brandmelders 1 in einem größeren Raumwinkelbereich erkennbar. Der Lichtleiter 7 ist vorzugsweise einstückig und aus einem transparenten Kunststoff hergestellt. Die gezeigte Photodiode 6 ist vorzugsweise eine Silizium-Photodiode und insbesondere eine Silizium-PIN-Photodiode.
Alternativ kann auf eine solche speziell zur Lichtdetektion hergestellte Photodiode verzichtet werden. In diesem Fall liegt der Lichtleiter 7 mit seinem ersten Ende nur der Indikator-Leuchtdiode LED gegenüber. Die Lichtauskopplung des LED-Lichts erfolgt wieder am zweiten Ende des Lichtleiters 7 in die Umgebung des Brandmelders 1.
Gemäß der Erfindung ist nun die Indikator-Leuchtdiode LED zur Umgebungslichtdetektion vorgesehen, da prinzipiell jede Leuchtdiode auch zur Detektion von Umgebungslicht geeignet ist, wenn auch mit deutlich geringerer Effizienz. In diesem Fall wird abwechselnd die Indikator-Leuchtdiode LED in einen Betriebsmodus zur Lichterzeugung und in einen Betriebsmodus als Photodiode geschaltet (siehe dazu die nachfolgenden Erläuterungen in der FIG 20).
Im Unterschied zur FIG 14 und FIG 16 weist der Brandmelder 1 beispielhaft zwei sich gegenüberliegende Temperatursensoren 5 für die Erfassung der Umgebungstemperatur UT auf. FIG 18 zeigt ein Funktionsblockdiagramm einer Melder-Steuereinheit 4 mit einem Bewertungsfilter 41 mit einstellbarer Filterzeit, um die Ausgabe eines möglichen Brandalarms zu beschleunigen.
Die gezeigten Funktionsblöcke 40-44 sind vorzugsweise als Software realisiert, d.h. als Programmroutinen, die durch eine prozessorgestützte Steuereinheit, wie z.B. durch einen Mikrocontroller, ausgeführt werden. Die Programmroutinen sind in einem Speicher des Mikrocontrollers 4 geladen. Der Speicher ist vorzugsweise ein nichtflüchtiger elektronischer Speicher, wie z.B. ein Flash-Speicher. Der Mikrocontroller 4 kann darüber hinaus spezifische Funktionsblöcke aufweisen, die bereits als Hardware-Funktionseinheiten im Mikrocontroller 4 integriert sind, wie z.B. Analog-Digital- Umsetzer 51 , 52, Signalprozessoren, digitale Ein-/Ausgabeeinheiten sowie Busschnittstellen. Im vorliegenden Beispiel umfasst der Mikrocontroller 4 beispielhaft zwei Analog-Digital-Umsetzer 51 , 52, um ein aktuelles Temperatursignal BS vom Brandsensor 5, d.h. hier von einem NTC, sowie ein Photosignal PD von einer Photodiode 6 zu digitalisieren. Das digitalisierte Temperatursignal wird anschließend einem (digitalen) Bewertungsfilter 41 entlang des thermischen Pfads zugeführt. Das Bewertungsfilter 41 ist vorzugsweise ein digitales Tiefpassfilter, welches eine gewisse Signal- glättung bzw. Mittelung vornimmt. Allerdings bedingt diese Filterung eine verzögerte Filterantwort am Ausgang des Bewertungsfilters 41 analog einer Filterzeitkonstante bei einem Tiefpass. Das nicht weiter bezeichnete Ausgangssignal des Bewertungsfilters 41 wird nachfolgend einem Kompa- rator 44 zugeführt, der dieses mit einer Alarmierungsschwelle LEV vergleicht, wie z.B. mit einem Temperaturwert für 65°. Überschreitet das Filterausgangssignal diesen Vergleichswert LEV, so erfolgt die Ausgabe eines Brandalarms AL, wie z.B. an eine übergeordnete Brandmeldezentrale.
