DE2057221A1

DE2057221A1 - Vorrichtung zur Feststellung eines Feuers oder von Flammen

Info

Publication number: DE2057221A1
Application number: DE19702057221
Authority: DE
Inventors: Peter Mueller
Original assignee: Cerberus AG
Current assignee: Cerberus AG
Priority date: 1969-12-03
Filing date: 1970-11-20
Publication date: 1971-06-09
Also published as: GB1329430A; DE2057221B2; CA944843A; NL167046C; NL7017508A; YU35925B; FR2072638A5; US3739365A; NL167046B; YU293970A; DE2057221C3; BE759559A; CH509633A; AT310619B; SE356152B

Description

D'pl-Ing Dipl. cee. publ. 20. N OV. 1970 f

DIETfUfK LEWINSKY ⁴ ^ ^J

AKWALT 21 - Gottiiardsir.

Telefon 5617Ä2

CERBERUS AG Männedorf ZH

Schweiz

Vorrichtung zur Feststellung eines Feuers oder von Flammen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feststellung eines Feuers oder von Flammen mittels der ausgesandten Strahlung.

Vorrichtungen der genannten Art werden vorzugsweise als Feuermelder oder als Kontrolleinrichtungen an Verbrennungs-Anlagen benützt.

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Es ist bekannt, das Vorhandensein einer Flamme mittels einer photoelektrischen Anordnung durch Nachweis der Flammenstrahlung festzustellen. Eine solche Einrichtung funktioniert jedoch nur dann fehlalarmsicher, wenn keine störende Umgebungsstrahlung, z.B. Sonnenlicht oder starke Lichtquellen vorhanden sind.

Um eine Flamme unbeeinflusst von der Strahlung anderer Strahlenquellen sicher feststellen zu können, ist es daher notwendig, die charakteristischen und spezifischen Eigenschaften von Flammen und Störquellen zur Unterscheidung heranzuziehen.

Eine bekannte Anordnung benutzt das typische Flackern der Flammen, d.h. die Intensitätsänderung der Strahlung in einem sehr niederfrequenten Schwingungsbereich, als Unterscheidungsmerkmal gegenüber der Störstrahlung. Bei dieser Anordnung trifft die Strahlung ein photoelektrisches Element, dessen Ausgangssignal einem frequenzselektiven Verstärker zugeführt wird, dessen Durchlassbereich in der Grössenordnung zwischen 5 und 25 Hz liegt. Bei hinreichender Amplitude wird dann mittels entsprechender Schaltkreise ein Signal ausgelöst. Auch wenn das Frequenzband optimal auf das Flackern von Flammen abgestimmt ist, sind Störungen und Fehlanzeigen relativ häufig, wenn zufällige Intensxtätsänderungen der Umgebungsstrahlung im gleichen Frequenzbereich liegen, z.B. durch Abschattungen oder Reflexe von vibrierenden oder sich langsam bewegenden Gegenständen, Reflexe des Sonnenlichts an Wasseroberflächen, flnkkernde oder schwankende Lichtquellen usw.

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Es ist versucht worden, durch Verwendung einer infrarotempfindlichen Photozelle oder durch Vorschalten eines Infrarot-Filters, das für die Flaitimenstrahlung besonders gut durchlässig ist, die Störwirkung anderer Strahlungsquellen herabzusetzen. Dies gelingt jedoch nur dann, wenn die Infrarotstrahlung der Störquelle sehr gerinq ist. Auch bei dieser Konstruktion bewirkt eine starke Störstrahlungsquelle einen Fehlalarm«

