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DE3117757A1 - Method and system for detecting an aerosol, such as smoke, in a gaseous medium - Google Patents

Method and system for detecting an aerosol, such as smoke, in a gaseous medium

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Publication number
DE3117757A1
DE3117757A1 DE19813117757 DE3117757A DE3117757A1 DE 3117757 A1 DE3117757 A1 DE 3117757A1 DE 19813117757 DE19813117757 DE 19813117757 DE 3117757 A DE3117757 A DE 3117757A DE 3117757 A1 DE3117757 A1 DE 3117757A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light
analog
digital
smoke
detector
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19813117757
Other languages
German (de)
Inventor
William J. 02327 Bryantville Mass. Malinowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hekatron GmbH
Original Assignee
Hekatron GmbH
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 Hekatron GmbH filed Critical Hekatron GmbH
Priority to DE19813117757 priority Critical patent/DE3117757A1/en
Publication of DE3117757A1 publication Critical patent/DE3117757A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • G01N21/274Calibration, base line adjustment, drift correction

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Abstract

The invention relates to a self-calibrating dimming smoke detector and to a method of operating such a detector. In this case, a light source and a photodetector are arranged in a spatial relationship to one another. The output signal of the photodetector is a function of the quantity of light which the detector detects from the light source. The analog output signal of the photodetector is converted with the aid of an analog-to-digital converter into digital signals which are then transmitted into a digital processor which is capable of periodically calibrating the detector and of carrying out the operations of taking samples or scanning between calibrations. Other sensing devices can be connected to the system, in which case the automatic self-calibrating properties are referred thereto. The use of two photodetector cells which detect the light directly from two separate light sources or indirectly from a single source produces a thermally stable system in which one cell supplies a reference output signal for the other cell.

Description

Verfahren und System zum Ermitteln eines Aerosols,Method and system for determining an aerosol,

wie Rauch, in einem gasförmigen Medium Die Erfindung bezieht sich generell auf Abdunkelungs-Rauchdetektoren und insbesondere auf einen neuen Abdunkelungs-Rauchdetektor sowie auf ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Detektors, gemäß dem automatisch Belbsteichungsfunktionen auf einer regulären Grundlage durchgeführt werden.like smoke, in a gaseous medium The invention relates generally to dim-out smoke detectors, and more particularly to one new darkening smoke detector and a method for operating such Detector, according to which automatically belly calibration functions on a regular basis be performed.

Wenn Rauchdetektoren getestet werden, besteht eines der angewandten Verfahren zur Bestimmung der Empfindlichkeit der jeweiligen Einheit darin, einen Fotodetektor in einer bestimmten Entfernung von einer Lichtquelle asuordnen, das sind ca. 1,5 m (entsprechend 5 Fuß) im Falle des Underwriter-Labor-Testes.When smoke detectors are tested, one of the applied passes Method for determining the sensitivity of each unit in a Arrange the photodetector at a certain distance from a light source, the are approx. 1.5 m (corresponding to 5 feet) in the case of the underwriter laboratory test.

Die Empfindlichkeit des Detektors wird dann in Abdunkelungs-Werten mit typischen Werten im Bereich von 0.2 - 4; pro Fuß bzw. 30 cm gemessen. Obwohl eine derartige Einrichtung eine gute Kurzzeitstabilität aufweist, weist sie jedoch eine schlechte Langzeitstabilität auf und erfordert vor jedem Test eine Eichung. Außerdem wird die betreffende Einrichtung durch Temperaturänderungen sowie durch Schmutz oder einen Film beeinflußt, der sich auf den optischen Oberflächen der Komponenten ausbildet, wodurch stärkere übertragungsänderungen hervorgerufen werden als sie durch den Rauch allein hervorgerufen würden.The sensitivity of the detector is then expressed in darkening values with typical values in the range of 0.2 - 4; measured per foot or 30 cm. Even though however, such a device has good short-term stability has poor long-term stability and requires calibration before each test. In addition, the facility in question is affected by temperature changes as well Dirt or a film that settles on the optical surfaces of the components trains, whereby stronger transmission changes are caused than them caused by smoke alone.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, Verbesserungen bei Rauchdetektoren sowie dem Betriebsverfahren für solche Detektoren zu schaffen. Darüberhinaus sollen ein thermisch stabiler selbsteichender Dunkel-Rauchdetektor und ein Verfahren zum Betreiben des betreffenden Detektors geschaffen werden.The invention is accordingly based on the object of improvements in smoke detectors as well as the operating procedure for such detectors. In addition, a thermally stable, self-calibrating dark smoke detector should be used and a method for operating the detector in question can be provided.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die in den Patentansprüchen erfaßte Erfindung.The object indicated above is achieved by what is stated in the patent claims detected invention.

Gemäß der Erfindung ist ein selbsteichender Rauchdetektor geschaffen, der eine Lichtquelle und einen Fotodetektor umfaßt, der in räumlicher Beziehung zu der betreffenden Lichtquelle angeordnet ist und der imstande ist, ein analoges elektrisches Ausgangsignal zu erzeugen, welches eine Funktion der Lichtmenge ist, die mit Hilfe des Detektors von der Lichtquelle her ermittelt wird. An dem Detektor ist ein Analog-Digital-Wandler angeschlossen, der dem analogen Ausgangs signal des Detektors entsprechende digitale Signale zu erzeugen imstande ist. Mit dem Analog-Digital-Wandler ist ein digitaler Prozessor verbunden, der Speichereinrichtungen und Signalverarbeitungsein.-richtungen umfaßt, welche den Detektor periodisch neu zu eichen gestatten und welche zwischen solchen neuen Eichungen Rauch-Proben-Tests durchzuführen gestatten. Darüberhinaus können Fühlelemente, wie Wärmesensoren, an dem System angeschlossen und periodisch auf einer automatischen Grundlage wieder bzw.According to the invention, a self-calibrating smoke detector is provided, which comprises a light source and a photodetector which are in spatial relationship is arranged to the light source in question and which is capable of an analog electrical To generate output signal which is a function of the Is the amount of light that is determined with the help of the detector from the light source. An analog-to-digital converter is connected to the detector, the analog output signal of the detector is able to generate corresponding digital signals. With the analog-to-digital converter is connected to a digital processor, the memory devices and signal processing means which periodically re-create the detector to allow calibration and which between such new calibrations smoke sample tests allow to perform. In addition, sensing elements such as heat sensors can be connected to connected to the system and reconnected periodically on an automatic basis respectively.

neu geeicht werden.be recalibrated.

Gemäß einer Modifikation der Erfindung ist ein Fotodetektor -paar vorgesehen, dessen einer Fotodetektor für eine Lichtquelle sichtbar ist, die durch Rauch abgedunkelt werden kann, und dessen anderer Detektor von einer zweiten Quelle oder von der ersten Quelle über ein Dämpfungsglied sichtbar ist, um ein temperaturstabiles System zu bilden.According to a modification of the invention is a pair of photodetectors provided, a photodetector of which is visible to a light source passing through Smoke can be darkened, and its other detector from a second source or is visible from the first source via an attenuator to a temperature-stable System to form.

Durch die Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Abdunkelungs-Rauchdetektors mit einer Lichtquelle und einem Fotodetektor geschaffen, wobei das analoge Ausgangssignal des betreffenden Detektors zunächst in digitale Signale umgesetzt wird, die dann periodisch mit einem zuvor in einem Speicher als Bezugssignalpegel gespeicherten Ausgangssignal verglichen werden, wobei der betreffende Bezugssignalpegel erforderlichenfalls für eine autonatische Eichung des Systems korrigiert wird. Dabei kann jeder neue Bezugspegel nach der automatischen Neueichung als Bezugspegel für Proben-Operationen ausgenutzt werden, um das Vorhandensein oder Fehlen von Rauch zu bestimmen. Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.The invention also provides a method of operating a darkening smoke detector provided with a light source and a photodetector, the analog output signal of the detector in question is first converted into digital signals, which then periodically with one previously stored in a memory as a reference signal level Output signal are compared, the relevant reference signal level if necessary is corrected for an automatic calibration of the system. Anyone can do this Reference level after automatic recalibration as reference level for sample operations can be used to determine the presence or absence of smoke. Based The invention is explained in more detail below by way of example from drawings.

