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Dokumentenidentifikation DE69608934T2 02.11.2000
EP-Veröffentlichungsnummer 0765513
Titel SICH SELBST PRÜFENDER RAUCHDETEKTOR
Anmelder Digital Security Controls Ltd., Downsview, Ontario, CA
Erfinder RATTMAN, J., William, Orlando, US;
MI, Zhexin, Toronto, CA;
PETERSON, John, Toronto, CA
Vertreter Körner, E., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 80336 München
DE-Aktenzeichen 69608934
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 15.04.1996
EP-Aktenzeichen 969089788
WO-Anmeldetag 15.04.1996
PCT-Aktenzeichen CA9600237
WO-Veröffentlichungsnummer 9632705
WO-Veröffentlichungsdatum 17.10.1996
EP-Offenlegungsdatum 02.04.1997
EP date of grant 21.06.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.11.2000
IPC-Hauptklasse G08B 29/14
IPC-Nebenklasse G08B 17/107   

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rauchdetektor, der in der Lage ist anzuzeigen, wenn er in seiner Empfindlichkeit in eine Richtung (empfindlicher oder unempfindlicher) verändert wurde. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rauchdetektor zudem in der Lage, sich selbst zu korrigieren, um die Empfindlichkeitsbereiche der Werkseinstellung wiederherzustellen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Lichtstreuende Rauchdetektoren finden allgemein Verwendung und basieren auf dem Prinzip, daß das Vorhandensein von Rauch oder anderer Partikelgegenstände in einem projizierten Lichtstrahl eine Streuung des Lichtstrahls verursachen. Rauchdetektoren dieser Art verfügen über eine Lichtabstrahleinrichtung, die einen Lichtstrahl in eine Rauchkammer aussendet oder projiziert. Befindet sich ein geeigneter Detektor in einem Bereich innerhalb der Rauchkammer, wo nicht das direkte Licht vom projizierten Lichtstrahl auf den Detektor fällt, sondern lediglich das gestreute Licht vom Lichtstrahl, dann kann der Detektor kalibriert werden, um die Menge der Partikelgegenstände, die in der Rauchkammer vorhanden sind, auf der Basis der Stärke des erfaßten gestreuten Lichts zu ermitteln. Sobald ein bestimmter Schwellenwert des Lichtes, das auf den Detektor fällt, erreicht oder überschritten ist, so daß die Ausgabe des Detektors einen voreingestellten Wert überschreitet, werden die Rauchdetektor-Alarmkreise aktiviert.

Bei lichtstreuenden Rauchdetektoren verursacht die Gegenwart eines zusätzlichen Partikelmaterials, wie etwa Staub, innerhalb der Rauchkammer einen Grad der Lichtstreuung, der den Hintergrundpegel des Rauchdetektors anheben kann, was der Grund von Fehlalarmen sein kann. Die Staubanreicherung ist der Hauptbeeinträchtigungsfaktor bei optischen lichtstreuenden Rauchdetektoren und führt zu einem Anstieg des Hintergrundsignals, während der Schwellenwert-Signalpegel, der für das Abstellen des Alarms erforderlich ist, konstant bleibt. Dies führt zu einer Verminderung des Unterschieds zwischen diesen Pegeln und erhöht somit die Empfindlichkeit des Detektors.

Weitere potentielle Problemfelder für lichtstreuende Rauchdetektoren betreffen die Beeinträchtigung der Bauteile oder die Gegenwart von Materialien in der Umgebung, die zu einem Film führen können, der sich auf den Lichtelementen, wie etwa dem Emitter und dem Detektor, ablagert. Die Beeinträchtigung der Bauteile oder die Gegenwart von Filmen dieser Art kann zu einer Verringerung der Intensität des Lichtstrahls vom Emitter, wie auch zu einer Verringerung der erfaßten Lichtstärke des gestreuten Lichtstrahls durch den Detektor führen. In einer oder beiden dieser Situationen wird die Empfindlichkeit des Detektors derart reduziert, daß höhere Rauchdichten erforderlich wären, um den Schwellenwert-Signalpegel zu erreichen und den Alarm auszulösen. Dies könnte zu einem potentiell höheren Risiko des Verlustes des Lebens oder zu Schaden am Eigentum führen, da sich der Brandherd weiter ausbreiten würde, bevor er bemerkt wird.

Es wurden eine Reihe von Entwicklungen lichtstreuender und weiterer Arten von Rauchdetektoren gemacht, bei denen unterschiedliche Einrichtungen zum Testen des Signalpegels, der für die Aktivierung des Alarms erforderlich ist, zur Anwendung kamen. Das US-Patent No. 3,868,184 beschreibt beispielsweise die Verwendung eines Drahtes in einer Größe, die geeignet ist, um das Maß der erzeugten Lichtstreuung zu simulieren, die durch 2 bis 10% pro Fuß Rauchverdunkelung erzeugt wird, der in den Lichtstrahl gedreht werden kann, um die Empfindlichkeit des Rauchdetektors zu testen. Auch das US-Patent No. 5,170,150 beschreibt die Verwendung einer externen Vorrichtung, um ein reflektierendes Element in den Lichtstrahl zu drehen und so die Empfindlichkeit zu testen.

Zudem gab es einige Versuche in der Vergangenheit, Rauchdetektoren zu entwickeln, die den Hintergrund messen, und wenn dieser als zu großer (oder zu kleiner) Wert ermittelt wurde, so daß er den Alarmpunkt des Detektors wesentlich verschiebt, wird eine Störmeldung ausgegeben.

Das US-Patent 4,930,095 für Yuchi beschreibt einen adressierbaren Rauchdetektor, der optische Empfindlichkeitsänderungen mit einer Referenzlichtquelle "korrigiert", jedoch Hintergrundänderungen ignoriert. Ein zusätzlicher Lichtemitter, der in dichter Nähe zum Fotodetektor abstrahlt, ist so eingestellt, daß er ein Empfängerausgangssignal erzeugt, das jenem gleicht, das man vom Hauptlichtemitter und vom Fotodetektor am Rauchalarmpunkt erhält. Wenn durch die Zentrale ein Testbefehl zu einer speziellen Einheit gesendet wird, wird der zusätzliche Lichtemitter eingeschaltet und das Empfängerausgangssignal mit dem Originalwert verglichen. Differenzen werden durch Abgleichen der Ausgangswandlerempfindlichkeit normalisiert. Das Patent geht auf die Möglichkeit einer Hintergrundänderung, die die gemessene Ansprechänderung mit dem aktivierten Testlichtemitter verursacht, nicht ein.

Das US-Patent 4,595,914 für Siegel beschreibt einen Ionisierungsdetektor mit einem Taktgeber, um periodisch den Ionenkammerkreis mit festen Widerständen zu shunten und damit einen Minimal- und anschließend einen Maximaltest zu erzwingen, wobei der Alarmtongenerator während dieser Selbsttestpegel außer Kraft gesetzt ist, die die beabsichtigte Alarmempfindlichkeit eingrenzen. Ein Ansprechen außerhalb des eingegrenzten Bereiches führt zu einem einzigartigen Störsignal.

Das US-Patent 4,965,556 beschreibt einen Ionisierungsdetektor, der automatisch den Test für die minimale Rauchempfindlichkeit äquivalent zum manuellen Drucktastentest zur selben Zeit jede Woche durchführt, so daß der Bewohner diesen Test nicht durchführen muß. Bewohner werden auf diesen Test vorbereitet sein und dadurch nicht durch den Alarmton gestört. Fehlfunktionen der Einheit in Abhängigkeit des Selbsttestes werden die Bewohner veranlassen, die Einheit zu reparieren.

