Verfahren und Vorrichtung zur betriebsmässigen Überwachung optischer Rauchmelder

Abstract

 In einer nach dem Pulsmeldeprinzip betriebenen Brandmel­deanlage mit verschiedenartigen Meldern werden optische Rauchmelder verwendet, die bei der Fabrikation bei feh­lender Rückstreuung auf die Abgabe eines bestimmten Meß­signals abgeglichen werden. Der Rauchmelder ist für den Empfang eines Steuerbefehls ausgebildet. In vorgebbaren Zeitabständen wird mit dem Steuerbefehl die optische Übertragungseinrichtung des Rauchmelders in vorgebbarer Weise verändert und der dabei abgefragte Meßwert in der Zentrale als Funktionssignal bewertet. Das Fehlen des Funktionssignals wird als Störung angezeigt. Der Steuer­befehl kann von einem Steuerimpuls (SIP) in Form einer kurzzeitigen Absenkung der Linienspannung gebildet sein. Dabei wird der Sender oder der Empfänger der optischen Übertragungseinrichtung des Rauchmelders abgeschaltet oder kurzgeschlossen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur betriebsmäßigen Überwachung optischer Rauchmelder in einer nach dem Pulsmeldeprinzip betriebenen Brandmelde­anlage, bei der die einzelnen, gegebenenfalls verschie­denartigen Melder, wie Ionisations-, Wärme-, optische Rauch-Melder, einer Meldeleitung zyklisch auf ihre jeweiligen Meßwerte von der Zentrale aus abgefragt, in der Zentrale ausgewertet und Alarm- bzw. Störungskri­terien abgeleitet werden, wobei mit einem Steuerbefehl von der Zentrale aus die einzelnen Melder ansteuerbar sind. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] In der Brandschutztechnik spielt die Funktionsfähigkeit aller sicherheitsrelevanten Komponenten eine große Rolle. So ist die Überwachung von ruhestromführenden Komponenten relativ einfach und für die Leitungen auch zwingend vorgeschrieben. Mit der Pulsmeldetechnik (DE-PS 25 33 330, DE-PS 25 33 382) wurde es möglich, in Brand­meldeanlagen auch den Ionisations-Rauchmelder über seinen im Ruhezustand fließenden Kammerstrom zu über­wachen. Es wird dabei ein analoger Ruhemeßwert zur Zentrale übertragen und beim Ausbleiben bzw. beim Anwachsen in einen Störungsbereich wird für den betreffenden Melder auf eine Störung erkannt und diese angezeigt. Dagegen ist die entsprechende Überwachung eines optischen Rauchmelders nicht ohne weiteres möglich, da hier ein Signal nur auftritt, wenn Rauch vorhanden ist. Bei bekannten optischen Rauchmeldern wird in der Regel auf eine betriebsmäßige Überwachung ver­zichtet.

[0003] Optische Rauchmelder werden bei der Herstellung im allge­meinen so abgeglichen, daß eine möglichst geringe Rück­streuung im Falle eines Streulicht-Rauchmelders auftritt und somit ein möglichst kleines Grundsignal abgegeben wird. Dieses Signal ist in der Regel so klein und ande­rerseits einer recht großen Exemplarstreuung unterwor­fen, so daß es mit vertretbarem Schaltungsaufwand für eine Funktionsüberwachung nicht herangezogen werden kann.

[0004] Aus der DE-PS 25 33 354 ist bekannt, in Brandmeldean­lagen, die nach dem Prinzip der Pulsmeldetechnik betrieben werden, jedem auf seinen analogen Meßwert abgefragten Melder auf derselben Meldeleitung von der Zentrale aus einen Steuerbefehl zu übertragen, wenn der Melder eine entsprechende Empfangseinrichtung aufweist. Diese Steuerbefehle werden im allgemeinen dazu benützt, um ein einem Melder zugeordnetes Steuerorgan im Fall einer Alarmauslösung anzuschalten.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vor­richtung für eine derartige Brandmeldeanlage anzugeben, das bzw. die es gestattet, optische Rauchmelder turnus­mäßig auf ihre Funktionsfähigkeit zu überwachen.

[0006] Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens dadurch gelöst, daß bei der Fabrikation der optische Rauchmelder bei fehlender Rückstreuung auf die Abgabe eines bestimmten Meßsignals, welches sich vom Ruhesignal und vom Alarmsignal unterscheidet, abgeglichen wird, daß der optische Rauchmelder für den Empfang des Steuerbe­fehls ausgebildet ist, daß in vorgebbaren Zeitabständen mit dem Steuerbefehl die optische Übertragungseinrich­tung des Rauchmelders in vorgebbarer Weise verändert wird, und daß der dabei abgefragte Meßwert in der Zentrale als Funktionssignal bewertet und das Fehlen des Funktionssignals als Störung angezeigt wird. Bezüglich der Vorrichtung wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst.

