EP2718917B1

EP2718917B1 - Rauchwarnmelder und verfahren zu dessen betrieb

Info

Publication number: EP2718917B1
Application number: EP12718918.1A
Authority: EP
Inventors: Gerhard Röpke; Gerhard Niederfeld
Original assignee: Ista International GmbH; Job Lizenz GmbH and Co KG
Current assignee: Ista International GmbH; Job Lizenz GmbH and Co KG
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2032-04-27
Also published as: WO2012167858A1; DE102011105183A1; EP2718917A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Rauchwarnmelders mit wenigstens einer Lichtsendeeinheit und wenigstens einer Lichtempfängereinheit, wobei die Lichtempfängereinheit von der Lichtsendeeinheit ausgesendetes und in wenigstens einer Licht-Messstrecke gestreutes/reflektiertes Licht empfängt, wobei die Licht-Messstrecke zumindest teilweise außerhalb eines die Komponenten des Rauchwarnmelders aufnehmenden Gehäuses angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin auch einen Rauchwarnmelder mit wenigstens einer Lichtsendeeinheit und wenigstens einer Lichtempfängereinheit, wobei die Lichtempfängereinheit eingerichtet ist, von der Lichtsendeeinheit ausgesendetes und in wenigstens einer Licht-Messstrecke gestreutes/reflektiertes Licht zu empfangen, wobei die wenigstens eine Licht-Messstrecke zumindest teilweise außerhalb eines die Komponenten des Rauchwarnmelders aufnehmenden Gehäuses angeordnet ist.
Rauchwarnmelder dieser Art sowie Verfahren zum Betrieb solcher Rauchwarnmelder sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der Veröffentlichung EP 1 191 496 A1 .
Diese Veröffentlichung beschreibt bereits einen Rauchmelder bzw. ein Verfahren der vorgenannten gattungsgemäßen Art, wobei in dieser Veröffentlichung die Problematik adressiert wird, dass im Streupunkt eines solchen Rauchmelders eine Streuung des ausgesendeten Lichtes nicht nur durch Rauch entstehen kann, sondern z.B. auch durch Fremdkörper, wie beispielsweise Leitern, die für Handwerksarbeiten abgestellt werden oder Kisten, die deckenhoch gestapelt werden sowie auch durch Spinnen oder sonstige Insekten, die sich im Umgebungsbereich des Streupunktes befinden.
Um diese Problematik auszuräumen, offenbart die genannte Veröffentlichung ein Verfahren bzw. einen Rauchmelder, bei dem mittels eines Prozessors der zeitliche Verlauf des Empfangssignals des Lichtempfängers analysiert wird, um anhand des zeitlichen Verlaufs darauf zu schließen, ob im Streupunkt Rauch oder aber ein anderer Fremdkörper vorliegt.
So wird darauf hingewiesen, dass bei vorliegendem Rauch mit zunehmender Zeit eine steigende Intensität des Streulichtsignals zu registrieren ist, wohingegen beim Eindringen eines Fremdkörpers in den Streupunkt im zeitlichen Verlauf eine Sprungfunktion im empfangenen Signal zu detektieren ist, welches nach dem Sprung wieder in ein festes Signal übergeht.
Die Veröffentlichung benennt weiterhin die Möglichkeit, zusätzlich in einem solchen Rauchwarnmelder auch einen Ultraschallsensor einzusetzen, um neben der zuvor benannten Überwachung des Streupunktes auch ein Gebiet um den Streupunkt herum überwachen zu können.
Nachteilig erweist es sich an diesem zuvor genannten Stand der Technik, dass eine aufwändige, mit einem Mikroprozessor zu realisierende und durch eine Software programmierte Analyse des zeitlichen Verlaufs des Empfangssignals vorgenommen werden muss, um Informationen über das auslösende Ereignis von auftretendem Streulicht zu erzielen bzw. dass für eine um den Streupunkt herum gewünschte Überwachung ein zusätzlicher Sensor in der Art eines Ultraschallsensors eingesetzt werden muss. Diese Maßnahmen gestalten den Rauchwarnmelder dieser Art als technisch aufwändig und kostenintensiv.
Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Verfahren bzw. einen alternativen Rauchmelder bereitzustellen, mit dem die Möglichkeit besteht, zum einen zwischen verschiedenen Ereignissen zu unterscheiden, die zu einem Auftreten von Streulicht führen, insbesondere das Auftreten von Rauch innerhalb einer Licht-Messstrecke von Gegenständen zu unterscheiden und darüber hinaus eine kostengünstige Möglichkeit ohne zusätzliche Sensoren zu schaffen, die Umgebung eines Rauchwarnmelders auf störende Gegenstände zu überwachen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten gattungsgemäßen Art gelöst, bei dem weiterhin in wenigstens einem Messschritt, bevorzugt in sich wiederholenden Messschritten ab einer Sendestartzeit mit der Lichtsendeeinheit ein intensitätsmoduliertes Licht in die Lichtmessstrecke ausgesendet wird, wobei die Frequenz der Intensitätsmodulation sich mit der Zeit nach einer vorgegebenen Modulationsfunktion ändert und die Lichtempfängereinheit auf eine zu empfangende Frequenz einer Intensitätsmodulation von aus der Licht-Messstrecke empfangenen Lichts so abgestimmt wird, dass sich ab einer einstellbaren Empfangszeit die abgestimmte Empfangsfrequenz mit derselben Modulationsfunktion ändert und während der Frequenzabstimmung ein Empfängerausgangssignal erfasst bzw. gebildet wird.