Fig. 1 zeigt in einem einfachen schematischen Blockdiagramm einen gemäß der Erfindung aufgebauten selbsteichenden Hauchdetektor. Fig. 1 shows in a simple schematic block diagram a self-calibrating according to the invention Breath detector.

Fig. 2 zeigt eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, wobei jedoch in weiteren Einzelheiten die funktionellen Komponenten eines in Fig. 1 dargestellten Prozessors veranschaulicht sind.FIG. 2 shows a view similar to FIG. 1, but with further Details the functional components of a processor shown in FIG are illustrated.

Fig. 3 zeigt in einem Schaltplan einen Analog-Digital-Wandler, der in Verbindung mit dem Detektor verwendet werden kann.Fig. 3 shows a circuit diagram of an analog-to-digital converter can be used in conjunction with the detector.

Fig. 4 zeigt einen Signalverlauf des charakteristischen Ausgangssignals der in Fig. 3 dargestellten Schaltungsanordnung.4 shows a waveform of the characteristic output signal the circuit arrangement shown in FIG.

Fig. 5 zeigt einen Schaltplan eines modifizierten Analog-Digital-Wandlers.Fig. 5 shows a circuit diagram of a modified analog-to-digital converter.

Fig. 6 zeigt einen Signalverlauf des Ausgangssignals der in Fig. 5 dargestellten Schaltungsanordnung.FIG. 6 shows a waveform of the output signal in FIG. 5 circuit arrangement shown.

Fig. 7 zeigt einen Schaltplan einer noch weiteren Modifikation des Analog-Digital-Wandlers.Fig. 7 shows a circuit diagram of yet another modification of the Analog-to-digital converter.

Fig. 8 zeigt einen Signalverlauf des Ausgangsignals der in Fig. 7 dargestellten Schaltungsanordnung.FIG. 8 shows a waveform of the output signal in FIG. 7 circuit arrangement shown.

Fig. 9 zeigt einen Schaltplan eines noch weiteren Analog-Digital-Wandlers.Fig. 9 shows a circuit diagram of yet another analog-to-digital converter.

Fig.1O zeigt einen Signalverlauf des Ausgangssignals der in Fig. 9 dargestellten Schaltungsanordnung.FIG. 10 shows a waveform of the output signal in FIG. 9 circuit arrangement shown.

Fig.11 zeigt einen Schaltplan einer Doppelzellenmodifikation der Erfindung.Figure 11 shows a circuit diagram of a twin cell modification of the invention.

Fig. 12 zeigt schematisch in einer Draufsicht eine modifizierte Doppelzellenanordnung. Fig. 12 shows schematically a modified double cell arrangement in a plan view.

Fig. 13 zeigt schematisch einen Rauchdetektor vom Ionisationstyp, der bei der Erfindung verwendet werden kann. Fig. 13 schematically shows an ionization type smoke detector, which can be used in the invention.

Fig. 14 zeigt eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2, wobei jedoch eine Modifikation veranschaulicht ist. FIG. 14 shows a view similar to FIG. 2, but with one Modification is illustrated.

Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen beschrieben. Zunächst sei auf Fig. 1 besonders Bezug genommen, in der in einem einfachen Blockdiagramm ein Abdunkelungs-Rauchdetektor mit automatischen Selbsteichungseigenschaften veranschaulicht ist. Das System wird automatisch und periodisch jegliche Änderung seiner eigenen Betriebseigenschaften kompensieren, allerdings mit Ausnahme jener, die auf das Vorhandensein von Rauch zurückgehen. In Fig. 1 ist mit 10 generell eine Lichtquelle, wie eine Leuchtdiode LED bezeichnet, die in räumlicher Beziehung zu einer lichtempfindlichen bzw. auf Lichtlansprechenden Einrichtung, wie einem Fotodetektor 12 vorgesehen ist. Die betreffende Anordnung ist dabei so getroffen, daß ein Lichtstrahl 14 auf den Detektor 12 strahlt. Bei der üblichen bzw. gebräuchlichen Ausführungsform eines Rauchdetektors kann Luft zwischen der Lichtquelle 10 und dem Fotodetektor 12 hindurchtreten, so daß jeglicher in der Luft enthaltene Rauch von dem Lichtstrahl 14 mitgeführt wird, den betreffenden Strahl bedämpft und eine Betätigung bzw. Auslösung des Rauchdetektorsystems bewirkt, wenn die Rauchdichte einen bestimmten Pegel erreicht.The following are the preferred embodiments of the invention described in detail. First of all, particular reference is made to FIG. 1, in which in a simple block diagram a dimming smoke detector with automatic Self-calibration properties is illustrated. The system will automatically and periodically compensate for any change in its own operating characteristics, but with the exception of those that go back to the presence of smoke. In Fig. 1, 10 generally denotes a light source, such as a light-emitting diode LED, those in spatial relation to a light-sensitive or light-sensitive Device such as a photodetector 12 is provided. The order in question is made such that a light beam 14 shines on the detector 12. at the usual or customary embodiment of a smoke detector can be air pass between the light source 10 and the photodetector 12 so that any Smoke contained in the air is carried along by the light beam 14, the relevant The beam is dampened and the smoke detector system is actuated or triggered, when the smoke density reaches a certain level.

Der Fotodetektor 12 kann irgendeine Einrichtung aus einer Vielzahl von verschiedenen lichtempfindlichen Einrichtungen sein.The photodetector 12 can be any of a variety of devices from different photosensitive devices.

In der Pwgis hat sich herausgestellt, daß ein Fotodetektor mit einer Kadmium-Sulfid-Zelle, die ein Spitzen-ausgangssignal von 6150 A liefert, zufriedenstellende Ergebnisse erbringt. Dieses Material bringt ein mittleres Gesamt-Spektralverhalten bei guter Temperatur- und Widerstands charakteristik mit sich. Der Fotodetektor 12 ist eine Analog-Einrichtung, die ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen imstande ist, welches der von der Lichtquelle 10 her ermittelten Lichtmenge entspricht. Während des normalen Betriebs unter Dauerzustandsbedingungen hinsichtlic-h der Temperatur und ohne Vorhandensein von Rauch wird somit das Ausgangssignal des Detektors über eine kurze Zeitspanne hinweg stabil sein. Jeglicher Rauch, der durch den Strahl 14 hindurchtritt, wird jedoch die Lichtmenge herabsetzen, die auf den Detektor auftrifft, wodurch dessen elektrisches Ausgangs signal seinerseits vermindert sein wird.In the Pwgis it turned out that a photodetector with a Cadmium sulfide cell providing a peak output of 6150 A is satisfactory Produces results. This material has an average overall spectral behavior with good temperature and resistance characteristics. The photo detector 12 is an analog device capable of generating an electrical output signal is capable of which corresponds to the amount of light determined by the light source 10. During normal operation under steady state conditions with regard to temperature and in the absence of smoke, the detector output is thus over be stable for a short period of time. Any smoke coming through the beam 14 but will decrease the amount of light that hits the detector, whereby its electrical output signal will in turn be reduced.

über eine lange Zeitspanne hinweg neigt ein System des obigen Typs jedoch dazu, aufgrund verschiedener Faktoren instabil zu sein, wie aufgrund der Ansammlung von Schmutz eines Filmes, von Staub, etc. auf der optischen Fläche der Einrichtung 12 und aufgrund von Änderungen in den elektrische Eigenschaften der Einrichtung, und zwar infolge des Alterns, der Temperatur und dergleichen. Infolgedessen wird sich das elektrische Ausgangs signal der betreffenden Einrichtung in typischer Weise über eine lange Zeitspanne hinweg vermindern. Bei der vorliegenden Erfindung werden Änderungen in den Betriebseigenschaften des Systems dadurch korrigiert, daß das System auf einer regulären periodischen Grundlage neu bzw. wieder geeicht wird.over a long period of time, a system of the above type tends to be however, tends to be unstable due to various factors such as the Accumulation of film dirt, dust, etc. on the optical surface of the Facility 12 and due to changes in the electrical properties of the Facility due to aging, temperature and the like. Consequently the electrical output signal of the facility in question is more typical Diminish wisely over a long period of time. In the present invention changes in the operating characteristics of the system are corrected by the system is recalibrated or recalibrated on a regular periodic basis.

