[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Uebertragung von
Messwerten in einem Brandmeldesystem, wobei die von einzelnen kettenförmig an Meldelinien
liegenden Brandmeldern ermittelten Messwerte an eine Signalzentrale gegeben und dort
zur Gewinnung differenzierter Störungs- bzw. Alarmmeldungen verknüpft werden.
[0002] Automatische Brandmeldeanlagen haben die Aufgabe, Brände möglichst im Frühstadium
zu erkennen, um eine wirksame Bekämpfung zu ermöglichen. Eine Forderung, die an Brandmelder
gestellt wird, ist eine hohe Empfindlichkeit, um bereits Spuren von Brandfolgeprodukten
zur Branderkennung auszunutzen. Parallel mit der Erhöhung der Empfindlichkeit geht
jedoch leider auch die Neigung zu Fehlalarmen. In der Signalzentrale kann daher manchmal
nur schwer zwischen einem echten Alarm und einem Fehlalarm unterschieden werden.
[0003] Zur Ueberwindung dieses Nachteils wurde bereits vorgeschlagen, anstelle eines Alarmsignals
den der zu messenden Brandkenngrösse analogen Messwert zur Signalzentrale zu übertragen
und die Entscheidung, ob es sich um einen Brandfall oder eine Störung handelt,in der
der Signalzentrale vornehmen zu lassen, weil aus dem Vergleich der Messgrössen verschiedener
Melder eine wesentlich genauere Aussage gemacht werden kann.
[0004] Voraussetzung für eine sinnvolle Auswertung der Meldersignale in der Signalzentrale
ist jedoch, dass die Herkunft der Signale klar ermittelt werden kann, d.h. die Melder
müssen identifizierbar, d.h. adressierbar sein.
[0005] In den letzten Jahren wurden bereits mehrere Brandmeldesysteme entwickelt, bei denen
eine Melderidentifizierung möglich ist und eine Messwertü
bertractunq zur Zentrale stattfindet. Jedoch ist der schaltungstechnische Aufwand sehr
hoch bzw. ist die Installation mit applikationstechnischen Schwierigkeiten verbunden.
[0006] Der Hauptnachteil dieser Verfahren besteht darin, dass zur Festlegung der Melderadresse
an jedem Melder individuell eine Einstellung vorgenommen werden muss. Hierdurch ergeben
sich Gefahren der Fehladressierung und der damit verbundenen Fehlidentifizierung.
[0007] Zur Ueberwindung dieses Nachteils wurde in der DE-AS 2'533'382 ein Verfahren zur
Uebertragung von Messwerten in einem Brandmeldesystem vorgeschlagen, bei dem die von
einzelnen, kettenförmig an den Meldelinien liegenden Brandmelder ermittelten Messwerte
analog an eine Signalzentrale gegeben und dort zur Gewinnung differenzierter Störungs-
bzw. Alarmmeldungen verknüpft werden, wobei zu Beginn eines jeden Abfragezyklus alle
Brandmelder durch eine Spannungsänderung von der Meldelinie abgetrennt und dann in
vorgegebener Reihenfolge in der Weise wieder angeschaltet werden, dass jeder Brandmelder
nach einer seinem Messwert entsprechenden Zeitverzögerung den jeweils nachfolgenden
Brandmelder zusätzlich an die Linienspannung anschaltet und dass in der Signalzentrale
die jeweilige Melderadresse aus der Zahl der vorhergehenden Erhöhungen des Linienstromes
und der Messwert aus der Länge der betreffenden Schaltverzögerung abgeleitet wird.
[0008] Jedoch weist auch dieses Verfahren drei grundsätzliche Nachteile auf.
[0009] Erstens muss durch die serielle Melderanordnung bei der Installation erhöhter Aufwand
getrieben werden, um sicherzustellen, dass die Melder richtig angeschlossen werden.
Wenn auch von einem Zweidrahtsystem gesprochen wird, so besitzt der Melder dennoch
drei Klemmen und man muss darauf achten, dass der ankommende und der weggehende Draht
nicht vertauscht werden. Dies bedeutet gegenüber der klassischen Installationstechnik
von Zweidrahtsystemen eine Erschwerung und auch eine Fehlerquelle.
[0010] Zweitens ist die Zahl der Melder je Linie durch den Widerstand der in Serie geschalteten
Schalter begrenzt.
[0011] Drittens ist bei Ausfall eines Melders oder Unterbruch bzw. Kurzschluss der Leitung
zumindest ein Teil der Melder einer Linie ausser Betrieb gesetzt.
