FI63125B - Optisk branddetektor - Google Patents

Description

pr^rri ro KUULUTUSJULKAISU ^ 7-i o C

jSTa Lbj (11) utlAconingiskrift o ό 1 2 5 •jjSS (4S) Pr.tent irrddclat ^ ^ (51) Kv.lk.Wa3 G 08 B 17/10 SUOMI-FINLAND (21) 772*70 (22) HcJmmiMM — ΑμΜ<*>(**| l8.08.77 (23) ΑΜαφΜνΙ—QlU*h*t»du 18.08.77 (41) TuHut JtilldMlui — Mlvk oHanclii 02 03 78 ^tentti j* r*ki«t«rih*llitu* Hl****— μ .««»**« P*t«nt» oeh rmgisUretyrvitmt ' AiwMun utti** «* utUfcrifcM pttbUcr— 31.12.82 (32)(33)(31) hry4n*ye«|Wr*iort*·* oi.09.76

Ruotsi-Sverige(SE) 760967O-O

(71) Oy L M Ericsson Ab, Kyrkslätt, FI; 02*20 Jorvas, Suomi-Finland(FI) (72) Erik Gustaf Lindgren, Stockholm, Ruotsi-Sverige(SE) (7*) Oy Kolster Ab (5*) Optisk branddetektor - Optinen palonilmaisin

Uppfinningen avser en optisk branddetektor i vilken en strälningskälla är anordnad att alstra ett strälknippe och inne-fattar modulatororgan för modulering av stralknippet i ett inbör-des fasinverterat förhällande inom ett första och andra väglängds-omra.de och en stralningsdetektor är anordnad att mottaga sträl-knippet efter det att detta har passerat mellanliggande luft och innefattar första organ för en individuell mätning av intensiteten i nämnda bada väglängdsomräden och andra organ för detektering av sädana variationer i de uppmätta intensiteterna som är representative för brand.

En optisk branddetektor av ovan definierad typ beskrives i den svenska patentansökan nr. 7604502-0 där nämnda inbördes fas-inverterade modulation inom det första och andra vaglängdsomradet har ändamälet att möjliggöra att den individuella mätningen av intensiteten i de bada väglängdsomradena kan ske med utnyttjande av ett enda strälningskännande element. Branddetektorn kan uppnä en 2 63125 god diskriminering mot flimmer alstrat av omgivande elektrisk belysning genom en metod vilken är beskriven i den svenska ut-läggningsskriften nr. 7310965-4 och enligt vilken stralknippet är emitterat i form av en serie kortvariga pulser med hög puls-effekt varvid strälningsdetektorn är anordnad att vara frekvens-selektiv för stigtiden hos pulserna.

En nackdel med denna kända metod är dock att branddetektorn uppnär den önskade diskrimineringen mot flimmer alstrat av omgivande elektrisk belysning endast om säväl strälningsdetektorn som strälningskällan har en kort stigtid av storleksordningen /US. Meto-den möjliggör därför ej ett effektivt utnyttjande av strälnings-kännande element som har en hög känslighet när denna höga känslighet är uppnädd tili priset av en läng stigtid av storleksordningen 100 /US .

Den optiska branddetektorn enligt uppfinningen ästadkommer en god diskriminering mot flimmer alstrat av omgivande elektrisk belysning utan att fordra en kort stigtid varken hos strälningsdetektorn eller hos strälningskällan och möjliggör dessutom en förbättrad diskriminering mot sädant flimmer som alstras när mekaniska vibra-tioner exempelvis orsakade av tung gatutrafik varierar strälknippets utfallsriktning frän strälningskällan.

Uppfinningen vars kännetecken framgär av efterföljande pa-tentkrav skall nu närmare beskrivas under hänvisning tili bifogad ritning där fig. 1 visar en föredragen utföringsform för en optisk värme-detektor och fig. 2 visar en föredragen utföringsform för en optisk värme-och-rökdetektor.