Das US-Patent 4,687,924 für Galvin; das US-Patent 4,695,734 für Honma; US- Patent 4,728,935 für Pantus; US-Patent 4,749,871 für Galvin und das US-Patent 4,827,247 für Giffone beschreiben allesamt Projektionsstrahldetektoren mit periodi schen Selbsttests, bei denen das empfangene Signal mit dem Originalwert zum Zeitpunkt der Installation (oder Initiierung) verglichen wird. Eine Kompensation wird in kleinen Schritten durchgeführt, um die ursprüngliche Empfindlichkeit beizubehalten. Projektionsstrahlen leiden nämlich mit der Zeit hauptsächlich unter einem Signalverlust aufgrund der Verschmutzung der optischen Oberflächen, obwohl sie darauf ausgelegt sind, den Signalanstieg zu kompensieren. Die Korrekturzeitbasis ist lang, wobei die Korrektur in sehr kleinen Schritten durchgeführt wird, um die Verschleierung eines langen Rauchdichteanstiegs eines langsam glimmenden Feuers zu vermeiden.

Das US-Patent 4,647,785 für Morita und das US-Patent 5,247,283 für Kobayashi beschreiben das Hinzufügen zusätzlicher optischer Elemente als Test zum Hauptrauchdetektorpaar und setzen voraus, daß das zusätzliche Paar in irgendeiner Weise immun gegen die Beeinträchtigung ist, denen des Hauptpaar ausgesetzt ist. Kobayashi beschreibt zudem das Übertragen durch die Schnittscheibe, um eine übermäßige Staubablagerung zu prüfen.

Bei einigen dieser Vorrichtungen kann der Grad der Verschiebung des Rauchalarmpunktes aus der Hintergrundmessung abgeleitet und durch eine Meldung angezeigt werden. Eine Korrektur dieser Detektoren nach dem Stand der Technik, die in ihrer Empfindlichkeit verschoben sind, erfordert ihr Entfernen von ihrem Installationsort und eine Wartung sowie Neueinstellung in der Regel in der Fabrik oder einem anderen Wartungsort.

ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG

In einem Aspekt gibt die vorliegende Erfindung einen Rauchdetektor an, der einen festgelegten Empfindlichkeitsbereich hat und in der Lage ist zu ermitteln, ob der Detektor innerhalb des festgelegten Empfindlichkeitsbereiches arbeitet. Der Detektor enthält einen Lichtemitter, der einen Lichtstrahl in eine Rauchkammer ausbreitet, und einen Lichtdetektor, der in die Rauchkammer sieht und in der Lage ist, den Pegel des Lichts zu erfassen, das als Folge der Anwesenheit von Rauchpartikeln in der Rauchkammer gestreut wird. Der Ausgang des Lichtdetektors ist proportional zur gestreuten Lichtmenge, die auf den Detektor trifft. Der Detektor umfaßt zudem eine Alarmschaltungseinrichtung zum Auslösen eines Alarms, wenn der Ausgang des Lichtdetektors einen Alarmschwellenwertpegel erreicht oder überschreitet. Der Detektor ist mit einer Steuerschaltungseinrichtung ausgestattet, die eine Einrichtung zum Erzeugen eines Testsignals als einen Kennwert für die optische Empfindlichkeit des Rauchdetektors und den Hintergrundpegel des Ausgangs des Lichtdetektors bei Abwesenheit von Rauchpartikeln enthält, und mit einer Einrichtung zum Ermitteln aus den Testsignalen, ob der Rauchdetektor einen Fehlerzustand aufweist und außerhalb seines vorgegebenen Empfindlichkeitsbereichs arbeitet.

In einem weiteren Aspekt gibt die vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung an, ob eine Alarmschaltung außerhalb ihres Empfindlichkeitsbereichs arbeitet, wobei die Alarmschaltung über ein Hintergrundsignal und ein vorgegebenes Alarmschwellenwertsignal verfügt. Das Verfahren umfaßt:

a) Multiplizieren des Hintergrundsignals mit einem ersten Verstärkungsfaktor zur Erzeugung eines ersten Testsignals;

b) Vergleichen des ersten Testsignals mit dem Alarmschwellenwertsignal,

c) Multiplizieren des Hintergrundsignals mit einem zweiten Verstärkungsfaktor, der geringer ist als der erste Verstärkungsfaktor, um ein zweites Testsignal zu erzeugen; und

d) Vergleichen des zweiten Testsignals mit dem Alarmschwellenwertsignal;

wobei die Alarmschaltung außerhalb ihres Empfindlichkeitsbereiches arbeitet, wenn das erste Testsignal kleiner ist als das Alarmschwellenwertsignal oder das zweite Testsignal größer ist als das Alarmschwellenwertsignal.

In einem weiteren Aspekt gibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Aufrechterhalten einer Alarmschaltung innerhalb ihres Empfindlichkeitsbereichs an, wobei die Alarmschaltung einen Emitter und einen Detektor aufweist und ein Hin tergrundsignal sowie ein vorgegebenes Alarmschwellenwertisgnal hat. Das Verfahren umfaßt:

a) Multiplizieren des Hintergrundsignals mit einem ersten Verstärkungsfaktor zur Erzeugung eines ersten Testsignals;

b) Vergleichen des ersten Testsignals mit einem Alarmschwellenwertsignal;

c) Multiplizieren des Hintergrundsignals mit einem zweiten Verstärkungsfaktor, der geringer ist als der erste Verstärkungsfaktor, um ein zweites Testsignal zu erzeugen;

d) Vergleichen des zweiten Testsignals mit dem Alarmschwellenwertsignal; und

e) Einstellen der Emitterabgabe und/oder des Alarmschwellenwertsignals, falls notwendig, um das erste Testsignal größer oder gleich dem Alarmschwellenwertsignal und das zweite Testsignal kleiner oder gleich dem Alarmschwellenwertsignal zu halten.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Das oben Genannte wie auch weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden detaillierter anhand einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Fig. 1 ist ein Graph der Beziehung zwischen einer Rauchverdunkelung und einer Ausgangssignalspannung eines typischen optischen Rauchdetektors;

Fig. 2 ist ein Graph, der die Beziehung von Fig. 1 mit einem beeinträchtigten Empfindlichkeitszustand vergleicht;

Fig. 3 ist ein Graph, der die Beziehung von Fig. 1 mit einem verbesserten Empfindlichkeitszustand vergleicht;

Fig. 4 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild des Mikroprozessors und der Rauchdetektorsteuerung als Verkörperung des Selbstdiagnosen der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ist ein vereinfachtes Diagramm eines optischen Rauchdetektors, in dem die Selbstdiagnose- und Selbstkorrekturmerkmale in Übereinstimmung mit einer bevorzugten der Erfindung enthalten sind;

Fig. 6 ist ein Graph, der die beiden möglichen Korrekturverfahren für eine Erhöhung der Empfindlichkeit aufgrund der Gegenwart von Staubpartikeln des Rauchdetektors aus Fig. 5 zeigt, und

Fig. 7 ist ein Graph, der die Korrektur für eine Verringerung der Empfindlichkeit aufgrund eines Films oder einer beeinträchtigten Elementleistungsfähigkeit des Rauchdetektors von Fig. 5 zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rauchdetektor, der in der Lage ist anzuzeigen, wenn seine Empfindlichkeit von der ursprünglichen Fabrikeinstellung in eine Richtung (empfindlicher oder unempfindlicher) abweicht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rauchdetektor zudem in der Lage, Maßnahmen zu ergreifen, um die Abweichung zu korrigieren und somit die Empfindlichkeit auf die ursprünglichen Fabrikeinstellungsbereiche wiederherzustellen.