[0012] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Uebertragung von Messwerten in einem
Brandmeldesystem und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen,
welche die vorstehend genannten Nachteile vermeiden, d.h. die Uebertragung von Messwerten
auch dann ermöglichen, wenn ein
Brandmelder in einer Meldelinie ausfällt oder eine Melderlinie unterbrochen oder kurzgeschlossen
ist, die es ferner gestatten, die Brandmelder an die Meldelinien anzuschliessen, ohne
dass darauf geachtet werden muss, dass Ein- und Ausgang der Meldelinie nicht vertauscht
werden und die es schliesslich aestatten,einen höheren Strom durch die Meldelinien
zu schicken oder eine grössere Anzahl Brandmelder an die Meldelinie anzuschliessen.
[0013] Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Meldelinien vom letzten Brandmelder
einer Linie zur Signalzentrale zurückgeführt werden und dass beim Ausbleiben von Meldersianalen
die Abfragerichtung für die betroffene Meldelinie umgekehrt wird. Dies stellt sicher,
dass bei Leitunasstöruna bzw. Ausfall eines Melders der Rest der Brandmelder dieser
Meldelinie dennoch zur Signalgabe heranqezoqen werden kann.
[0014] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird nach
der Uebermittlung des Messwertes des letzten Melders einer Linie von beiden Seiten
her Strom in die Meldelinien einaespeist. Durch den beidseitiqen Anschluss der Meldelinien
wird erreicht, dass der zur Speisung der Brandmelder dienende Strom praktisch vervierfacht
werden kann.
[0015] Gemäss einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt die
Uebertragung der Messwerte in der Verzöqerunqszeit zwischen zwei Melderanschaltungen,
die Zeitverzöqerung ist nicht vom Messwert abhängig und bleibt konstant.
[0016] Unmittelbar nach der Anschaltung eines Melders, d.h. wenn die Verbindung zur Zentrale
hergestellt ist, erfolgt die Umwandlung des Messwertes in eine codierte Impulsfolge
oder ein Wechselspannungssignal dessen Frequenz vom Messwert abhängig ist. Es versteht
sich von selbst, dass die Dauer des Messwertsignals kürzer sein muss als die Verzögerungszeit.
[0017] Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht aus einem
Brandkenngrössen-empfindlichen Sensor, einem Messwertwandler, einem Zeitglied und
einem bidirektionalen Schalter, der jeweils den nächsten Brandmelder an die Meldelinie
schaltet.
[0018] Im folgenden werden anhand der Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
näher erläutert.
[0019] Es zeigen
Fig. 1 eine Ausführungsform eines Brandmeldesystems zur Durchführung des erfindungsgemässen
Verfahrens.
Fig. 2 eine Schaltungsanordnung für einen Brandmelder, bei dem die Zeitverzögerung
vom Messwert abhängig ist.
Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltungsanordnung gemäss Fig. 2 .
Fig. 4 eine Schaltungsanordnung für einen Brandmelder dessen Zeitverzögerung vom Messwert
unabhängig ist.
[0020] Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Brandmeldesystems für das erfindungsgemässe Uebertragungsverfahren.
Von einer Signalzentrale Z gehen von den Klemmen K
la ... K
ia Meldelinien L
1 ... Li aus.
[0021] An diese Meldelinien sind jeweils mehrere Brandmelder M
11 ... M
1m angeschlossen. Die Brandmelder M
11 ... M
1m enthalten im wesentlichen neben Brandkenngrössenempfindlichen Sensoren einen Messwertumwandler,
ein Zeitglied, sowie einen bidirektionalen Schalter S. Vom letzten Brandmelder einer
Meldelinie werden jeweils zwei Leitungen an die Klemmen K
lx ... K
ix der Signalzentrale Z zurückgeführt. Nach Anlegen der Linienspannung an die Klemmen
K
1a beginnt im Melder M
11 ein Zeitglied zu laufen. Nach einer bestimmten Verzögerung schliesst der Schalter
S
11 und legt die Linienspannung an den Melder M
12' wo ebenfalls wieder ein Zeitglied zu laufen beginnt. Auf diese Art schliessen nacheinander
alle Schalter der Melder einer Meldelinie. Dieser Vorgang lässt sich periodisch wiederholen,
sodass die Brandmelder einer Meldelinie zyklisch abgefragt werden. Nach Anlegen der
Linienspannung an einen Melder bzw. mit Schliessen des betreffenden Schalters kann
eine Uebertragung der Messwerte des Sensors zur Signalzentrale stattfinden.
[0022] Am Ende eines Abfragezyklus werden in den Meldern befindliche Speicherkondensatoren
aufgeladen, welche die Energieversorgung der Brandmelder während der systembedingten
Unterbrüche sicherstellen.
[0023] Im Normalbetrieb, d.h. im ungestörten Zustand, ist die Melderlinienauswerteschaltung
der Signalzentrale Z an die Klemmen K
ia der betreffenden Linien angeschlossen.