Erfindungsgemäß ist der Mikrocontroller 4 zudem dazu eingerichtet, das von der Photodiode 6 empfangene Photosignal PD auf das Vorhandensein von für offenes Feuer charakteristischen Flackerfrequenzen hin zu analysieren und abhängig davon die Ausgabe eines möglichen Brandalarms zu beschleunigen. Die spektrale Signalanalyse kann z.B. mittels einer digitalen
Fouriertransformation oder mittels einer Wavelet-Analyse durchgeführt werden. Technisch wird dies zum einen durch den Funktionsblock Flackerfrequenzdetektor 42 bewerkstelligt. Im Falle von detektiertem flackerndem Feuer gibt dieser einen Flackerindikator F an einen Logikblock 40 aus, der daraufhin die Abtastrate fTakt des A/D-Umsetzer 51 für die Digitalisierung des Temperatursignals BS erhöht und/oder die Filterzeitkonstante TFi|ter erniedrigt. Der Flackerindikator F kann z.B. ein binärer Wert sein, wie z.B. 0 oder 1 , oder ein digitaler Wert sein, wie z.B. im Wertebereich von
0 bis 9. Der Wert 0 kann für den binären Fall z.B. das Nichtvorliegen von Flackerfrequenzen und der Wert 1 entsprechend das Vorliegen repräsentieren. Im digitalen Fall kann der Wert 0 z.B. das Nichtvorliegen von Flackerfrequenzen repräsentieren. Die Werte 1 bis 9 können z.B. das Vorliegen von Flackerfrequenzen anzeigen, wobei hohe Zahlenwerte hohe Flackerfrequenzpegel und niedrige Zahlenwerte geringe Flackerfrequenzpegel anzeigen. Durch die Erhöhung der Abtastrate fTakt liegt das digitalisierte Temperatursignal BS schneller am Bewertungsfilter 41 für die Weiterverarbeitung an. Andererseits spricht das Bewertungsfilter 41 durch die Herabsetzung der Filterzeit- konstante Tfl|ter schneller an, so dass ein tatsächlicher Anstieg des Temperatursignals BS auch zu einer schnelleren Brandalarmierung AL führt. Die Erhöhung der Abtastrate fTakt und/oder die Erniedrigung der Filterzeitkonstante Tfi|ter kann z.B. für den digitalen Fall des Flackerindikators F in Abhängigkeit von dessen Wertbereich erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann der Logikblock 40 programmiert sein, dass die Alarmierungsschwel- le LEV abgesenkt wird, wie z.B. von 65° auf 60°. Dadurch erfolgt für den mit erhöhter Wahrscheinlichkeit aufgrund der detektierten Flackerfrequenz eintretenden Brandfall eine beschleunigte Ausgabe eines Brandalarms.
Alternativ oder zusätzlich kann der Logikblock 40 auch dahingehend programmiert sein, dass die Alarmierungsschwelle LEV insbesondere dann abgesenkt wird, wenn ein Hell/Dunkel-Indikator H/D, der vom Funktionsblock 43 des Mikrocontrollers 4 bereitgestellt wird, einen Mindesthellig- keitswert unterschreitet, wie z.B. einen Wert von 1 Lux. Dieser beispielhafte Wert korrespondiert mit einer dunklen bis stark dämmrigen Umgebung. In einer solchen Umgebung ist mit weniger thermischen Störungen aus der Melderumgebung zu rechnen wie tagsüber, wie z.B. mit den eingangs beschriebenen Temperaturschwankungen. Durch die Annahme geringerer Störungen aus der Melderumgebung kann die Alarmierungsschwelle LEV abgesenkt werden. Durch die sensiblere Einstellung erfolgt eine beschleunigte Ausgabe eines Brandalarms, da die herabgesetzte Alarmierungsschwelle LEV durch das Ausgangssignal des Bewertungsfilters 41 nun schneller überschritten wird. Die Tag-/Nacht-Erkennung erfolgt durch eine Tiefpassfilterung des Photosignals PD mit einer Zeitkonstante von weniger als 1 Hz, insbesondere von weniger als 0, 1 Hz.
FIG 19 zeigt ein zweites Funktionsblockdiagramm einer Melder-Steuereinheit 4 mit einem Temperatursensor 5 mit Thermopile 50 gemäß der Erfindung.
Im Unterschied zur vorherigen Ausführungsform wird die aktuelle Umgebungstemperatur UT bzw. die dieser folgenden Gehäusetemperatur T mit einem Temperaturberechnungsblock 54 des Mikrocontrollers 4 ermittelt. Letzerem wird ein digitalisiertes Wärmesignal WS mittels eines A/D- Umsetzers 51 von einem Thermopile 50 als Beispiel für einen Wärmestrahlungssensor zugeführt. Bei der rechnerischen Ermittlung geht der Emissionsgrad für die Wärmeabstrahlung W im Infrarotbereich der Messoberfläche M in die Berechnung mit ein.