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird das Ausgangssignal des Fotodetektors 12 einem Analog-Digital-Wandler 16 zugeführt, der die analogen Signale des Fotodetektors in digitale Signale umzusetzen gestattet. Von dem Analog-Digital-Wandler werden die digitalen Signale einem digitalen Prozessor 18 zugeführt, der ein Voll-Rechner, eine festliegende Verknüpfungsanordnung oder ein Mikroprozessor beispielsweise sein kann.As shown in FIG. 1, the output of the photodetector 12 becomes an analog-to-digital converter 16 fed to the analog signals from the photodetector to convert into digital signals. From the analog-to-digital converter the digital signals are fed to a digital processor 18, which is a full computer, be a fixed link arrangement or a microprocessor, for example can.

Die Funktion des digitalen Prozessors 18 besteht darin, den Detektor in diskreten Intervallen neu bzw. wieder zu eichen sowie Rauchproben - Operationen zwischen den betreffenden Eichungen vorzunehmen. Der digitale Prozessor ist mit einer Alarmeinrichtung 20 verbunden, die in dem Fall betätigt bzw.The function of the digital processor 18 is to act as the detector to be re-calibrated or re-calibrated at discrete intervals as well as smoke samples - carry out operations between the calibrations concerned. The digital processor is connected to an alarm device 20, which is actuated or

ausgelöst wird, das die Rauchdichte zwischen der Lichtquelle 10 und dem Detektor 12 einen bestimmten Wert überschreitet, der periodisch durch die Eichungsoperation eingestellt wird.is triggered that the smoke density between the light source 10 and the detector 12 exceeds a certain value which is periodically determined by the calibration operation is set.

Eine typische Zeitspanne bzw. Periode zwischen den durch den digitalen Prozessor 18 ausgeführten Eichungen könnte auf 10 Minuten festgesetzt sein, wobei die Rauchproben-Prozeduren alle 5 Sekunden erfolgen. Demgemäß wird der Alarmpegel alle 10 Minuten eingestellt werden, um jegliche Änderungen in den Betriebseigenschaften des Systems zu kompensieren.A typical time span or period between the through the digital Calibrations performed by processor 18 could be set at 10 minutes, with the smoke sampling procedures take place every 5 seconds. Accordingly, the alarm level becomes adjusted every 10 minutes to reflect any changes in operating characteristics of the system to compensate.

Die Abtastung der Atmosphäre auf das Vorhandensein von Rauch oder anderen Aerosolen wird auf einer häufigeren Grundlage zwischen den jeweiligen Eichungen durchgeführt, um nämlich sicherzustellen, daß das Vorhandensein von Rauch umgehend ermittelt und der Alarm ausgelöst wird.Scanning the atmosphere for the presence of smoke or other aerosols will be used on a more frequent basis between respective calibrations namely to ensure that the presence of smoke promptly detected and the alarm is triggered.

Zusätzlich zu seiner HauptRunktion als optischer Rauchdetektor in der dargestellten Art und Weise könnte das System außerdem dazu herangezogen werden, die Temperatur zu überwachen, indem eine temperaturempfindliche Einrichtung, wie ein Thermistor 22, mit dem Analog-Digital-Wandler 16 verbunden wird. Das Ausgangssignal des Thermistors 22 stellt ein analoges Eingangssignal für einen Wandler 16 dar, der seinerseits digitale Signale abgibt, die für die Verarbeitung in dem digitalen Prozessor 18 geeignet sind. Das Ausgangssignal des Thermistors kann somit dazu herangezogen werden, die Alarmeinrichtung 20 auszulösen, wenn eine Temperaturänderungsrate oder wenn eine festliegende bzw. festvorgegebene Bezugstemperatur überschritten ist. Das Signal könnte außerdem von dem Prozessor dazu herangezogen werden, zu bestimmen, ob die betreffende Einheit selbst neu bzw. wieder geeicht werden sollte. Das System kann außerdem in Verbindung mit einem Rauchdetektor 23 vom Ionisationstyp verwendet werden, wie er in Form eines Kästchens angedeutet und in Fig. 13 näher gezeigt ist.In addition to its main function as an optical smoke detector in In the manner shown, the system could also be used to monitor the temperature by using a temperature sensitive device such as a thermistor 22 to which the analog-to-digital converter 16 is connected. The output signal the thermistor 22 represents an analog input signal for a converter 16, which in turn emits digital signals that are required for processing in the digital Processor 18 are suitable. The output signal of the thermistor can thus be used for this purpose are to trigger the alarm device 20 when a rate of temperature change or if a fixed or fixed reference temperature is exceeded. The signal could also be used by the processor to determine whether the unit in question should be recalibrated or recalibrated. The system can also be used in conjunction with an ionization type smoke detector 23 as indicated in the form of a box and in FIG. 13 closer is shown.

Um automatische Eichungsoperationen in dem System vorzunehmen, kann der digitale Prozessor außerdem dazu herangezogen werden, zwischen niedrigen Pegeln der Rauchausbildung, wie sie üblicherweise von einer Gruppe von Rauchern verursacht wird, und einer tatsächlichen Gefahr zu unterscheiden, die vorliegt, wenn der Rauch von einem Feuer ausgeht.In order to perform automatic calibration operations in the system, the digital processor can also be used to switch between low levels the smoke formation commonly caused by a group of smokers and a real danger that is present when the smoke occurs emanates from a fire.

Obwohl der digitale Prozessor 13 ein Vollrechner oder eine festliegende Verknüpfungsanordnung sein kann, wird bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Mikrorechner, wie ein Einzelchip-Mikrorechner verwendet, wie er beispielsweise von der Firma Motorola erhältlich ist. Ein derartiger Mikroprozessor, der bevorzugt für die Verwendung in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt, ist ein Vier-BiteKS-Mikrorechner, wie er von der Firma Motorola Semiconductors Products, Inc. erhältlich ist und der zur Mikrorechnerfamilie MC 141000 gehört. Ein Funktions-Block-Diagramm des Mikrorechners ist in Fig. 2 veranschaulicht. Die betreffende Einheit zeichnet sich durch niedrigen Leistungsbedarf aus; sie arbeitet im Bereich von 3 bis 6,5 V bei 0,36 bis 11,5 mW.Although the digital processor 13 is a full computer or a fixed Linkage arrangement is used in the preferred embodiment of the invention a microcomputer, such as a single-chip microcomputer, such as the one used by him available from Motorola. One such microprocessor that is preferred for use in connection with the present invention is used, is a four-bit KS microcomputer such as that from Motorola Semiconductors Products, Inc., which is part of the MC 141000 family of microcomputers. A function block diagram of the microcomputer is illustrated in FIG. The unit in question draws are characterized by low power requirements; it works in the range of 3 to 6.5 V at 0.36 to 11.5 mW.

Die Eingangssignale für den Prozessor 18 werden von dem Analog-Digital-Wandler 1G geliefert, der in dem Fall im Multiplexbetrieb betrieben sein kann, daß er an verschiedene AbSühleinrichtungen angeschlossen ist, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist. Zu diesem Zweck kann eine Einrichtung MC 144447 verwendet werden.The input signals for the processor 18 are from the analog-to-digital converter 1G supplied, which can be operated in multiplex mode in the event that it is on various AbSühleinrichtungen is connected, as illustrated in FIG is. A device MC 144447 can be used for this purpose.