[0024] Das Auftreten einer Leitungsstörung oder der Ausfall eines Melders wird in der Signalzentrale
Z dadurch detektiert, dass der Abfragezyklus stehenbleibt. In diesem Fall erfolgt
eine automatische Umschaltung der Melderlinienauswerteschaltung auf die Klemmen Kix
der betreffenden Meldelinien. Das Abfragen der Brandmelder erfolgt nun in umgekehrter
Richtung bis zur gestörten Stelle.
[0025] Durch periodisches Umschalten der Meldelinienauswerteschaltung von den Klemmen K
ia auf die Klemmen K
ix wird erreicht, dass selbst im Störungsfall die noch intakten Melder einer Melderlinie
ihre Messwerte zur Signalzentrale Z übertragen können.
[0026] In Fig. 2 ist die Schaltungsanordnung eines Brandmelders M dargestellt, bei dem die
Zeitverzögerung durch den Messwert gesteuert wird.
[0027] Als Sensor ist hier eine rauchempfindliche Messionisationskammer MK gezeichnet, deren
Strom am Aussenwiderstand R
2 die Spannung U
K erzeugt. Diese Spannung wird dem Eingang des Messwandlers MW zugeführt, dessen Ausgangsspannung
U
A auf das Zeitglied T einwirkt. Der bidirektionale Schalter 19 dient zur Weiterschaltung
der Linienspannung an den nächstfolgenden Melder. Die Dioden D 13 und D 14 dienen
der Symmetrierung, d.h. bei der Installation des Brandmelders muss nicht auf die richtige
Reihenfolge der Anschlüsse 2 und 3 geachtet werden.
[0028] Bei Anlegen der Linienspannung an die Klemmen lA/lB und 2 oder lA/lB und 3 bleibt
der Transistor T 19 zunächst gesperrt. Gleichzeitig startet das Zeitglied T und öffnet
nach einer Zeitverzögerung welche durch den Wert der Spannung U
A gegeben ist den Transistor T 19 und schaltet somit die Linienspannung auf den nächsten
Melder weiter.
[0029] Bei Anlegen der Linienspannung wird ferner ein Widerstand im Brandmelder eingeschaltet,
der die Stromerhöhung bewirkt, die in der Zentrale zur Feststellung der Melderadresse
ausgewertet wird.
[0030] In Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung einer bevorzugten Ausführungsform eines Brandmelders
nach Fig. 2 dargestellt. Als Beispiel dient wiederum ein Brandmelder mit einer Messionisationskammer
als rauchempfindlicher Sensor.
[0031] Die Messionisationskammer MK ist in Serie mit einem Vergleichswiderstand R
2 an dessen Stelle auch eine Referenzionisationskammer eingesetzt werden kann, an die
stabilisierte Spannung U
s geschaltet. Der Kondensator C 20 wird über den Gleichrichter D 11 aufgeladen und
überbrückt die systembedingten periodischen Unterbrüche in der Linienspannung. Der
Transistor T 16 bildet zusammen mit dem Widerstand R
1 und der Zenerdiode D 12 in bekannter Weise eine Spannungsstabilisierung U
s. Der MOSFET T 18 dient als Impedanzwandler, d.h. er überträgt die Ausgangsspannung
U
K des Sensors auf den Eingang des Operationsverstärkers A, dessen Arbeitspunkt durch
die Widerstände R 4, R 5 und R 6 bestimmt wird. Die Ausgangsspannung U
A des Operationsverstärkers ist der Sensorspannung
UK proportional.
[0032] Im normalen Betriebszustand ist der Transistor T 17 nicht leitend, der Gateanschluss
des bidirektionalen Schalters T 19 ist daher auf dem Potential des Anschlusses 1,
wodurch der Transistor T 19 leitend gehalten wird. Die Spannung über dem Kondensator
C 21 wird über die Diode 15 annähernd auf den Wert der Verstärkerausgangsspannung
U
A begrenzt. Wenn nun zu Beginn eines Abfragezyklus die Linienspannung auf Null abgesenkt
wird, so entlädt sich der Kondensator C 21 über die Widerstände R 7, R 9 und R 10
auf Null. Beim Wiedereinschalten der Leitungsspannung fliesst ein Ladestrom über den
Widerstand R 7 auf den Kondensator C 21 und weiter über den Widerstand R 10. Damit
wird der Transistor T 17 leitend und es fliesst ein zusätzlicher Strom durch den Widerstand
R 8. Das Gate-potential von T 19 schaltet sprunghaft unter die Schwellspannung des
Feldeffekttransistors und sperrt damit T 19. Wenn sich nun der Kondensator C 21 über
den Widerstand R 7 auf die Ausgangsspannung U
A des Verstärkers aufgeladen hat, fliesst kein weiterer Ladestrom mehr auf C 21 was
bedeutet, dass T 17 sperrt. Das Gate von T 19 springt wieder auf das Potential des
Anschlusses 1 und bringt damit den Schalter T 19 in den leitenden Zustand.