FIG 20 zeigt ein drittes Funktionsblockdiagramm einer Melder-Steuereinheit 4 zusätzlich zum wechselweisen Ansteuern einer Indikator-Leuchtdiode LED sowie zur Erfassung des Umgebungslichts mittels der Indikator-Leuchtdiode LED, geschaltet in einer Betriebsart als Photodiode 5 gemäß der Erfindung.
Im Vergleich zur vorherigen FIG 18 steuert der Logikblock 40 über ein Umschaltsignal US wechselweise eine Umschalteinheit 55 an, so dass in einer ersten Phase die Indikator-Leuchtdiode LED mit einem Stromsignal IND von einer Pulserzeugungseinheit 45 zum kurzzeitigen Leuchten angesteuert werden kann, wie z.B. alle 30 Sekunden. In einer zweiten Phase steuert der Logikblock 40 die Umschalteinheit 55 so an, dass das geringe Photosignal PD von der Indikator-Leuchtdiode LED einem Verstärker 60 zugeführt wird. Diesem folgt wiederum ein A/D-Umsetzer 52 zur Digitalisie- rung des Photosignals PD. Der Verstärker 60 ist vorzugsweise ein Transimpedanzverstärker.
Bezugszeichenliste
1 Brandmelder, offener Streulichtrauchmelder, geschlossener Streulichtrauchmelder, thermischer Melder, Hitzemelder, Punktmelder
2 Gehäuse, Kunststoffgehäuse
3 Schaltungsträger, Leiterplatte
4 Steuereinheit, Mikrocontroller
5 Temperatursensor, Thermistor, NTC, Temperatursensor
6 (separate) Photodiode, IR-Photodiode, Silizium-PIN-Photodiode
6' gemeinsame Photodiode, IR-Photodiode, Silizium-PIN-Photodiode
7 Lichtleiter
10 Brandsensor, optische Messkammer, Labyrinth
1 1 Meldersockel
21 Grundkörper
22 Melderhaube, Gehäusedeckel
23 zentrales Gehäuseteil
40 Funktionsblock, Logikblock
41 Funktionsblock, Bewertungsfilter
42 Funktionsblock, Flackerfrequenzdetektor
43 Funktionsblock, Nachterkennungsblock
44 Funktionsblock, Komparator
45 Funktionsblock, Pulserzeugungseinheit
46 Funktionsblock, Frequenzgenerator, HF-Burst-Generator
47 Funktionsblock, Helligkeitskompensation
50 Thermopile
51 - 53 A/D-Umsetzer, Analog-/Digital-Umsetzer
54 Temperaturberechnungsblock
55 Umschalteinheit, Multiplexer
56, 57 Frequenzfilter, digitales Filter, Hochpassfilter, Tiefpassfilter
60 - 63 Verstärker, Transimpedanzverstärker
A Amplitude, Signalamplitude
AB Abdeckung, transparente Abdeckung, Fenster
AC gleichanteilsfreies Streulicht-/Photosignal
AL Brandalarm, Alarmmeldung, Alarminformation
AN Ausnehmung, Aussparung, Öffnung
BS Sensorsignal, Brandsensorsignal, Streulichtsignal, Temperatursignal
BS' gefiltertes Streulichtsignal
E Lichtempfänger, Photosensor, Photodiode
F Flackerindikator „„
28
FZ Filterzeiteinstellsignal, Einstellsignal f Frequenz
FOV Erfassungsbereich, Field-of-View
fTakt, fTakt2 Taktsignal, zweites Taktsignal
GAIN Verstärkungsgrad
H/D zweiter Gleichanteil, Hell-/Dunkel-lndikator
L Linse, optische Linse
LED Indikator-LED
LEV Alarmierungsschwelle
N Netz, Insektenschutz, Gitter
OF Gehäuseöffnung, Raucheintrittsöffnung
PD Photosignal, Photodiodensignal
RA, RA' Regelabweichung
S Lichtsender, optische Sendeeinheit, Leuchtdiode SRei relative spektrale Empfindlichkeit
SA Streulichtanordnung
SZ Streulichtzentrum, Messvolumen
t Zeit, Zeitachse
T Temperaturwert
TS Temperatursensorsignal
T/N Tag-/Nacht-Kennung
TFiiter Filterzeit, Filterzeitkonstante
UT Umgebungstemperatur
Z Hauptachse, Symmetrieachse
λ Lichtwellenlänge

Claims

Patentansprüche
1. Brandmelder, insbesondere offener Streulichtrauchmelder, mit einem Brandsensor, mit einer Steuereinheit (4) und mit einer Photodiode (6, 6') zur Erfassung von Umgebungslicht in einem spektral begrenzten Bereich von 400 bis 1 150 nm, wobei die Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, ein vom Brandsensor empfangenes Sensorsignal (BS) auf zumindest eine charakteristische Brandkenngröße hin zu analysieren, zu bewerten und bei einem detektierten Brand einen Brandalarm (AL) auszugeben, und wobei die Steuereinheit (4) zudem dazu eingerichtet ist, ein von der Photodiode (6, 6') empfangenes Photosignal (PD) auf das Vorhandensein von für offenes Feuer charakteristischen Flackerfrequenzen hin zu analysieren und abhängig davon die Ausgabe eines möglichen Brandalarms (AL) durch ein Erhöhen einer Abtastrate für die Erfassung des Sensorsignals (BS) vom Brandsensor (5), durch ein Herabsetzen einer Filterzeit (TFiiter), insbesondere eine Zeitkonstante, eines Bewertungsfilters (41 ) für die Brandanalyse und/oder durch ein Herabsetzen einer Alarmierungsschwelle (LEV) zu beschleunigen.