Lichtstreuende Rauchdetektoren basieren auf dem Prinzip, daß die Gegenwart von Rauch oder anderem Partikelmaterial in einem projizierten Lichtstrahl eine Streuung des Lichtstrahls bewirken. Wie es oben beschrieben wurde, verfügen Rauchdetektoren dieser Art über einen Lichtemitter, der einen Lichtstrahl in eine Rauchkammer abstrahlt oder projiziert, in der ein geeigneter Detektor in einem Bereich der Rauchkammer angeordnet ist, in dem das direkte Licht des projizierten Lichtstrahls nicht auf den Detektor trifft. Der Detektor blickt derart in die Rauchkammer, daß das aufgrund der Rauchpartikel gestreute Licht des Strahls auf den Detektor fällt. Die Ausgabe des Detektors ist proportional zur Intensität des auf ihn treffenden Lichtes und somit proportional zur Intensität der Rauchpartikel in der Kammer. Das Ansprechverhalten des Rauchdetektors wird durch die Transfergleichung gesteuert und kann durch Auswahl oder Einstellung des Wertes einer oder mehrerer Parameter der Transfergleichung für optische photoelektrische Empfindlichkeits-Rauchdetektoren wie folgt eingestellt werden:

Vsn = ILED · QLED · 1/As · n · Re · RL · A (1)

wobei Vsn = optische Empfindlichkeit in Volt/%/Fuß Rauchverdunkelung

ILED = LED (Lichtquelle) Strom in Ampere

QLED = LED-Quantumeffizienz in Watt/Ampere

As = Rauchbereich, der durch die LED beleuchtet wird, in cm²

n = Streuungswirkung von grauem Rauch in (%/Fuß)&supmin;¹

Re = Ansprechverhalten des Photodiodendetektors in A/W/cm²

A = Spannungsverstärkung

Die Empfindlichkeit eines Rauchdetektors wird auf der Basis eines speziellen Rauchpegels, bei dem der Detektor einen Alarm meldet, in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung eingestellt, die den Alarmpunkt S, die Empfindlichkeit des Rauchdetektors festlegt:

Vcal = Vsn · S + Vb (2)

wobei Vcal = Alarmschwellenwert in Volt

S = Alarmpunkt (Detektorempfindlichkeit) in %/Fuß

Vb = Hintergrundreflexion von der Kammer in Volt

Diese Gleichung wurde für eine Gruppe von Parametern in Fig. 1 graphisch dargestellt.

Bei einer vorteilhaft ausgeführten Einheit ist der Hintergrund proportional zur Lichtemitter-Betriebsspannung und durch geringe Streuungen begrenzt. Die Beziehung der optischen Empfindlichkeit zum Hintergrund wird als normierte Gütezahl für den Aufbau ausgedrückt mit:

NFM = Vsn/Vb (3)

Die NFM für einen optischen Rauchdetektor wird vorzugsweise so gewählt, daß sie Eins ist, d. h. der Detektor ist derart aufgebaut, das der Wert Vsn dem Wert Vb gleicht.

Die vorliegende Erfindung gibt in einer bevorzugten Ausführungsform einen Detektor an, der einen festgelegten Empfindlichkeitsbereich hat und in der Lage ist, zu unterscheiden, ob der Detektor innerhalb des spezifizierten Empfindlichkeitsbereiches arbeitet. Der Detektor verfügt über einen Lichtemitter, der einen Lichtstrahl in eine Rauchkammer abstrahlt und einen Lichtdetektor, der in die Rauchkammer blickt und in der Lage ist, den Grad des gestreuten Lichtes infolge der Rauchpartikel in der Rauchkammer zu erfassen. Die Ausgabe des Lichtdetektors ist proportional zum Umfang des gestreuten Lichtes, das auf den Detektor trifft. Der Rauchdetektor verfügt über eine Alarmschaltungseinrichtung zum Melden eines Alarms, wenn die Ausgabe des Lichtdetektors einen Alarmschwellenwert erreicht oder überschreitet. Der Detektor ist mit einer Steuerschaltungseinrichtung ausgestattet, die eine Einrichtung zum Erzeugen des Testsignals enthält, das für optische Empfindlichkeit des Rauchdetektors und den Hintergrundpegel der Ausgabe des Rauchdetektors in der Abwesenheit von Rauchpartikeln kennzeichnend ist, und mit einer Einrichtung, um anhand der Testsignale zu ermitteln, ob der Rauchdetektor innerhalb seines festgelegten Empfindlichkeitsbereiches arbeitet.

Vorzugsweise enthält die Steuerschaltungseinrichtung eine Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Testsignals als Anzeige für den Hintergrundpegel der Ausgabe des Lichtdetektors in Abwesenheit von Rauchpartikeln, eine Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Testsignals als Anzeige der optischen Empfindlichkeit des Rauchdetektors und eine Einrichtung zum Vergleichen der Testsignale mit dem Alarmschwellenwertsignal, um zu ermitteln, ob der Rauchdetektor innerhalb seines festgelegten Empfindlichkeitsbereiches arbeitet.

Die beiden häufigsten Faktoren bei der Beeinträchtigung von Rauchdetektoren sind die Verstärkung des Hintergrundes, verursacht durch Schmutzansammlung, was zu einer erhöhten Empfindlichkeit des Rauchdetektors führt, und die Abnahme der optischen Empfindlichkeit Vsn, verursacht durch eine Bauteilbeeinträchtigung oder eine Ansammlung von dünnschichtigem Schmutz oder Schmierfilmen auf dem optischen Element, was zu einer beeinträchtigten Empfindlichkeit des Rauchdetektors führt. Die Abnahmen von Vsn sind im allgemeinen auch mit der Abnahme des Hintergrundes infolge der Bauteilbeeinträchtigung oder dünner Filme verbunden, und unter diesen Umständen bleibt die normierte Gütezahl NFM im allgemeinen dicht am Originalwert oder behält diesen bei. Die erste Situation, ein Anstieg des Hintergrundes infolge der Schmutzansammlung, beeinflußt nicht allgemein die optische Empfindlichkeit, und somit nimmt die NFM des Rauchdetektors allgemein ab.

Einer der beiden Beeinträchtigungsfaktoren, die Abnahme der optischen Empfindlichkeit, ist weitaus kritischer, da dies die Empfindlichkeit derart beeinträchtigt, daß der Pegel des Rauches ansteigt, der erforderlich ist, um die Alarmschaltung zu aktivieren. In diesen Situationen kann sich das Feuer bereits weit ausgebreitet haben, bevor der Alarm ertönt, und somit haben die Bewohner des Gebäudes, in dem sich der Alarm befindet, weniger Zeit, das Haus zu verlassen. Bei manchen Rauchdetektoren nach dem Stand der Technik wird dieser Zustand überwacht, indem der Hintergrund mit dem Alarmschwellenwertsignal verglichen wird, und wenn der Hintergrund abgenommen hat, so daß sich der Alarmpunkt zu einem zu hohen Rauchpegel verschiebt, dann zeigt die Einheit diesen Zustand an.