[0033] Die Dioden D 13 und D 14 gewährleisten eine symmetrische Speisung der Melderelektronik,
was zusammen mit den Symmetrieeigenschaften des Transistors T 19 die wahlweise Speisung
von Anschluss 2 oder Anschluss 3 her ermöglicht. In ähnlicher Weise sind Schaltungsanordnungen
mit andern symmetrischen Schaltelementen anstelle des Transistors T 19 denkbar. Als
bidirektionale Schalter kommen also auch JFET oder Relais in Frage.
[0034] In Fig. 4 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt,
bei der die Zeitverzögerung vom
Messwert unabhängig ist. Die Funktionsweise ist ähnlich wie die in Fig. 2 dargestellte.
Allerdings steuert die Ausgangsspannung U
A des Messwandlers MW nicht das Zeitglied T. Unmittelbar nach Anlegen der Linienspannung
an die Klemmen 2 oder 3, d.h. wenn die Verbindung zur Zentrale hergestellt ist, erfolgt
die Umwandlung des Messwertes in eine codierte Impulsfolge oder ein Wechselspannungssignal,
dessen Frequenz vom Messwert bestimmt wird. Dieses Signal wird in der Zentrale empfangen
und entsprechend ausgewertet. Gleichzeitig läuft das Zeitglied T und schaltet nach
einer fest vorgewählten Zeit den Transistor T 19 ein und schaltet somit die Linienspannung
auf den nächsten Melder weiter. Es versteht sich von selbst, dass die Dauer des Messwertsignals
kürzer sein muss als die Anschaltverzögerung. Diese Ausführungsform hat den Vorteil,
dass zwischen der Messwertübertragung und der Melderadressierung getrennt werden kann.
1. Verfahren zur Uebertragung von Messwerten in einem Brandmeldesystem, wobei die
von einzelnen kettenförmig an Melde- linien liegenden Brandmeldern ermittelten Messwerte an eine Signalzentrale gegeben
und dort zur Gewinnung differenzierter Störungs- bzw. Alarmmeldungen verknüpft werden
und wobei zu Beginn eines jeden Abfragezyklus alle Melder durch eine Spannungsänderung
der Meldelinie abgetrennt und dann zeitlich gestaffelt in der Weise wieder angeschaltet
werden, dass jeder Melder nach einer bestimmten Zeitverzögerung einen nachfolgenden
Melder zusätzlich an die Linienspannung anschaltet und wobei in der Auswerteeinrichtung
die jeweilige Melderadresse aus der Zahl der vorhergehenden Erhöhungen des Linienstroms
abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Meldelinien(L1 ... Li)vom letzten Brandmelder(Mlm ... Mim) an Klemmen (Klx ... Kix)der Signalzentrale (Z) zurückgeführt werden und dass beim Ausbleiben von Meldersignalen
die Abfragerichtung für die betroffene Meldelinie umgekehrt wird.
2. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Uebermittlung
des Messwertes des letzten Melders einer Linie sowohl von den Klemmen (Kia) als auch von den Klemmen (Kix) Strom in die Meldelinien eingespeist wird.
3. Verfahren gemäss Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitverzögerung
durch den Messwert der Melder bestimmt wird.
4. Verfahren gemäss Patentanspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitverzögerung
vom Messwert unabhängig ist und dass der Messwert innerhalb der Zeitverzögerung zur Signalzentrale weitergeleitet wird.
5. Verfahren gemäss Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert in
Form einer codierten Impulsfolge zur Signalzentrale weitergeleitet wird.
6. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert in Form
eines Wechselspannungssignals mit einer vom Messwert abhängigen Frequenz übertragen
wird.
7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet,
dass die einzelnen Brandmelder (M) zwei Eingänge zum Anschluss an die Meldelinien
(L1 ... Li) aufweisen, sowie Schaltungselemente, die bei Anlegen von Spannung an einen der beiden
Eingänge zeitverzögert ein Signal an dem anderen Eingang erzeugen und umgekehrt.
8. Einrichtung gemäss Patentanspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass eines der Schaltungselemente
ein bidirektionaler Schalter (T 19) ist.
9. Einrichtung gemäss Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der bidirektionale
Schalter (T 19) ein Relais, ein MOSFET oder ein JFET ist.
10. Einrichtung gemäss Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung
der Schaltungselemente mit den Anschlüssen des bidirektionalen Schalter über Dioden
(D 13) und (D 14) erfolgt.