Fig. 1 visar en föredragen utföringsform för en optisk värme-detektor enligt uppfinningen. En strälningskälla 1 är anordnad att alstra ett utgäende strälknippe och innefattar en sinusvägoscilla-tor 2 anordnad att via en fasvändare 3 ästadkomma en inbördes fas-inverterad modulation av strälningsbidrag frän en lysdiod 4 och ett infrarött väglängdsomräde hos ett strälningsbidrag frän en lysdiod 5. En strälningsdetektor 6 är placerad pä avständ frän strälningskällan 1 för att mottaga strälknippet efter det att det-ta har passerat mellanliggande luft och innefattar tvä fototransis-torer 7 och 8 vilka är anordnade att ästadkomma en separat mätning 3 631 25 av intensiteten i det gröna respektive infraröda väglängdsomrädet i strälknippet. För detta ändamäl är ett dikromatiskt filter 9 pla-cerat framför fototransistorn 7 i banan för det mottagna strälknippet och anordnat i en vinkel av 45° relativt detta varvid den andra fototransistorn 8 är placerad i banan för en mot det dikro-matiska filtret 9 reflekterad del av det mottagna strälknippet. Filtret 9 som är i och för sig känt genomsläpper enligt exemplet strälknippets gröna del tili fototransistorn 7 och reflekterar strälknippets infraröda del tili fototransistorn 8.

I stralningskällan 1 är ett andra dikromatiskt filter 10 placerat i banan för den utgäende gröna strälningen frän lysdioden 4 och anordnat i 45° vinkel relativt denna varvid den andra lysdioden 5 är placerad sä att dess utgäende infraröda straining reflek-teras av filtret 10 ut i sarana bana som den utgäende gröna strälningen frän lysdioden 4. Den gröna strälningen frän lysdioden 4 och den infraröda strälningen frän lysdioden S genomsläppes respek-teras i huvudsak utan förlust av filtret 10. Detta ästadkommer sä-ledes en i huvudsak förlustfri sammanlagring av strälningen frän lysdioderna 4 och 5.

Enligt uppfinningen innefattar strälningsdetektorn 6 en demodulator 11 i vilken ett summeringsorgan 12 enligt exemplet har en inverterande och en icke-inverterande ingäng ansluten tili fototransistorn 7 respektive tili fototransistorn 8 via var sin växel-spänningsförstärkare 13 respektive 14. Summeringsorganet 12 avger en summasignal härledd av den inbördes fasinverterade modulationen inom det gröna och infraröda väglängdsomrädet i strälknippet frän stralningskällan 1. Summasignalen tillföres en multiplikator 15 som är anordnad att skifta förstärkningen hos demodulatorn 11 mel-lan ett positivt och ett negativt värde i synkronisin med den inbördes fasinverterade modulationen inom det gröna och infraröda väglängdsomrädet i strälknippet frän strälningskällan 1. Den utnytt-jade metoden för modulation och demodulation ger den demodulerade summasignalen egenskapen av en god diskriminering mot flimmer alst-rat av omgivande elektrisk belysning.

Enligt exemplet har multiplikatorn 15 en styringäng ansluten tili en utgäng hos summeringsorganet 12 via ett pulsformande organ 16. En lämplig utföringsform för multiplikatorn 15 är beskriven pä . Ί 63125 sid. 113 i tidskriften Electronics av den 9 januari 1975. Det puls-formande organet 16 bestär enligt exemplet av en spänningskompa-rator med en jordad referensingäng.

Demodulatorn är ansluten till en AM-detektor 17 för detekte-ring av en sadan amplitudmodulation i det mottagna strälknippet som är representativ för värme. För detta ändamäl innefattar AM-detektorn 17 ett bandpassfliter som enligt exemplet är anordnat att genom-släppa frekvensintervallet 10-100 Hz. AM-detektorn 17 är ansluten till en värmelarmutgang 18 via ett integrerande och tröskeldetek-terande organ 19.

Fig. 2 visar en föredragen utföringsform för en optisk värme-och-rökdetektor enligt uppfinningen. En strälningskälla 20 är an-ordnad att alstra ett utgäende strälknippe och innefattar motsvaran-de organ som strälningskällan 1 i fig. 1, nämligen en sinusväg-oscillator 21, en fasvändare 22 styrd av sinusvagoscillatorn 21 och anordnad att ästadkomma en fasinverterad modulation av sträl-ningsintensiteten hos en grönemitterande lysdiod 23 och en infra-rödemitterande lysdiod 24, och ett dikromatiskt filter 25 för sam-manlagring av strälningen frän lysdioderna 23 och 24 tili ett utgäen-de strälknippe som helt motsvarar det utgäende stralknippet i fig. 1.