Eine wahlweise vorgesehene Eingabeeinrichtung für den Mikroprozessor kann eine manuell betätigte Drucktaste 25 sein, die einen Eingangsanschluß mit Erde bzw. Masse verbindet. Die Funktion der Drucktaste 25 besteht darin, eine zwangsweise Neu-bzw. Wiedereichung des Systems zu ermöglichen. Eine derartige Eigenschaft ist in den Fällen von Vorteil, daß der Alarm infolge nicht-gefährlicher Zustände ausgelöst wird, die von einer übergangs-Eigenschaft sind, beispielsweise dann, wenn übermäßiger Rauch vom Kochen auftritt,wenn ein Feuer an einer Feuerstelle entfacht wird oder dgl. Wenn der Alarm unter solchen Bedingungen ausgelöst ist, dann kann das System dadurch neu geeicht werden, daß die Taste 25 betätigt wird.An optional input device for the microprocessor may be a manually operated push button 25 having an input connection to ground or mass connects. The function of the push button 25 is to compulsorily New or To enable re-allocation of the system. One such property is in those cases that the alarm is beneficial as a result non-dangerous States that are triggered by a transition property, for example then when there is excessive smoke from cooking when there is a fire on a hearth is kindled or the like. If the alarm is triggered under such conditions, then the system can be recalibrated by pressing button 25.

Dadurch wird ein neuer Bezugspegel in dem System eingestellt.This sets a new reference level in the system.

Auf diese Weise wird der Alarm abgeschaltet, und das System wird, nachdem sich der kurzzeitig aufgetretene Rauch aufge-- sich - - - -- - - -. - - - - - - -löst hat,/automatisch selbst aur die existierenden Bedingungen neu eichen.This will turn off the alarm and the system will after the short-term smoke appeared - - - - - - -. - - - - - - -solves / automatically re-calibrate itself to the existing conditions.

Ein weiterer derartiger Mikroprozessor ist der in Fig. 14 dargestellte Einzelchip-NMS-Mikrorechner MC 3170 der Firma Motorola. Derartige Mikroprozessoren umfassen auf einem einzigen Chip stark integrierte Schaltungen, die eine erhebliche Flexibilität hinsichtlich des Aufbaus und der funktionellen Betriebsweise der Schaltungsanordnung unter geringen Kosten und in kompakter Form mit sich bringen. Der Prozessor 18' gemäß Fig. 14 ist ein Acht-Bit-Mikrocomputer bzw. -Mikrorechner, bei dem eine N-Kanal-Silikon-Gate-Technologie unter Anwendung der Ionen-Implantation benutzt ist. Der betreffende Mikrocomputer verwendet einen masken-programmierbaren 2048-By!Pestwertspeicher 24 und einen 64-By@sNotizbl-ockspeinher RAM 26 mit wahlfreiem Zugriff sowie 4 Eingangs- und Ausgangs-Anschlüsse 28,30,32 und 34. In der Praxis sind zwei der betreffenden Anschlüsse, wie die Anschlüsse 28 und 30, mit -dem Analog-Digital-Wandler 16' verbunden. Der Prozessor umfaßt außerdem eine programmierbare binäre Zeitsteuerschaltung 36, die in drei Betriebsarten betreibbar ist, nämlich in einem Intervall-Zeitsteuerbetrieb, in einem Impulsbreiten-Meßbetrieb und in einem Ereignis-Zähler-Betrieb. Die Zeitbasis für die betreffende Einheit kann mit Hilfe eines Quarzes, einer LC-oder RC-Schaltung geschaffen werden, und zwar extern oder intern. Das System arbeitet mit geringer Leistung, wobei die typische Leistungsanforderung in der Größenordnung von 275 mW bei Verwendung einer einigen Spannungsversorgungsanordnung liegt, die eine Spannung von 5V+10% abgibt.Another such microprocessor is that shown in FIG Single-chip NMS microcomputer MC 3170 from Motorola. Such microprocessors comprise highly integrated circuits on a single chip that provide a substantial Flexibility with regard to the structure and the functional mode of operation of the circuit arrangement at low cost and in a compact form. The processor 18 ' 14 is an eight-bit microcomputer employing N-channel silicon gate technology using ion implantation. The microcomputer in question uses a mask-programmable 2048-By! pest value memory 24 and a 64-By @ sNotizbl-ockspeinher RAM 26 with random access and 4 input and output connections 28,30,32 and 34. In practice, two of the ports involved are like the ports 28 and 30 connected to the analog-to-digital converter 16 '. The processor also includes a programmable binary timing circuit 36 operable in three modes is, namely, in an interval timing mode, in a pulse width measuring mode and in an event counter operation. The time base for the unit in question can be created with the help of a crystal, an LC or RC circuit, and although external or internal. The system operates at low power, with the typical Performance requirement in the order of 275 mW when in use a single voltage supply arrangement, which has a voltage of 5V + 10% gives away.

Zur Umsetzung des analogen Ausgangssignals des Fotodetektors in digitale Signale können verschiedene Arten von Analog-Digital-Wandlern verwendet werden. Die betreffenden Digitalsignale können dann von dem digitalen Prozessor 18 verarbeitet werden. In Fig. 3 bis 10 sind Beispiele für mehrere verschiedene Analog-Digital-Wandler gezeigt, die für diesen Zweck verwendet werden können, wobei die typischen Signalverläufe veranschaulicht sind, die von dem betreffenden Wandlern erzeugt werden. Der in Fig. 3 dargestellte Wandler besteht aus einem Hysteresis-Verknüpfungsglied 40,mit dem ein lichtempfindlicher Typ eines Fotodetektors 42 verbunden ist.For converting the analog output signal from the photodetector into digital Signals can be used in various types of analog-to-digital converters. The digital signals in question can then be processed by the digital processor 18 will. 3 to 10 are examples of several different analog-to-digital converters shown that can be used for this purpose, with the typical waveforms are illustrated which are generated by the transducer in question. The in Fig. 3 converter shown consists of a hysteresis link 40, with the a photosensitive type photodetector 42 is connected.

Dieses Verknüpfungsglied ist auf der einen Seite über einen Kondensator 44 mit Erde bzw. Masse verbunden, und der Ausgang des betreffenden Verknüpfungsgliedes ist mit einem Anschluß des digitalen Prozessors 18 verbunden. Das auf die lichtempfindliche Einrichtung 42 auftreffende Licht wird die Frequenz der Schaltungsanordnung steuern, welche eine Folge von digitalen Impulsen erzeugt, wie sie in Fig. 4 veranschaulicht sind.This link is on the one hand via a capacitor 44 connected to earth or ground, and the output of the relevant logic element is connected to one port of the digital processor 18. That on the photosensitive Means 42 incident light will control the frequency of the circuitry, which generates a train of digital pulses as illustrated in FIG are.

In Fig. 5 ist ein ähnlicher Wandler wie in Fig. 3 gezeigt, wobei jedoch eine Ausnahme insoweit besteht, als anstelle der Fotowiderstandseinrichtung 42 eine Fotodiode 46 mit dem Hysteresis-Verknüpfungsglied 48 verbunden ist, um Impulsformen der in Fig. 6 dargestellten Art zu erzeugen.FIG. 5 shows a converter similar to that in FIG. 3, but with there is an exception to the extent that instead of the photoresistor device 42 a Photodiode 46 is connected to the hysteresis logic gate 48 to generate pulse shapes of the type shown in FIG. 6.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Schaltungsanordnung ist irgendeine Art von Fotodetektoreinrichtung 50 in Reihe zu einem Kondensator 52 geschaltet, wobei diese Reihenschaltung der Reihenschaltung von Widerständen 54 und 56 parallel geschaltet ist. Zwischen den Widerständen und dem Fotodetektor 50 ist eine Diodenanordnung 58 vorgesehen, deren Ausgangssignal die Basis eines Transistors 60 steuert, der seinerseits über eine Leitung 62 eine Reihe von Ausgangsimpulsen der in Fig. 8 dargestellten Art abgibt.In the circuit arrangement shown in FIG. 7, any Type of photodetector device 50 connected in series with a capacitor 52, this series connection of the series connection of resistors 54 and 56 in parallel is switched. Between the resistors and the photodetector 50 is a diode arrangement 58 provided, the output signal controls the base of a transistor 60, the in turn a series of output pulses via a line 62 the in Fig. 8 type shown.