Eine andere bekannte Anordnung benützt die Tatsache, dass eine Flamme einen relativ grossen Anteil langwelliger Strahlung, z.B. Infrarot,besitzt und nur einen geringen Anteil kurzwelliger Strahlung, z.B. Blau. Diese Anordnung verwendet zwei verschiedene photoelektrische Anordnungen, z.B. Photowiderstände mit verschiedener spektraler Empfindlichkeit, z.B. ist der eine Photowiderstand vorzugsweise für rotes Licht empfindlich, der andere für blaues Licht. Ein Signal wird dann ausgelöst, wenn das Verhältnis der roten Strahlung zur blauen Strahlung einen bestimmten Wert überschreitet, d.h. wenn der langwellige Anteil der Strahlung überwiegt. Bei dieser Anordnung wird das dadurch erreicht, dass die beiden Photowiderstände hintereinander in Serie an einer Spannungsquelle liegen und die Spannungsänderung am Verbindungspunkt der beiden Photowiderstände einem Verstärker oder Analysator zugeführt wird. Bei einer Anordnung dieser Art kann ein Fehlalarm durch konstante infrarote Strahlungsquellen, z.B. Heizöfen, ausgelöst werden. Andererseits

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kann ein Signal überhaupt nicht mehr ausgelöst werden, wenn eine hinreichend intensive Störstrahlung vorzugsweise im kurzwelligen Bereich vorhanden ist. Diese Einrichtung ist also nur bedingt verwendungsfähig, hinzu kommt, dass ein Gleichspannungsverstärker benützt werden muss, dessen Arbeitspunkt sich nur mit zusätzlichem Aufwand stabil halten lässt.

Eine einfache Kombination der Merkmale der beiden beschriebenen Anordnungen, nämlich der für Flammen typischen Intensitätsschwankung der Strahlung sowie des Verhältnisses der langwelligen zur kurzwelligen Strahlung ist leider nicht möglich. Beispielsweise hätte die Verwendung eines Wechselspannungsverstärkers bei der bekannten Anordnung mit zwei in Serie liegenden Photowiderständen unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit keinen Sinn. Denn da bei einer Flamme der Rotanteil fast die gleichen zeitlichen Intensitätsschwankungen aufweist wie der Blauanteil, bleibt das Rot-Blau-Verhältnis nahezu konstant, und am Verbindungspunkt der beiden Photowiderstände tritt ein fast konstantes Potential ohne merklichen Wechselspannungsanteil auf.

Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer Vorrichtung zur Feststellung von Flammen, weitgehend unbeeinflusst durch die Strahlung anderer Strahlenquellen, durch möglichst umfassende und optimale Ausnutzung der verschiedenen spezifischen und charakteristischen Eigenschaften von Flammen und Störquellen.

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Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist gekennzeichnet durch zwei Typen von photo-elektrisehen Anordnungen mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit, durch eine elektrische Schaltung zur Bildung des Wechselspannungs-Anteils der Differenz der Ausgangs-Signale der photo-elektrischen Anordnungen des eien Typs von denen des anderen Typs, und durch eine Alarm- oder Kontroll-Einrichtung, welche ein Signal auszulösen vermag, wenn dieser Wechselspannungs-Anteil der Differenz bestimmte Werte über- oder unterschreitet.

Eine besonders zweckmässige Ausführungform der Erfindung weist mindestens ein Paar von zwei in entgegengesetzter Richtung in Serie oder antiparallel geschaltete Photoelemente mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit auf. Dessen Ausgangsklemmen, an denen die Differenz der Ausgangs-Signale der beiden Photoelemente erscheint, sind mit dem Eingang eines in einem begrenzten niederfrequenten Wechselspannungs-Bereich durchlässigen oder empfindlichen Analysator oder Verstärker verbunden, welcher eine Diskriminator-Schaltung J steuert, die ein Signal abgibt, wenn das Ausgangs-Signal des Analysators bestimmte Werte über- oder unterschreitet.

Bei einer besonders geeigneten Ausführungsform sind die spektralen Empfindlichkeiten der beiden Photoelemente so auf eine Störstrahlung abgestimmt, dass für diese hauptsächliche Störstrahlung die Differenz der Ausgangssignale der beiden Photo- Elemente um mindestens einen Faktor 10 kleiner ist als die einzelnen Signale, das heisst,praktisch verschwindet.