En strälningsdetektor 26 är placerad sida vid sida med sträl-ningskällan 20 och är anordnad att mottaga ett inkommande strälknippe alstrat genom reflektion av det utgäende strälknippet medelst en pä avständ belägen reflektor (ej visad). Strälnings-detektorn 26 innefattar i likhet med strälningsdetektorn 6 i fig. 1 tvä fototransistorer 27 och 28, ett dikromatiskt filter 29 och en demodulator 30. I demodulatorn 30 ingär ett summeringsorgan 31 som enligt exemplet har tvä identiskt lika ingängar anslutna tili foto-transistorn 27 respektive tili fototransistorn 28 via var sin växel-spänningsförstärkare 32 respektive 33 och ett multiplikatororgan 34 som innefattar tvä likfasigt styrda multiplikatorer 35 och 36 anordnade att skifta förstärkningen mellan fototransistorerna 27 och 28 och deras respektive anslutna ingängar hos summeringsorganet 31 mellan ett positivt och ett negativt värde i synkronism med den inbördes fasinverterade modulationen inom det gröna och infraröda väglängdsomrädet i strälknippet frän strälningskällan 20.

Enligt exemplet har multiplikatorerna 35 och 36 var sin .1 5 63125 styringäng ansluten till sinusvägoscillatorn 21 i strälningskällan 20 via ett gemensamt pulsformande organ 37 som ingär i demodulatorn 30 och utgöres av en spänningskomparator med en jordad referens-ingäng.

Strälningsdetektorn 26 innefattar en AM-detektor 38 för detektering av sädana amplitudvariationer i det mottagna sträl-knippet som är representative för värme. AM-detektorn 38 som enligt exemplet är ansluten till fototransistorerna 27 och 28 via nämnda likfasigt styrda multiplikatorer 35 och 36 hos multiplikatororganet 34 och via nämnda identiskt lika ingängar hos sumraeringsorganet 31 mätäs med en skillnadssignal härledd av den inbördes fasinver-terade modulationen inom det gröna och infraröda väglängdsomrädet i strälknippet frän strälningskällan 20. AM-detektorn 38 inne-fattar förutom ett bandpassfilter för frekvensintervallet 10-100 Hz ett förstärkarorgan för att höja signalnivän före detektering. AM-detektorn 38 är ansluten tili en värmelarmutgang 39 via ett integrerande och tröskeldetekterande organ 40.

I strälningsdetektorn 26 är summeringsorganet 31 vidare anslu-tet tili en röklarmutgäng 41 via ett integrerande och tröskeldetekterande organ 42 som säledes mätäs med samma skillnadssignal som AM-detektorn 38. Skillnadssignalens polaritet vid röklarm är nor-malt förutbestämd men om sä ej är fallet kan nämnda tröskeldetek-tering utföras medelst en fönsterkomparator för vilken en lämplig utföringsform är beskriven pä sid. 113 och 114 i tidskriften Electronics av den 5 September 1974.

I värme-och-rökdetektorn i fig. 2 bygger funktionen vid säväl värmelarm som röklarm pä erfarenheten att brans päverkar ett stral-knippe olika starkt inom tvä skilda väglängdsomraden och därför kan detekteras genom en skillnadsmätning. Denna principiella funktion möjliggör värme- och röklarm med en mycket god diskriminering mot flimmer alstrat av omgivande elektrisk belysning och ger des-sutom en god diskriminering mot sädant flimmer som alstras när meteriska vibrationer orsakade av exempelvis tung gatutrafik varierar strälknippets utfallsriktning frän strälningskällan 20.

Uppfinningen är ej begränsad tili de beskrivna utförings-formerna utan kan modifieras pä mänga sätt inom ramen för efter-följande patentkrav. Exempelvis kan fototransistorerna 7 och 8 i fig.

Claims (7)

1. 6 63125 1 och 27 och 28 i fig. 2 med fördel vara av fotodarlingtontyp med tvä eller t.om. tre transistorelement tack väre det faktum att den utnyttjade principen för modulation och demodulation möjliggör en god diskriminering mot flimmer alstrat av omgivande elektrisk be-lysning även vid en läg modulationsfrekvens t.ex. av storleksordnin-gen 1 kHz vilket innebär att den sammanlagda stigtiden kan fä uppgä till storleksordningen 100 ^us. Vidare kan de integrerande och tröskeldetekterande organen 19 i fig. 1 och 40 i fig. 2 komplette-ras med sädana organ för en mera effektiv värmedetektering som är beskrivna i den tyska patentkskriften nr. 2 051 640. Vid läg intensitet hos strälknippet mottaget av strälningsdetektorn 6 i fig. 1 kan det pulsformade organet 16 lämpligen anslutas till ut-gängen hos summeringsorganet 12 via en fasläst oscillator av känt utförande för 0° fasvridning mellan utgäende och inkommande signal.