Der Rauchdetektor der vorliegenden Erfindung kann eine Abnahme der optischen Empfindlichkeit einfach dadurch erfassen, daß er den Hintergrund der Einheit zum Testzeitpunkt mit dem Hintergrund der Einheit zum Herstellungszeitpunkt vergleicht. Dies kann durch einen einfachen Vergleich zwischen gemessenem Hinter grund zu einem beliebigen Zeitpunkt und dem Hintergrundpegel zum Zeitpunkt der Herstellung erfolgen, der im Speicher der Einheit gespeichert sein kann. Alternativ dazu kann der Hintergrund mit dem Alarmschwellenwertsignal verglichen werden, um den Toleranzbereich des Rauchdetektors anzuzeigen, d. h. die Differenz der Signalpegel des Hintergrunds und des Alarmschwellenwertsignals. Dies kann durch Multiplizieren des Hintergrundspannungspegels mit einem Verstärkungsfaktor erfolgen, um ein Testsignal zu erzeugen, daß anschließend mit dem Alarmschwellenwertsignal Vcal, verglichen wird. Solange das Testsignal das Alarmschwellenwertsignal Vcal, überschreitet, hat sich die optische Empfindlichkeit des Sensors nicht verschlechtert. Ist das Testsignal schwächer als das Alarmschwellenwertsignal, ist dies ein Anzeichen dafür, daß der Hintergrund und die optische Empfindlichkeit Vsn auf einen Pegel abgefallen sind, bei dem ein inakzeptabel hoher Rauchpegel erforderlich sein müßte, damit die Ausgabe des Detektors das Alarmschwellenwertsignal überschreitet und so einen Alarm meldet.

Ein Anstieg des Hintergrunds infolge einer Schmutzansammlung kann auch dadurch ermittelt werden, daß das Echtzeit-Hintergrundsignal mit jenem der Einheit zum Zeitpunkt der Herstellung verglichen wird, oder der Abstand zwischen dem Hintergrundsignal und dem Alarmschwellenwertsignal ermittelt wird. Vorzugsweise wird der Abstand durch Multiplizieren des Hintergrundsignals Vb mit einem zweiten Verstärkungsfaktor, um ein zweites Testsignal zu erzeugen, und durch Vergleichen dieses zweiten Testsignals mit dem Alarmschwellenwertsignal ermittelt. Der Verstärkungsfaktor ist vorzugsweise derart gewählt, daß in einer ordnungsgemäß arbeitenden Einheit das zweite Testsignal schwächer ist als das Alarmschwellenwertsignal. Solange dieser Zustand anhält, ist der Hintergrund des Rauchdetektors derart beschaffen, daß ein akzeptabler Pegel der Empfindlichkeit des Rauchdetektors zugelassen wird. Sollte der Hintergrund über einen akzeptablen Wert hinaus ansteigen, überschreitet das zweite Testsignal das Alarmschwellenwertsignal, worauf ein Anzeichen für die erhöhte Empfindlichkeit des Rauchdetektors gegeben ist. Dieser Test kann dadurch ausgeführt werden, daß das Hintergrundsignal einfach mit einem zweiten Verstärkungsfaktor multipliziert wird, der geringer ist als der erste Verstärkungsfaktor. Um alternativ dazu den Rauchdetektor in die Lage zu versetzen, ein Anzeichen von Vsn, zu erhalten, kann dieser zweite Verstärkungsfaktor von einer Kombination des ersten Verstärkungsfaktors und einer Verminderung einer der Parameter der Transfergleichung für VSG abgeleitet werden, um einen kombinierten Verstärkungsfaktor zu erhalten, der geringer ist als der erste Verstärkungsfaktor. Die wahrscheinlichsten Parameter zum Korrigieren der Transfergleichung sind der Lichtquellenstrom oder die Spannungsverstärkung. Von diesen beiden ist die Amperezahl des Lichtquellenstromes am einfachsten einzustellen. Somit bewirkt eine Verminderung des Lichtquellenstromes eine Verringerung von Vsn und des Hintergrundes, wobei ein Multiplizieren dieses verringerten Hintergrundes mit dem ersten Verstärkungsfaktor Grund für das zweite Testsignal ist.

Der oben beschriebene Test zeigt an, ob der Rauchdetektor innerhalb eines akzeptablen Empfindlichkeitsbereiches arbeitet, oder ob der Rauchdetektor außerhalb des Empfindlichkeitsbereiches aufgrund eines Anstiegs des Hintergrunds infolge einer Schmutzansammlung oder einer Abnahme des Hintergrunds und Vsn arbeitet, die durch einen Bauteilverschleiß oder eine Ablagerung von Schleier- oder Schmierfilmen auf den optischen Elementen verursacht werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rauchdetektor zudem dadurch in der Lage, korrigiert zu werden, ohne daß er entfernt oder gewartet werden muß, daß, wenn die Tests ermitteln, daß sich die Empfindlichkeit in einer Richtung derart verschoben hat, daß ein ordnungsgemäßer Betrieb des Detektors beeinflußt wird, geeignete Korrekturmaßnahmen ergriffen werden, um die akzeptable Empfindlichkeit wiederherzustellen. Anstiege des Hintergrunds, die die normalen Beeinträchtigungsfaktoren infolge der Schmutzablagerung darstellen, beeinflussen nicht generell die optische Empfindlichkeit des Rauchdetektors und können im allgemeinen durch Anheben des Alarmschwellenwertes Vcal in entsprechender Weise kompensiert werden, um den Hochempfindlichkeitszustand zurück zur Originalempfindlichkeit S&sub0; wiederherzustellen.

Abnahmen des Hintergrundes, die mit dem Bauteilverschleiß oder einer Ablagerung von Schmutzschleiern/Schmierfilmen auf den optischen Elementen verbunden sind, werden vorzugsweise dadurch kompensiert, daß die Lichtemitter-Betriebsspannung angehoben wird, um die optische Empfindlichkeit VSG zurück auf den Ausgangswert Vsn0 einzustellen und somit den Zustand geringer Empfindlichkeit auf den Original-Rauchalarmpunkt S&sub0; zu korrigieren. Vereinfachte Verringerungen des Vcal-Alarmschwellenwertes können jedoch ebenso wirkungsvoll sein. Das Verfahren zum Erhöhen der Lichtemitter-Betriebsspannung für die Wiederherstellung der Originalempfindlichkeit gewährt dem Detektor mehr "Abstand", was zu einer leichten Verbesserung der Fehlalarm-Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Einstrahlungen führt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Anordnung auf der Basis eines Mikroprozessors, die fortlaufende gemessene Vb- und Vsn- Werte automatischer periodischer interner Tests mit Originalwerten vergleicht, die im Speicher des Mikroprozessors gespeichert sind. Wenn diese Parameter eine NFM oder eine Alarmpunktempfindlichkeit errechnen, die außerhalb der akzeptablen Grenzen einer geeigneten Hochfrequenzinterferenz/Schmutzunempfindlichkeit und/oder einer festgelegten Rauchempfindlichkeit liegen, wird ein Störzustand gemeldet, mit dem auf die Fehlfunktion in der Feueralarmzentrale aufmerksam gemacht wird. In Abhängigkeit der Betriebsart, die in der Einheit zum Zeitpunkt der Herstellung eingestellt wurde, kann die Bedienperson in der Feueralarmzentrale anschließend einen Befehl senden, der den Detektor anweist, den Zustand zu korrigieren, oder die Einheit läßt eine Selbstkorrektur des Störzustandes zu. Zusammengeschaltete festverdrahtete Zweidraht- und Vierdrahtanordnungen könnten über die Stromleitungen kommunizieren; HF-Anordnungen könnten durch die HF- Übertragung kommunizieren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfordert die Anordnung keine zusätzliche Schaltung, wie etwa Analog/Digitalwandler und Vergleichseinrichtungen, um das Impulsansprechverhalten des Rauchdetektors zu handhaben, sondern es finden eingebaute Selbsttesteinrichtungen im Handel erhältlicher, anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASIC) für Rauchdetektoren Verwendung, die lediglich zum Testen des Nachlassens der Empfindlichkeit konfiguriert sind. Das bevorzugte Verfahren beinhaltet die Verwendung des ASIC-Haupttaktgebers als Standard, damit ein Mikroprozessor die Selbsttests in regelmäßigen Intervallen zählt oder verfolgt, und um die Richtung alternierender Selbsttests in Verbindung mit der Verringerung der Emitterbetriebsspannung umzukehren, um den momentanen nicht existierenden Test für eine hohe Empfindlichkeit zu erzielen. Es wird vorgezogen, daß das Selbstdiagnosesystem nicht das Abrufen adressierbarer Detektoren erfordert, sondern daß die Steuerzentrale die Statusnachrichten von jedem Detektor so sortiert, wie diese erscheinen.

