TWM628332U - 煙霧探測器 - Google Patents

Abstract

一種煙霧探測器，搭配於具有一第一振盪參數之一第一振盪器。該煙霧探測器包含有一光學感測器、一第二振盪器以及一運算處理器。該光學感測器用來偵測煙霧濃度。該第二振盪器電連接該光學感測器且具有一第二振盪參數，用來驅動該光學感測器偵測該煙霧濃度。該運算處理器電連接該光學感測器與該第二振盪器。該運算處理器利用該第一振盪參數和該第二振盪參數之參數差異校正該光學感測器所取得之該煙霧濃度的偵測結果。

Description

煙霧探測器

本創作係提供一種煙霧探測器，尤指一種可偵測環境溫度以校正煙霧濃度的煙霧探測器。

煙霧探測器是一種廣泛應用在居家安全防護的警報裝置。傳統煙霧探測器可分為離子式煙霧探測器(ionization smoke detector)與光電式煙霧探測器(photoelectric smoke detector)。離子式煙霧探測器會偵測空氣中的少量輻射物質，該輻射物質會在一對電極間形成電流。當煙霧進入離子式煙霧探測器的集煙盒時，煙霧造成電極間的電流減少，並在電流減少量達到預定門檻時發出警報。光電式煙霧探測器在集煙盒內設置光發射器與光接收器，煙霧進入集煙盒會降低光接收器之收光量，且在收光量之下降幅度達到預定門檻時發出警報。然而，若火災產生的煙霧流入集煙盒，其高溫煙霧會一併提高煙霧探測器的整體溫度。煙霧探測器以振盪器驅動光接收器，被高溫加熱的振盪器會改變其振盪頻率，從而影響光接收器的曝光時間，會使得光電式煙霧探測器的煙霧濃度偵測失準。傳統解決方式係在煙霧探測器增設溫度感測器，但會大幅提高硬體成本，故如何應用溫度感測器以外技術去校正煙霧探測器因處於高溫環境而造成偵測失準效應，即為相關消防設備廠商的重點發展目標。

本創作係提供一種可偵測環境溫度以校正煙霧濃度的煙霧探測器，以解決上述之問題。

本創作之申請專利範圍係揭露一種煙霧探測器，搭配於具有一第一振盪參數之一第一振盪器。該煙霧探測器包含有一光學感測器、一第二振盪器以及一運算處理器。該光學感測器用來偵測煙霧濃度。該第二振盪器連接該光學感測器且具有一第二振盪參數，用來驅動該光學感測器偵測該煙霧濃度。該運算處理器電連接該光學感測器與該第二振盪器。該運算處理器利用該第一振盪參數和該第二振盪參數之參數差異校正該光學感測器所取得之該煙霧濃度的偵測結果。

本創作之申請專利範圍另揭露該運算處理器進一步分析該第一振盪參數和該第二振盪參數之該參數差異以估算出該煙霧探測器所在之環境溫度。

本創作之申請專利範圍另揭露該煙霧探測器另包含有一照明光源，電連接該第二振盪器。該照明光源之一開啟時間隨著該第二振盪器之該第二振盪參數而相應變化。

本創作之申請專利範圍另揭露該第一振盪參數隨該煙霧探測器所在環境溫度之第一變化幅度小於該第二振盪參數隨該環境溫度之第二變化幅度。

本創作之申請專利範圍另揭露該煙霧探測器另包含具有一集煙孔之一集煙盒，該光學感測器設置在該集煙盒內且發出一偵測光，該偵測光投射到該集煙盒內煙霧而產生一反射光，該運算處理器分析該反射光與該偵測光之參數差異以判斷該煙霧濃度。

本創作之申請專利範圍另揭露該煙霧探測器所在之環境溫度上升時，該運算處理器縮減該反射光之一最大值與一最小值之訊號差異，以在該訊號差異超出一門檻值時發出一警示訊號。該煙霧探測器所在之環境溫度下降時，該運算處理器擴增該反射光之一最大值與一最小值之訊號差異，以在該訊號差異超出該門檻值時發出一警示訊號。

本創作之申請專利範圍另揭露該第一振盪器為一石英振盪器，且該第二振盪器為一阻容振盪器。

本創作不需額外的溫度感測器即可獲得環境溫度，可有效降低煙霧探測器的硬體成本與系統複雜度；第二振盪參數提高表示環境溫度上升，第二振盪參數減少表示環境溫度下降，故可分析第一振盪參數與第二振盪參數之參數差異去估算實際環境溫度。環境溫度的資訊可協助判斷光學感測器接收到的反射光強變化是火警煙霧或其它干擾因素造成。再者，本創作係利用外部的第一振盪器校正煙霧探測器內的第二振盪器因環境溫度變化造成的偵測誤差。第一振盪器可為各種類型的振盪器，只要其振盪參數隨溫度改變的變化幅度遠小於煙霧探測器內第二振盪器的振盪參數的變化幅度，即符合本創作之目的。本創作的煙霧探測器係計算第一振盪參數與第二振盪參數的參數差異，再根據參數差異調整反射光的訊號強度變化與門檻值的比較結果，避免煙霧探測器在煙霧濃度偏低時提早發出警示訊號、或在煙霧濃度過高時延遲發出警示訊號。

