RU2461886C1 - Adaptation of sampling instants of selecting circuits and storage optical smoke detector - Google Patents

Adaptation of sampling instants of selecting circuits and storage optical smoke detector Download PDF

Info

Publication number
RU2461886C1
RU2461886C1 RU2011123741/08A RU2011123741A RU2461886C1 RU 2461886 C1 RU2461886 C1 RU 2461886C1 RU 2011123741/08 A RU2011123741/08 A RU 2011123741/08A RU 2011123741 A RU2011123741 A RU 2011123741A RU 2461886 C1 RU2461886 C1 RU 2461886C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
sampling
circuit
detector
analog
Prior art date
Application number
RU2011123741/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ханс ЭБЕРЗОЛЬД (CH)
Ханс ЭБЕРЗОЛЬД
Берни ИМФЕЛЬД (CH)
Берни ИМФЕЛЬД
Вольф ЛИБЕРТ (CH)
Вольф ЛИБЕРТ
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Priority to RU2011123741/08A priority Critical patent/RU2461886C1/en
Priority claimed from PCT/EP2008/065324 external-priority patent/WO2010054682A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2461886C1 publication Critical patent/RU2461886C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G08B17/103Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device
    • G08B17/107Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device for detecting light-scattering due to smoke

Abstract

FIELD: fire protection.
SUBSTANCE: device is described (100) for the detection of smoke, which contains (a) source (120) for the radiation for emitting light illumination (120a), which has a temporal sequence of radiation pulses, (b) detector (130) of radiation for receiving the measured radiation (130a), which, after at least partial light scattering (120a) of light falls on the detector (130) of radiation, (c) amplifying circuit (140) to enhance the output signal of the detector (130) of radiation, (d) an analog-digital converter (156) with the scheme (152) of sampling and keeping to convert the analog output signal of the amplifying circuit (140) to a digital value (156a), and (e) a control device (150) which is connected to the source (120) of radiation and the scheme (152) of sampling and keeping. The control device (150) is adapted to control the source (120) of radiation and the scheme (152) of sampling and keeping so that the temporary position of the sampling instant of the scheme (152) of sampling and keeping with respect to the radiation impulse depends on the time duration of the radiation impulse. It also describes a method for the calibration of the smoke detector (100) described.
EFFECT: unit is economical in production, and consumes little current.
9 cl, 6 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к технической области средств сигнализации наличия дыма. Настоящее изобретение относится, в особенности, к обработке сигналов в устройстве для детектирования дыма на основе измерений рассеянного электромагнитного излучения. Настоящее изобретение также относится к способу калибровки устройства для детектирования дыма на основе измерений рассеянного электромагнитного излучения.The present invention relates to the technical field of smoke alarms. The present invention relates in particular to signal processing in a smoke detection device based on measurements of scattered electromagnetic radiation. The present invention also relates to a method for calibrating a smoke detection device based on measurements of scattered electromagnetic radiation.

Оптические или фотоэлектрические сигнализаторы дыма работают обычно согласно известному способу измерения по рассеиванию света. При этом используется то, что чистый воздух практически не отражает свет. Однако если в измерительной камере находятся частицы дыма, то исходящая от источника света подсветка по меньшей мере частично отражается на частицах дыма. Часть этого рассеянного света падает тогда на оптический детектор, на который непосредственно не попадает свет от подсветки. В отсутствие частиц дыма в измерительной камере подсветка не попадет на оптический детектор.Optical or photoelectric smoke detectors typically operate according to a known light scattering measurement method. It uses the fact that clean air practically does not reflect light. However, if there are smoke particles in the measuring chamber, the backlight emanating from the light source is at least partially reflected in the smoke particles. Part of this scattered light then falls on the optical detector, which does not directly get the light from the backlight. In the absence of smoke particles in the measuring chamber, the backlight will not reach the optical detector.

Оптический детектор оптического сигнализатора дыма в типовом случае представляет собой фотодиод, который выдает лишь очень малый измеряемый сигнал. Поэтому за фотодиодом включена электрооптическая усилительная схема, которая предоставленный фотодиодом ток преобразует в напряжение и это напряжение настолько усиливает, что сигнал может далее обрабатываться последующей системой. Последующая система содержит, например, аналого-цифровой преобразователь и микроконтроллер для дальнейшей обработки данных.The optical detector of an optical smoke detector is typically a photodiode that provides only a very small measurable signal. Therefore, an electro-optical amplification circuit is included behind the photodiode, which converts the current provided by the photodiode into a voltage, and this voltage amplifies it so that the signal can be further processed by the subsequent system. The subsequent system contains, for example, an analog-to-digital converter and a microcontroller for further data processing.

Усилительные схемы фотодиодов в оптических сигнализаторах дыма применяют множество операционных усилителей, которые также интегрируются в компоненты на специализированных интегральных схемах (ASIC) и/или микроконтроллерах. Они невыгодным образом определяют материальные затраты и потребление тока для усилительной схемы и, тем самым, для всего оптического детектора дыма.Amplifier circuits of photodiodes in optical smoke detectors use a variety of operational amplifiers, which are also integrated into components on specialized integrated circuits (ASICs) and / or microcontrollers. They disadvantageously determine the material costs and current consumption for the amplification circuit and, therefore, for the entire optical smoke detector.

В основе изобретения лежит относящаяся к устройству задача создания детектора дыма, основанного на принципе рассеянного излучения, который может быть изготовлен экономичным образом и к тому же имеет незначительное потребление тока. В основе изобретения лежит относящаяся к способу задача создания способа калибровки для детектора дыма, основанного на принципе рассеянного излучения.The basis of the invention is related to the device the task of creating a smoke detector based on the principle of scattered radiation, which can be manufactured in an economical manner and also has a small current consumption. The basis of the invention is related to the method, the task of creating a calibration method for a smoke detector based on the principle of scattered radiation.

Эта задача решается посредством совокупностей признаков независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные формы выполнения предложенного изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.This problem is solved by means of sets of features of the independent claims. Preferred embodiments of the proposed invention are described in the dependent claims.

Согласно первому аспекту изобретения, описано устройство для детектирования дыма на основе измерений рассеянного электромагнитного излучения. Описанное устройство для детектирования дыма содержит (а) источник излучения для испускания излучения подсветки, которое имеет временную последовательность импульсов излучения, (b) детектор излучения для приема измеряемого излучения, которое после по меньшей мере частичного рассеяния излучения подсветки попадает на детектор излучения, (с) усилительную схему для усиления выходного сигнала детектора излучения, (d) аналого-цифровой преобразователь со схемой выборки и хранения для преобразования аналогового выходного сигнала усилительной схемы в цифровое значение и (е) устройство управления, которое связано с источником излучения и схемой выборки и хранения. В соответствии с изобретением устройство управления управляет источником излучения и схемой выборки и хранения таким образом, что временное положение момента выборки схемы выборки и хранения по отношению к импульсу излучения зависит от длительности импульса излучения.According to a first aspect of the invention, there is described a device for detecting smoke based on measurements of scattered electromagnetic radiation. The described device for detecting smoke contains (a) a radiation source for emitting backlight radiation that has a temporal sequence of radiation pulses, (b) a radiation detector for receiving the measured radiation, which after at least partial scattering of the backlight radiation enters the radiation detector, (c) an amplifier circuit for amplifying an output signal of a radiation detector; (d) an analog-to-digital converter with a sampling and storage circuit for converting an analog output signal to an amplifier circuit to a digital value, and (e) a control device which is associated with the radiation source and the sample and hold circuit. According to the invention, the control device controls the radiation source and the sampling and storage circuit in such a way that the temporal position of the sampling time of the sampling and storage circuit with respect to the radiation pulse depends on the duration of the radiation pulse.

В основе описываемого детектора дыма лежит знание того, что временной сдвиг аналогового выходного сигнала усилительной схемы в отношении импульса излучения источника излучения, который возникает за счет вариации длительности импульса излучения подсветки, может компенсироваться посредством соответствующего временного управления схемой выборки и хранения. Таким способом может гарантироваться, что аналоговый выходной сигнал усилительной схемы оцифровывается в момент времени, к которому уровень выходного сигнала еще не достиг своего максимума, или к которому уровень выходного сигнала уже снова снизился. За счет оцифровки выходного сигнала в момент времени, к которому он по меньшей мере приблизительно имеет максимальный уровень, может обеспечиваться существенный вклад, с одной стороны, в надежное и, с другой стороны, характеризуемое низкой вероятностью ложных тревог детектирование дыма.The smoke detector described is based on the knowledge that the time shift of the analog output signal of the amplification circuit with respect to the radiation pulse of the radiation source, which occurs due to the variation in the duration of the radiation pulse of the backlight, can be compensated by appropriate temporal control of the sampling and storage circuit. In this way, it can be guaranteed that the analog output signal of the amplifier circuit is digitized at a point in time to which the output signal level has not yet reached its maximum, or to which the output signal level has already decreased again. By digitizing the output signal at a point in time at which it is at least approximately at its maximum level, a significant contribution can be made, on the one hand, to reliable and, on the other hand, smoke detection, which is characterized by a low probability of false alarms.