Zudem ist es möglich, ein Handabfragegerät vorzusehen, das zu einem Zeitpunkt mit einem einzelnen Rauchdetektor kommuniziert, wobei der Status in einer Rückmeldung vom Detektor angezeigt wird, um den Zustand der Komponenten, die Selbstdiagnosefunktion wie auch jede beliebigen Korrekturmaßnahmen zu ermitteln, die vom Rauchdetektor verwendet werden.

Das folgende Beispiel veranschaulicht die Parameterverschlechterung, die bei beiden Arten der Empfindlichkeitsänderung auftritt und zeigt einen Wert für die verringerte LED-Betriebsspannung für den Hochempfindlichkeitstest. Beim Rauchdetektor des folgenden Beispiels kommt eine Motorola MC45010 ASIC zur Anwendung, die im folgenden näher beschrieben wird.

Der eingebaute Niedrigempfindlichkeitstest einer ASIC, wie etwa der Motorola MC145010, kanalisiert den Hintergrund Vb durch einen Weg höherer Verstärkung mit Hilfe eines Verstärkungsfaktors M, um zu ermitteln, ob sich die Empfindlichkeit S auf den Testwert St verschlechtert hat, wobei

St = (M - 1)/NFM (1)

und NFM = Vsn/Vb (2)

durch ermitteln, daß M · Vb > Vcal, (3)

Die Gleichung, die die Beziehung zwischen den Detekorparametern am Alarmpunkt S regelt, lautet, wie oben

Vcal = Vb + Vsn · S (4)

wobei Vsn die optische Empfindlichkeit des Detektors ist.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, führt ein Einsetzen der Parametermittelwerte in Gleichung (4) für einen Rauchdetektor mit werkseitig eingestellten Alarmempfindlichkeiten von 2,5%/Fuß zu folgendem Zusammenhang:

S&sub0; = 2,5%/Fuß, Vb0 = 0,27 Volt, Vsn0 = 0,27 Volt/%/Fuß,

Vcal = 0,945 Volt, NFM&sub0; = 1(%/Fuß)&supmin;¹ und M = 4,44

0,945 = 0,27 + (0,27) · 2,5 Volt (4)

Diese Beispieleinheit hat einen Testwert St

St = (4,44 - 1)/3 = 3,44%/Fuß (1)

Der verstärkte Hintergrund M · Vb0 ist

M · Vb0 = 4,44 · 0,27 = 1,20 Volt (3)

und überschreitet somit den Alarmschwellenwert Vcal um 0,255 Volt. Dieser Überschuß bezieht sich auf 0,255/0,27 = 0,94%/Fuß zusätzlicher äquivalenter Rauchverdunkelung über die Alarmpunktempfindlichkeit S hinaus, somit ist

St = S + SÜberschuß (5)

St = S + [M · Vb0 - Vcal]/Vsn0 (6)

St = 2,5 + 0,94 = 3,44%/Fuß

Die ansteigende Empfindlichkeit durch Schmutzansammlung, die den Hintergrund verstärkt, ist die vorherrschende Beeinträchtigungsursache bei optischen lichtstreuenden Rauchdetektoren. In dieser Betriebsart erhöht sich lediglich Vb. Die optische Empfindlichkeit Vsn bleibt konstant bei Vsn0, wie es aus den Verschmutzungstests ermittelt wurde.

Um die Hochempfindlichkeit zu ermitteln, wenn der Hintergrund auf den Punkt angestiegen ist, bei dem sich der Alarmpunkt des Beispieldetektors auf S&sub2; = 2 %/Fuß erhöht hatte, wird ein Anstieg um 20% durch erneutes Aufstellen der Glei chung (4) hinsichtlich des Hintergrunds und durch Auflösen nach dem beeinträchtigten Hintergrund Vb2 erreicht:

Vb2 = K&sub2; · Vb0 = Vcal - Vsn0 · S&sub2; (9)

Vb2 = K&sub2; · Vb0 = 0,945 - (0,27)(2) = 0,405 Volt

und K&sub2; = Vb2/Vb0 = 0,405/0,27 = 1,5

Um zu ermitteln, bei welcher optischen Leistungsbeeinträchtigung Niederempfindlichkeitsprobleme durch diese Einheit gemeldet werden, wird der Testwert in Gleichung (4) als beeinträchtigte Empfindlichkeit S&sub1; ersetzt, was die logischste Einschränkung erzwingt, daß die NFM konstant bei NFM&sub0; bleibt. Das bedeutet, es ist verständlich, daß abschwächende Fettfilme und dergleichen auf den optischen LED/PD-Elementen sowohl den Hintergrund als auch die optische Empfindlichkeit um einen Faktor K&sub1; weniger als 1 verringern. Ein Umstellen der Gleichung (4), so daß der Hintergrund durch die optische Empfindlichkeit und die NFM ausgedrückt wird, führt zu

Vcal = Vsn [S&sub1; + 1/NFM] (7)

und anschließend erhält man durch ersetzen von Vsn als beeinträchtigte optische Empfindlichkeit K&sub1; · Vsn0 folgenden Zusammenhang

Vcal = K&sub1;Vsn0 [St + 1/NFM&sub0;] (8)

und = K&sub1; = 0,945/[3,44 + 1/1] (0,27) = 0,79

Das bedeutet eine Verminderung um 21% der optischen Empfindlichkeit und des Hintergrundes beeinträchtigt die Alarmempfindlichkeit des Detektors um 38% auf 3,44%/Fuß. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, sind die beeinträchtigten Detektorparameter:

Vsn1 = K&sub1; · Vsn0 = 0,79 (0,27) = 0,21 Volt/%/Fuß

Vb1 = K&sub1; · Vb0 = 0,79 (0,27) = 0,21 Volt

S&sub1; = St = 3,44%/Fuß

Obwohl hypothetische Variationen dieser beeinträchtigten Betriebsart, in der NFM nicht konstant bei NFM&sub0; bleibt, möglich sein können, werden derartige Betriebsarten seltener auftreten als die ohnehin seltene Empfindlichkeitsabnahme.