Gelöst wird die Aufgabe demnach auch weiterhin durch einen Rauchwarnmelder der eingangs genannten gattungsgemäßen Art, bei dem die Lichtsendeeinheit eingerichtet ist in einem Messschritt, bevorzugt mehreren Messschritten jeweils ab einer Sendestartzeit ein intensitätsmoduliertes Licht auszusenden, dessen Modulationsfrequenz sich mit der Zeit nach einer vorgegebenen Modulationsfunktion ändert und die Lichtempfängereinheit auf eine zu empfangende Frequenz einer Intensitätsmodulation von aus der Lichtmessstrecke empfangenen Lichts so abstimmbar ist, dass sich ab einer einstellbaren Empfangszeit die abgestimmte Empfangsfrequenz mit derselben Modulationsfunktion ändert.
Ein wesentlicher Kerngedanke der Erfindung ist es hier, dass die eingesetzte Lichtempfängereinheit nicht empfindlich ist für jegliches, aus der Licht-Messstrecke empfangenes Lichtsignal, sondern nur für solche Lichtsignale empfänglich ist, deren Intensitätsmodulationsfrequenz im Augenblick des Empfangs mit der an der Lichtempfängereinheit abgestimmten Empfangsfrequenz übereinstimmt.
So erzeugt eine Lichtempfängereinheit der erfindungsgemäßen Art bevorzugterweise nur dann ein Ausgangssignal, welches von Null verschieden ist, wenn die aktuell abgestimmte Frequenz der Lichtempfängereinheit zu der Intensitätsmodulationsfrequenz eines empfangenden Lichtsignals korrespondiert, ansonsten wird hingegen kein Ausgangssignal des Empfängers generiert.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung, dass eine Sendestartzeit bei der Durchführung des Verfahrens bzw. in dem erfindungsgemäßen Rauchwarnmelder gesetzt ist bzw. bekannt ist und die Abstimmung der Lichtempfängereinheit auf eine zu empfangende Frequenz einer Intensitätsmodulation erst ab einer einstellbaren Empfangszeit erfolgt, kann durch die zeitliche Dauer zwischen der Sendestartzeit und der Empfangszeit im Voraus bestimmt werden, wie lang die Laufzeit eines empfangbaren Lichtsignals zwischen Lichtsendeeinheit und Lichtempfängereinheit sein darf bzw. aufgrund der festen Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts und der festen Geometrie von Sender und Empfänger, aus welchem räumlichen Abstand zwischen Lichtsendeeinheit und Lichtempfängereinheit ein detektierbares gestreutes Lichtsignal detektiert werden kann.
Liegen in der Lichtmessstrecke der Weg des von der Lichtsendeeinheit ausgesendeten Lichtsignals und der Weg des von einem Gegenstand / von Rauch gestreuten Lichtsignals bis zum Lichtempfänger im Wesentlichen parallel zueinander, was sich durch die geometrische Anordnung von Lichtsendeeinheit und Lichtempfängereinheit, sowie die Abstrahlungsrichtung der Sendeeinheit erzielen lässt, so ergibt sich der Abstand zur Lichtempfängereinheit , aus dem ein gestreutes Lichtsignal empfangbar ist, in einfacher Weise aus dem Zusammenhang : Abstand =Lichtgeschwindigkeit/2 * (Empfangszeit - Startzeit)
Nur gestreute Lichtsignale, die diesem Zusammenhang gehorchen, haben zum Zeitpunkt des Empfangs an der Lichtempfangseinheit eine aktuelle Intensitätsmodulationsfrequenz, die mit der aktuell abgestimmten Empfangsfrequenz übereinstimmen und erzeugen demnach ein Empfangssignal.
Gestreute Lichtsignale aus anderen Abstandsbereichen können zwar ggfs. auf die Lichtempfängereinheit auftreffen, haben aber zu diesem Zeitpunkt keine zur aktuell abgestimmten Empfangsfrequenz passende Intensitätsmodulation und werden daher von der Lichtempfängereinheit zumindest im Wesentlichen nicht wahrgenommen.
In Abhängigkeit der zeitlichen Dauer zwischen Sendestartzeit und Empfangszeit lässt sich somit im Wesentlichen beliebig einstellen, in welchem Abstand zur Lichtempfängereinheit der überwachte Streupunkt des Rauchwarnmelders liegt.