Следует отметить то, что длительность одного или более импульсов излучения, которые испускаются источником излучения, может адаптироваться, например, в рамках калибровки описываемого устройства детектирования дыма. При подобной калибровке обычно осуществляется сравнение оптического и/или электронного сигнального пути внутри детектора дыма. При этом определенное тело рассеивания вводится в измерительную камеру детектора дыма, и определяется оцифрованный выходной сигнал аналого-цифрового преобразователя.It should be noted that the duration of one or more radiation pulses that are emitted by the radiation source can be adapted, for example, as part of the calibration of the described smoke detection device. With such a calibration, the optical and / or electronic signal paths inside the smoke detector are usually compared. In this case, a certain dispersion body is introduced into the measuring chamber of the smoke detector, and the digitized output signal of the analog-to-digital converter is determined.

Оптический и/или электронный сигнальный путь включает в себя, например, управление источником излучения посредством устройства управления, кпд источника излучения, оптические условия рассеяния внутри измерительной камеры, кпд детектора излучения, усиление усилительной схемы и преобразование сигнала в аналого-цифровом преобразователе. Если при настройке специального детектора дыма цифровой выходной сигнал аналого-цифрового преобразователя, например, из-за относительно слабого светового сигнала источника излучения, был бы меньше, чем предусмотрено, то в соответствии с изобретением это могло бы быть скомпенсировано путем удлинения длительности импульса излучения. Если, например, вследствие особенного сильного светового источника излучения выходной сигнал аналого-цифрового преобразователя был бы больше, чем предусмотрено, то это могло бы быть скомпенсировано путем укорочения длительности импульса излучения.The optical and / or electronic signal path includes, for example, controlling the radiation source by means of a control device, the efficiency of the radiation source, the optical scattering conditions inside the measuring chamber, the efficiency of the radiation detector, amplification of the amplification circuit and signal conversion in an analog-to-digital converter. If, when setting up a special smoke detector, the digital output signal of the analog-to-digital converter, for example, due to the relatively weak light signal of the radiation source, would be less than provided, then in accordance with the invention this could be compensated by lengthening the duration of the radiation pulse. If, for example, due to a special strong light source of radiation, the output signal of the analog-to-digital converter would be larger than provided, then this could be compensated by shortening the duration of the radiation pulse.

Кроме того, следует отметить, что временное положение момента выборки схемы выборки и хранения, разумеется, может адаптироваться по отношению к управляющему импульсу для источника излучения. Управляющие импульсы для источника излучения, в частности, по времени коррелированы с фактическими импульсами излучения. Это имеет преимущество, заключающееся в том, что может быть выполнена полная синхронизация между управляющим импульсом и моментом выборки в устройстве управления детектора дыма.In addition, it should be noted that the temporary position of the sampling time of the sampling and storage scheme, of course, can adapt with respect to the control pulse for the radiation source. The control pulses for the radiation source, in particular, are correlated in time with the actual radiation pulses. This has the advantage that complete synchronization can be made between the control pulse and the sampling time in the control device of the smoke detector.

Устройство управления может определять момент выборки, зависимый от длительности импульса соответствующего импульса излучения посредством функции, сохраненной в устройстве управления, или посредством таблицы, сохраненной в устройстве управления.The control device can determine the sampling time, depending on the pulse width of the corresponding radiation pulse by means of a function stored in the control device, or by means of a table stored in the control device.

Управление источником излучения посредством устройства управления может осуществляться без обратной связи или с обратной связью. В случае обратной связи устройство управления могло бы также называться устройством регулирования, которое регулирует источник излучения и/или режим работы схемы выборки и хранения. Понятие «управление» может в настоящей заявке обозначать как управление без обратной связи, так и управление с обратной связью.The radiation source can be controlled by the control device without feedback or feedback. In the case of feedback, the control device could also be called a control device that controls the radiation source and / or the mode of operation of the sampling and storage circuit. The term "management" in this application can mean both open-loop control and closed-loop control.

В рамках этой заявки понятие «излучение» применяется для каждого вида электромагнитного излучения. При этом электромагнитное излучение может иметь дискретный или непрерывный спектр с любыми длинами волн. Излучение может представлять собой видимый, инфракрасный или ультрафиолетовый свет. Также рентгеновское или микроволновое излучение может применяться для измерений рассеяния в рамках заявленного изобретения.In the framework of this application, the concept of "radiation" is used for each type of electromagnetic radiation. In this case, electromagnetic radiation can have a discrete or continuous spectrum with any wavelengths. The radiation may be visible, infrared or ultraviolet light. X-ray or microwave radiation can also be used for scattering measurements in the framework of the claimed invention.

Согласно примеру выполнения изобретения, усилительная схема представляет собой схему, выполненную из дискретных компонентов. При этом дискретные компоненты представляют собой, в частности, биполярные пассивные компоненты, такие как резисторы и конденсаторы, и активные компоненты, такие как простые транзисторы. Это означает, что для описанной усилительной схемы не применяются интегральные компоненты, такие как операционные усилители или специализированные (ориентированные на приложение) интегральные схемы (ASIC).According to an example embodiment of the invention, the amplification circuit is a circuit made of discrete components. The discrete components are, in particular, bipolar passive components, such as resistors and capacitors, and active components, such as simple transistors. This means that no integrated components such as operational amplifiers or specialized (application-oriented) integrated circuits (ASICs) are used for the described amplifier circuit.

Отказ от применения интегральных схем имеет преимущество, заключающееся в том, что описываемая усилительная схема и, тем самым, весь детектор дыма может быть изготовлен особенно экономичным образом. За счет описанной выше адаптации моментов выборки к длительности импульса излучения или к длительности импульса управления для источника излучения можно по меньшей мере в значительной степени скомпенсировать нежелательные артефакты, которые, по сравнению с основанной на операционных усилителях усилительной схемой, в дискретной усилительной схеме могут возникать в более сильной степени.The rejection of the use of integrated circuits has the advantage that the described amplification circuit and, thus, the entire smoke detector can be manufactured in a particularly economical manner. Due to the adaptation of the sampling times described above to the duration of the radiation pulse or to the duration of the control pulse for the radiation source, it is possible to at least substantially compensate for undesirable artifacts, which, in comparison with the operational amplifier-based amplification circuit, can occur in a discrete amplification circuit in more a strong degree.

Наряду со снижением затрат, применение дискретной усилительной схемы предоставляет возможность снизить потребление тока всего детектора дыма. Это, в частности, имеет преимущество в детекторах дыма с батарейным питанием.Along with lower costs, the use of a discrete amplification circuit provides the ability to reduce the current consumption of the entire smoke detector. This, in particular, has an advantage in battery powered smoke detectors.

Согласно другому примеру выполнения изобретения, устройство детектирования дыма дополнительно содержит датчик температуры, который связан с устройством управления. При этом устройство управления выполнено с возможностью управлять источником излучения и схемой выборки и хранения таким образом, что временное положение момента выборки схемы выборки и хранения по отношению к импульсу излучения дополнительно зависит от температуры, определяемой датчиком температуры. Это имеет преимущество, состоящее в том, что, например, за счет целенаправленно вынужденного устройством управления временного сдвига моментов выборки может гарантироваться, что также после изменения температуры выборка аналогового выходного сигнала усилительной схемы всегда по меньшей мере приближенно осуществляется тогда, когда выходной сигнал имеет сравнительно высокий уровень. Температурные артефакты могут тем самым предпочтительным образом исключаться или по меньшей мере существенно снижаться.According to another exemplary embodiment of the invention, the smoke detection device further comprises a temperature sensor, which is connected to the control device. Moreover, the control device is configured to control the radiation source and the sampling and storage circuit in such a way that the temporary position of the sampling time of the sampling and storage circuit with respect to the radiation pulse further depends on the temperature detected by the temperature sensor. This has the advantage that, for example, due to a deliberately forced temporal shift of the sampling moments by the control device, it can be guaranteed that also after changing the temperature, the analog output signal of the amplifier circuit is always at least approximately carried out when the output signal is relatively high level. Temperature artifacts can thus be advantageously eliminated or at least substantially reduced.