Beim Rauchdetektor der vorliegenden Erfindung wird der Mikroprozessor dazu verwendet, die Richtung des normalen Niederempfindlichkeitstests umzukehren und eine Störung zu melden, wenn der erhöhte Hintergrund, der durch den Testkanal gemessen wird, den Alarmschwellenwert Vcal, erreicht. Der LED-Strom wird während dieses Tests um einen Faktor K&sub3;, kleiner als 1, reduziert, so daß gilt

K&sub3; · K&sub2; · Vb0 · M > Vcal

K&sub3; · 1,5 (0,27) · 4,44 > 0,945

K&sub3; = 0,526

Dieser Zustand ist in Fig. 3 dargestellt.

Der reduzierte LED-Betrieb wird in einer Ausführungsform mit festen Widerständen eingestellt. Diese Selbstdiagnoseeinrichtung arbeitet jedoch auch mit einem einzelnen Potentiometer für die Werkseinstellung der Alarmempfindlichkeit S.

Wie es oben gezeigt wurde, lautet die Transfergleichung für die optisch empfindlichen photoelektrischen Rauchdetektoren

Vsn = ILED · QLED · 1/As · n · Re · RL · A (1)

wobei Vsn = optische Empfindlichkeit in Volt/%/Fuß Verdunkelung

ILED = LED (Lichtquelle) Strom in Ampere

QLED = LED-Quantumeffizienz in Watt/Ampere

As = Rauchbereich, der durch die LED beleuchtet wird, in cm²

n = Streuwirkung von grauem Rauch in (%/Fuß)&supmin;¹

Re = Ansprechverhalten des Photodiodendetektors in A/W/cm²

RL = Photodioden-Lastwiderstand in Ohm

A = Spannungsverstärkung

Die Parameter-Mittenwerte für den Rauchdetektor des vorliegenden Beispiels sind wie folgt:

Vsn = 0,268 V/%/Fuß

ILED = 0,207 A (einstellbarer Parameter, um den Alarmpunkt einzustellen)

LED = 0,115 W/A

As = 0,684 cm² und somit 1/As = 1,461 cm&supmin;²

n = 2,24 · 10&supmin;&sup6; (%/Fuß)&supmin;¹ (Dezimale Effizienz pro Einheit Graurauch- Verdunkelung)

Re = 0,05 A/W/cm² (Siemens BPW34FA)

RL = 0,27 · 10&sup6; Ohm

A = 271

Die Gleichung, die den Alarmpunkt S, die Empfindlichkeit des Rauchdetektors regelt lautet wie folgt:

Vcal = Vsn · S + Vb, (2)

wobei Vcal = Alarmschwellenwert in Volt

S = Alarmpunkt (Detektorempfindlichkeit) in %/Fuß

Vb = Hintergrundreflexion der Kammer in Volt

Die Beziehung zwischen der optischen Empfindlichkeit und dem Hintergrund wird als normierte Gütezahl für den Aufbau wie folgt ausgedrückt:

NFM = Vsn/Vb (3)

Um beim Rauchdetektor des Beispiels einheitliche NFM zu erhalten, d. h. eine durchschnittliche Vsn über 0,286 V/%/Fuß, hat der durchschnittliche Hintergrund etwa 0,286 Volt.

Beim vorliegenden Beispiel beträgt der Alarmschwellenwert Vcal 1 Volt. Einsetzen der Parameterwerte in Gleichung (2) ergibt

1,00 = 0,286 · S + 0,286 und

S = 2,5%/Fuß, die Rauchempfindlichkeits-Mittenwerteinstellung für kanadische Einheiten. Wenn andere Rauchalarmempfindlichkeiten, wie etwa 3,1 %/Fuß für die Vereinigten Staaten oder andere Länder eingestellt werden, wird der LED-Strom auf einen Durchschnittswert von 0,177 Ampere eingestellt, um eine Vsn von 0,244 V %/Fuß und einen Hintergrund von 0,244 Volt einzurichten. Die grundsätzliche Einstellbarkeit des LED-Betriebsstromes ist eines der bevorzugten Mittel zur manuellen oder automatischen Einstellung bei einer Konstruktion mit Selbstdiagnose mit Selbstkorrektur.

Einrichtungen zum Ändern des LED-Stromes, um sich einem geänderten Hintergrund anzupassen, der den Alarmpunkt S verschoben hat, können digital aktivierte Schalter verwenden, die den strombegrenzenden Widerstand für die LED beeinflussen. Eine Bank von Widerständen, die jeweils von einem Transistor überbrückt werden, der seinerseits vom Mikroprozessor gesteuert wird, ist ein Beispiel. Ein Netzwerk aus einem festen Widerstand und zwei Widerständen, die über parallelgeschaltete sättigbare Transistoren verfügen, würde ein System vier unterschiedlicher Widerstandswerte und demzufolge vier LED-Strompegel bilden. Es kann ein lasergetrimmter Festwiderstand zum Einstellen des Originalalarmpunktes in der Fabrik verwendet werden und die schaltbaren Widerstände werden dazu verwendet, die notwendige Hintergrundeinstellung mit normaler Staubablagerung in der Installation oder dem seltenen Zustand einer Hintergrundabnahme zu beeinflussen.

Eine weitere Version des digital gesteuerten Widerstandes ist das EEPOT digital gesteuerte Potentiometer, eine Vorrichtung, wie etwa das X9CMME von Xicor mit einer Auflösung von 1%, das über 100 wählbare Schritte über den Widerstandsbereich verfügt. Durch die Verwendung dieser Art von Vorrichtung kann die Einrichtung für die Werkseinstellung der Empfindlichkeit wie auch der Korrekturen vorgesehen sein, die in der Praxis erforderlich sind.

Beim oben beschriebenen Beispiel macht eine Hintergrundverringerung von 21% den Alarmpunkt um 38% unempfindlicher. Ein Fehlzustand dieser Art wird durch den automatischen Niederempfindlichkeitstest ermittelt. Auch eine Hintergrunderhöhung von 50% erhöhte die Empfindlichkeit um 20%. Dieser Fehlzustand wurde durch den Hochempfindlichkeitstest ermittelt. In Abhängigkeit der Beschaffenheit des Fehlzustandes können unterschiedliche Korrekturaktionen erforderlich sein. Wenn beispielsweise die Hintergrund- (und Empfindlichkeits-) Abnahmen durch den Niederempfindlichkeitstest angezeigt werden, der Hochempfindlichkeitstest jedoch keinen Fehlzustand zeigt, kann es gewünscht sein, den LED-Betriebsstrom um einen Schritt zu erhöhen, bis ein Niederempfindlichkeitstest zeigt, daß der Fehlzustand eliminiert ist. Es kann notwendig sein, lediglich den LED-Strom zu korrigieren, da von der NFM erwartet wird, daß sie während der Entstehung verschleiernder Schmierfilme konstant bleibt, die sowohl den Hintergrund als auch die Vsn gleichermaßen verringern. Wenn jedoch der Hochempfindlichkeitstest einen Fehlzustand aufgrund der Hintergrunderhöhung erzeugt, kann der höhere Hintergrund durch einen angehobenen Alarmschwellenwert korrigiert werden, um:

a. den Signalabstand über dem Hintergrund wiederherzustellen, und

b. die Alarmpunktempfindlichkeit auf den Originalwert wiederherzustellen.

Obwohl dieser Ansatz den beeinträchtigten NFM-Zustand, der durch die Schmutzansammlung erzwungen wird, beibehält, stellt die Spannungsspanne (Abstand) zwischen dem Hintergrundpegel und dem neuen Alarmschwellenwert sowohl die Fehlalarmunempfindlichkeit auf eine weitere Schmutzansammlung wie auch die RFI auf jene wieder her, die zum Zeitpunkt der Originalherstellung eingebaut war.