So hat die Erfindung der vorbeschriebenen Art den Vorteil, dass mit diesem Verfahren bzw. einem derart funktionierenden Rauchwarnmelder nicht nur ein einziger Streupunkt in einem bestimmten Abstand zu der Lichtempfängereinheit überwachbar ist, sondern grundsätzlich jeder beliebige Abstand überwacht werden kann. Demnach kann für jeden durchzuführenden Messschritt auch individuell im Voraus festgelegt werden, in welchem Abstand auf Streulicht geprobt werden soll.
Vorteilhafterweise können demnach mit Hilfe der Erfindung auch gegebenenfalls zukünftige Anforderungen an Rauchwarnmelder erfüllt werden, die besagen, dass während des Betriebs eines Rauchwarnmelders sicher gestellt werden muss, dass eine bestimmte vorgeschriebene Umgebung um den Rauchwarnmelder nicht durch Gegenstände blockiert ist, welche eine sichere Rauchdetektion behindern.
Abhängig von in solchen Regularien festgelegten Abständen, die überprüft werden müssen, besteht mit der Erfindung die Möglichkeit, die zeitliche Differenz zwischen Sendestartzeit und Empfangszeit vorzuwählen und somit in genau dem gewünschten Abstand zum Rauchwarnmelder bzw. dessen Empfängereinheit auf Streulicht zu prüfen.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Lichtempfängereinheit so abgestimmt wird, dass sie nicht nur dann ein von Null verschiedenes Empfängerausgangssignal ausgibt, wenn die Frequenz der Intensitätsmodulation des empfangenden Lichtes exakt mit der aktuell abgestimmten Frequenz der Lichtempfängereinheit übereinstimmt, sondern bereits auch dann, wenn die Frequenz der Intensitätsmodulation des empfangenen Lichts innerhalb einer Frequenzbandbreite mit der an der Lichtempfängereinheit abgestimmten Frequenz übereinstimmt. Hierbei kann es sodann in einer weiterhin besonders bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Frequenzbandbreite der Lichtempfängereinheit einstellbar ist.
So bewirkt eine Empfindlichkeit der Lichtempfängereinheit innerhalb einer bestimmten bevorzugt einstellbaren Frequenzbandbreite, dass ein Streulichtsignal nicht nur dann empfangen wird, wenn es aus einem exakt durch den zeitlichen Abstand zwischen Sendestartzeit und Empfangszeit festgelegten räumlichen Abstand zur Lichtempfängereinheit stammt, sondern auch dann, wenn die Lichtstreuung in einem räumlichen Intervall entsteht, dessen Länge durch die Frequenzbandbreite definiert wird und dessen Abstand zur Lichtempfängereinheit durch die Zeitdifferenz zwischen Empfangszeit und Sendestartzeit gegeben ist.
So hat ein Rauchmelder bzw. ein Verfahren der erfindungsgemäßen Art demnach den weiteren Vorteil, dass nicht nur der überwachte Abstand einstellbar ist, sondern auch durch die einstellbare Frequenzbandbreite ein Messstreckenabschnitt definiert werden kann, in welchem eine Überprüfung auf Streulicht stattfindet.
Die Erfindung bietet somit die Möglichkeit, eine virtuelle außerhalb des Rauchwarnmelders liegende Messkammer zu schaffen, deren Längenerstreckung in Lichtausbreitungsrichtung bzw. Rückstreurichtung zur Lichtempfängereinheit durch die eingestellte Frequenzbandbreite des Empfängers definiert wird und deren Abstand zur Lichtempfängereinheit durch den zeitlichen Abstand zwischen Sendestartzeit und Empfangszeit definiert ist.
Für jeden durchzuführenden Messschritt kann im Voraus von einer Elektronik des Rauchwarnmelders eine Empfangszeit vorgegeben werden, wobei über die Zeitdifferenz zwischen der Empfangszeit und der Sendestartzeit derjenige Abstand zum Gehäuse des Rauchwarnmelders definiert wird, aus welchem das in dem Messschritt zu erfassende Licht gestreut / reflektiert sein soll. Weiterhin kann die Frequenzbandbreite der Lichtempfangseinheit in Abhängigkeit eines gewünschten durch die Bandbreite definierten Abstandsintervalls um den zu überprüfenden Abstand herum eingestellt werden.
So besteht z.B. die Möglichkeit, eine Messung in mehreren Messschritten immer in ein- und demselben Messstreckenintervall in einem vorgegebenen Abstand vorzunehmen oder aber zwischen den Messschritten durch Parameteränderung des zeitlichen Abstands zwischen Sendestartzeit und Empfangszeit die Abstandslage des überwachten Messstreckenintervalls zu ändern und/oder durch Änderung der Frequenzbandbreite die Intervalllänge des überwachten Messstreckenbereichs zu ändern.
In einer besonders einfachen Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, für die Modulationsfunktion bei der Aussendung des intensitätsmodulierten Lichtes eine solche Funktion zu verwenden, gemäß welcher die Frequenz über die Zeit beispielsweise linear geändert wird, z.B. linear steigt oder fällt. In gleicher Weise wird demnach dieselbe Modulationsfunktion auch verwendet, um die empfangbare Frequenz an der Lichtempfängereinheit einzustellen.