Согласно другому примеру выполнения изобретения, датчик температуры представляет собой встроенный в устройство управления датчик температуры. Это имеет преимущество, заключающееся в том, что не требуется вводить отдельный датчик температуры в детектор дыма и соответствующим способом соединять его проводами. Так как современные микропроцессоры и так уже оснащены датчиком температуры, то применение встроенного в устройство управления датчика температуры также является предпочтительным с экономической точки зрения.According to another embodiment of the invention, the temperature sensor is a temperature sensor integrated in the control device. This has the advantage that it is not necessary to introduce a separate temperature sensor into the smoke detector and to wire it accordingly. Since modern microprocessors are already equipped with a temperature sensor, the use of a temperature sensor integrated in the control device is also preferable from an economic point of view.

Согласно другому примеру выполнения изобретения, аналого-цифровой преобразователь и устройство управления реализованы посредством общего интегрального компонента. Общий интегральный компонент может представлять собой, например, простой микропроцессор, который является более экономичным, чем отдельное устройство управления и отдельный аналого-цифровой преобразователь.According to another embodiment of the invention, the analog-to-digital converter and the control device are implemented by means of a common integral component. A common integral component can be, for example, a simple microprocessor, which is more economical than a separate control device and a separate analog-to-digital converter.

Согласно другому примеру выполнения изобретения, усилительная схема содержит интегратор.According to another embodiment of the invention, the amplifier circuit comprises an integrator.

Применение интегратора имеет преимущество, заключающееся в том, что выходной сигнал детектора излучения может простым образом усиливаться. При этом интегратор может рассматриваться как один и предпочтительно как первый каскад многокаскадной усилительной схемы.The use of an integrator has the advantage that the output of the radiation detector can be amplified in a simple manner. In this case, the integrator can be considered as one and preferably as the first stage of a multi-stage amplification circuit.

Интегратор может быть предпочтительно реализован с помощью известной RC-схемы. При этом известным образом выходной сигнал детектора излучения интегрируется посредством аккумулирования заряда на конденсаторе. Разумеется, при этом как емкость конденсатора, так и значение омического сопротивления, может согласовываться относительно требуемой постоянной времени с соответствующими условиями.The integrator may preferably be implemented using a known RC circuit. Moreover, in a known manner, the output signal of the radiation detector is integrated by means of charge storage on the capacitor. Of course, in this case, both the capacitance of the capacitor and the value of the ohmic resistance can be matched with the corresponding conditions with respect to the required time constant.

Согласно другому примеру выполнения изобретения, схема выборки и хранения представляет собой схему слежения и запоминания.According to another exemplary embodiment of the invention, the sampling and storage circuit is a tracking and storage circuit.

В противоположность схеме выборки и хранения, которая применяется в большинстве аналого-цифровых преобразователей, в случае схемы слежения и запоминания вся цепь аналого-цифрового преобразователя остается подключенной в течение длительного интервала времени. Это справедливо, например, для всего или по меньшей мере длительного отрезка времени, в котором аналоговый выходной сигнал усилительной схемы возрастает.In contrast to the sampling and storage scheme, which is used in most analog-to-digital converters, in the case of a tracking and storage circuit, the entire circuit of the analog-to-digital converter remains connected for a long period of time. This is true, for example, for the entire or at least a long period of time in which the analog output signal of the amplifier circuit increases.

Схема слежения и запоминания может, например, подключаться непосредственно после начала нарастания выходного сигнала усилительной схемы и при достижении максимума сигнала вновь отключаться или отсоединяться. Таким способом не только максимум сигнала, но и более длительное возрастание выходного сигнала усилительной схемы применяется для определения уровня выходного сигнала.The tracking and storing circuit can, for example, be connected immediately after the beginning of the increase in the output signal of the amplifying circuit and, when the maximum signal is reached, is again turned off or disconnected. In this way, not only the maximum signal, but also a longer increase in the output signal of the amplifier circuit is used to determine the level of the output signal.

Схема слежения и запоминания может содержать конденсатор, который известным способом заряжается выходным сигналом усилительной схемы. При этом затем накопленный на конденсаторе заряд является непосредственной мерой для уровня выходного сигнала усилительной схемы и, тем самым, также плотности частиц дыма, которые находятся в измерительной камере.The tracking and storage circuit may contain a capacitor, which is charged in a known manner by the output signal of the amplifying circuit. In this case, the charge accumulated on the capacitor is a direct measure for the level of the output signal of the amplification circuit and, therefore, also the density of the smoke particles that are in the measuring chamber.

Следует отметить, что нагрузка схемы аналого-цифрового преобразователя, которая по сравнению со схемой слежения и запоминания подключена дольше, уже при установке рабочей точки усилительной схемы может учитываться.It should be noted that the load of the analog-to-digital converter circuit, which, compared to the tracking and storage circuit, is connected longer, can already be taken into account when setting the operating point of the amplifying circuit.

Применение схемы слежения и запоминания по сравнению с применением обычной схемы выборки и хранения с одним конденсатором выборки и хранения имеет преимущество, заключающееся в том, что не возникают никакие так называемые пики выборки и хранения, которые возникают из-за лишь кратковременного подключения конденсатора схемы выборки и хранения.The use of a tracking and storage circuit compared with the use of a conventional sampling and storage circuit with a single sampling and storage capacitor has the advantage that no so-called sampling and storage peaks occur that arise due to the short-term connection of the capacitor of the sampling circuit and storage.

Согласно другому аспекту изобретения, описан способ калибровки устройства для детектирования дыма на основе измерения рассеянного электромагнитного излучения. Способ может осуществляться, в частности, в детекторе дыма вышеназванного типа. Описываемый способ калибровки включает в себя (а) установку длительности импульса источника излучения для испускания излучения подсветки, которое имеет временную последовательность импульсов излучения, которые после по меньшей мере частичного рассеяния излучения подсветки принимаются как измеряемое излучение детектором излучения, и (b) установку моментов выборки схемы выборки и хранения аналого-цифрового преобразователя, который преобразует аналоговый выходной сигнал подключенной к детектору излучения усилительной схемы в цифровое измеренное значение, по отношению к началу и/или концу длительности импульса источника излучения. В соответствии с изобретением временное положение моментов выборки схемы выборки и хранения по отношению к импульсу излучения зависит от временной длительности импульса излучения.According to another aspect of the invention, a method for calibrating a smoke detection device based on the measurement of scattered electromagnetic radiation is described. The method can be carried out, in particular, in a smoke detector of the above type. The described calibration method includes (a) setting the pulse width of the radiation source to emit backlight radiation, which has a temporal sequence of radiation pulses, which after at least partial scattering of the backlight radiation are accepted as the measured radiation by the radiation detector, and (b) setting the sampling times of the circuit sampling and storing an analog-to-digital converter, which converts the analog output signal of the amplifier circuit connected to the radiation detector to digitally e measured value, in relation to the beginning and / or end of the pulse duration of the radiation source. According to the invention, the temporary position of the sampling times of the sampling and storage circuit with respect to the radiation pulse depends on the time duration of the radiation pulse.

Также в основе описываемого способа калибровки лежит знание того, что временной сдвиг аналогового выходного сигнала усилительной схемы, который возникает за счет вариации длительности импульса излучения подсветки, может компенсироваться посредством соответствующего временного управления схемой выборки и хранения. Тем самым может гарантироваться, что оцифровка выходного сигнала осуществляется в момент времени, к которому он по меньшей мере приблизительно имеет максимальный уровень.Also, the described calibration method is based on the knowledge that the time shift of the analog output signal of the amplification circuit, which arises due to the variation of the pulse duration of the backlight radiation, can be compensated by appropriate temporal control of the sampling and storage circuit. Thereby, it can be guaranteed that the digitization of the output signal occurs at a point in time at which it is at least approximately at its maximum level.

Согласно примеру выполнения изобретения, установленная длительность импульса зависит от опорного измеряемого значения для цифрового измеряемого значения, причем опорное измеряемое значение определяется путем измерения рассеянного излучения в определенной рассеивающей среде.According to an exemplary embodiment of the invention, the set pulse duration depends on the reference measured value for the digital measured value, the reference measured value being determined by measuring the scattered radiation in a specific scattering medium.

