EP3455837B1

EP3455837B1 - Brandmelder mit einer photodiode zur erfassung von umgebungslicht, um davon abhängig die ausgabe eines möglichen brandalarms zu beschleunigen

Info

Publication number: EP3455837B1
Application number: EP17720811.3A
Authority: EP
Inventors: Martin Fischer; Thomas Rohrer
Original assignee: Siemens Schweiz AG
Current assignee: Siemens Schweiz AG
Priority date: 2016-05-13
Filing date: 2017-05-03
Publication date: 2020-03-11
Anticipated expiration: 2037-05-03
Also published as: WO2017194367A1; CN109155097B; CN109155097A; US20190180590A1; EP3455837A1; US10467874B2

Description

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 Streulichtrauchmelder 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 Brandsensor 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 zumindest 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 der WO 2010/100288 A1 ist ebenfalls ein offener Streulichtmelder bekannt, der das empfangene Photosignal auf das Vorhandensein von Flackerfrequenzen hin analysiert.
Aus dem Stand der Technik sind weiterhin Flammenmelder bekannt, wie z.B. aus der DE 10 2011 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 Sensoren 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 µm 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 µm sensitiv ist. Bei dieser Strahlung handelt es sich vornehmlich um Störstrahlung, wie z.B. um Infrarotstrahlung 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 Ausführungsformen 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 1150 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 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 eines Bewertungsfilters für die Brandanalyse und/oder durch ein Herabsetzen einer Alarmierungsschwelle 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 Wahrscheinlichkeit 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 1150 nm, insbesondere von 730 nm bis 1100 nm, passieren lässt. Der Zusatzaufwand für die Integration einer solchen Photodiode in einen Brandmelder ist somit schaltungstechnisch 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 Lichtsender 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 unzulässig 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 Streulicht-/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 Streulicht-/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-Umsetzer 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 Eckfrequenz des Tiefpassfilters ist derart bemessen, dass die in der jeweiligen zweiten Phase zu detektierenden 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 Leuchtstoffröhren 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 Transimpedanzverstärker, Bandpass- oder Tiefpassfilter oder einen A/D-Umsetzer umfassen. Im einfachsten Fall wird das Streulicht-/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 herabzusetzen. 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 Temperaturanstieg 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 eingerichtet, das von der Photodiode ausgegebene Photosignal auf ein Unterschreiten eines Mindesthelligkeitswerts 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 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 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:

FIG 1: eine spektrale Kennlinie einer Silizium-Photodiode mit und ohne vorgeschaltetem Tageslichtfilter,
FIG 2: ein Beispiel für ein von einer Photodiode empfangenes Photosignal mit charakteristischen Flackerfrequenzen für offenes Feuer,
FIG 3: das zum Photosignal gemäß FIG 2 zugehörige Frequenzspektrum,
FIG 4: 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,
FIG 5: eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brandmelders mit einer gemeinsamen Photodiode für die Rauchdetektion und für das Umgebungslicht,
FIG 6: ein Funktionsblockdiagramm einer Melder-Steuereinheit mit einem Bewertungsfilter mit einstellbarer Zeitkonstante, um die Ausgabe eines möglichen Brandalarms gemäß der Erfindung zu beschleunigen.
FIG 7: ein zweites Funktionsblockdiagramm einer Melder-Steuereinheit mit eingangsseitiger Erfassung und Auswertung eines Streulicht-/Photosignals von einer gemeinsamen Photodiode und mit einer Nachterkennung gemäß der Erfindung,
FIG 8: ein drittes Funktionsblockdiagramm einer Steuereinheit als beispielhafte Ausführungsform für die erfindungsgemäße Offset-Kompensation der Photodiode,
FIG 9: 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,
FIG 10: das Beispiel gemäß FIG 9 in einer Draufsicht entlang der Blickrichtung IX,
FIG 11: eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brandmelders mit einem gemeinsamen Lichtleiter zur Umgebungslichterfassung mittels der Photodiode und als Indikator im Sinne einer Betriebsbereitanzeige,
FIG 12: das Beispiel gemäß FIG 11 in einer Draufsicht entlang der Blickrichtung XI,
FIG 13: ein Funktionsblockdiagramm einer Melder-Steuereinheit mit einem Bewertungsfilter mit einstellbarer Zeitkonstante, um die Ausgabe eines möglichen Brandalarms gemäß der Erfindung zu beschleunigen,
FIG 14: einen beispielhaften thermischen Melder mit einem Temperatursensor und mit einer Photodiode für Umgebungslicht zur Detektion von offenem Feuer gemäß der Erfindung in einer Schnittdarstellung,
FIG 15: das Beispiel gemäß FIG 14 in einer Draufsicht und in dortiger Blickrichtung XIV,
FIG 16: eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brandmelders mit einem kontaktlos arbeitenden Temperatursensor aufweisend einen für Wärmestrahlung im Infrarotbereich empfindlichen Thermopile als Wärmestrahlungssensor,
FIG 17: eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brandmelders mit einem gemeinsamen Lichtleiter zur Umgebungslichterfassung mittels der Photodiode und als Indikator im Sinne einer Betriebsbereitanzeige,
FIG 18: ein Funktionsblockdiagramm einer Melder-Steuereinheit mit einem Bewertungsfilter mit einstellbarer Zeitkonstante, um die Ausgabe eines möglichen Brandalarms gemäß der Erfindung zu beschleunigen.
FIG 19: ein zweites Funktionsblockdiagramm einer Melder-Steuereinheit mit einem Temperatursensor mit Thermopile gemäß der Erfindung, und
FIG 20: 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 S_Rel liegt bei einer Lichtwellenlänge λ von ca. 900 nm, also im nahen Infrarotbereich. Die durchgezogene Kennlinie zeigt die spektrale Empfindlichkeit S_Rel 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 S_Rel 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 Mikrocontroller 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 Streulichtsignal 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 detektierten 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 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 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 T_Filter, 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-Speicher. Der Mikrocontroller 4 kann darüber hinaus spezifische Funktionsblöcke aufweisen, die bereits als Hardware-Funktionseinheiten im Mikrocontroller 4 integriert sind, wie z.B. Analog-/DigitalUmsetzer 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 f_Takt 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 f_Takt 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 f_Takt 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 Bewertungsfilters 41 wird nachfolgend einem Komparator 44 zugeführt, der dieses mit einer Alarmierungsschwelle LEV vergleicht, welche mit einem Mindestrauchkonzentrationswert für die Brandalarmierung 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 f_Takt des A/D-Umsetzer 51 für die Digitalisierung des gefilterten Streulichtsignals BS' erhöht und/oder die Filterzeitkonstante T_Filter 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 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 liegt das digitalisierte gefilterte Streulichtsignal BS' schneller am Bewertungsfilter 41 für die Weiterverarbeitung an. Andererseits spricht das Bewertungsfilter 41 durch die Herabsetzung der Filterzeitkonstante T_filter schneller an, sodass ein tatsächlicher Anstieg des gefilterten Streulichtsignals BS' auch zu einer schnelleren Brandalarmierung AL führt. Die Erhöhung der Abtastrate und/oder die Erniedrigung der Filterzeitkonstante T_filter 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 Flackerfrequenz 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 f_Takt 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 f_Takt2 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 abgestimmt 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 Streulicht-/Photosignal 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 11 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 Flackerfrequenzen 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 11 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 Umgebungslichterfassung 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 11 in einer Draufsicht entlang der in FIG 11 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 T_Filter, 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-Speicher. Der Mikrocontroller 4 kann darüber hinaus spezifische Funktionsblöcke aufweisen, die bereits als Hardware-Funktionseinheiten im Mikrocontroller 4 integriert sind, wie z.B. Analog-/DigitalUmsetzer 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 f_Takt aus. Dieses wird von einem weiteren Verstärker 61 verstärkt und der Leuchtdiode S zugeführt. Typischerweise ist das Taktsignal f_Takt zyklisch. Es weist vorzugsweise eine Pulsbreite im Bereich von 50 bis 500 µs und eine Taktfrequenz im Bereich von 0,1 bis 2 Hz auf. Zur synchronen Erfassung des Streulichts wird dieses Taktsignal f_Takt 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 Filterzeitkonstante 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 T_Filter 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 Taktfrequenz bzw. der Abtastrate f_Takt liegt das digitalisierte Streulichtsignal BS schneller am Bewertungsfilter 41 für die Weiterverarbeitung an. Andererseits spricht das Bewertungsfilter 41 durch die Herabsetzung der Filterzeitkonstante T_filter schneller an, so dass ein tatsächlicher Anstieg des Streulichtpegels BS auch zu einer schnelleren Brandalarmierung AL führt. Die Erhöhung der Abtastrate f_Takt und/oder die Erniedrigung der Filterzeitkonstante T_filter 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 hergestellt. 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 Mikrocontroller 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 Tageslichtfilter 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 Brandmelders 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. 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 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 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. 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-/DigitalUmsetzer 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 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 Bewertungsfilters 41 wird nachfolgend einem Komparator 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 f_Takt des A/D-Umsetzer 51 für die Digitalisierung des Temperatursignals BS erhöht und/oder die Filterzeitkonstante T_Filter 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 f_Takt liegt das digitalisierte Temperatursignal BS schneller am Bewertungsfilter 41 für die Weiterverarbeitung an. Andererseits spricht das Bewertungsfilter 41 durch die Herabsetzung der Filterzeitkonstante T_filter schneller an, so dass ein tatsächlicher Anstieg des Temperatursignals BS auch zu einer schnelleren Brandalarmierung AL führt. Die Erhöhung der Abtastrate f_Takt und/oder die Erniedrigung der Filterzeitkonstante T_filter 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 Alarmierungsschwelle 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 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 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 Digitalisierung 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
11: 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
FZ: Filterzeiteinstellsignal, Einstellsignal
f: Frequenz
FOV: Erfassungsbereich, Field-of-View
f_Takt, f_Takt2: Taktsignal, zweites Taktsignal
GAIN: Verstärkungsgrad
H/D: zweiter Gleichanteil, Hell-/Dunkel-Indikator
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
S_Rel: relative spektrale Empfindlichkeit
SA: Streulichtanordnung
SZ: Streulichtzentrum, Messvolumen
t: Zeit, Zeitachse
T: Temperaturwert
TS: Temperatursensorsignal
T/N: Tag-/Nacht-Kennung
T_Filter: Filterzeit, Filterzeitkonstante
UT: Umgebungstemperatur
Z: Hauptachse, Symmetrieachse
λ: Lichtwellenlänge

Claims

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 1150 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 (T_Filter), insbesondere eine Zeitkonstante, eines Bewertungsfilters (41) für die Brandanalyse und/oder durch ein Herabsetzen einer Alarmierungsschwelle (LEV) zu beschleunigen.
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.
Brandmelder nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Photodiode (6, 6') eine Silizium-Photodiode, ist.
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 1150 nm, insbesondere von 730 bis 1100 nm, passieren lässt.
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.
Brandmelder nach Anspruch 5, wobei der Lichtempfänger (E) für die Streulichtdetektion und die Photodiode (6) für die Umgebungslichterfassung als gemeinsame Photodiode (6') realisiert sind.
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.
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.
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.
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 Steuereinheit (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.
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.
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.
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.
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.
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.
Brandmelder nach einem der Ansprüche 11 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.
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.