Bei dem in Fig. 9 dargestellten Wandler ist eine Fotowiderstandszelle 64 auf einer Seite mit einer Hysteresis-Einrichtung 66 und auf der anderen Seite mit dem digitalen Prozessor verbunden. Die Hysteresis-Einrichtung 66 ist an einem weiteren Anschluß des Prozessors angeschlossen. Ein Kondensator 68 liegt zwischen dem Verbindungspunkt der beiden Einrichtungen und Erde bzw. Masse. Die betreffende Schaltungsanordnung erzeugt eine Reihe von Ausgangsimpulsen, die sich überlappen, wie dies in Fig. 10 angedeutet ist. Dabei wird jede Überlappung, die in Fig. 10 mit T gekennzeichnet ist, durch den digitalen Prozessor gemessen.The transducer shown in Fig. 9 is a photoresist cell 64 on one side with a hysteresis device 66 and on the other side connected to the digital processor. The hysteresis device 66 is on one connected to another connection of the processor. A capacitor 68 is between the connection point of the two devices and earth or ground. The person in question Circuit arrangement generates a series of output pulses that overlap, as indicated in FIG. Each overlap shown in FIG. 10 marked with T, measured by the digital processor.

In der Praxis wird der digitale Prozessor so programmiert, daß Rauch-Abgasmessungen des Fotodetektor -Ausgangssignals auf einer häufigen Grundlage und eine Eichung des Systems auf einer weniger häufigen Grundlage vorgenommen werden.In practice, the digital processor is programmed to take smoke and exhaust measurements of the photodetector output signal on a frequent basis and calibration of the system can be made on a less frequent basis.

Auf der Rauch-Abtast-Grundlage wird das digitale Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers - bei dem es sich um eine Funktion des Ausgangssignals des Fotodetektors handelt, mit einem Bezugssignal verglichen, welches in einem Speicher des Prozessors während einer vorhergehenden Eichungsoperation eingegeben worden ist. Typische Eichungsoperationen können in der Größenordnung von beispielsweise alle 10 Minuten durchgeführt werden, während Rauch-Abtastoperationen alle 5 Sekunden durchgeführt werden könnten. Wenn während einer Eichungsoperation das Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers beispielsweise durch 3000 Impulse gegeben ist, werden die Daten in dem Speicherbereich des Prozessors untergebracht,und die vorgehenden Bezugsdaten werden beseitigt.The digital output of the Analog-to-digital converter - which is a function of the output signal of the Photodetector acts, compared with a reference signal which is in a memory of the processor during a previous calibration operation is. Typical calibration operations can be on the order of, for example performed every 10 minutes, while smoke-sensing operations every 5 seconds could be done. If during a calibration operation the output signal of the analog-digital converter is given for example by 3000 pulses the data are accommodated in the memory area of the processor, and the previous ones Reference data will be eliminated.

Während der dazwischen häufig auftretenden Rauch-Abtastoperationen wird das Ausgangsignal des Fotodetektors, welches in digitale Impulse umgesetzt ist, mit den Bezugsdaten in kein Unterschied zwische denDaten im dem Speicher verglichen. Unter der Annahme, daß/Speicher und den Daten von der Abtastoperation her vorhanden ist, wird kein Alarm erzeugt. Wenn jedoch die Abtastdaten unterhalb der einen bestimmten Wert bezugsdaten liegen,und zwar um/dann wird der Prozessor die Alarmeinrichtung 20 auslösen. Das verminderte digitale Ausvermindertes Ausganyssigna,$ gangsslgnE des Wandlers stellt ein / aes Fotodetektors dar, welches sich aus dem Vorhandensein von Rauch zwischen der Lichtquelle und dem Fotodetektor ergibt. Unter der Annahme eines normalen Betriebs zwischen den Eichungszyklen des Systems wird der Prozessor wieder automatisch den alten Bezugswert in dem Speicher durch einen neuen Bezugswert für die Verwendung bei der nächsten Reihe von Rauch-Abtastoperationen ersetzen.Demgemäß wird jegliche Änderung in den Langzeit-Betriebseigenschaften des Detektors durch periodische automatische Eichung des Systems kompensiert, so daß jede Rauchmessung in bezug auf eine neue, gültige Bezugsbasis vorgenommen wird. Die Ansammlung von Staub, Schmutz oder eines Filmes beispielsweise auf den optischen Flächen des Detektors über eine Zeitspanne hinweg oder eine Änderung in der Empfindlichkeit des Detektors infolge einer Temperaturänderung oder infolge anderer Faktoren wird automatisch durch die automatische periodische Eichung des Systems mit Hilfe des digitalen Prozessors korrigiert.During the frequent smoke-sensing operations in between is the output signal of the photodetector, which is converted into digital pulses is compared with the reference data in no difference between the data in the memory. Assuming that / memory and the data are present from the scan operation it will no alarm generated. However, if the sample data is below which is a certain value reference data, namely around / then the processor trigger the alarm device 20. The Diminished Digital Degraded Ausganyssigna, $ output signal of the converter represents a / aes photodetector, which is made up of the Presence of smoke between the light source and the photodetector results. Under assuming normal operation between calibration cycles of the system the processor automatically restores the old reference value in memory by one new benchmark for use in the next series of smoke sensing operations Accordingly, any change in the long-term operating characteristics of the Detector compensated by periodic automatic calibration of the system so that each smoke measurement is made with respect to a new, valid reference base. The accumulation of dust, dirt or a film, for example on the optical Areas of the detector over a period of time or a change in sensitivity of the detector as a result of a change in temperature or other factors automatically through the automatic periodic calibration of the system using the corrected digital processor.

Der Prozessor ist nun nicht nur selbsteichend, sondern er kann auch ein Warnsignal in dem Fall erzeugen, daß der Detektor aus irgendeinem Grunde unfähig ist, sich selbst zu eichen.The processor is now not only self-calibrating, but it can too generate a warning signal in the event that the detector is incapable for any reason is to calibrate yourself.

Ein derartiger Zustand könnte beispielsweise dann auftreten, daß sich eine der Komponenten des Systems über einen Brauchbarkeitswert hinaus verschlechtert hat, daß sich ein übermäßiger Film auf der Oberfläche des optischen Elements angesammelt hat oder daß ein katastrophaler Ausfall eines Bauelements erfolgt ist. Ein Rauchdetektor des angegebenen Typs unter Verwendung eines Mikroprozessors ist ziemlich einfach und extrem kompakt, und außerdem beseitigt er die Forderung nach jeglicher komplexer Anordnung bzw. Auslegung in der Rauchkammer. Der Detektor zeigt lediglich eine minimale Änderung beim Ansprechen auf verschiedenfarbigen Rauch an, wie bei Variationen von grau bis schwarz. Der Detektorpegel ist eine Funktion der Programmierung, und er kann eine externe Funktion des Detektors sein. Der Systemdetektor würde lediglich die Lichtquelle den Sensor und den Prozessor benötigen. Die Prozessoreinheit selbst kann von anderen Teilen des Detektors entfernt angeordnet sein; sie kann außerdem so ausgebildet sein, daß eine große Anzahl von Einheiten anstelle gerade einer einzigen Einheit gesteuert wird, wie dies veranschaulicht ist. Dies kann ohne weiteres durch Anwendung bekannter Multiplexverfahren vorgenommen werden. Da dasselbe Verfahren zur Ermittelung für die überprüfung des Betriebs herangezogen würde, weist insoweit das System eine hohe Bestimmbarkeit auf. Die Neu- bzw. Wiedereichung des Systems umfaßt nicht notwendigerweise eine vollständige Summierung am Ende des jeweiligen Eichungszyklus. So können beispielsweise die Daten eine gewisse digitale Zunahme einer Pauschalsumme umfassen, so daß eine langsame Änderung in den Zuständen kompensiert wird. Außerdem brauchen die Datenverarbeitungsoperationen nicht einfache Zähloperationen zu sein, um Operationsdaten zu quantifizieren, und zwar insofern, als auch andere Quantifizierungsvorgänge, wie Sukzessive Approximationen in vorteilhafter Weise angewandt werden können.Such a condition could occur, for example, that one of the components of the system deteriorates beyond a usability value has an excessive film accumulated on the surface of the optical element or that a catastrophic failure of a component has occurred. A smoke detector of the specified type using a microprocessor is quite simple and extremely compact, and moreover it eliminates the need for any complex Arrangement or design in the smoke chamber. The detector shows only a minimal Change in response to different colored smoke, as with variations of gray to black. The detector level is a function of programming, and it can be an external function of the detector. The system detector would only the light source need the sensor and the processor. The processor unit itself can be located remotely from other parts of the detector; she can also be designed to accommodate a large number of units rather than just one Unit is controlled as illustrated. This can be done easily Use of known multiplex methods can be made. Because the same procedure would be used to determine the review of the operation, points in this regard the system has a high degree of determinability. The new or re-enrichment of the system does not necessarily include a full summation at the end of each Calibration cycle. For example, the data may have some digital increase a lump sum so that it compensates for a slow change in states will. In addition, the data processing operations do not need simple counting operations to be to quantify operational data insofar as others as well Quantification processes, such as successive approximations, are advantageous can be applied.