За счет описанного опорного измерения может определяться весь оптический и электронный сигнальный путь в пределах детектора дыма. Отклонения от допусков соответствующих компонентов детектора дыма, таких как блок управления источниками излучения, источник излучения, измерительная камера, детектор излучения, усилительная схема и аналого-цифровой преобразователь (включая схему выборки и хранения), могут, таким образом, компенсироваться посредством соответствующей адаптации длительности импульса источника излучения. Так, например, при слабом источнике излучения, при сравнительно малоэффективном детекторе излучения и/или при сравнительно слабом усилителе длительность импульса излучения увеличивается, чтобы несмотря на это получить надежный сигнал излучения.Through the described reference measurement, the entire optical and electronic signal paths within the smoke detector can be determined. Deviations from the tolerances of the respective components of the smoke detector, such as a radiation source control unit, a radiation source, a measuring chamber, a radiation detector, an amplification circuit and an analog-to-digital converter (including a sampling and storage circuit), can thus be compensated by appropriate adaptation of the pulse duration radiation source. So, for example, with a weak radiation source, with a relatively ineffective radiation detector and / or with a relatively weak amplifier, the duration of the radiation pulse increases, in spite of this, to obtain a reliable radiation signal.

Следует отметить, что формы выполнения изобретения были описаны в отношении различных объектов изобретения. В особенности, некоторые формы выполнения изобретения описаны пунктами формулы изобретения, относящимися к устройству, а другие формы выполнения изобретения описаны пунктами формулы изобретения, относящимися к способу. Однако специалисту на основе изучения материалов настоящей заявки должно быть совершенно ясно, что, если только в явном виде не указано иное, дополнительно к комбинации признаков, которые относятся к одному типу объекта изобретения, также возможны любые комбинации признаков, которые относятся к различным типам объектов изобретения.It should be noted that the forms of the invention have been described in relation to various objects of the invention. In particular, some forms of the invention are described by the claims related to the device, and other forms of the invention are described by the claims related to the method. However, the specialist, based on the study of the materials of this application, should be absolutely clear that, unless explicitly stated otherwise, in addition to the combination of features that relate to one type of object of the invention, any combination of features that relate to different types of objects of the invention is also possible .

Другие преимущества и признаки предложенного изобретения вытекают из приведенного в качестве примера последующего описания предпочтительных в настоящее время форм выполнения. Отдельные чертежи настоящей заявки следует рассматривать только как схематичные, но не как представленные в истинном масштабе.Other advantages and features of the proposed invention result from the following as an example of the following description of the currently preferred forms of execution. The individual drawings of this application should be considered only as schematic, but not as presented in true scale.

Фиг.1 показывает основанный на оптическом принципе рассеяния детектор дыма согласно примеру выполнения изобретения,1 shows an optical scattering principle a smoke detector according to an embodiment of the invention,

Фиг.2 показывает в схематичном представлении весь оптический и электронный сигнальный путь внутри показанного на фиг.1 оптического детектора дыма,Figure 2 shows in a schematic representation the entire optical and electronic signal path inside the optical smoke detector shown in figure 1,

Фиг.3А - возбуждающая схема для источника света показанного на фиг.1 оптического детектора дыма,Fig. 3A is an exciting circuit for a light source of the optical smoke detector shown in Fig. 1,

Фиг.3B - схема выборки и хранения, которая встроена в устройство управления показанного на фиг.1 оптического детектора дыма,FIG. 3B is a sampling and storage circuit that is integrated in a control device of the optical smoke detector shown in FIG. 1,

Фиг.4 показывает для представленного на фиг.1 оптического детектора дыма сравнение временного режима между управлением источником света и выходным сигналом усилительной схемы.FIG. 4 shows, for the optical smoke detector shown in FIG. 1, a time mode comparison between controlling a light source and an output signal of an amplification circuit.

Здесь следует отметить, что на чертежах ссылочные позиции одинаковых или соответствующих друг другу компонентов различаются друг от друга только первой цифрой.It should be noted here that in the drawings, the reference positions of the same or corresponding components differ from each other only by the first digit.

Кроме того, следует отметить, что описанные далее формы выполнения представляют только ограниченный выбор возможных вариантов выполнения изобретения. В особенности, возможно признаки отдельных форм выполнения подходящим образом комбинировать друг с другом, так что для специалиста с помощью представленных здесь вариантов выполнения следует рассматривать множество различных форм выполнения, как явно раскрытые.In addition, it should be noted that the following forms of execution represent only a limited selection of possible embodiments of the invention. In particular, it is possible to combine the features of the individual forms of execution with each other in a suitable manner, so that for a person skilled in the art using the embodiments presented here, many different forms of execution should be considered as clearly disclosed.

Последующее описание относится к детектору дыма, который детектирует наличие дыма через возникновение рассеяния света на частицах дыма. При этом свет может быть инфракрасным, видимым или ультрафиолетовым светом. Как изложено выше, для детектирования дыма вместо света может использоваться любой вид электромагнитного излучения с любой длиной волны.The following description relates to a smoke detector that detects the presence of smoke through the occurrence of light scattering on smoke particles. The light may be infrared, visible or ultraviolet light. As stated above, any type of electromagnetic radiation with any wavelength can be used instead of light to detect smoke.

На фиг.1 показан основанный на оптическом принципе рассеяния детектор 100 дыма. Детектор дыма содержит измерительную камеру 110, в которую, например, при пожаре проникает дым. Измерительная камера обозначена как объем 110 рассеяния. В измерительной камере 110 находится выполненный как фотодиод источник 120 света, на который по управляющей линии 170а подаются управляющие импульсы и который в соответствии и с этим побуждается к тому, чтобы испускать импульсный свет 120а подсветки. Кроме того, в краевой области измерительной камеры 110 имеется еще выполненный как фотодиод детектор 130 света, который принимает измеряемый свет 130а, который после по меньшей мере частичного рассеяния света 120а подсветки на частицах дыма попадает на детектор 130 света. Оптический барьер 111 препятствует тому, чтобы свет 120а подсветки прямо попадал на детектор 130 света.1 shows an optical scattering principle smoke detector 100. The smoke detector comprises a measuring chamber 110 into which, for example, smoke penetrates during a fire. The measuring chamber is designated as a scattering volume 110. In the measuring chamber 110 there is a light source 120 configured as a photodiode, to which control pulses are supplied via the control line 170a and which, accordingly, is prompted to emit backlight pulsed light 120a. In addition, in the edge region of the measuring chamber 110, there is also a light detector 130 configured as a photodiode, which receives the measured light 130a, which, after at least partially scattering the backlight 120a on the smoke particles, enters the light detector 130. The optical barrier 111 prevents the backlight light 120a from directly reaching the light detector 130.

К выходу детектора 130 света подключена усилительная схема 140, которая преобразует фототок, возникающий при падении света на детектор 130 света, в сигнал напряжения, который устройством 150 управления может далее обрабатываться. Согласно представленному здесь примеру выполнения, усилительная схема 140, как будет описываться ниже более подробно со ссылкой на фиг.3B, выполнена только из отдельных дискретных электронных компонентов. Компоненты операционных усилителей или специализированных интегральных схем (ASIC) в усилительной схеме 140 по причинам экономии затрат не содержатся.An amplifier circuit 140 is connected to the output of the light detector 130, which converts the photocurrent that occurs when light is incident on the light detector 130 into a voltage signal that can be further processed by the control device 150. According to an exemplary embodiment presented here, the amplifier circuit 140, as will be described in more detail below with reference to FIG. 3B, is made only of individual discrete electronic components. Components of operational amplifiers or specialized integrated circuits (ASICs) in amplifier circuit 140 are not included for cost reasons.

Как видно из фиг.1, в устройство 150 управления еще встроены схема 152 выборки и хранения и аналого-цифровой преобразователь 156. Оба эти компонента служат для преобразования аналогового выходного сигнала усилительной схемы 140 в цифровое измеряемое значение 156а, которое может далее обрабатываться не показанным способом и, например, в случае превышения определенного предельного значения инициировать сообщение пожарной сигнализации.As can be seen from FIG. 1, a sampling and storage circuit 152 and an analog-to-digital converter 156 are also integrated in the control device 150. Both of these components are used to convert the analog output signal of the amplifier circuit 140 to a digital measured value 156a, which can be further processed by a method not shown and, for example, if a certain limit value is exceeded, initiate a fire alarm message.

Согласно представленному здесь примеру выполнения, схема выборки и хранения функционирует как схема 152 слежения и запоминания. Как уже отмечено выше при описании сущности изобретения, в случае схемы слежения и запоминания вся схема аналого-цифрового преобразователя остается подключенной в течение более длинного промежутка времени. Согласно представленному здесь примеру выполнения, схема слежения и запоминания подключается непосредственно после начала нарастания выходного сигнала усилительной схемы 140 и вновь отключается при достижении сигнального максимума выходным сигналом усилительной схемы 140. Таким способом не только сигнальный максимум, но и длинный участок нарастания выходного сигнала усилительной схемы применяется для определения уровня выходного сигнала.According to an exemplary embodiment presented here, the retrieval and storage circuit functions as a tracking and storage circuit 152. As already noted above in the description of the invention, in the case of a tracking and storing circuit, the entire circuit of the analog-to-digital converter remains connected for a longer period of time. According to the exemplary embodiment presented here, the tracking and storing circuit is connected immediately after the beginning of the increase in the output signal of the amplifier circuit 140 and is turned off again when the signal maximum reaches the output signal of the amplifier circuit 140. In this way, not only the signal maximum, but also a long section of the increase in the output signal of the amplifier circuit to determine the level of the output signal.