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Einige geeignete Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Das Schema einer erfindungsgemässen Vorrichtung

Fig. 2 Eine Schaltungsanordnung für passive Photoelemente mit zwei gegeneinander geschalteten Schaltkreisen

Fig. 3 Eine Schaltungsanordnung für passive Photoelemente mit zwei gegeneinander geschalteten Schaltkreisen und gemeinsamer Gleichspannungsquelle

Fig. 4 Eine Schaltungsanordnung für aktive Photoelemente

Fig. 5 Eine Schaltungsanordnung für aktive Photoelemente mit gemeinsamem Abstimm-Potentiometer

Fig. 6 Eine Schaltungsanordnung für stromabgebende Photoelemente

Fig. 7 Ein duales Photoelement

Fig. 8 Zwei durch eine gemeinsame Blende abstimmbare Photoelemente

Fig. 9 Eine Anordnung von zwei Photoelementen mit Reflexionsfiltern

Fig. 10 Eine Anordnung von zwei Photoelementen mit gemeinsamem dichroitischem Filter

Fig. 11 Eine Schaltung zur Auswertung der Signale der photoelektrischen Anordnungen

Fig. 12 Eine Anordnung mit mehr als zwei Photoelementen

Figur 1 zeigt das Schema einer erfindungsgemässen Vorrichtung. Die von der Flamme 1 ausgehende Strahlung trifft gleichzeitig auf die beiden photoelektrischen Wandler 2 und 3. Unter photoelektrischen Wandlern können dabei beliebige Einrichtungen verstanden werden, die bei Einwirkung.einer Strahlung die elektrischen Eigenschaften ändern, z.B. aktive Photoelemente wie Selen-, Silizium- oder Solarzellen, passive Photoelemente, z.B. gasgefüllte oder luftleere Photozellen, Photodioden oder Photowiderstände. Die beiden photoelektrischen Wandler 2 und 3 haben eine verschiedene spektrale Empfindlichkeit: Dies kann z.B entweder dadurch erreicht werden, dass die photosensiblen Schichten aus verschiedenem Material bestehen, oder durch Einschalten von Filtern verschiedener spektraler Durchlässigkeit r oder b in den Strahlengang, oder durch Reflexionsfilter mit verschiedener spektraler Reflexion für die beiden Zellen. Die beiden photoelektrischen Anordnungen geben vermittels ihrer Schaltung cohärente elektrische Signale, z.B. Spannungen oder Ströme unterschiedlicher Intensität ab. Die Intensität der beiden Signale kann unabhängig voneinander auf verschiedene Weise eingestellt werden, entweder durch mechanische Blenden vor den Photoelementen durch verschiedene Lastwiderstände in den Schaltkreisen der Photoelemente oder durch zusätzliche Verstärkereinrichtungen.

Die Ausgangssignale der photoelektrischen Anordnungen werden einer Einrichtung 4 zugeführt, die die Differenz der beiden Signale bildet.

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OBJOfNAL INSPECTS?

Diese Differenz wird einem Bandpass 5 zugeführt, der nur den Wechselspannungsanteil des Differenzsignales in einen bestimmten Frequenzbereich durchlässt. Als besonders geeignet hat sich der Frequenzbereich zwischen 2 und 50 Hz erwiesen. Wird eine noch bessere Selektivität der Flammenstrahlung gegenüber Störstrahlungen gewünscht, kann dieser Bereich noch weiter eingeschränkt werden, z.B. auf das Gebiet zwischen 5 und 25 Hz.