Nunmehr sei auf Fig. 11 Bezug genommen, in der eine Modifikation der Erfindung veranschaulicht ist. Bei dieser Ausführungsform sind Einrichtungen vorgesehen, um die Betriebsstabilität unabhängig von Änderungen in der Betriebstemperatur und/oder Leitungs- bzw. Versorgungsspannung sicherzustellen. Das in Fig. 11 dargestellte System verwendet zwei Lichtquellen 70 und 72, bei denen es sich vorzugsweise um Leuchtdioden I,ED handelt, die in Reihe geschaltet sind, und die Zellen 74 bzw. 76 zu beleuchten gestatten. Jede Zelle ist Teil einer Schwing- bzw. Oszillatoreinheit, welche die Verknüpfungsglieder 78 und 80 in der oberen Schaltung und die Verknüpfungsglieder 82 und 84 in der unteren Schaltung umfaßt. Außerdem sind ein Widerstand 86 und ein Kondensator 88 in der oberen Schaltung sowie ein Widerstand 90 und ein Kondensator 92 in der unteren Schaltung enthalten.Referring now to FIG. 11, a modification of the Invention is illustrated. In this embodiment, facilities are provided to ensure operational stability regardless of changes in the operating temperature and / or Ensure line or supply voltage. That shown in FIG System uses two light sources 70 and 72, which are preferably LEDs I, ED, which are connected in series, and the cells 74 and 76 to illuminate. Each cell is part of a vibration or oscillator unit, which are the gates 78 and 80 in the upper circuit and the gates 82 and 84 in the lower circuit. Also, a resistor 86 and a Capacitor 88 in the upper circuit as well as a resistor 90 and a capacitor 92 included in the lower circuit.

Die Signalverläufe der Oszillatorbereiche sind nahe der zugehörigen Ausgänge veranschaulicht. In der Praxis sollte die Kapazität des Kondensators Cl wesentlich größer sein als die Kapazität des Kondensators C2. Bei der dargestellten Ausführungsform sollte das Verhältnis über 1000 zu 1 liegen.The waveforms of the oscillator areas are close to the associated ones Outcomes illustrated. In practice, the capacitance of the capacitor Cl be significantly larger than the capacitance of the capacitor C2. In the illustrated Embodiment, the ratio should be over 1000 to 1.

Die Schaltungsanordnung arbeitet nun in folgender Art und Weise. Wenn ein 1-Signal dem Eingangsanschluß G1 zugeführt wird, wird das Ausgangssignal in einen 1-Zustand übergehen.The circuit arrangement now works in the following manner. if a 1 signal is supplied to the input terminal G1, the output signal becomes in pass a 1 state.

Diese Zustandsänderung kann dazu ausgenutzt werden, einen Oszillator zu tasten oder einem Zähler zu signalisieren, daß der Oszillator in Betrieb gesetzt worden ist, und die Eingangsinformation solange aufzuzählen, bis das G-Signal einen Null-Zustand erreicht. Da die Leuchtdioden 70 und 72 in Reihe geschaltet sind und in derselben Umgebung untergebracht sind, wird jegliche Änderung in den thermischen Umgebungsbedingungen und /oder der Speisespannung beide Leuchtdioden beeinflussen, und beide Zellen 74 und 76 werden auf denselben Impedanzpegel betrieben. In der Praxis kann Luft, die ggf. Rauch oder ein anderes Aerosol enthalten kann, zwischen die Leuchtdioden 72 und die Zelle 76 eintreten, während der Lichtweg zwischen der Leuchtdiode 70 und der Zelle 74 einer Unterbrechung durch Rauch nicht ausgesetzt ist.This change in state can be used to create an oscillator to key or to signal a counter that the oscillator has started and enumerate the input information until the G signal has a Zero state reached. Since the light-emitting diodes 70 and 72 are connected in series and Are housed in the same environment, any change in the thermal Ambient conditions and / or the supply voltage affect both LEDs, and both cells 74 and 76 are operated at the same impedance level. In the Practice can air, which may contain smoke or another aerosol, between the light emitting diodes 72 and the cell 76 enter, while the light path between the Light emitting diode 70 and cell 74 are not exposed to smoke interruption is.

Da der Kondensator 88 eine höhere Kapazität aufweist als der Kondensator 92, wird die Anzahl der Vorgänge, die am Ausgang FO der unteren Schaltung im Vergleich zu dem Ausgang GO der oberen Schaltung auftreten, durch das Verhältnis zwischen den beiden Kondensatoren festgelegt sein. Wie bereits angedeutet, liegt ein typisches Beispiel des Verhältnisses bei 1000 zu 1.Because the capacitor 88 has a higher capacitance than the capacitor 92, the number of operations at the output FO of the lower circuit is compared to the output GO of the upper circuit occur by the ratio between the two capacitors. As already indicated, there is a typical one Example of the ratio at 1000 to 1.

Da jegliche Änderung in der Umgebungstemperatur und/oder der Speisespannung beide Zellen beeinflußt, wird derselbe Anteil an Impulsen an FO auftreten. Wenn Rauch vorhanden ist, wird der Betrag der Impulse am Ausgang 1110 abnehmen. Der mit der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 11 verbundene digitale Prozessor wird diese Impulse abtasten und mit einer Bezugsgröße vergleichen, die periodisch aktualisiert wird. Die reguläre und automatische Aktualisierungs- oder Neueichungs-Prozedur mit Hilfe des Prozessors hebt Verschlechterungen innerhalb angemessener Grenzen der haueZemente in dem System und jegliche verbleibende Speisespannungs- oder Temperaturschwankungen sowie einen Verlust der Signal stärke durch die Ausbildung von Schmutz auf den Oberflächen der optischen Elemente auf.As any change in the ambient temperature and / or the supply voltage affects both cells, the same proportion of pulses at FO will occur. if Smoke is present the amount of the pulses at output 1110 decrease. The digital processor connected to the circuit arrangement of FIG will sample these impulses and compare them with a reference value that is periodic is updated. The regular and automatic update or recalibration procedure with the help of the processor cancels deteriorations within reasonable limits the hewing cement in the system and any remaining supply voltage or temperature fluctuations and a loss of signal strength due to the build-up of dirt on the surfaces of the optical elements.