Устройство 150 управления содержит, кроме того, возбуждающую схему 170 для источника 120 света, который через управляющую линию 170а соединен с устройством 150 управления или с возбуждающей схемой 170. Возбуждающая схема 170 далее пояснена более подробно со ссылкой на фиг.3А.The control device 150 further comprises a drive circuit 170 for a light source 120, which is connected via a control line 170a to a control device 150 or to a drive circuit 170. The drive circuit 170 will now be explained in more detail with reference to FIG. 3A.

Как видно также из фиг.1, устройство 150 управления содержит, кроме того, внутренний диод 158 измерения температуры, с помощью которого может определяться температура управляющего устройства 150 и, при необходимости, также температура всего детектора 100 дыма. В качестве альтернативы или в комбинации, температура может также определяться с помощью внешнего чувствительного элемента 168 датчика измерения температуры. Внешний чувствительный элемент 168 датчика измерения температуры может представлять собой, например, терморезистор или так называемый терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (NTC).As can also be seen from FIG. 1, the control device 150 also includes an internal temperature measuring diode 158, with which the temperature of the control device 150 and, if necessary, also the temperature of the entire smoke detector 100 can be determined. Alternatively or in combination, the temperature can also be detected using an external temperature sensor sensing element 168. The external sensing element 168 of the temperature measuring sensor may be, for example, a thermistor or a so-called negative temperature coefficient of resistance (NTC) thermistor.

Чтобы гарантировать безупречную работу детектора 100 дыма, перед пуском в эксплуатацию проводится калибровка. При этом в измерительную камеру 110 помещается не показанное на фиг.1 определенное рассеивающее тело, и определяется оцифрованный выходной сигнал 156а аналого-цифрового преобразователя 156, который сравнивается с заданным опорным значением. За счет применения заданного рассеивающего тела автоматически определяется весь оптический и электронный сигнальный тракт внутри детектора дыма.To ensure the smooth operation of the smoke detector 100, a calibration is performed before commissioning. At the same time, a certain scattering body, not shown in FIG. 1, is placed in the measuring chamber 110, and the digitized output signal 156a of the analog-to-digital converter 156 is determined, which is compared with a predetermined reference value. Through the use of a given scattering body, the entire optical and electronic signal path inside the smoke detector is automatically detected.

На фиг.2 показано схематичное представление всего оптического и электронного сигнального тракта внутри оптического детектора 100 дыма, который теперь обозначен ссылочной позицией 200. Этот сигнальный тракт включает в себя, в частности, управление источником света 220 посредством устройства 250 управления, кпд источника 220 света, оптические условия рассеяния внутри измерительной камеры 210, кпд 230 детектора света, усиление усилительной схемы 240 и преобразование сигнала в аналого-цифровом преобразователе внутри устройства 250 управления.Figure 2 shows a schematic representation of the entire optical and electronic signal path inside the optical smoke detector 100, which is now denoted by 200. This signal path includes, in particular, controlling the light source 220 through the control device 250, the efficiency of the light source 220, optical scattering conditions inside the measuring chamber 210, the efficiency of the light detector 230, amplification of the amplification circuit 240 and signal conversion in an analog-to-digital converter inside the control device 250.

Если при настройке установлено, что оцифрованный выходной сигнал аналого-цифрового преобразователя, например, вследствие относительно слабого источника 220 света меньше, чем предусмотрено, то это компенсируется посредством соответствующего удлинения длительности импульса источника света. Если, например, вследствие особенно сильного источника 220 света выходной сигнал аналого-цифрового преобразователя больше, чем предусмотрено, то это может быть скомпенсировано посредством укорочения длительности импульса света.If during setup it is established that the digitized output signal of the analog-to-digital converter, for example, due to the relatively weak light source 220, is less than provided, then this is compensated by correspondingly extending the pulse duration of the light source. If, for example, due to a particularly strong light source 220, the output of the analog-to-digital converter is greater than provided, this can be compensated by shortening the duration of the light pulse.

Это означает, что, в противоположность известным оптическим детекторам дыма, в описанном здесь детекторе 100 дыма настройка осуществляется не через адаптацию усиления усилительной схемы 240, а через адаптацию длительности импульса испускаемого источником 220 света импульса подсветки.This means that, in contrast to the known optical smoke detectors, in the smoke detector 100 described herein, tuning is not done by adapting the gain of the amplifier circuit 240, but by adapting the pulse width of the backlight pulse emitted by the light source 220.

Чтобы длительность включения источника 220 света удерживать внутри заданных пределов, источник 220 света может быть получен предварительным выбором из различных, в отношении их силы света, источников света разной эффективности с определенными мощностями света.In order to keep the duration of the light source 220 on within the predetermined limits, the light source 220 can be obtained by a preliminary selection from various, with respect to their light intensity, light sources of different efficiencies with specific light powers.

Фиг.3А показывает возбуждающую схему 370 для источника 120 света представленного на фиг.1 оптического детектора 100 дыма. Источник света теперь обозначен ссылочной позицией 320.FIG. 3A shows an exciting circuit 370 for a light source 120 of the optical smoke detector 100 of FIG. 1. The light source is now indicated at 320.

Возбуждающая схема 370 содержит транзистор 372, коллектор которого через источник 320 света, который при соответствующем протекании тока испускает свет 320а подсветки, связан с напряжением Vcc питания. База транзистора 372 через омическое сопротивление 374 соединена с входным управляющим сигналом Uin. Коллектор транзистора 372 через омическое сопротивление 374 связан с массой GND.The drive circuit 370 includes a transistor 372, the collector of which is supplied through a light source 320, which, when current flows appropriately, emits a backlight 320a, connected to the supply voltage Vcc. The base of the transistor 372 through the ohmic resistance 374 is connected to the input control signal Uin. The collector of transistor 372 through an ohmic resistor 374 is connected to ground GND.

При соответствующем уровне входного управляющего сигнала Uin транзистор 372 переключается, и создается протекание тока через выполненный в виде светодиода источник 320 света. Соответствующая сила тока через светодиод 320 зависит, известным образом, от напряжения Vcc питания и сопротивления 376.At an appropriate level of the input control signal Uin, the transistor 372 switches, and current flows through a light source 320 made in the form of an LED. The corresponding current through the LED 320 depends, in a known manner, on the supply voltage Vcc and the resistance 376.

На фиг.3B показана содержащая только дискретные компоненты усилительная схема 340, как она применяется согласно представленному здесь примеру выполнения для усилительной схемы 140 изображенного на фиг.1 оптического детектора 100 дыма. Дискретная усилительная схема 340 содержит полное переходное сопротивление R1, посредством которого ток через фотодиод 330 преобразуется в первичный сигнал напряжения. Конденсатор С1 служит для сглаживания сигнала напряжения. Конденсатор С2 представляет вместе с сопротивлением R4 интегратор 342 тока по времени, который может рассматриваться как первый каскад усиления. Части усилительной схемы 340 на транзисторах Т1, Т2 и Т3 могут рассматриваться как второй каскад усиления, причем Т2 и Т3 представляют управляемый источник тока.FIG. 3B shows an amplifier circuit 340 containing discrete components only, as used in accordance with an exemplary embodiment shown here for the amplifier circuit 140 of the optical smoke detector 100 of FIG. 1. The discrete amplifier circuit 340 comprises an impedance R1, by which the current through the photodiode 330 is converted into a primary voltage signal. Capacitor C1 serves to smooth the voltage signal. The capacitor C2 represents, along with the resistance R4, a time current integrator 342, which can be considered as a first amplification stage. Parts of the amplifier circuit 340 on transistors T1, T2 and T3 can be considered as a second amplification stage, with T2 and T3 representing a controlled current source.