Der vom Bandpass 5 durchgelassene niederfrequente Wechselspannungsanteil der Differenz wird über einen Verstärker 6 einem Diskriminator 7 zugeführt. Durch diesen Diskriminator wird ein Ueberwachungssignal an eine Alarm- oder Kontrolleinrichtung 8 abgegeben, wenn das ankommende Signal bestimmte vorgegebene Werte über- (oder unter-) schreitet. Besonders geeignet ist eine Diskriminatorschaltung, die dann ein Signal abgibt, wenn das Eingangssignal um einen bestimmten Betrag in positiver, negativer oder in beliebiger Richtung von 0 abweicht, d.h. bei genügend grosser Amplitude des Eingangssignals, In anderen Fällen ist es zweckmässig, ein Alarmsignal auszulösen, wenn der Effektivwert oder ein anderer geeigneter Mittelwert des Eingangssignals einen Schwellenwert überschreitet.

Falls die Empfindlichkeiten der photoelektrischen Anordnungen in der beschriebenen Weise so abgestimmt werden, dass für eine besonders häufig auftretende Störstrahlung, z.B. für Sonnenlicht oder für besonders starke Lichtquellen in der Nähe der

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Ueberwachungseinrichtung, die Ausgangssignale der photoelektrischen Anordnungen für eine Strahlung dieser spektralen Zusammensetzung gerade gleich werden, so wird die Differenz 0 werden, und die Diskriminatorschaltung wird in diesem Fall bei Einwir- ' ken einer solchen Störstrahlung kein Alarm- oder Kontrollsignal auslösen. Bei jeder anderen Strahlung mit unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung wird die Differenz der von der photoelektrischen Anordnungen 2 und 3 abgegebenen Signale ; nicht 0 werden, sondern entweder nach der einen oder nach der andern Richtung davon abweichen. Die Diskriminatorschaltung λ

wird in diesem Fall, also bei jeder anderen Strahlung als der Störstrahlung, einen Alarm auslösen. Auf diese Weise ist das Ausblenden bestimmter Störstrahlungen ohne grösseren Aufwand möglich.

Die Diskriminatorschaltung kann jedoch auch so ausgelegt werden, dass nur dann ein Ueberwachungssignal abgegeben wird, wenn die Signaldifferenz nach einer bestimmten Richtung oder mit bestimmten Vorzeichen von 0 abweicht. Damit wird ereicht, ä dass einerseits sowohl eine Störstrahlung ganz bestimmter spektraler Zusammensetzung vollständig ausgeblendet wird, und dass darüber hinaus nur dann ein Alarm ausgelöst werden kann, wenn bei der die Photozellen treffende Strahlung der langwellige Anteil überwiegt oder in Spezialfällen auch der kurzwellige Anteil _t z,B. bei Flammenmeldern, die nur auf die Ultraviolett- Strahlung einer Flamme reagieren.

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Die Diskriminatorschaltung kann zusätzlich eine Integrationseinrichtung enthalten, sodass nicht schon bei kurzzeitigen Spannungsimpulsen ein Alarm ausgelöst wird, sondern erst dann, wenn die Ueberschreitung der vorgegebenen Werte eine bestimmte Zeit anhält. Auf diese Weise können Störungen durch kurzzeitige Spannungsimpulse verhindert werden.

Zusätzlich kann die Diskriminatorschaltung so ausgelegt sein, dass sie bei Auslösung eines Alarmes in Selbsthaltung gerät, die von einer Zentrale aus rückstellbar ist. Das Ansprechen der Alarmeinrichtung kann darüber hinaus durch eine optische An-Zeigevorrichtung 9, die entweder an der Einrichtung selbst oder in der Alarmzentrale angebracht ist und zur Lokalisierung einer angesprochenen Meldeeinrichtung dienen kann, angezeigt werden.

Die Reihenfolge der Verfahrensschritte - Differenzbildung, Frequenzfilterung und Verstärkung - kann beliebig vertauscht werden. Natürlich können die verschiedenen Funktionen auch in speziellen Vorrichtungen zusammengefasst sein. Z.B. kann die Differenzbildung durch entsprechende Zusammenschaltung der photoelektrischen Anordnungen erfolgen, Bandpassverstärker und Diskriminator können zu einem einheitlichen Analysator zusammengefasst sein.