2. Brandmelder nach Anspruch 1 , wobei die Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, die Ausgabe eines möglichen Brandalarms (AL) alleinig auf Basis detektierter charakteristischer Flackerfrequenzen im empfangenen Photosignal (PD) zu unterdrücken.
3. Brandmelder nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Photodiode (6, 6') eine Silizium-Photodiode, ist.
4. Brandmelder nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Photodiode (6, 6') ein Tageslicht- Sperrfilter vorgeschaltet ist, welches nur Licht in einem Bereich von 700 bis 1 150 nm, insbesondere von 730 bis 1 100 nm, passieren lässt.
5. Brandmelder nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Brandmelder ein offener Streulichtrauchmelder ist, wobei der Streulichtrauchmelder ein Gehäuse (2), einen Schaltungsträger (3), einen Lichtsender (S) und einen Lichtempfänger (E) aufweist, wobei der Lichtsender (S) und der Lichtempfänger (E) im Gehäuse (2) angeordnet sind, wobei der Lichtsender (S) und der Lichtempfänger (E) in einer Streulichtanordnung (SA) mit einem außerhalb des Streulichtrauchmelders liegenden Streulichtzentrum (SZ) angeordnet sind, wobei die Streulichtanordnung (SA) mit dem Lichtsender (S) und dem Lichtempfänger (E) den Brandsensor bildet, und wobei die Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, ein vom Brandsensor empfangenes Streulichtsignal als Sensorsignal (BS) auf einen unzulässig hohen Signalpegel als Brandkenngröße und/oder auf eine unzulässig hohe
Anstiegsgeschwindigkeit des Sensorsignals (BS) als weitere Brandkenngröße hin zu analysieren und im Falle eines detektierten Brandes einen Brandalarm (AL) auszugeben.
6. Brandmelder nach Anspruch 5, wobei der Lichtempfänger (E) für die Streulichtdetektion und die Photodiode (6) für die Umgebungslichterfassung als gemeinsame Photodiode (6') realisiert sind.
7. Brandmelder nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit (4) eingerichtet ist, das von der gemeinsamen Photodiode (6') empfangene Streulicht-/Photosignal (BS, PD) in zeitlich getrennten Phasen zu analysieren, wobei die Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, das empfangene Streulicht- /Photosignal (BS, PD) in einer jeweiligen ersten Phase auf einen unzulässig hohen Signalpegel und/oder auf eine unzulässig hohe Anstiegsgeschwindigkeit zu analysieren, und dazu eingerichtet, das empfangene Streulicht-/Photosignal (BS, PD) in einer jeweiligen zweiten Phase auf das Vorhandensein von charakteristischen Flackerfrequenzen hin zu analysieren.
8. Brandmelder nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, einen ersten Gleichanteil (OFFSET) aus dem empfangenen Streulicht-/Photosignal (BS, PD) zu ermitteln, und zudem dazu eingerichtet, diesen ersten Gleichanteil (OFFSET) vom empfangenen Streulicht-/Photosignal (BS, PD) zu subtrahieren, um ein im Wesentlichen gleichanteilsfreies Streulicht-/Photosignal (AC) zu erhalten.
9. Brandmelder nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, den ermittelten ersten Gleichanteil (OFFSET) mit einem vorgegebenen Übersteuerungswert zu vergleichen und eine Störmeldung (ST) auszugeben, falls der ermittelte erste Gleichanteil (OFFSET) den Übersteuerungswert für eine vorgegebene Mindestzeit übersteigt.