請參閱第1圖至第3圖，第1圖為本創作實施例之煙霧探測器10之外觀示意圖，第2圖為本創作實施例之煙霧探測器10之功能方塊圖，第3圖為本創作實施例之煙霧探測器10之結構側視圖。煙霧探測器10具有偵測環境溫度以校正煙霧濃度偵測值的功能，其係搭配於具有第一振盪參數的第一振盪器12以提高煙霧濃度的偵測準確度。煙霧探測器10可包含相互電連接在一起的光學感測器14、第二振盪器16、照明光源18以及運算處理器20。第二振盪器16與運算處理器20可設置在煙霧探測器10之外殼22內；光學感測器14與照明光源18則可設置在外殼22內的集煙盒24。煙霧探測器10外部的氣體可經由導流孔221流入外殼22，再通過集煙孔241進入集煙盒24內部。

照明光源18可向外輸出偵測光。偵測光照射到集煙盒24內的煙霧而產生反射光。光學感測器14可接收此反射光，再分析偵測光與反射光之參數差異以判斷集煙盒24內的煙霧濃度是否超出門檻值；然實際應用不限於此。第二振盪器16具有第二振盪參數，用於驅動光學感測器14與照明光源18。光學感測器14取得之光訊號量和照明光源18之開啟時間會隨著第二振盪器16之第二振盪參數而相應變化。第二振盪器16通常為阻容振盪器，成本較便宜，且其第二振盪參數容易受到環境溫度影響；意即環境溫度顯著提高或下降時，光學感測器14對於煙霧濃度的偵測值可能會失準。

本創作中，第一振盪器12可為石英振盪器，成本較高但具有第一振盪參數穩定且受環境溫度影響小之特點，故將煙霧探測器10搭配應用於具有第一振盪參數的第一振盪器12。由於第一振盪參數隨煙霧探測器10所在環境溫度改變之第一變化幅度小於第二振盪參數隨煙霧探測器10所在環境溫度改變之第二變化幅度，因此運算處理器20可分析第一振盪參數和第二振盪參數之參數差異，從而校正光學感測器14所取得之煙霧濃度的偵測結果，或是進一步估算出煙霧探測器10周遭之環境溫度。前述振盪參數係指振盪器的振盪頻率，然亦可定義為其它參數。

請參閱第4圖，第4圖為本創作實施例之光學感測器14之反射光隨時間變化之示意圖。煙霧探測器10可在外殼22的複數個側面分別設置複數個導流孔221；舉例來說，煙霧探測器10係在外殼22的八個側面分別設置八個導流孔221，煙霧探測器10在測試過程中會轉動以將八個側面依序面向起煙點，第4圖所示的八道波形即為光學感測器14在八個導流孔221分別面向起煙點時的光訊號強度變化。

若環境溫度保持在常溫範圍，第二振盪參數會維持在預定範圍，意即第一振盪參數與第二振盪參數之參數差異符合預定範圍，光學感測器14所取得之反射光的訊號強度變化介於門檻值T1與T2之間。如果煙霧探測器10所在區域的煙霧濃度提高，反射光的訊號強度的最大值與最小值之差異會超出門檻值T1與T2的差值，此時煙霧探測器10即可發出警示訊號，表示可能有火警發生。環境溫度之常溫範圍與第二振盪參數之預定範圍端視設計需求而定，於此不明確限定其數值。

若煙霧探測器10所在的環境溫度上升，第二振盪參數會隨之提高，受第二振盪器16驅動的光學感測器14的曝光時間縮短，光學感測器14收到的反射光的訊號強度變低，反射光的訊號強度的最大值與最小值之差異需超出門檻值T1與T3的差值，煙霧探測器10才會發出警示訊號；換句話說，可以觸發煙霧探測器10的煙霧濃度累積量提高，煙霧探測器10無法即時發出警示訊號。由於第一振盪參數不會隨著環境溫度上升而改變、或謂第一振盪參數隨環境溫度上升的變化幅度遠小於第二振盪參數的變化幅度，故運算處理器20可計算第一振盪參數與第二振盪參數之參數差異，並在參數差異超出預定範圍時縮減反射光的訊號強度的最大值與最小值之間訊號差異。

舉例來說，門檻值T1可對應到訊號強度910勒克斯(lux)，門檻值T2可對應到訊號強度810勒克斯，門檻值T3可對應到訊號強度800勒克斯。環境溫度保持在常溫範圍時，煙霧濃度使光學感測器14的反射光的訊號強度變化達100勒克斯(門檻值T1與T2之差)就會發出警示訊號。如環境溫度提高，煙霧濃度使光學感測器14的反射光的訊號強度變化達110勒克斯(門檻值T1與T3之差)才會發出警示訊號；因此，若運算處理器20判斷出第一振盪參數與第二振盪參數之參數差異超出預定範圍，就校正可反射光的訊號強度，在反射光的訊號強度變化達100勒克斯即驅動煙霧探測器10發出警示訊號。