Selbstverständlich ist es ohne Beschränkung der Allgemeinheit auch möglich, hiervon abweichende Modulationsfunktionen zu verwenden. Bevorzugt stellt eine gewählte Modulationsfunktion sicher, dass zu jeder Zeit der Modulation die zeitliche Ableitung der Frequenz ungleich Null ist. Eine Modulationsfunktion kann bevorzugt stetig sein. Weiterhin wird ein Lichtsignal bevorzugt nur dann von der Lichtsendeeinheit ausgesendet, wenn auch eine Intensitätsmodulation gemäß der gewählten Funktion erfolgt. Die Modulation erfolgt über eine vorbestimmte Modulationszeit, so dass ein pulsartiges Lichtsignal ausgesendet wird in der Länge der Modulationszeit. Beispielsweise kann mit Beginn der Modulation eine Lichtquelle in der Lichtsendeeinheit, z.B. eine Laser- oder Leuchtdiode eingeschaltet und am Ende der Modulationszeit ausgeschaltet werden.
Ein besonders wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass die Lichtempfängereinheit ein immer gleichartiges Ausgangssignal bereitstellt, nämlich entweder gegebenenfalls bis auf Rauschanteile ein Nullsignal, wenn aus dem durch Zeitabstand (zwischen Empfangszeit und Sendestartzeit) und Frequenzbandbreite bestimmten Messstreckenintervall kein gestreutes Signal die Empfängereinheit erreicht oder aber es wird ein Signal erzeugt, welches eine erste Flanke aufweist, insbesondere eine steigende Flanke, sodann einen Plateaubereich und eine folgende zweite Flanke, insbesondere eine fallende Flanke. Ggfs. kann sich hier die Höhe des Plateaubereichs sich ändern, beispielsweise in Abhängigkeit der Stärke der auftretenden Streuung, was sich auf die Gesamtintensität des empfangenen Lichtsignals auswirkt.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. ein Rauchwarnmelder, der sich dieses Verfahren zu Nutze macht, arbeitet somit im Wesentlichen mit immer derselben Art von Empfangssignal, so dass im Gegensatz zum Stand der Technik der vorbeschriebenen Art keinerlei zeitliche Analyse des Verlaufs des Empfangssignals durchzuführen ist, um aus dem Empfangssignal Rückschlüsse zu ziehen auf die Ereignisse im Streupunkt.
Vielmehr wird bei der Erfindung durch vorherige Parameterfestlegung der Streupunkt bzw. ein Messstreckenintervall, welches auf Streuung überwacht wird sowie dessen Abstand zum Empfänger definiert, so dass in Kenntnis dieser vorgewählten Parameter das Auftreten oder Nichtauftreten eines Empfangssignals, insbesondere der vorbeschriebenen Art, ausgewertet wird.
Hierbei besteht beispielsweise die Möglichkeit, zwischen dem Entstehen von Streulicht aufgrund eines festen Gegenstandes oder aber durch Rauch messtechnisch durch die Vorauswahl der einzustellenden Parameter also zeitlichem Abstand zwischen Sendestartzeit und Empfangszeit bzw. Frequenzbandbreite zu unterscheiden, insbesondere bei Vorauswahl und Durchführung der Messung in mehreren Messschritten.
So ist es beispielsweise typisch für das Auftreten von Rauch, dass Rauch nicht nur singulär an einem bestimmten konkreten Ort auftritt, sondern in einem örtlichen Bereich. Es wird also bei der Durchführung mehrerer, aufeinanderfolgender Messschritte in einem überwachten Messstreckenintervall immer ein Empfangssignal festzustellen sein, wenn dieses Messstreckenintervall beispielsweise durch Variation des Abstands zwischen Startzeit und Empfangszeit räumlich relativ zum Empfänger zwischen mehreren Messschritten geschoben wird. Bei einer angenommenen gleichmäßigen Dichteverteilung von Rauch innerhalb eines vorgegebenen Intervalls wird somit, wenn dieses Intervall .messtechnisch überprüft wird durch Variation des zeitlichen Abstands zwischen Sendestartzeit und Empfangszeit immer ein Empfangssignal festzustellen sein, gegebenenfalls mit nur leicht abweichender Höhe.
Befindet sich hingegen ein fester Gegenstand in der Umgebung eines erfindungsgemäßen Rauchwarnmelders, so erzeugt dieser eine Lichtstreuung lediglich exakt in einem ganz bestimmten Abstand zum Lichtempfänger, in welchem sich eine Oberfläche dieses Gegenstandes befindet. In räumlichen Bereichen vor oder hinter diesem konkreten Abstandsbereich wird hingegen kein Empfangssignal feststellbar sein, wenn durch entsprechende Parameterwahl der zeitlichen Differenz zwischen Sendestartzeit und Empfangszeit diese vor und hinter der Streuoberfläche liegenden Bereiche auf Streulicht überprüft werden.