[0007] Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Verwendung von unterschiedlichen Meldertypen an einer Meldeleitung, also neben Ionisations- und Wärmemelder auch optische Rauchmelder, z.B. Streulicht-Rauchmelder, ohne daß die optischen Rauchmelder gesondert mittels eines eigenen Verfahrens zur Melderkennung gekennzeichnet werden müs­sen. In vorteilhafter Weise brauchen bei dem erfindungs­gemäßen Verfahren die einzelnen optischen Rauchmelder nicht auf ein möglichst geringes Grundsignal abgeglichen zu werden. Eine gewisse Rückstreuung ist beim optischen Rauchmelder unvermeidbar. Vielmehr wird der optische Rauchmelder schon bei der Herstellung auf ein bestimmtes Meßsignal abgeglichen, wenn keine Rückstreuung in der Meßkammer des Melders vorhanden ist, wenn also z.B. der Lichtsender kurzgeschlossen ist. Dabei unterscheidet sich das Meßsignal vom Ruhesignal und vom Alarmsignal. Das Ruhesignal liegt in bezug auf das Meßsignal in Alarmrichtung, wobei der Abstand melderspezifisch unter­schiedlich ist. Entsprechend abgeglichene optische Rauchmelder können also unterschiedliche Ruhewerte ha­ben. Bei der üblichen Pulsmelderauswertetechnik ist dies jedoch kein sachlicher Nachteil, weil dort eine Ruhe­wert-Nachführung (DE-OS 31 27 324) vorgesehen sein kann.

[0008] Es können also derartig abgeglichene optische Rauchmel­der in der Pulsmeldetechnik verwendet werden, ohne das Auswerteverfahren wesentlich zu ändern. Zur Funktions­überwachung der optischen Rauchmelder wird turnusmäßig ein Steuerbefehl, wie er in der DE-PS 25 33 354 be­schrieben ist, zu den einzelnen Meldern von der Zentrale aus übertragen. Dieser Steuerbefehl veranlaßt lediglich im optischen Rauchmelder eine definierte Veränderung in der optischen Übertragungseinrichtung des Melders, so daß der Melder ein bestimmtes Meßsignal abgibt, welches in der Auswerteeinrichtung der Zentrale in diesem Fall nicht als Störung sondern als Funktionssignal bewertet wird. Bleibt bei der Funktionsprüfung das erwartete Meßsignal eines optischen Rauchmelders aus, so wird dieser Melder als gestört angezeigt.

[0009] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es zweckmäßig, den Steuerbefehl in Form eines kurzen Steuerimpulses auf die Meldeleitung zu geben. Dies kann durch eine kurzzei­tige Absenkung der Linienspannung auf einen bestimmten Wert erreicht werden. Dabei wird aufgrund des Steuerim­pulses der Sender oder der Empfänger der optischen Übertragungseinrichtung im Rauchmelder abgeschaltet oder kurzgeschlossen. Auf diese Weise gibt der optische Rauchmelder ohne Rückstreuung ein Meßsignal an die Zen­trale, das dort, wie oben schon erwähnt, als Funktions­signal interpretiert wird, wenn der optische Rauchmelder tatsächlich funktioniert.

[0010] Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sieht im optischen Rauchmelder eine Empfangseinrichtung vor, die an der Meldeleitung angeschlossen ist und den Steuerbefehl empfängt und in Folge davon eine nachge­schaltete Steuereinrichtung aktiviert, so daß eine definierte Veränderung der optischen Übertragungsein­richtung bewirkt wird. Die optische Übertragungsein­richtung weist dabei eine Leuchtdiode, eine Meßkammer und eine entsprechend zugeordnete Fotodiode auf. Die weiteren Schaltungseinrichtungen des optischen Rauch­melders sind an sich bekannt und beispielsweise in der DE-OS 33 13 137 beschrieben. In der Zentrale ist die Auswerteeinrichtung so ausgelegt, daß bei der Funktions­überprüfung das empfangene Meßsignal als Funktionssignal interpretiert wird und nur bei fehlendem Funktionssignal eine Störung des betreffenden optischen Rauchmelders angezeigt wird.