Nunmehr sei auf Fig. 12 Bezug genommen, in der eine weitere Modifikation der Erfindung veranschaulicht ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein hinsichtlich der Temperatur und Spannung kompensierter Rauchdetektor vorgesehen, und zwar ähnlich dem beider Ausführungsform gemäß Fig. 11 vorgesehenen Detektor. Der im vorliegenden Fall verwendete Rauchdetektor benötigt jedoch lediglich eine einzige Lichtquelle anstelle von zwei Lichtquellen. Gemäß Fig. 12 belichtet eine einzige Lichtquelle, wie eine Leuchtdiode 94, zwei Zellen 96 und 98, die beide in einem gemeinsamen Gehäuse 100 untergebracht sind. Die Leuchtdiode 94 ist an einem Ende des Gehäuses angebracht und auf einen Spiegel 102 am gegenüberliegenden Ende gerichtet. Der Spiegel dient dazu3 den Lichtweg von der Lichtdiode 94 zu der Zelle 98 hin umzulenken, die ebenfalls zu dem Spiegel hingerichtet ist. Die Zellen sind von der Lichtquelle durch eine Wand 104 getrennt, in der sich ein optisches Dämpfungsglied 106 in Reihe zu der Zelle 96 befindet. Die Funktion des optischen Dämpfungsgliedes 106 besteht darin3 das Licht von .der Leuchtdiode 94 derart zu vermindern, daß die Impedanz der Zelle 9G ähnlich der der Zelle 98 ist.Referring now to FIG. 12, there is another modification of the invention is illustrated. In this embodiment, there is a respect the temperature and voltage compensated smoke detector is provided, in a similar manner the detector provided in both embodiments according to FIG. The one in the present However, the smoke detector used only requires a single light source instead of two light sources. According to FIG. 12, a single light source illuminates like a light emitting diode 94, two cells 96 and 98, both in a common housing 100 are housed. The light emitting diode 94 is attached to one end of the housing and directed at a mirror 102 at the opposite end. The mirror serves to divert the light path from the light diode 94 to the cell 98, which also executed to the mirror. The cells are from the light source through a Wall 104 separated, in which an optical attenuator 106 in series with the Cell 96 is located. The function of the optical attenuator 106 is 3 to reduce the light from .der light emitting diode 94 so that the impedance of the cell 9G is similar to that of cell 98.

Jede Zelle ist mit einem Analog-Digital-Wandler 108 bzw. 110 verbunden, der seinerseits an einem digitalen Prozessor 112 112 angeschlossen ist. Der Prozessor 112 weist einen zu einer Alarmeinrichtung 114 hinführenden Ausgang auf, und zwar wie bei der prinzipiellen Ausführungsform.Each cell is connected to an analog-to-digital converter 108 or 110, which in turn on a digital processor 112 112 connected is. The processor 112 has an output leading to an alarm device 114 on, as in the basic embodiment.

Ein Rauchdetektor der oben beschriebenen Art gibt einen langen Strahl innerhalb eines kleinen Raumes ab und erzeugt dadurch eine starke Signaländerung in dem Fall, daß Rauch durch die Kammer hindurchtritt. Das System wird im Ausgleichszustand unabhängig von thermischen Änderungen oder Leitungsspannungsänderungen bleiben. Im Betrieb wird jede Abtastoperation dazu führen, daß ein Verknüpfungsglied geöffnet bzw. übertragungsf-ähig wird, um zu dem Prozessor einen Impuls-Burst hingelangen zu lassen, dessen Impulse gezählt und mit der zuvor erst festgelegten Bezugsgröße in der oben beschriebenen Weise verglichen werden.A smoke detector of the type described above gives a long beam within a small room and thereby generates a strong signal change in the event that smoke passes through the chamber. The system is in equilibrium remain independent of thermal changes or line voltage changes. In operation, any scan operation will result in a gate being opened or becomes capable of transmission in order to reach the processor with a pulse burst to let its pulses counted and with the previously defined reference value can be compared in the manner described above.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der in Fig. 11 dargestellten Analog-Digital-Wandler kann eine bessere Betriebsanpassung dadurch erzielt werden, daß Kondensatoren derselben oder etwa derselben Kapazität von beispielsweise 510 pF verwendet werden. Bei einer derartigen Anordnung würde das auf die Zelle 74 fallende Licht mechanisch mit Hilfe bekannter Einrichtungen so eingestellt werden, daß etwa derselbe Pegel auftritt wie durch das auf die Zelle 76 fallende Licht. In einem solchen Fall wäre F1 r F2. Der digitale Prozessor würde dann die Größen F1 und F2 aufzählen, und nach Erreichen einer festen Größe von FXwürde F2 verglichen werden. Diese Anordnung bringt eine größere Flexibilität als bei Verwendung eines Kondensators für die Erzeugung eines Tastsignals mit sich, da das Verknüpfungsglied eine Software-Funktion wäre. Darüberhinaus wäre die thermische Anpassung verbessert, da die Zelle 1 - Zelle 2 wäre, da Cl - C2 wäre und da der Oszillator 1 r Oszillator 2 wäre.In a preferred embodiment of that shown in FIG Analog-to-digital converter, better operational adaptation can be achieved by that capacitors of the same or approximately the same capacitance of, for example, 510 pF can be used. With such an arrangement, what would fall on cell 74 Light can be adjusted mechanically with the help of known devices so that about the same level occurs as caused by the light falling on cell 76. In one such a case would be F1 r F2. The digital processor would then have the sizes F1 and F2 enumerate, and after reaching a fixed size of FX, F2 would be compared. This arrangement brings greater flexibility than when using a capacitor for the generation of a key signal with itself, since the logic element is a software function were. In addition, the thermal adaptation would be improved since the cell 1 - cell 2 would be since Cl - C2 and since oscillator 1 would be r oscillator 2.

Die Auflösung der Messung erfolgte unter der Steuerung des Programmierers, und einfachere Osziallatorschaltungen können verwendet werden. Sofern erwünscht, können die Oszillatorfunktionen in den Prozessor selbst einbezogen sein.The resolution of the measurement took place under the control of the programmer, and simpler oscillator circuits can be used. If desired, the oscillator functions can be incorporated into the processor itself.

Nunmehr sei auf Fig. 13 Bezug genommen, in der eine Schaltungsanordnung für die Verwendung bei der Ermittlung von Rauch unter Anwendung von Ionisationsverfahren veranschaulicht ist. Die betreffende Schaltungsanordnung umfaßt eine Ionisationskammer 116 und einen FET-Transistor 118 mit isolierter Gate-Elektrode. Dieser Transistor 118 gibt ein Ausgangssignal an einen Analog-Digital-Wandler 16 ab. Wenn Rauch in die Ionisationskammer hineingelangt, wird die Ausgangsspannung der betreffenden Einrichtung absinken und die Auslösung eines Alarms für den Fall bewirken, daß die Absenkung einen bestimmten Wert überschreitet.Reference is now made to FIG. 13, in which a circuit arrangement for use in the detection of smoke using ionization methods is illustrated. The circuit arrangement in question comprises an ionization chamber 116 and an insulated gate FET transistor 118. This transistor 118 emits an output signal to an analog-to-digital converter 16. When smoke in the ionization chamber gets inside, the output voltage of the relevant Device sink and cause an alarm to be triggered in the event that the Reduction exceeds a certain value.

Claims (9)