Как видно из фиг.3B, вся усилительная схема 340 питается от напряжения Vcc питания. Ссылочной позицией 352 обозначена находящаяся на выходе усилительной схемы 340 схема выборки и хранения, которая вместе с подключенным к ней аналого-цифровым преобразователем 356 обеспечивает надежное преобразование аналогового выходного сигнала усилительной схемы 340 в цифровой измеряемый сигнал.As seen from FIG. 3B, the entire amplifier circuit 340 is powered by a supply voltage Vcc. Reference numeral 352 denotes the sampling and storage circuit located at the output of amplifier circuit 340, which, together with an analog-to-digital converter 356 connected to it, provides reliable conversion of the analog output signal of amplifier circuit 340 to a digital measured signal.

Представленная усилительная схема 340, как и ее выход, рассчитаны на очень малое потребление тока примерно от 3 мкА до 5 мкА. На этой основе усилительная схема 340, а также ее выход не в состоянии быстро скомпенсировать электрические изменения нагрузки. Такие изменения нагрузки могут, однако, вызываться подключением типового входного каскада выборки и хранения (с низкоомным связанным конденсатором) для аналого-цифрового преобразователя 356. Тем самым измеряемый аналоговый выходной сигнал усилительной схемы 340 кратковременно из-за по меньшей мере одного пика оказывался бы сильно рассогласованным. Разумеется, можно было бы усилительную схему 340 выполнить также низкоомной, однако это привело бы к повышению потребления тока усилительной схемы 340.The presented amplifier circuit 340, as well as its output, are designed for very low current consumption from about 3 μA to 5 μA. On this basis, the amplifier circuit 340, as well as its output, is not able to quickly compensate for electrical changes in the load. Such load changes can, however, be caused by connecting a typical input and output cascade (with a low-impedance coupled capacitor) for the analog-to-digital converter 356. Thus, the measured analog output signal of the amplifier circuit 340 would for a short time be due to at least one peak to be highly inconsistent . Of course, it would be possible to perform the amplifier circuit 340 also low impedance, however, this would lead to increased current consumption of the amplifier circuit 340.

Чтобы обойти этот недостаток и, несмотря на это, при незначительном потреблении тока избежать рассогласования аналогового выходного сигнала усилительной схемы 340, в соответствии с описанным здесь примером выполнения схема выборки и хранения работает как схема 352 слежения и запоминания.In order to circumvent this drawback and, despite this, with low current consumption, to avoid the mismatch of the analog output signal of the amplifier circuit 340, in accordance with the embodiment described here, the sampling and storage circuit operates as a tracking and storage circuit 352.

На фиг.3С показана схема 352 выборки и хранения, работающая как схема слежения и запоминания, встроенная в устройство управления показанного на фиг.1 оптического детектора 100 дыма.FIG. 3C shows a sampling and storage circuit 352 operating as a tracking and storage circuit integrated in the control device of the optical smoke detector 100 shown in FIG. 1.

Центральным элементом схемы 352 слежения и запоминания является конденсатор 353, который берет на себя функцию запоминания для аналоговых значений, которые приложены к входу IN схемы 352 слежения и запоминания. Сюда добавляется электронный переключатель 355, который определяет фазу выборки и хранения. На выходе OUT схема 352 слежения и запоминания предоставляет сигнал, предусмотренный для оцифровки посредством аналого-цифрового преобразователя 356.The central element of the tracking and storing circuit 352 is a capacitor 353 that takes over the storing function for the analog values that are applied to the input IN of the tracking and storing circuit 352. Added to this is an electronic switch 355, which determines the sampling and storage phase. At the OUT output, the tracking and storing circuit 352 provides a signal provided for digitization by an analog-to-digital converter 356.

Если переключатель 355 замкнут, то конденсатор 353 заряжается. Для того чтобы конденсатор 353 можно было быстро зарядить, конденсатор 353 может иметь малую емкость. Однако конденсатор 353 с малой емкостью имеет недостаток, заключающийся в том, что он также быстро разряжается, и, тем самым, выходное напряжение усилительной схемы 340 не слишком долго может поддерживаться на необходимом уровне.If the switch 355 is closed, then the capacitor 353 is charged. In order for the capacitor 353 to be quickly charged, the capacitor 353 may have a small capacity. However, the capacitor 353 with low capacitance has the disadvantage that it also discharges quickly, and thus, the output voltage of the amplifier circuit 340 cannot be maintained for too long.

Переключатель 355 имеет в выключенном состоянии высокое запирающее сопротивление, и изоляция конденсатора 353 очень хорошая. Тем самым можно противодействовать нежелательному автономному разряду конденсатора 353.The switch 355 has a high blocking resistance in the off state, and the insulation of the capacitor 353 is very good. In this way, an undesired stand-alone discharge of the capacitor 353 can be counteracted.

Накопленный на конденсаторе 353 заряд является непосредственной мерой уровня выходного сигнала усилительной схемы 340 и, тем самым, также плотности частиц дыма, которые находятся в измерительной камере 110.The charge accumulated on the capacitor 353 is a direct measure of the output level of the amplifier circuit 340 and, therefore, also the density of the smoke particles that are in the measuring chamber 110.

В отличие от схемы выборки и хранения, при которой переключатель 355 лишь на сравнительно короткое время замкнут, и при которой за счет кратковременного замыкания переключателя 355 возникают нежелательные выбросы или кратковременные рассогласования определяемого аналогового сигнала, в случае схемы 352 слежения и запоминания вся цепь аналого-цифрового преобразователя 356 остается подключенной в течение длительного интервала времени. Это справедливо, например, для всего или по меньшей мере длительного отрезка времени, в котором аналоговый выходной сигнал усилительной схемы 340 возрастает.In contrast to the sampling and storage scheme, in which the switch 355 is closed only for a relatively short time, and in which due to the short-circuiting of the switch 355, unwanted surges or short-term mismatches of the detected analog signal occur, in the case of the tracking and storing circuit 352 the entire analog-digital circuit converter 356 remains connected for an extended period of time. This is true, for example, for the entire or at least a long period of time in which the analog output signal of the amplifier circuit 340 increases.

Схема 352 слежения и запоминания может, например, подключаться непосредственно после начала нарастания выходного сигнала усилительной схемы 340 посредством замыкания переключателя 355 и при достижении максимума сигнала вновь отключаться или отсоединяться. Тем самым предпочтительным образом не только максимум сигнала, но и более продолжительное нарастание выходного сигнала усилительной схемы 340 применяется для заряда конденсатора 353 и, тем самым, для определения уровня выходного сигнала. Нежелательные пики, которые, как описано выше, обычно возникают в схеме выборки и хранения, в схеме 352 слежения и запоминания не проявляются.The tracking and storing circuit 352 can, for example, be connected immediately after the start of the rise of the output signal of the amplification circuit 340 by closing the switch 355 and again disconnecting or disconnecting when the maximum signal is reached. Thus, in a preferred manner, not only the maximum of the signal, but also a longer increase in the output signal of the amplifying circuit 340 is used to charge the capacitor 353 and, thereby, to determine the level of the output signal. Unwanted peaks, which, as described above, usually occur in the sampling and storage scheme, do not appear in the tracking and storage circuit 352.

Следует отметить, что нагрузка аналого-цифрового преобразователя 356, которая, по сравнению со схемой выборки и хранения, в описываемой схеме 352 слежения и запоминания подключена дольше, может учитываться уже при установлении рабочей точки усилительной схемы 340.It should be noted that the load of the analog-to-digital converter 356, which, in comparison with the sampling and storage circuit, is longer connected in the described tracking and storage circuit 352, can already be taken into account when setting the operating point of the amplifying circuit 340.

На фиг.4 показано для представленного на фиг.1 оптического детектора 100 дыма, сравнение временного режима между управлением источника света (сверху) и выходного сигнала усилительной схемы 140, 340 (снизу).FIG. 4 shows, for the optical smoke detector 100 shown in FIG. 1, a comparison of the timing between the control of the light source (above) and the output of the amplification circuit 140, 340 (bottom).

Как уже пояснено выше, в соответствии с изобретением осуществляется настройка оптического и электронного сигнального тракта внутри детектора 100 дыма за счет соответствующего согласования временной длительности импульсов управления. Так как импульсы подсветки по меньшей мере приближенно следуют ходу импульсов управления, тем самым, за счет варьирования временной длительности Т также варьируется длительность импульса света подсветки.As already explained above, in accordance with the invention, the optical and electronic signal paths are set inside the smoke detector 100 by correspondingly matching the time duration of the control pulses. Since the backlight pulses at least approximately follow the course of the control pulses, thereby, by varying the time duration T, the duration of the backlight pulse also varies.