Das Verständnis spezieller Parametereinstellungen für die separaten Fehlzustände kann man durch Betrachtung von Fig. 6 erlangen.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Rauchdetektors der vorliegenden Erfindung ist im Blockschaltbild von Fig. 4 dargestellt. Ein Mikroprozessor stellt die Funktionen eines Langzeit-Basistaktgebers bereit, der die Hochempfindlichkeitstestbefehle initiiert, die auf drei aktive Schalter gepuffert werden, die mit typischen photoelektrischen Rauchdetektorelementen verbunden sind, wie sie in Verbindung mit anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASIC), wie etwa der Motorola MC145010, verwendet würden, nämlich: Testbefehlseinrichtung, LED-Steuerung und Alarmmeldeeinrichtung (Signalhorn). Eine einzelne Eingabe in den Mikroprozessor wird von der ASIC-Signalhornsteuerung genommen. Zwei weitere Mikroprozessorausgaben sind der Empfindlichkeits-Abnahmebefehl, um den Schalter zu aktivieren und so die Vorspannung der Photodioden-Empfängerschaltung einzu stellen, und ein Meldesignal für die Tatsache, daß eine automatische Kompensation der Detektor-Rauchempfindlichkeit eingeleitet wurde.

In diesem halbschematischen Blockschaltbild aus Fig. 4 steuert eine positive Ausgabe S1 an, um den Testbefehl für die Detektorschaltung zu aktivieren. Gleichzeitig steuert eine negative Ausgabe S2 an, um ein Ertönen des "Störungs"-Chirp am Signalhorn zu verhindern, und S3, um den LED-Betriebsstrom abzusenken. Diese Vorgehensweise kehrt den normalen ASIC-Test für die Niederempfindlichkeit im wesentlichen um. Mit der abgesenkten LED-Steuerung wird, wenn die Einheit nicht zu empfindlich geworden ist, der Alarmschwellenwert nicht überschritten, und die ASIC erzeugt einen "Chirp"-Impuls, der bei der Eingabe in den Mikroprozessor als Anzeichen dafür verarbeitet wird, daß keine Kompensation erforderlich ist. Wenn andererseits eine Schmutzansammlung den Detektorhintergrund auf einen Pegel gebracht hat, der ausreicht, damit dieser zu empfindlich ist, dann bewirkt der Einsatz dieses Hochempfindlichkeitsbefehls, daß der Alarmschwellenwert nicht überschritten wird, worauf kein "Chirp" von der ASIC ausgegeben wird. Der Prozessor erzeugt die vierte Mikroprozessorausgabe, um S4 zu aktivieren, wodurch die Vorspannung am Photodiodenkreis geändert wird, um die Empfindlichkeit auf den Original-Herstellungswert oder einen anderen geeigneten Wert zurückzustellen. Obwohl die normierte Gütezahl NFM verringert bleibt, bis die Einheit schließlich von der Schmutzansammlung gesäubert wird, stellt die Kompensation den Originalabstand über dem Hintergrund, der bei der Herstellung der Einheit eingebaut wurde, und somit auch die ursprüngliche Fehlalarm-Unempfindlichkeit wieder her.

Diese Hochempfindlichkeitstest-Vorgehensweise kann in einer zusätzlichen Schaltung enthalten sein, die den eingebauten Niederempfindlichkeitstest, der in einem regelmäßigen Intervall auftritt, etwa alle 43 Sekunden für die Motorola MC145010 ausführt. Hier führt der Störungs-Chirp (in Abwesenheit eines Hochempfindlichkeitstestbefehls) zu einem Befehl, um einen zusätzlichen aktiven Schalter anzusteuern, der den LED-Strom erhöht. Somit ist es möglich, eine automatische Kompensation für Empfindlichkeitsverschiebungen in beiden Richtungen zu erreichen und Fertigungs-Empfindlichkeitseinstellungen des Alarmpunktes beizubehalten (2,5 +/-0,5%/Fuß).

Unter Bezugnahme auf das vereinfachte Blockschaltbild in Fig. 5 enthält eine Steuerung auf der Basis eines Mikroprozessors einen Haupttaktgeber und einen Impulszähler, um IR-LED-Impulse einem in der Amplitude steuerbaren Treiber zuzuführen und so die Rauchalarmempfindlichkeit zum Zeitpunkt der Herstellung und je nach Bedarf für die Empfindlichkeitseinstellung während der Lebensdauer am installierten Ort so einzustellen, wie es von der Störlogik ermittelt wird. Die Hintergrundstreuungs-Kammerreflexionen und jedes beliebige Rauchsignal, das hinzugefügt wird, wie es mit der Photodiode erfaßt und dem Übergangswiderstandsverstärker verstärkt wird, wird dem torgesteuerten Spitzendetektor zugeführt und während der Zwischenimpulsperiode für die Verarbeitung durch die Alarm-, Störschwellenwert- und Logikschaltung gehalten. Impulse, die Vcal überschreiten, bilden einen Rauchalarmzustand bei der Werksempfindlichkeitseinstellung S&sub0;.

Bei der Herstellung gemessene Ausgangswerte (Vb, Vsn, NFM, S, Vcal und ILED) sind im Speicher eingestellt. Störschwellenwerte über und unter dem Fabriks-Wert Vb0 werden verwendet, um zu ermitteln, ob der Detektor seine spezifizierte Empfindlichkeitstoleranz verlassen hat; d. h. 2,5 +/-0,5%/Fuß. Dieser Störschwellenwertblock ist mit einem Fenster-Komparator vergleichbar, deren Ausgabe mit gespeicherten Werten im Speicher verglichen werden, um es einer automatischen Kompensation oder einer durch eine zentrale angewiesenen Korrektur zu ermöglichen, die Ausgangsempfindlichkeit des Detektors wiederherzustellen. Die Option für die automatische oder angewiesene Korrektur wird im Werk mit einer Drahtbrücke eingestellt. Rauchalarm- und Störmeldungen, werden, sofern gewünscht, an die zentrale über herkömmliche Einrichtungen weitergeleitet und können mit Adressinformationen gruppiert werden.

Anstiege des Hintergrunds, die die normalen Beeinträchtigungsursachen infolge einer Schmutzansammlung sind, werden im allgemeinen kompensiert, indem der Vcal-Alarmschwellenwert entsprechend angehoben wird, um den Hochempfindlichkeitszustand auf die Originalempfindlichkeit S&sub0; rückzusetzen.

Abnahmen des Hintergrundes, die mit dem Bauteilverschleiß oder einer Ansammlung verschleiernder Schmutz-/Schmierfilme auf den optischen Elementen verbunden sind, werden in Idealfall dadurch kompensiert, daß der IR-LED-Strom angehoben wird, um die optische Empfindlichkeit Vsn auf den Originalwert Vsn0 rückzusetzen und somit den Niederempfindlichkeitszustand wieder auf den Original- Rauchalarmpunkt S&sub0; einzustellen. Vereinfachte Verringerungen des Vcal-Alarmschwellenwertes können jedoch ebensogut wirkungsvoll sein, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, die die beiden Korrekturansätze darstellt. Das Verfahren zum Erhöhen des LED-Stromes zum Wiederherstellen der Originalempfindlichkeit überläßt dem Detektor mehr "Abstand", was zu einer leichten Verbesserung der Fehlalarm-Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Beeinträchtigungen beiträgt.