So erfolgt hier eine Unterscheidung zwischen z.B. festen Gegenständen und Rauch nicht anhand einer Auswertung dadurch hervorgerufener unterschiedlicher zeitlicher Verläufe der Empfangssignale, wie dies im Stand der Technik der Fall ist, sondern eine Unterscheidung zwischen diesen verschiedenen Streuereignissen erfolgt durch Vorbestimmung der Parameterwahl bei der Durchführung mehrerer Messschritte und Messung dadurch erzeugter immer artgleicher Empfangssignale.
Eine Elektronik, die der Empfängereinheit an einem erfindungsgemäßen Rauchwarnmelder nachgeschaltet ist, kann somit einen wesentlich einfacheren Aufbau haben, als dies im Stand der Technik der Fall ist, da jegliche zeitliche Analyse eines Signalverlaufs unterbleiben kann. Beispielsweise kann ein im Stand der Technik eingangs genannter Mikroprozessor entweder komplett entfallen oder, sofern dieser zur Auswertung des Empfangssignals vorhanden ist, bedarf es zumindest keiner umfangreichen Programmierung zwecks Erfassung unterschiedlicher möglicher Zeitverläufe im Empfangssignal.
Erfindungsgemäß kann es demnach vorgesehen sein, dass in einem Rauchwarnmelder der erfindungsgemäßen Art verschiedene Messszenarien zum Abruf gespeichert sind, die Überprüfungen auf bestimmte mögliche Streuereignisse ermöglichen.
Z.B. kann ein Messszenario vorgesehen sein, welches in mehreren Messschritten testet, ob in einem bestimmten Abstand zur Empfängereinheit und in einem um diesen Abstand herum angeordneten Messstreckenintervall Rauch vorliegt oder nicht. Es kann ein anderes Szenario zur Durchführung von gegebenenfalls mehreren Messschritten vorgesehen sein, um festzustellen, ob in einem bestimmten vorzuwählenden Abstandsbereich zum Empfänger ein störender Gegenstand angeordnet ist.
Erfindungsgemäß kann es z.B. vorgesehen sein, dass in regelmäßigen Intervallen z.B. eine Folge von Messschritten zwecks Überprüfung auf Rauch durchgeführt wird, um hiermit die eigentliche Funktion des Rauchwarnmelders durchzuführen, wobei in anderen, z.B. größeren zeitlichen Abständen eine Überprüfung auf das Vorhandensein von Gegenständen in der unmittelbaren Umgebung des Rauchwarnmelders vorzunehmen.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann es auch vorgesehen sein, eine Serie von Messschritten durchzuführen, bei der zwischen zwei Messschritten die Empfangszeit relativ zur Sendestartzeit geändert wird, insbesondere zwischen den Messschritten um einen immer konstanten zeitlichen Betrag geändert wird. Hierbei kann beispielsweise die Frequenzbandbreite gleich gehalten werden oder aber auch zwischen den Messschritten ebenso eine Änderung erfahren. Vorteilhafterweise wird durch dieses Verfahren sukzessive der Bereich um den Rauchwammelder in verschiedenen Abständen zum Lichtempfänger auf Streulicht überprüft. Aus der Feststellung, ob in einem oder mehreren Messschritten ein Lichtempfängersignal erzeugt wird kann geschlossen werden, ob in dem vorbestimmten Abstand Rauch vorliegt (wenn mehrere Messschritte ein Empfangssignal erzeugten) oder ob ein fester Gegenstand vorliegt (wenn nur in einem oder sehr wenigen Messschritten ein Empfangssignal erzeugt wurde).
Es kann auch in einer anderen Ausführung vorgesehen sein, eine Serie von Messschritten durchzuführen, bei der zwischen den Messschritten die Empfangszeit relativ zur Sendestartzeit gleich bleibt, was bedeutet, dass immer auf das Auftreten eines Streulichtereignisses in einem vorbestimmten Abstand zum Lichtempfänger geprobt wird. Hierbei kann es sodann beispielsweise vorgesehen sein, über alle Messschritte dieser zuvor genannten Serie das Empfängerausgangssignal zu integrieren. Dadurch gelingt es, das Auflösungsvermögen des Messverfahrens oder eines Rauchwarnmelders der sich dieses Messverfahrens bedient, für schwach streuende Gegenstände oder persistierenden Rauch, wie er z.B. bei Schwelbränden auftritt, im Vergleich zur Auflösung einer einzelnen Messung durch die Mittelung mindestens zweier Messungen zu erhöhen.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass mit einer Lichtempfängereinheit nicht nur Licht aus einer einzigen Lichtmessstrecke empfangbar ist, sondern Licht aus wenigstens zwei verschiedenen, gegebenenfalls sogar noch mehr Lichtmessstrecken empfangbar ist, in welche Licht, bevorzugterweise von derselben Lichtsendeeinheit gesendet wird.