[0011] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Erläuterung der Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen für einen optischen Rauchmelder. Dabei zeigen die

Fig. 1 ein bekanntes Spannungs- und Stromdiagramm auf der Meldeleitung, die

Fig. 2 ein erstes und die

Fig. 3 ein zweites Schaltbeispiel eines optischen Rauch­melders für das erfindungsgemäße Verfahren.

[0012] In Fig. 1 ist der Spannungsverlauf der Linienspannung UL über der Zeit t und darunter der Stromverlauf IL auf der Meldelinie über der Zeit t aufgetragen. In der Ruhephase liegt die volle Linienspannung mit U1 bezeichnet an der Meldeleitung an. Ein Abfragezyklus beginnt mit dem Absenken der Linienspannung UL auf beispielsweise den Wert O, mit U2 bezeichnet. Dies geschieht zum Zeitpunkt tO, so daß der Linienstrom auch auf Null sinkt. Mit dem Anlegen der Abfragespannung U3, die etwas niedriger ist als die Ruhespannung U1, zum Zeitpunkt t1 werden die einzelnen Melder einer Meldeleitung der Reihe nach an die Linie in bekannter Weise geschaltet. Dabei erhöht sich der Linienstrom stufenförmig. Jedesmal, wenn ein Melder an die Meldeleitung angeschaltet wurde, wird mit einem kurzen Steuerimpuls SPI, z.B. durch kurzzeitiges Absenken der Abfragespannung U3 auf den Wert U4, ein Impuls für den betreffenden Melder auf die Meldeleitung gegeben. Weist der betreffende Melder eine Empfangsein­ richtung für den Steuerimpuls auf, so spricht diese an. Sind auf einer Meldeleitung verschiedenartige Melder­typen angeordnet, so spricht auf den Steuerimpuls nur der optische Rauchmelder an, denn der hat erfindungsge­mäß eine Einrichtung zum Empfang des Steuerimpulses und eine Einrichtung, um die optische Übertragungseinrich­tung des Rauchmelders in definierter Weise zu verändern, wie dies anhand der Fig. 2 erläutert wird.

[0013] In Fig. 2 ist ein optischer Rauchmelder RM mit den erfindungsgemäßen Schalteinrichtungen für das erfin­dungsgemäße Verfahren dargestellt. Der optische Rauch­melder RM weist eine Spannungsversorgungseinrichtung SPV auf, die an der Meldelinie ML liegt und mit einer Ver­sorgungsspannung UV die einzelnen Elemente des optischen Rauchmelders RM versorgt. So ist an diese Versorgungs­spannung UV die ansteuerbare Sendeschaltung SS ange­schlossen, die die Leuchtdiode LED ansteuert, um im Normalfall bei der Abfrage eingeschaltet zu werden. Die Fotodiode FD, die beim Streulicht-Rauchmelder in der Meßkammer MK entsprechend der Leuchtdiode LED zugeordnet ist, führt auf einen Verstärker VER, dessen Ausgang auf eine Sample- and Hold-Schaltung SHS führt. Diese wiederum ist mit einem Spannungs/Zeit-Wandler VTC verbunden, der entsprechend des analogen Meßwertes zeitverzögert den nachfolgenden Melder über den Schalt­transistor TR an die Meldeleitung ML anschaltet. Dies ist an und für sich bekannt. Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung im optischen Rauchmelder RM besteht aus der Zenerdiode ZD, die über den Vorwiderstand R an der Meldeleitung angeschlossen ist. Der gemeinsame Anschlußpunkt führt auf einen Schalttransistor JTR, der seinerseits die Sendeschaltung SS ansteuert. Hier im Ausführungsbeispiel ist dieser Schalttransistor JTR von einem Sperrschicht-Feldeffekttransistor gebildet, dessen Gate am gemeinsamen Anschlußpunkt der Zenerdiode ZD und des Vorwiderstandes R liegt. Im Normalbetrieb, d.h. wenn kein Steuerimpuls kommt, ist die Gatespannung UG an dem P-Kanal-Sperrschicht-Feldeffekttransistors JTR höher als die Gateschwellenspannung, so daß der Transistor sperrt. Die Gatespannung ist die um die Zenerspannung reduzierte Linienspannung. Bei gesperrtem Feldeffekt­transistor JTR ist die Sendeschaltung SS leitend, dadurch ist die Leuchtdiode LED eingeschaltet. Tritt nun bei der Abfrage der Steuerimpuls SIP auf, so wird die Linienspannung UL abgesenkt. Das hat zur Folge, daß während des Steuerimpulses die Gatespannung UG niedriger wird als die Gateschwellenspannung des Sperrsichtfeld­effekttransistors JTR. Dadurch wird der Transistor leitend und die Sendeschaltung SS gesperrt. Die Leucht­diode LED ist abgeschaltet.