На нижней диаграмме на фиг.4 представлены характеристики трех различных выходных сигналов, которые получаются для различных временных длительностей Т для импульса управления для источника света. При этом сплошная линия 491 представляет выходной сигнал усилительной схемы при сравнительно большой длительности импульса Т. Пунктирная линия 492 представляет выходной сигнал усилительной схемы при средней длительности импульса Т. Пунктирная линия 493 представляет выходной сигнал усилительной схемы при сравнительно короткой длительности импульса Т.The lower diagram in FIG. 4 shows the characteristics of three different output signals that are obtained for different time durations T for a control pulse for a light source. In this case, the solid line 491 represents the output signal of the amplification circuit with a relatively long pulse duration T. The dashed line 492 represents the output signal of the amplification circuit with an average pulse duration T. Dotted line 493 represents the output signal of the amplification circuit with a relatively short pulse T.

Как видно из фиг.4, максимум соответствующего выходного сигнала с увеличением длины управляющего импульса Т сдвигается назад. Этот сдвиг в соответствии с изобретением компенсируется за счет того, что так называемый момент времени запоминания, в который осуществляется собственно аналого-цифровое преобразование, соответствующим образом, по отношению к моменту времени t0, в который управляющий импульс имеет свой нарастающий фронт импульса, сдвигается назад. Эта настройка момента времени запоминания осуществляется с помощью показанного на фиг.1 устройства 150 управления.As can be seen from figure 4, the maximum of the corresponding output signal with increasing length of the control pulse T moves back. This shift in accordance with the invention is compensated by the fact that the so-called memorization time at which the analog-to-digital conversion itself is carried out is correspondingly shifted backward with respect to time t0 at which the control pulse has its rising edge. This setting of the memorization time is carried out using the control device 150 shown in FIG.

Как также можно видеть из фиг.4, согласно представленному здесь примеру выполнения, сигнал дыма детектора дыма определяется за счет формирования разности между максимумом выходного сигнала усилительной схемы к моменту времени t2 и значением сдвига выходного сигнала усилительной схемы к моменту времени t1. При этом момент времени t1 предпочтительно выбирается так, что соответствующее измерение значения смещения, которое также осуществляется посредством схемы слежения и запоминания и посредством подключенного к ней аналого-цифрового преобразователя, никоим образом не искажается измерением рассеянного света.As can also be seen from FIG. 4, according to the exemplary embodiment presented here, the smoke signal of the smoke detector is determined by generating a difference between the maximum of the output signal of the amplifier circuit at time t2 and the offset value of the output signal of the amplifier circuit at time t1. In this case, the time t1 is preferably selected so that the corresponding measurement of the bias value, which is also carried out by means of a tracking and storing circuit and by means of an analog-to-digital converter connected to it, is in no way distorted by the measurement of scattered light.

Следует отметить, что также температура всего детектора 100 дыма и, в частности, температура усилительной схемы 140 и/или устройства 150 управления может способствовать сдвигу максимума выходного сигнала усилительной схемы 340. За счет определения соответствующей температуры с помощью внутреннего термочувствительного диода 158 и/или с помощью внешнего термочувствительного датчика 168 можно также компенсировать и это температурное влияние за счет соответствующей адаптации момента времени запоминания и, там самым, способствовать надежному детектированию дыма.It should be noted that also the temperature of the entire smoke detector 100 and, in particular, the temperature of the amplifier circuit 140 and / or control device 150 can contribute to the maximum shift of the output signal of the amplifier circuit 340. By determining the corresponding temperature using the internal heat-sensitive diode 158 and / or Using an external temperature-sensitive sensor 168, this temperature effect can also be compensated for by appropriate adaptation of the memorization time and, thereby, contribute to reliable smoke projection.

Перечень ссылочных позицийList of Reference Items

100 Детектор дыма100 smoke detector

110 Измерительная камера/объем рассеяния110 Measuring chamber / scattering volume

111 Барьер111 barrier

120 Источник излучения/источник света/светодиод120 Light source / light source / LED

120а Излучение подсветки/свет подсветки120a backlight emission / backlight

130 Детектор излучения/детектор света/фотодиод130 Radiation detector / light detector / photodiode

130а Измеряемое излучение/измеряемый свет130a Measured radiation / measured light

140 Усилительная схема140 Amplifier circuit

150 Устройство управления150 control device

152 Схема выборки и хранения/схема слежения и запоминания152 Sampling and storage scheme / tracking and storage scheme

156 Аналого-цифровой преобразователь156 Analog to Digital Converter

156а Измеряемое значение156a Measured value

158 Внутренний диод измерения температуры158 Internal temperature measuring diode

168 Внешний чувствительный элемент датчика измерения температуры/NTC168 External temperature sensor / NTC sensor

170 Схема возбуждения170 Excitation circuit

170а Линия управления170a control line

200 Детектор дыма200 smoke detector

210 Измерительная камера/объем рассеяния210 Measuring chamber / scattering volume

220 Источник излучения/источник света/светодиод220 Light source / light source / LED

230 Детектор излучения/детектор света/фотодиод230 radiation detector / light detector / photodiode

240 Усилительная схема240 Amplifier circuit

250 Устройство управления250 control device

270а Управляющая линия270a control line

320 Источник излучения/источник света/светодиод320 Light source / light source / LED

320а Излучение подсветки/свет подсветки320a backlight emission / backlight

330 Детектор излучения/детектор света/фотодиод330 radiation detector / light detector / photodiode

330а Измеряемое излучение/измеряемый свет330a Measured radiation / measured light

340 Усилительная схема340 Amplification circuit

342 Интегратор342 Integrator

352 Схема выборки и хранения/схема слежения и запоминания352 Sampling and storage scheme / tracking and storage scheme

353 Накопительный конденсатор353 storage capacitor

355 Переключатель355 switch

356 Аналого-цифровой преобразователь356 Analog to Digital Converter

370 Схема возбуждения370 Excitation circuit

372 Транзистор372 Transistor

374 Сопротивление374 Resistance

376 Сопротивление376 Resistance

Vcc Питающее напряжениеVcc Supply Voltage

GND МассаGND Mass

R СопротивлениеR Resistance

Т1-Т6 транзисторT1-T6 transistor

C1-C6 КонденсаторC1-C6 Capacitor

R1-R10 СопротивлениеR1-R10 Resistance

IN ВходIN Input

OUT ВыходOUT Output

Uin Входной управляющий сигналUin Control Input

491 Выходной сигнал усилительной схемы при большой длительности импульса Т491 The output signal of the amplifier circuit with a large pulse duration T

492 Выходной сигнал усилительной схемы при средней длительности импульса Т492 The output signal of the amplifier circuit with an average pulse duration T

493 Выходной сигнал усилительной схемы при короткой длительности импульса Т493 Output signal of the amplification circuit with a short pulse duration T

Т Временная длительность управляющего импульса для светодиодаT Time duration of the control pulse for the LED

Claims (9)