Hierbei kann es sodann in weiterer Bevorzugung vorgesehen sein, dass die verschiedenen Lichtmessstrecken verschiedene Messrichtungen definieren, so dass mit einem Rauchwarnmelder dieser erfindungsgemäßen Art bzw. einem solchen Verfahren ein vorbestimmter Bereich, z.B. eine vorbestimmte Winkelumgebung um einen Rauchwarnmelder überprüft werden kann.
Ebenso kann es vorgesehen sein, dass ein Rauchwarnmelder der erfindungsgemäßen Art nicht nur eine Lichtsendeeinheit und eine Lichtempfängereinheit aufweist, sondern mehrere solcher Einheitenpaarungen. Beispielsweise kann es hierfür vorgesehen sein, dass durch jede solche Paarung eine bestimmte Lichtmessstrecke definiert wird. Z.B. kann sich eine Vielzahl von möglichen Messstrecken sternförmig, insbesondere in einer Ebene um einen Rauchwarnmelder erstrecken.
Gegebenenfalls kann es auch vorgesehen sein, eine Lichtsendeeinheit vorzusehen, die um 360 Grad in wenigstens einer Ebene Licht aussendet, wobei mit verschiedenen Lichtempfängern auf Streulicht aus verschiedenen Raumbereichen bzw. Richtungen geprüft wird. Hierbei wird durch eine übergeordnete Elektronik im Rauchwarnmelder der Sendestartzeitpunkt festgelegt, der sodann für alle Empfänger gleich ist, wobei die Empfangszeitpunkte, ab denen die Modulation der abzustimmenden Empfangsfrequenz am Empfänger durchgeführt wird für alle vorhandenen Lichtempfänger gleich oder auch unterschiedlich gewählt sein können.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den nachfolgenden Figuren dargestellt. Es zeigen

Figur 1: eine Ausführungsform mit lediglich einer Messstrecke
Figur 2: eine Ausführungsform mit mehreren Messstrecken

Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung lediglich die Anordnung einer Lichtsendeeinheit 1 und einer Lichtempfängereinheit 6 eines erfindungsgemäßen Rauchmelders, der hinsichtlich seiner weiteren Komponenten in der Figur nicht dargestellt ist.
Wesentlich ist es hier, dass gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die Lichtsendeeinheit 1 ein Lichtsignal 2 aussendet, welches in seiner Intensität moduliert ist, wobei die Modulationsfrequenz zeitlich nicht konstant ist, sondern einer vordefinierten Funktion gehorcht, hier in dieser Ausführung beispielsweise einer linearen Funktion, die bewirkt, dass das Licht zum Zeitpunkt des Beginns der Aussendung zunächst mit einer niedrigen Frequenz in der Intensität moduliert wird und diese Modulationsfrequenz mit fortschreitender Zeit zunimmt. Später ausgesendetes Licht des Lichtsignals 2 hat somit also eine größere Modulationsfrequenz als Licht am Anfang des Lichtsignals 2. Dieser funktionale Zusammenhang kann z.B. auch umgekehrt sein oder durch ein gänzlichst andere Funktion beschrieben sein.
Dieses Lichtsignal 2 breitet sich sodann zunächst über eine Strecke R1 im Raum aus, bis dass es hier zu einem angenommenen Hindernis 3 gelangt, an dem es gestreut wird. Die Lichtstreuung erfolgt unter anderem auch zurück in Richtung zum Lichtempfänger 6, auf welchen sodann nach Überbrückung des Abstands R2 zwischen Lichtempfänger 6 und Hindernis 3 das Streulichtsignal 5 auftrifft, welches die gleiche Modulation aufweist, wie das ursprünglich ausgesandte Lichtsignal 2.
Erfindungsgemäß ist es hier vorgesehen, die Lichtempfängereinheit 6 hinsichtlich der möglichen empfangsbaren Frequenz der Intensitätsmodulation eines Streulichtsignals 5 mit derselben Modulationsfunktion abzustimmen, wie dies bei der Aussendung des Lichtsignals 2 der Fall war, was bedeutet, dass ein Streulichtsignal 5 unabhängig von seiner Entstehung am Hindernis 3 nur dann empfangen wird, wenn die Modulation der empfangbaren Frequenz der Empfangseinheit 6 zu einer Zeit TE in einem zeitlichen Abstand zur Aussendung zur Zeit T0 des Lichtsignals 2 vorgenommen wird, welcher der Zeit entspricht, die das Licht zur Überbrückung der vorgenannten Abstände R1 und R2 benötigt.
Durch die Auswahl dieses zeitlichen Abstands zwischen Sendestartzeitpunkt T0 und dem Zeitpunkt TE der beginnenden Empfängermodulation wird somit festgelegt, welcher Abstandsbereich relativ zum Lichtempfänger 6 auf ein Streuereignis hin überprüft wird.