Einige der vorteilhaften Aspekte des Rauchdetektors mit Selbstdiagnose der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind:

1. Der Fehlerzustand läßt eine Korrektur durch die Bedienperson auf den ordnungsgemäßen Zustand entfernt von der Feueralarmzentrale zu, oder korrigiert sich, sofern es zum Zeitpunkt der Herstellung eingerichtet wurde, automatisch schrittweise.

2. Originalhintergrund, optische Empfindlichkeit, Rauchalarmpunkt und Testwert sind im EEPROM für jeden einzelnen Detektor gespeichert (nicht auf der Basis eines Betriebs-, Herstellungs-, Durchschnitts-, oder erwarteten Wertes).

3. Korrekturen setzen den Detektor auf die Alarmpunktempfindlichkeit und die Fehlalarm-Unempfindlichkeit der originalen Werkseinstellungsparameter zurück (keine Korrektur der Alarmpunktempfindlichkeit zu Lasten der Fehlalarm-Unempfindlichkeit)

Obwohl unterschiedliche bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hier im Detail beschrieben worden sind, wird es dem Fachmann verständlich sein, daß Abänderungen vorgenommen werden können, ohne daß vom Geltungs bereich der Erfindung abgewichen wird, wie er in den anhängenden Ansprüchen definiert ist.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Ermittlung, ob eine Alarmschaltung außerhalb ihres Empfindlichkeitsbereichs arbeitet, wobei die Alarmschaltung ein Hintergrundsignal und ein vorgegebenes Alarmschwellenwertsignal hat, umfassend:

a) Anheben des Hintergrundsignals mit einem ersten Verstärkungsfaktor zur Erzeugung eines ersten Testsignals, das für die optische Empfindlichkeit des Rauchdetektors kennzeichnend ist,

b) Anheben des Hintergrundsignals mit einem zweiten Verstärkungsfaktor, der kleiner als der erste Verstärkungsfaktor ist, um ein zweites Testsignal zu erzeugen, das für das Hintergrundsignal des Rauchdetektors kennzeichnend ist,

c) Vergleichen der ersten und zweiten Testsignale mit dem Alarmschwellenwertsignal,

wobei die Alarmeinheit außerhalb ihres Empfindlichkeitsbereichs arbeitet, wenn das erste Testsignal kleiner als das Alarmschwellenwertsignal ist oder das zweite Testsignal größer als das Alarmschwellenwertsignal ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Alarmschaltung einen Emitter und einen Detektor enthält.

3. Verfahren zum Aufrechterhalten einer Alarmschaltung innerhalb ihres Empfindlichkeitsbereichs, wobei die Alarmschaltung einen Emitter und einen Detektor aufweist und ein Hintergrundsignal und ein vorgegebenes Alarmschwellenwertisgnal hat, umfassend:

a) Anheben des Hintergrundsignals mit einem ersten Verstärkungsfaktor zur Erzeugung eines ersten Testsignals, das für die optische Empfindlichkeit des Rauchdetektors kennzeichnend ist,

b) Anheben des Hintergrundsignals mit einem zweiten Verstärkungsfaktor, der kleiner als der erste Verstärkungsfaktor ist, um ein zweites Testsignal zu erzeugen, das für das Hintergrundsignal des Rauchdetektors kennzeichnend ist,

c) Vergleichen der ersten und zweiten Testsignale mit dem Alarmschwellenwertsignal,

d) Einstellen der Emitterabgabe und/oder des Alarmschwellenwertsignals, falls notwendig, um das erste Testsignal größer oder gleich dem Alarmschwellenwertsignal und das zweite Testsignal kleiner oder gleich dem Alarmschwellenwertsignal zu halten.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem der zweite Verstärkungsfaktor aus einer Kombination des ersten Verstärkungsfaktors und einer Einstellung der Abgabe des Emitters abgeleitet ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Alarmschaltung ein optischer Rauchdetektor mit einem Lichtemitter und einem Lichtdetektor ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das zweite Testsignal durch Absenken der Abgabe des Lichtemitters zur Erzeugung eines abgesenkten Hintergrundsignals, das dann mit dem ersten Verstärkungsfaktor angehoben wird, erzeugt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Abgabe des Lichtemitters durch Vermindern des dem Lichtemitter zugeführten Stroms abgesenkt wird.

8. Lichtstreuender Rauchdetektor, der einen vorgegebenen Empfindlichkeitsbereich hat und in der Lage ist zu ermitteln, ob der Detektor innerhalb seines vorgegebenen Empfindlichkeitsbereichs arbeitet, enthaltend:

einen Lichtemitter, der einen Lichtstrahl in eine Rauchkammer ausbreitet,

einen Lichtdetektor, der in die Rauchkammer sieht und in der Lage ist, den Pegel des Lichts zu erfassen, das als Folge der Anwesenheit von Rauchpartikeln in der Rauchkammer gestreut wird, wobei der Ausgang des Lichtdetektors proportional der gestreuten Lichtmenge ist, die auf den Detektor trifft,

eine Alarmschaltungseinrichtung zum Auslösen eines Alarms, wenn der Ausgang des Lichtdetektors einen Alarmschwellenwertpegel erreicht oder überschreitet,

eine Steuerschaltungseinrichtung mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Testsignals als einen Kennwert für die optische Empfindlichkeit des Rauchdetektors, eine Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Testsignals als einen Kennwert des Hintergrundpegels des Ausgangs des Lichtdetektors bei Abwesenheit von Rauchpartikeln, und eine Einrichtung zum Ermitteln aus den Testsignalen, ob der Rauchdetektor einen Fehlerzustand aufweist und außerhalb seines vorgegebenen Empfindlichkeitsbereichs arbeitet.

9. Rauchdetektor nach Anspruch 8, bei dem die Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Testsignals als ein Kennzeichen für die optische Empfindlichkeit des Rauchdetektors eine Einrichtung zum Anheben des Hintergrundsignals mit einem ersten Verstärkungsfaktor enthält.

10. Rauchdetektor nach Anspruch 9, bei dem die Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Testsignals als ein Kennzeichen für den Hintergrundpegel des Ausgangs des Lichtdetektors bei Abwesenheit von Rauchpartikeln eine Einrichtung zum Anheben des Hintergrundsignals mit einem zweiten Verstärkungsfaktor enthält.

11. Rauchdetektor nach Anspruch 10, bei dem die Einrichtung zum Anheben des Hintergrundsignals mit dem zweiten Verstärkungsfaktor eine Einrichtung zum Absenken des Ausgangs des Lichtdetektors zur Erzeugung eines abgesenkten Hintergrundsignals, das dann mit dem ersten Verstärkungsfaktor angehoben wird, enthält.

12. Rauchdetektor nach Anspruch 11, bei dem die Steuerschaltungseinrichtung eine Einrichtung zum Einstellen des dem Lichtemitter zugeführten Stroms und eine Einrichtung zum Einstellen des Alarmschwellenwertpegels enthält.

13. Rauchdetektor nach Anspruch 12, bei dem die Abgabe des Lichtemitters durch Vermindern des dem Lichtemitter zugeführten Stroms abgesenkt wird.

14. Rauchdetektor nach Anspruch 13, bei dem die Steuerschaltungseinrichtung eine Einrichtung zum Einstellen des Alarmschwellenwertpegels und/oder des dem Lichtemitter zugeführten Stroms enthält, um den Rauchdetektor zum Arbeiten innerhalb seines Empfindlichkeitsbereiches zurückzuführen, wenn der Fehlerzustand ermittelt ist.







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