1. Устройство для детектирования дыма на основе измерений рассеянного электромагнитного излучения, причем устройство (100, 200) содержит
источник (120, 220, 320) излучения для испускания излучения подсветки (120а, 320а), которое имеет временную последовательность импульсов излучения,
детектор (130, 230, 330) излучения для приема измеряемого излучения (130а, 300а), которое после, по меньшей мере, частичного рассеяния излучения (120а, 320а) подсветки попадает на детектор (130, 230, 330) излучения,
усилительную схему (140, 240, 340) для усиления выходного сигнала детектора (130, 230, 330) излучения,
аналого-цифровой преобразователь (156, 356) со схемой (152, 352) выборки и хранения для преобразования аналогового выходного сигнала усилительной схемы (140, 240, 340) в цифровое значение (156а) и
устройство (150, 250) управления, которое связано с источником (120, 220, 320) излучения и схемой (152, 352) выборки и хранения и которое выполнено с возможностью управления источником (120, 220, 320) излучения и схемой (152, 352) выборки и хранения таким образом, что временное положение момента выборки схемы (152, 352) выборки и хранения по отношению к импульсу излучения зависит от временной длительности импульса излучения.
1. A device for detecting smoke based on measurements of scattered electromagnetic radiation, the device (100, 200) comprising
a radiation source (120, 220, 320) for emitting backlight radiation (120a, 320a), which has a temporal sequence of radiation pulses,
a radiation detector (130, 230, 330) for receiving the measured radiation (130a, 300a), which, after at least partial scattering of the backlight radiation (120a, 320a), falls on the radiation detector (130, 230, 330),
an amplifier circuit (140, 240, 340) for amplifying the output signal of the radiation detector (130, 230, 330),
an analog-to-digital converter (156, 356) with a sampling and storage circuit (152, 352) for converting the analog output signal of the amplifier circuit (140, 240, 340) to a digital value (156a) and
a control device (150, 250) that is connected to a radiation source (120, 220, 320) and a sampling and storage circuit (152, 352) and which is configured to control a radiation source (120, 220, 320) and a circuit (152, 352) sampling and storing in such a way that the temporal position of the sampling moment of the sampling and storing circuit (152, 352) with respect to the radiation pulse depends on the time duration of the radiation pulse.
2. Устройство по п.1, в котором усилительная схема (140, 240, 340) представляет собой схему, выполненную из дискретных компонентов.2. The device according to claim 1, in which the amplification circuit (140, 240, 340) is a circuit made of discrete components. 3. Устройство по п.1 или 2, дополнительно содержащее
датчик (158, 168) температуры, который связан с устройством (150) управления, причем устройство (150) управления дополнительно выполнено с возможностью управлять источником (120, 220, 320) излучения и схемой (152, 352) выборки и хранения таким образом, что временное положение момента выборки схемы (152, 352) выборки и хранения по отношению к импульсу излучения дополнительно зависит от температуры, определяемой датчиком (158, 168) температуры.
3. The device according to claim 1 or 2, additionally containing
a temperature sensor (158, 168), which is connected to the control device (150), and the control device (150) is further configured to control the radiation source (120, 220, 320) and the sampling and storage circuit (152, 352) in this way that the temporary position of the sampling point of the sampling and storage circuit (152, 352) with respect to the radiation pulse additionally depends on the temperature detected by the temperature sensor (158, 168).
4. Устройство по п.1, в котором датчик температуры представляет собой встроенный в устройство (150) управления датчик (158) температуры.4. The device according to claim 1, in which the temperature sensor is a temperature sensor (158) integrated in the control device (150). 5. Устройство по п.1, в котором аналого-цифровой преобразователь (156, 356) и устройство (150) управления реализованы посредством общего интегрального компонента.5. The device according to claim 1, in which the analog-to-digital Converter (156, 356) and the control device (150) are implemented by means of a common integral component. 6. Устройство по п.1, в котором усилительная схема (140, 240, 340) содержит интегратор (342).6. The device according to claim 1, in which the amplifier circuit (140, 240, 340) contains an integrator (342). 7. Устройство по п.1, в котором схема выборки и хранения представляет собой схему (156, 356) слежения и запоминания.7. The device according to claim 1, in which the sampling and storage circuit is a tracking and storing circuit (156, 356). 8. Способ калибровки устройства (100) для детектирования дыма на основе измерений рассеянного электромагнитного излучения, в особенности для калибровки устройства (100) по любому из пп.1-7, причем способ содержит
установку длительности импульса источника (120, 220, 320) излучения для испускания излучения (120а, 320а) подсветки, которое имеет временную последовательность импульсов излучения, которые после по меньшей мере частичного рассеяния излучения (120а, 320а) подсветки принимаются как измеряемое излучение (130а, 330а) детектором (130, 230, 320) излучения, и
установку моментов выборки схемы (152, 352) выборки и хранения аналого-цифрового преобразователя (156, 356), который преобразует аналоговый выходной сигнал подключенной к детектору (120, 220, 320) излучения усилительной схемы (140, 240, 340) в цифровое измеренное значение (156а), по отношению к началу (t0) и/или концу длительности импульса источника (120, 220, 320) излучения, причем временное положение моментов выборки схемы (152, 352) выборки и хранения по отношению к импульсу излучения зависит от временной длительности импульса излучения.
8. A method for calibrating a device (100) for smoke detection based on measurements of scattered electromagnetic radiation, in particular for calibrating a device (100) according to any one of claims 1 to 7, the method comprising
setting the pulse duration of the radiation source (120, 220, 320) for emitting radiation (120a, 320a) of the backlight, which has a temporal sequence of radiation pulses, which after at least partial scattering of the radiation (120a, 320a) of the backlight are accepted as the measured radiation (130a, 330a) a radiation detector (130, 230, 320), and
setting the sampling moments of the circuit (152, 352) for sampling and storing an analog-to-digital converter (156, 356), which converts the analog output signal of the amplifier circuit (140, 240, 340) connected to the radiation detector (120, 220, 320) to the digital measured value (156a), with respect to the beginning (t0) and / or the end of the pulse duration of the radiation source (120, 220, 320), and the temporary position of the sampling moments of the sampling and storage circuit (152, 352) with respect to the radiation pulse depends on the time radiation pulse duration.
9. Способ по п.8, причем установленная длительность импульса зависит от опорного измеряемого значения для цифрового измеряемого значения (156а), причем опорное измеряемое значение определяется путем измерения рассеянного излучения в определенной рассеивающей среде. 9. The method according to claim 8, wherein the set pulse duration depends on the reference measured value for the digital measured value (156a), the reference measured value being determined by measuring the scattered radiation in a specific scattering medium.
RU2011123741/08A 2008-11-11 2008-11-11 Adaptation of sampling instants of selecting circuits and storage optical smoke detector RU2461886C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011123741/08A RU2461886C1 (en) 2008-11-11 2008-11-11 Adaptation of sampling instants of selecting circuits and storage optical smoke detector

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2008/065324 WO2010054682A1 (en) 2008-11-11 2008-11-11 Adapting a scanning point of a sample and hold circuit of an optical smoke detector
RU2011123741/08A RU2461886C1 (en) 2008-11-11 2008-11-11 Adaptation of sampling instants of selecting circuits and storage optical smoke detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2461886C1 true RU2461886C1 (en) 2012-09-20

Family

ID=77924543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011123741/08A RU2461886C1 (en) 2008-11-11 2008-11-11 Adaptation of sampling instants of selecting circuits and storage optical smoke detector

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2461886C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618476C1 (en) * 2016-02-18 2017-05-03 Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро "МЕТРОСПЕЦТЕХНИКА" Method of measuring optical medium density

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1243006A1 (en) * 1984-12-10 1986-07-07 Предприятие П/Я Г-4984 Smoke detector
US5705988A (en) * 1996-07-08 1998-01-06 Detection Systems, Inc. Photoelectric smoke detector with count based A/D and D/A converter
EP0618555B1 (en) * 1993-03-31 1999-07-28 Nohmi Bosai Ltd. Smoke type fire detector
RU2256230C2 (en) * 2003-06-30 2005-07-10 Закрытое акционерное общество "Телесофт-Сервис" Smoke detection method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1243006A1 (en) * 1984-12-10 1986-07-07 Предприятие П/Я Г-4984 Smoke detector
EP0618555B1 (en) * 1993-03-31 1999-07-28 Nohmi Bosai Ltd. Smoke type fire detector
US5705988A (en) * 1996-07-08 1998-01-06 Detection Systems, Inc. Photoelectric smoke detector with count based A/D and D/A converter
RU2256230C2 (en) * 2003-06-30 2005-07-10 Закрытое акционерное общество "Телесофт-Сервис" Smoke detection method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618476C1 (en) * 2016-02-18 2017-05-03 Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро "МЕТРОСПЕЦТЕХНИКА" Method of measuring optical medium density

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8629779B2 (en) Adapting a scanning point of a sample and hold circuit of an optical smoke detector
US9638482B2 (en) Digital detector
US20170031009A1 (en) Optical measurement system incorporating ambient light component nullification
KR20110081075A (en) Optical proximity sensor with improved dynamic range and sensitivity
US20090001270A1 (en) RF detector and temperature sensor
US8723097B2 (en) Illuminance sensor having light-level-independent consumption current
US20110137181A1 (en) Heart pulse detector
RU2461886C1 (en) Adaptation of sampling instants of selecting circuits and storage optical smoke detector
WO2007043532A1 (en) Current detection circuit, light receiving device using the same, and electronic device
US8717184B2 (en) Calibration of an electro-optical signal path of a sensor device by online signal level monitoring
JP4756614B2 (en) Signal detection device
KR102603955B1 (en) Electronic assembly, optical gas sensor including electronic assembly, method for combining and measuring photocurrent and temperature using electronic assembly
US4644165A (en) Integrating photometer
US10760963B2 (en) Method for electromagnetic energy sensing and a circuit arrangement
JP3181250B2 (en) Photoelectric sensor and color sensor
US20220255536A1 (en) Differential current-to-voltage conversion
US10806345B2 (en) Apparatus and method for monitoring a physiological parameter
JP5161737B2 (en) smoke detector
KR101806861B1 (en) Sensor readout device based on pulse width modulation
JP2013104839A (en) Device and method for detecting quantitative biological information
TWI381823B (en) Heart pulse detector
JPS6234398Y2 (en)
JPH0514162A (en) Photoelectric sensor
RU58759U1 (en) SMOKE FIRE DETECTOR
RU2627196C1 (en) Converter of optical radiation to width of voltage pulses

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20150429