Die Figur 1 zeigt hier ein Amplitudenmodulationssignal 7, mit welchem der Lichtsender 1 angesteuert wird, wobei sich die Frequenz dieses Amplitudensignals 7 gemäß der Funktion 8 zeitlich ändert. Es wird dieselbe Funktion hier als Funktion 10 verwendet, um die Empfangsfrequenz des Empfängers 6 abzustimmen, für welche dieser Empfänger ausschließlich bzw. in der Umgebung einer Frequenzbandbreite empfindlich ist.
Durch den zeitlichen Abstand zwischen dem Beginn der Modulation zum Senden des Lichtsignals 2, hier der Startzeitpunkt T0 und dem Empfangszeitpunkt TE, zu welchem begonnen wird, die Lichtempfangseinheit 6 hinsichtlich seiner empfindlichen Frequenz zu modulieren, wird daher der eingangs genannte räumliche Abstand zwischen Empfängereinheit 6 und Hindernis 3 bestimmt, wobei in einem solchen Fall, wenn ein gestreutes Lichtsignal aus der eingestellten Entfernung zum Lichtempfänger 6 an diesem auftrifft, am Empfänger ein Signal 11 erzeugt wird, wie es in der Figur dargestellt ist, ansonsten nicht.
Die Plateauhöhe des empfangenen Signals 11 kann einerseits abhängen von der Stärke der Streuung durch das Hindernis 3 sowie auch vom Grad der Überlappung zwischen der aktuell am Empfänger eingestellten Frequenz und der Frequenz des empfangenen Streulichtsignals innerhalb der möglichen Frequenzbandbreite. Die Form des Empfangssignals ist ansonsten immer gleich und weist im zeitlichen Verlauf keine für Rauch oder sonstige Gegenstände spezifischen Charakteristika auf.
Liegt das Empfangssignal mit seiner aktuell am Empfänger auftretenden Modulationsfrequenz exakt zentrisch in der Frequenzbandbreite bezüglich der aktuell am Empfänger eingestellten Frequenz, so ist das Plateau maximal in seiner Höhe und nimmt mit zunehmender Abweichung ab, bis dass außerhalb der Frequenzbandbreite kein Signal mehr am Empfänger mit der dargestellten Signalform vorhanden ist.
Die Figur 2 zeigt in einer leichten Abwandlung zur Figur 1 lediglich eine Situation, bei der mehrere Gegenstände 14a, 14b und 14c jeweils zu einer Streuung beitragen von Licht, das hier vom Lichtsender 12 ausgesandt wurde.
Aufgrund der unterschiedlichen Anordnungen der Hindernisse 14a - 14c zu Sender und Empfänger 13 ergeben sich unterschiedliche Laufzeiten, so dass entsprechende Streulichtsignale 17, ausgehend von dem ausgesandten Lichtsignal 15 zu verschiedenen Zeiten am Lichtempfänger 13 einlaufen.
Durch die relative Lage zwischen dem Empfangszeitpunkt TE, zu dem die Modulation der Empfangsfrequenz gemäß der Funktion 18 beginnt, bezogen auf den Zeitpunkt T0, zu welchem die Aussendung des Signals erfolgt, kann diskriminiert werden, welches der drei Signale 17, die am Empfänger eintreffen, zu einem Ausgangssignal 19 des Empfängers 13 führen.
Es kann demnach durch zeitliches Schieben des Empfangszeitpunktes TE relativ zum Startzeitpunkt T0 in einer Serie von Messschritten mit jeweils unterschiedlicher Dauer zwischen Startzeitpunkt T0 und Empfangszeit TE auch festgestellt werden, dass zu mehreren gleichzeitig in der Umgebung eines Rauchwarnmelders vorliegenden Gegenständen Streulichtereignisse entstehen.
Durch die Parameterwahl, insbesondere die Einstellung der Dauer zwischen Startzeitpunkt und Empfangszeitpunkt, kann exakt die räumliche Abstandslage zur Empfängereinheit 12 bestimmt werden.
Die Figuren 1 und 2 zeigen, dass das Ausgangssignal 11 bzw. 19 immer dieselbe Signalform hat, unabhängig davon, in welchem Abstand ein Streulichtereignis stattfindet oder durch welche Art von Ereignis die Streuung stattfindet, also beispielsweise durch ein Hindernis 3 oder auch durch diffusen Rauch.