Patentansprüche 1. zu Verfahren zum Ermitteln eines Aerosols, wie Rauch in einem gasförmigen Medium, dadurch gekennzeichnet, a) daß zumindest ein Lichtstrahl (14) durch das betreffende Medium abgegeben wird, b) daß die Lichtenergie des Lichtstrahls nach Hindurchtreten durch das betreffende Medium in analogie elektrische Signale umgesetzt wird, c) daß die analogen Signale in digitale Signale umgesetzt werden, d) daß zyklisch und in relativ langen Intervallen die digitalen Signale quantifiziert und die betreffende quantifizierte Größe als Bezugsgröße anstelle der jeweils zuvor aufgenommeinen Größe abgespeichert wird, e) daß zyklisch und relativ kurzen Intervallen die digitalen Signale quantifiziert und die betreffende Kurzzeit-Größe mit dem Bezugswert verglichen wird, f) und daß ein Alarm in dem Fall ausgelöst wird, daß jegliche Differenz zwischen der Kurzzeit-Größe und der Bezugsgröße einen bestimmten Betrag überschreitet. Claims 1. to a method for determining an aerosol, such as Smoke in a gaseous medium, characterized in that a) that at least one Light beam (14) is emitted through the medium in question, b) that the light energy of the light beam after passing through the medium in question in analogy electrical Signals is converted, c) that the analog signals are converted into digital signals d) that the digital signals are cyclical and at relatively long intervals quantified and the relevant quantified variable as a reference variable instead the previously recorded size is stored, e) that cyclically and relatively short intervals the digital signals are quantified and the relevant short-term quantity is compared with the reference value, f) and that an alarm is triggered in the event that that any difference between the short-term quantity and the reference quantity is definite Amount exceeds. 2. System zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei das Vorhandensein eines Aerosols, wie Rauch, in einem gasförmigen Medium ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, a) daß eine Lichtquelle (10) vorgesehen ist, die einen Lichtstrahl (14) durch das betreffende Medium hindurch abzugeben vermag, b) daß in Abstand von der Lichtquelle (10) und in dem betreffenden Lichtweg (14) eine lichtempfindliche Einrichtung (12) vorgesehen ist, die der Intensität des Lichtstrahls (14) entsprechende analoge elektrische Signale zu erzeugen imstande ist, c) daß mit der lichtempfindlichen Einrichtung (12) eine Analog-Digital-Wandlereinrichtung (16) verbunden ist, welche die analogen Signale von der betreffenden lichtempfindlichen Einrichtung (12) in digitale Signale umzusetzen gestattet, d) daß eine digitale Verarbeitungseinrichtung (18) mit einer Speichereinrichtung (26) vorgesehen ist, welche Bezugsdaten zu speichern gestatten, wobei die betreffende Verarbeitungseinrichtung (18) mit der Wandlereinrich-- - - - - - - - - - - - in -tung t15) derart verbunden ist, dab zyklisch und/relativ großen Zeitspannen das Ausgangssignal der Wandlereinrichtung (16) mit dem Bezugssignal verglichen wird in una aaß zyKllsen una/relazlv iangen einspannen aas Ausgangssignal der Wandlereinrichtung (16) gemessen und in der Speichereinrichtung als neue Bezugsgröße gesetzt wird, e) und daß mit der Verarbeitungseinrichtung (18) eine Alarmeinrichtung (20) verbunden ist, die ein Alarmsignal in dem Fall zu erzeugen vermag, daß während eines Kurzzeitvergleichs irgendeine einen bestimmten Betrag übersteigende Differenz ermittelt wird.2. System for performing the method according to claim 1, wherein the The presence of an aerosol, such as smoke, in a gaseous medium is determined, characterized in that a) a light source (10) is provided which emits a light beam (14) able to deliver through the medium in question, b) that at a distance of the light source (10) and a light-sensitive one in the relevant light path (14) Facility (12) is provided that the intensity of the light beam (14) is able to generate corresponding analog electrical signals, c) that with the light-sensitive device (12) an analog-to-digital converter device (16) which is connected to the analog signals from the relevant photosensitive Device (12) to be converted into digital signals, d) that a digital Processing device (18) is provided with a storage device (26), which allow reference data to be stored, the processing device in question (18) with the converter device - - - - - - - - - - - - in -tung t15) connected in this way is that the output signal of the converter device is cyclical and / or relatively long periods of time (16) is compared with the reference signal in una aass cycles una / relazlv iangen clamp aas output signal of the converter device (16) measured and stored in the memory device is set as a new reference variable, e) and that with the processing device (18) an alarm device (20) is connected to generate an alarm signal in the event can make any one a certain amount during a short-term comparison excess difference is determined. 3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein analoges elektrisches Signal erzeugende temperaturempfindliche Einrichtungen (22) an der Wandlereinrichtung (16) derart angeschlossen sind, daß von dieser Wandler einrichtung (16) dem Ausgangssignal der betreffenden temperaturempfindlichen Einrichtungen (16) entsprechende digitale Signale erhältlich sind.3. System according to claim 2, characterized in that an analog temperature-sensitive devices (22) generating an electrical signal on the Converter means (16) are connected in such a way that this converter means (16) the output signal of the relevant temperature-sensitive devices (16) corresponding digital signals are available. 4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung (16) ein Hysteresis-Verknüpfungsglied (405 48; 66) und einen Kondensator (44;.68) enthält, der mit der lichtempfindlichen Einrichtung (42; 46; 64) verbunden ist.4. System according to claim 2, characterized in that the converter device (16) a hysteresis link (405-48; 66) and a capacitor (44; .68) contains, the one with the photosensitive device (42; 46; 64) connected is. 5. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Paar (G) von Lichtabgabeeinrichtungen (70,72) enthält, die in Reihe geschaltet sind und die zwei Lichtstrahlen abzugeben vermögen, daß in jedem Lichtweg eine lichtempfindliche Einrichtung (74,76) vorgesehen ist und daß die Wandlereinrichtung für jeden Lichtweg eine gesonderte Analog-Digital-Schaltung enthält, die mit der jeweiligen lichtempfindlichen Einrichtung (74,76) verbunden ist.5. System according to claim 2, characterized in that the light source a pair (G) of light emitting devices (70,72) connected in series are and the two light rays are able to emit that in each light path a light-sensitive Device (74,76) is provided and that the converter device for each light path contains a separate analog-digital circuit, which is connected to the respective light-sensitive Device (74,76) is connected. 5. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine einzige Lichtabgabeeinrichtung (94) enthält, daß zwei lichtempfindliche Einrichtungen (96,98) vorgesehen sind, daß eine lichtreflektierende Einrichtung (102) in einer solchen Stellung vorgesehen ist, daß ein Teil des Lichtstrahls von der Lichtabgabeeinrichtung (94) auf eine der lichtempfindlichen Einrichtungen (98) gerichtet ist, daß eine optische Dämpfungseinrichtung (106) zwischen der Lichtabgabeeinrichtung (94) und der anderen lichtempfindlichen Einrichtung (96) vorgesehen ist und daß die Wandlereinrichtung gesonderte Analog-Digital-Schaltungen (108,110) umfaßt, die mit den lichtemprindlichen Einrichtungen (96,98) verbunden sind.5. System according to claim 2, characterized in that the light source a single light emitting device (94) that contains two light sensitive devices (96,98) are provided that a light reflecting device (102) in a such a position is provided that part of the light beam from the light emitting device (94) is directed to one of the photosensitive devices (98) that a optical attenuator (106) between the light output device (94) and the other photosensitive device (96) is provided and that the converter device includes separate analog-digital circuits (108,110) with the light sensitive Facilities (96,98) are connected. 7. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Verarbeitungseinrichtung (18) eine manuelle SteQereinrichtung (25') verbunden ist, die für eine manuelle Neu- bzw. Wiedereichung des Systems dient.7. System according to claim 2, characterized in that with the processing device (18) a manual steering device (25 ') is connected, which is used for manual New or re-enrichment of the system is used. 8. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Wandlereinrichtung (16) eine lonisationseinrichtung (23) verbunden ist, die ein der Rauchmenge in ihrer Nähe entsprechendes analoges elektrischea Signal zu erzeugen vermag, und daß die betreffende Wandlereinrichtung digitale Signale für die Verarbeitungseinrichtung (18) bereitstellt.8. System according to claim 2, characterized in that with the converter device (16) an ionization device (23) is connected to the amount of smoke in its Proximity is able to generate a corresponding analog electrical signal, and that the relevant converter device digital Signals for the processing device (18) provides. 9. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Analog-Digital-Schaltungen (108,110) weitgehend identisch sind und daß mit Hilfe von Lichtsteuereinrichtungen weitgehend gleiche Lichtmengen auf die lichtempfindliche Anordnung abgebbar ist.9. System according to claim 5, characterized in that the analog-digital circuits (108,110) are largely identical and that with the help of light control devices largely the same amounts of light can be emitted onto the light-sensitive arrangement.
DE19813117757 1981-05-05 1981-05-05 Method and system for detecting an aerosol, such as smoke, in a gaseous medium Withdrawn DE3117757A1 (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4543815A (en) * 1983-07-15 1985-10-01 Cerberus Ag Device for the detection of foreign components in a gas and an application of the device
EP0253872B1 (en) * 1986-01-10 1994-04-20 Andros Incorporated Infrared gas analyzer with automatic zero adjustment
EP0631263A1 (en) * 1993-06-23 1994-12-28 HEKATRON GmbH Circuit arrangement of an optical detector for environmental monitoring and indication of a disturbing medium
CN1329715C (en) * 2004-11-16 2007-08-01 中国科学院安徽光学精密机械研究所 Probe of airborne multi wave section bidirection atmosphere radiation detecting instrument

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