[0014] In der Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungs­gemäßen Verfahrens im optischen Rauchmelder gezeigt. Hier ist lediglich der Schaltungsteil dargestellt, der für das Ansteuern der Leuchtdiode LED notwendig ist. Anstelle der Zenerdiode ZD, des Vorwiderstandes R und des Feldeffekttransistors JTR gemäß der Fig. 2 ist hier ein Schalttransistor TR4 angeordnet, der im Ansteuer­kreis der Leuchtdiode LED liegt und über den Widerstand R7 an der Meldeleitung ML liegt. Die Sendeschaltung SS, wie in Fig. 2 gezeigt, besteht hier in Fig. 3 im wesen­tlichen aus der Leuchtdiode LED, den beiden Transistoren TR1 und TR2 und dem Zeitglied R1, R2, R3 und C2. Zwi­schen den Transistoren TR1 und TR2 ist erfindungsgemäß der Schalttransitor TR4 angeordnet, der beim Auftreten des Steuerimpulses anspricht. Im Normalbetrieb, also während des Abfragezyklus ohne Steuerimpuls, ist die Basisspannung des Transistors TR4 während der Abfrage größer als die Basisemitter-Schwellenspannung und daher ist TR4 leitend. Während dieser Abfragephase ist der Sendetransistor TR2 vom Transistors TR1 angesteuert, der Transistor TR2 ist für diese Zeit leitend, daher fließt durch die Leuchtdiode LED der normale Sendestrom. Im Falle eines den Sendeimpuls überlappenden Steuerim­pulses, d.h. wenn während der Abfrage der Steuerimpuls (Absenken der Abfragespannung) auftritt, fällt die Basisspannung des Transistors TR4 unter die Basis­emitterschwelle und TR4 sperrt. Dadurch kann der Sende­transistor TR2 nicht vom Transistor TR1 angesteuert werden und die Leuchtdiode LED wird erfindungsgemäß nicht eingeschaltet. Die der Sendeschaltung vorgeschal­tete Schalteinrichtung, bestehend aus dem Transitor TR3, dem Widerstand R6 und dem Kondensator C1 verzögert die Einschaltung des Sendeimpulses der Leuchtdiode LED solange, daß der Sendeimpuls der Leuchtdiode während eines Steuerimpulses SPI für die Funktionsabfrage auftreten wird. Dadurch wird gewährleistet, daß der Sendetransistor TR2 während des Steuerimpulses SIP gesperrt bleibt. Die weiteren Schaltelemente, die hier noch dargestellt sind, sind für die Erfindung nicht wesentlich. Sie wurden in der DE-OS 33 13 133 erläutert, in der eine Schaltungsanordnung zur Störsignalunter­drückung in optischen Rauchmeldern beschrieben ist.

[0015] So wie hier anhand der beiden Ausführungsbeispiele er­läutert wurde, den Lichtsender im optischen Rauchmelder abzuschalten, ist es natürlich auch möglich, die Em­pfangsdiode abzuschalten oder kurzzuschließen. Eine de­finierte Veränderung der optischen Übertragungseinrich­tung ist auch dadurch möglich, daß in der Meßkammer ein optisches Dämpfungsglied angeordnet wird, welches elek­trisch angesteuert wird und in Abhängigkeit vom Auftre­ten des Steuerimpulses angeschaltet wird. Dabei kann das Dämpfungsglied eine gesteuerte Flüssigkristallzelle oder eine piezoelektrisch gesteuerte Blende sein.

[0016] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der entsprechen­den Vorrichtung ist es daher möglich, von der Zentrale aus turnusmäßig, z.B. täglich, die optische Übertra­gungseinrichtung in definierter Weise zu verändern. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der entsprechenden Schalteinrichtung ist es auch ohne weiteres möglich, ohne eine eigens vorzusehende Melderkennung bei der Funktionsprüfung optische Rauchmelder zu erkennen. Sind beispielsweise mehrere verschiedenartige Melder auf einer Meldelinie installiert worden und wird nach der Inbetriebnahme der Brandmeldeanlage zur Funktionsüber­wachung der optischen Rauchmelder jeder Melder der Reihe nach abgefragt, so reagiert nur ein optischer Rauchmel­der in der oben beschriebenen Weise und kann als solcher im Speicher der Zentrale gekennzeichnet werden. Man er­hält somit automatisch die Melderkennung für die opti­schen Rauchmelder. Dies ist auch insofern zweckmäßig, denn zum Erkennen eines nicht funktionsfähigen optischen Rauchmelders ist die automatisch erfaßte Erkennung der optischen Melder bei der Funktionsprüfung notwendig, denn ein nicht funktionsfähiger optischer Rauchmelder könnte bei der Funktionsabfrage ein ähnliches Verhalten (Meßwert) zeigen, wie beispielsweise ein Ionisations-­Rauchmelder.