若煙霧探測器10所在的環境溫度下降，第二振盪參數會相應降低，受第二振盪器16驅動的光學感測器14的曝光時間增長，光學感測器14收到的反射光的訊號強度提高，反射光的訊號強度的最大值與最小值之差異超出門檻值T1與T4的差值就會提早警示訊號。舉例來說，門檻值T4可對應到訊號強度830勒克斯。如環境溫度下降，煙霧濃度使光學感測器14的反射光的訊號強度變化達80勒克斯(門檻值T1與T4之差)就發出警示訊號，然預設值係為達100勒克斯才發出警報，故運算處理器20判斷第一振盪參數與第二振盪參數之參數差異低於預定範圍時，不會在反射光的最大值達門檻值T1發出警報，而是在反射光的最大值超出門檻值T1、且反射光的最大值與最小值之訊號差異達100勒克斯才發出警示訊號。

綜上所述，本創作不需額外的溫度感測器即可獲得環境溫度，可有效降低煙霧探測器的硬體成本與系統複雜度；第二振盪參數提高表示環境溫度上升，第二振盪參數減少表示環境溫度下降，故可分析第一振盪參數與第二振盪參數之參數差異去估算實際環境溫度。環境溫度的資訊可協助判斷光學感測器接收到的反射光強變化是火警煙霧或其它干擾因素造成。再者，本創作係利用外部的第一振盪器校正煙霧探測器內的第二振盪器因環境溫度變化造成的偵測誤差。第一振盪器可為各種類型的振盪器，只要其振盪參數隨溫度改變的變化幅度遠小於煙霧探測器內第二振盪器的振盪參數的變化幅度，即符合本創作之目的。本創作的煙霧探測器係計算第一振盪參數與第二振盪參數的參數差異，再根據參數差異調整反射光的訊號強度變化與門檻值的比較結果，避免煙霧探測器在煙霧濃度偏低時提早發出警示訊號、或在煙霧濃度過高時延遲發出警示訊號。

10:煙霧探測器 12:第一振盪器 14:光學感測器 16:第二振盪器 18:照明光源 20:運算處理器 22:外殼 221:導流孔 24:集煙盒 241:集煙孔 T1, T2, T3, T4:門檻值

第1圖為本創作實施例之煙霧探測器之外觀示意圖。 第2圖為本創作實施例之煙霧探測器之功能方塊圖。 第3圖為本創作實施例之煙霧探測器之結構側視圖。 第4圖為本創作實施例之光學感測器之反射光隨時間變化之示意圖。

10:煙霧探測器

12:第一振盪器

14:光學感測器

16:第二振盪器

18:照明光源

20:運算處理器

Claims (8)

1. 一種煙霧探測器，搭配於具有一第一振盪參數之一第一振盪器，該煙霧探測器包含有： 一光學感測器，用來偵測煙霧濃度； 一第二振盪器，電連接該光學感測器且具有一第二振盪參數，用來驅動該光學感測器偵測該煙霧濃度；以及 一運算處理器，電連接該光學感測器與該第二振盪器，該運算處理器利用該第一振盪參數和該第二振盪參數之參數差異校正該光學感測器所取得之該煙霧濃度的偵測結果。
2. 如請求項1所述之煙霧探測器，其中該運算處理器進一步分析該第一振盪參數和該第二振盪參數之該參數差異以估算出該煙霧探測器所在之環境溫度。
3. 如請求項1所述之煙霧探測器，另包含有： 一照明光源，電連接該第二振盪器，該照明光源之一開啟時間隨著該第二振盪器之該第二振盪參數而相應變化。
4. 如請求項1所述之煙霧探測器，其中該第一振盪參數隨該煙霧探測器所在環境溫度之第一變化幅度小於該第二振盪參數隨該環境溫度之第二變化幅度。
5. 如請求項1所述之煙霧探測器，其中該煙霧探測器另包含具有一集煙孔之一集煙盒，該光學感測器設置在該集煙盒內且發出一偵測光，該偵測光投射到該集煙盒內煙霧而產生一反射光，該運算處理器分析該反射光與該偵測光之參數差異以判斷該煙霧濃度。
6. 如請求項5所述之煙霧探測器，其中該煙霧探測器所在之環境溫度上升時，該運算處理器縮減該反射光之一最大值與一最小值之訊號差異，以在該訊號差異超出一門檻值時發出一警示訊號。
7. 如請求項5所述之煙霧探測器，其中該煙霧探測器所在之環境溫度下降時，該運算處理器擴增該反射光之一最大值與一最小值之訊號差異，以在該訊號差異超出一門檻值時發出一警示訊號。
8. 如請求項1所述之煙霧探測器，其中該第一振盪器為一石英振盪器，且該第二振盪器為一阻容振盪器。

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