Wie im allgemeinen Teil beschrieben, erfolgt eine Diskriminierung zwischen festen Gegenständen und Rauch bevorzugterweise durch die Art der Messserie und der bei einer Messserie erfolgten Parameterwahl, insbesondere der für jeden Messschritt individuell festgelegten zeitlichen Abstände zwischen dem Sendestart und der Empfangszeit sowie der Frequenzbandbreite.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Rauchwarnmelders mit wenigstens einer Lichtsendeeinheit (1) und wenigstens einer Lichtempfängereinheit (6), wobei die Lichtempfängereinheit (6) von der Lichtsendeeinheit (1) ausgesendetes und in wenigstens einer Licht-Messtrecke (R1, R2) gestreutes / reflektiertes Licht (5) empfängt, wobei die Licht-Messstrecke (R1, R2) zumindest teilweise außerhalb eines die Komponenten des Rauchwarnmelders aufnehmenden Gehäuses angeordnet ist, wobei in einem Messschritt ab einer Sendestartzeit (TO) mit der Lichtsendeeinheit (1) ein intensitätsmoduliertes Licht (2) ausgesendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Intensitätsmodulation sich mit der Zeit nach einer vorgegebenen Modulationsfunktion (8) ändert und von einer Elektronik des Rauchwarnmelders für einen durchzuführenden Messschritt eine Empfangszeit (TE) vorgegeben wird, wobei über die Zeitdifferenz zwischen der Empfangszeit (TE) und der Sendestartzeit (TO) derjenige Abstand zum Gehäuse des Rauchwarnmelders definiert wird, aus welchem das in dem Messschritt zu erfassende Licht (5) gestreut / reflektiert sein soll und sodann die Lichtempfängereinheit (6) auf eine zu empfangende Frequenz einer Intensitätsmodulation von aus der Lichtmessstrecke (R1, R2) empfangenen Lichts (5) so abgestimmt wird, dass sich ab der eingestellten Empfangszeit (TE) die abgestimmte Empfangsfrequenz mit derselben Modulationsfunktion (10) ändert und während der Frequenzabstimmung ein Empfängerausgangssignal (11) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtempfängereinheit (6) so abgestimmt wird, dass Sie nur dann ein von Null verschiedenes Empfängerausgangssignal (11) ausgibt, wenn die Frequenz der Intensitätsmodulation des empfangenen Lichts (5) innerhalb einer einstellbaren Frequenz-Bandbreite der Lichtempfängereinheit (6) mit der abgestimmten Frequenz übereinstimmt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Modulationsfunktion (8, 10) die Frequenz über die Zeit linear geändert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzbandbreite der Lichtempfangseinheit (6) in Abhängigkeit eines gewünschten durch die Bandbreite definierten Abstandsintervalls um den zu überprüfenden Abstand herum eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Serie von Messschritten durchgeführt wird, bei der zwischen zwei Messschritten die Empfangszeit (TE) relativ zur Sendestartzeit (T0) geändert wird, insbesondere zwischen den Messschritten um einen immer konstanten zeitlichen Betrag geändert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Serie von Messschritten durchgeführt wird, bei der zwischen den Messschritten die Empfangszeit (TE) relativ zur Sendestartzeit (T0) gleich bleibt und über alle Messschritte das Empfängerausgangssignal (11) integriert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, mit einer Lichtempfängereinheit (6) Licht aus wenigstens zwei verschiedenen Licht-Messstrecken empfangen wird, in welche Licht von derselben Lichtsendeeinheit (1) gesendet wird, insbesondere wobei die verschiedenen Licht-Messstrecken verschiedenen Messrichtungen zugeordnet sind.
Rauchwarnmelder mit wenigstens einer Lichtsendeeinheit (1) und wenigstens wenigstens einer Lichtempfängereinheit (6), wobei die Lichtempfängereinheit (6) eingerichtet ist, von der Lichtsendeeinheit (1) ausgesendetes und in wenigstens einer Licht-Messtrecke (R1, R2) gestreutes / reflektiertes Licht (5) zu empfangen, wobei die Licht-Messstrecke (R1, R2) zumindest teilweise außerhalb eines die Komponenten des Rauchwarnmelders aufnehmenden Gehäuses angeordnet ist, wobei die Lichtsendeeinheit (1) weiterhin eingerichtet ist in einem Messschritt ab einer Sendestartzeit (T0) ein intensitätsmoduliertes Licht (2) auszusenden, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Modulationsfrequenz sich mit der Zeit nach einer vorgegebenen Modulationsfunktion (8) ändert und von einer Elektronik des Rauchwarnmelders für einen durchzuführenden Messschritt eine Empfangszeit (TE) vorgebbar ist, wobei über die Zeitdifferenz zwischen der Empfangszeit (TE) und der Sendestartzeit (TO) derjenige Abstand zum Gehäuse des Rauchwarnmelders definierbar ist, aus welchem das in dem Messschritt zu erfassende Licht (5) gestreut / reflektiert sein soll und sodann die Lichtempfängereinheit (6) auf eine zu empfangende Frequenz einer Intensitätsmodulation von aus der Lichtmessstrecke empfangenen Lichts (5) so abstimmbar ist, dass sich ab der eingestellten Empfangszeit (TE) die abgestimmte Empfangsfrequenz mit derselben Modulationsfunktion (10) ändert.
Rauchwarnmelder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtempfängereinheit (6) so abstimmbar ist, dass Sie nur dann ein von Null verschiedenes Empfängerausgangssignal (11) ausgibt, wenn die Frequenz der Intensitätsmodulation des empfangenen Lichts (5) innerhalb einer einstellbaren Frequenz-Bandbreite der Lichtempfängereinheit (6) mit der abgestimmten Frequenz übereinstimmt.