Bezugszeichenliste

[0017] C1,C2 Kondensatoren
FD Fotodiode
IL Linien-Strom
ITR Schalttransistor
LED Leuchtdiode
M1,M2,... Melder
ML Meldeleitung, Meldelinie
MK Meßkammer
R1,R2, ..., RL Widerstände
RM optischer Rauchmelder
SIP Steuerimpuls
SWS Sample- and Hold- Schaltung
SPV Spannungsversorgungseinrichrung
SS Sendeschaltung
TR, TR1, Transistoren
UG Gatespannung
UL Linien-Spannung
UV Versorgungsspannung
U1 volle Linienspannung (Ruhe-Spannung)
U2 Startspannung
U3 Abfragespannung
U4 (Kurzzeitig) abgesenkte Abfragespannung
VER Verstärker
VIC Spannungs/Zeit-Wandler
2D, ZO1 Zenerdioden

Ansprüche

1. Verfahren zur betriebsmäßigen Überwachung optischer Rauchmelder in einer nach dem Pulsmeldeprinzip betrie­benen Brandmeldeanlage, bei der die einzelnen, gege­benenfalls verschiedenartigen Melder, wie Ionisations-, Wärme-, optische Rauch-Melder, einer Meldeleitung zyklisch auf ihre jeweiligen Meßwerte von der Zentrale aus abgefragt, in der Zentrale ausgewertet und Alarm- bzw. Störungskriterien abgeleitet werden, wobei mit einem Steuerbefehl von der Zentrale aus die einzelnen Melder ansteuerbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Fabrikation der optische Rauchmelder bei fehlender Rückstreuung auf die Abgabe eines bestimmten Meßsignals, welches sich vom Ruhesignal und vom Alarm­signal unterscheidet, abgeglichen wird,
daß der optische Rauchmelder für den Empfang des Steuer­befehls ausgebildet ist,
daß in vorgebbaren Zeitabständen mit dem Steuerbefehl die optische Übertragungseinrichtung des Rauchmelders in vorgebbarer Weise verändert wird,
und daß der dabei abgefragte Meßwert in der Zentrale als Funktionssignal bewertet und das Fehlen des Funk­tionssignals als Störung angezeigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuerbefehl von einem Steuerimpuls (SIP) in Form einer kurzzeitigen Absenkung der Linienspannung (UL) auf einen vorgegebenen Wert (U4) gebildet ist, und daß der Sender (LED) oder der Empfänger (FD) der optischen Übertragungseinrichtung des Rauchmelders (RM) abgeschaltet oder kurzgeschlossen wird.

3. Verfahren zur Durchführung des Verfahrens nach An­spruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß im optischen Rauchmelder (RM) an der Meldeleitung (ML) eine Empfangseinrichtung für den Steuerbefehl und dieser nachgeschaltet eine Steuereinrichtung zur defi­nierten Veränderung der optischen Übertragungseinrich­tung, die eine Leuchtdiode (LED), eine Meßkammer (MK) und eine Fotodiode (FD) aufweist, vorgesehen ist, und daß in der Zentrale eine Auswerteeinrichtung für das Funktionssignal vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung von einem optischen ansteuer­baren Dämpfungsglied gebildet ist, welches in der Meß­strecke bzw. Meßkammer der optischen Übertragungsein­richtung des Rauchmelders angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das optische Dämpfungsglied von einer gesteuerten Flüssigkristallzelle gebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das optische Dämpfungsglied von einer piezoelek­trisch gesteuerten Blende gebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Empfangseinrichtung für den Steuerbefehl und die Steuereinrichtung von einer über einen Vorwiderstand (R) an der Meldeleitung (ML) angeschlossenen Zenerdiode (ZD) und von einem diesem nachgeschalteten Feldeffekttran­ sistor (JTR) gebildet ist, der bei Empfang des Steuer­befehls (SIP) eine Sendeschaltung (SS) sperrt, die die Leuchtdiode (LED) anschaltet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Empfangseinrichtung für den Steuerbefehl und die Steuereinrichtung von einem über einen Widerstand (R7) an der Meldeleitung (ML) liegenden Schalttransistor (TR4) gebildet ist, der im Steuerschaltkreis (TR1, TR2) der Leuchtdiode (LED) angeordnet ist.

Zeichnung