10. Brandmelder nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Steuereinheit (4) eingerichtet ist, einen zweiten Gleichanteil (H/D) aus dem empfangenen Streulicht-/Photosignal (BS, PD) zu ermitteln, welcher einen langzeitgemittelten Helligkeitswert repräsentiert, und wobei die Steuerein- heit (4) zudem dazu eingerichtet, diesen zweiten Gleichanteil (H/D) auf ein Unterschreiten eines Mindesthelligkeitswerts hin zu überwachen sowie davon abhängig eine Alarmierungsschwelle (LEV) für die Ausgabe eines möglichen Brandalarms (AL) herabzusetzen.
1 1. Brandmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Brandmelder ein Streulichtrauchmelder ist, welcher eine in einem Meldergehäuse (2) angeordnete, gegenüber Umgebungslicht abgeschirmte und für zu detektierenden Rauch durchlässige optische Messkammer (10) als Brandsensor aufweist, wobei die Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, ein von der optischen Messkammer (10) empfangenes Streulichtsignal als Sensorsignal (BS) auf einen unzulässig hohen Signalpegel als Brandkenngröße und/oder auf eine unzulässig hohe Anstiegsgeschwindigkeit des Sensorsignals (BS) als weitere Brandkenngröße hin zu analysieren und im Falle eines detektierten Brandes einen Brandalarm (AL) auszugeben.
12. Brandmelder nach einem der Ansprüche, wobei der Brandmelder einen Temperatursensor (5), insbesondere einen Thermistor, zur Erfassung einer Umgebungstemperatur (UT) im unmittelbaren Bereich um den Brandmelder aufweist und wobei die Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, die erfasste Umgebungstemperatur (UT) bei der Brandanalyse mit zu berücksichtigen.
13. Brandmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Brandmelder ein ausschließlicher thermischer Melder mit einem Temperatursensor (5) als Brandsensor ist, wobei die Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, ein vom Temperatursensor (5) als Sensorsignal (BS) empfangenes Temperatursignal auf eine unzulässige hohe Umgebungstemperatur (UT) als Brandkenngröße und/ oder auf einen unzulässig hohen Temperaturanstieg als weitere Brandkenngröße hin zu analysieren und im Falle eines detektierten Brandes einen Brandalarm (AL) auszugeben.
14. Brandmelder nach Anspruch 13, wobei der Temperatursensor (5) ein kontaktlos arbeitender Temperatursensor ist, der einen für Wärmestrahlung (W) im Infrarotbereich empfindlichen Wärmestrahlungssensor umfasst, insbesondere eine Thermosäule oder ein Mikrobolometer, wobei der Brandmelder ein Meldergehäuse (2) mit einer Melderhaube (22) aufweist, wobei der Wärmestrahlungssensor (6) im Meldergehäuse (2) angeordnet und zur rechnerischen Ableitung der Umgebungstemperatur (UT) optisch auf die Innenseite (IS) der Melderhaube (22) ausgerichtet ist, und wobei die Melderhaube (22) im Bereich der Innenseite (IS) derart wärmeleittechnisch zu einem gegenüberliegenden Bereich der Außenseite der Melderhaube (22) ausgebildet ist, dass die sich an der Innenseite (IS) einstellende Gehäusetemperatur (T) der Umgebungstemperatur (UT) am gegenüberliegenden Bereich der Melderhaube (22) folgt.
15. Brandmelder nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, eine Alarmierungsschwelle (LEV) für die Ausgabe eines Brandalarms (AL) herabzusetzen, um die Ausgabe eines Brandalarms (AL) zu beschleunigen, falls das Vorhandensein von für offenes Feuer charakteristischen Flackerfrequenzen detektiert worden ist.
16. Brandmelder nach einem der Ansprüche 1 1 bis 15, wobei die Steuereinheit (4) zudem dazu eingerichtet ist, das von der Photodiode (6) ausgegebene Photosignal (PD) auf ein Unterschreiten eines Mindesthelligkeitswerts zu überwachen und dazu eingerichtet ist, eine Alarmierungsschwelle (LEV) für die Ausgabe eines möglichen Brandalarms (AL) herabzusetzen.
17. Brandmelder nach Anspruch 16, wobei der Brandmelder leitungsgebunden oder drahtlos mit einer übergeordneten Zentrale verbunden ist und wobei die Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, das Über- und Unterschreiten des Mindesthelligkeitspegels als Tag-/Nachtkennung (T/N) an die Zentrale auszugeben.
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