Für die Verbindung der Einrichtung mit einer Alarmzentrale können die bekannten Schaltungen für Feuermeldeanlagen benützt werden; z.B. kann zusätzlich eine Einrichtung zur Funktions-

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Überwachung der Anlage vorgesehen sein, die darin besteht, dass von der Zentrale ein Signal zur Herstellung alarmsimulierender Bedingungen in der Einrichtung abgegeben wird, wodurch die Einrichtung zur Abgabe eines Ueberwachungssignales veranlasst wird, das in der Zentrale registriert werden kann. Eine solche Funktionsüberwachung kann in bekannter Weise durch digitale Auswertung, durch logische Schaltungen oder durch zusätzliche Wechselspannungssignale erfolgen.

Fig. 2 zeigt eine Einrichtung, bei der zwei photoelektrische . j Einrichtungen 11 und 12 in Differenzschaltung mit einem Analysator 10 verbunden sind. Die photoelektrischen Anordnungen bestehen aus Stromkreisen, die ein passives Photoelement 13, z.B. einen Photowiderstand oder eine Photodiode, einen Lastwiderstand Γ4 und eine Batterie 15 umfassen. Vor dem Photoelement befindet sich ein Filter 16 mit bestimmter spektraler Durchlässigkeit. Die Anordnung 12 unterscheidet sich von der Anordnung 11 nur dadurch, dass das Filter 16 eine unterschiedliche spektrale Durchlässigkeit besitzt. Der Spannungsabfall am Last- J widerstand 14 dient als Ausgangssignal der photoelektrischen Anordnung. Die beiden Anordnungen 11 und 12 sind nun an je einem Endpunkt der Lastwiderstände so miteinander verbunden, dass der Spannungsabfall an den beiden Lastwiderständen eine . entgegengesetzte Richtung hat. An den beiden offenen Klemmen 17 und 18 der Lastwiderstände, die mit dem Analysator 10 verbunden sind, tritt daher die Differenz AU der Spannungen an den

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Lastwiderständen, also die Differenz der Ausgangssignale der beiden photoelektrischen Anordnungen auf.

Fig. 3 zeigt eine Schaltung, bei der zwei photoelektrische Anordnungen 11 und 12 der in Fig. 2 beschriebenen Art so miteinander verbunden sind, dass sie eine gemeinsame Batterie 15 besitzen. Statt einer Batterie kann natürlich auch jede beliebige andere Gleichspannungsquelle dienen, z.B. eine Gleichspannungsversorgung von einem Netzgerät oder von der Zentrale aus. Die Spannungen an den Lastwiderständen 14 haben wieder entgegengesetzte Richtung, sodass dem Analysator 10 wiederum die Differenz der Ausgangssignale zugeführt wird. Die Lastwiderstände 14 sind als regelbare Widerstände ausgeführt. Dadurch kann die Grosse der Ausgangssignale beider photoelektrischen Anordnungen unabhängig voneinander eingestellt werden und eine optimale Anpassung auf eine bestimmte Störstrahlung erreicht werden.

Fig. 4 zeigt die Zusammenschaltung von zwei photoelektrischen Anordnungen 11 und 12, die mit aktiven Photoelementen 13 arbeiten. Als solche können Selen-, Silicium- oder Solarzellen verwendet werden, oder jede andere Art von photoelektrischem Wandler, der bei Lichteinwirkung eine Spannung oder einen Strom abgibt. Stromkreise für aktive Photoelemente benötigen deshalb keine Spannungsquelle und können in einfachster Weise nur aus einem Photoelement 13 und einem Lastwiderstand 14 bestehen. Die Photoelemente sind wiederum in entgegengesetzter Richtung miteinander verbunden, sodass an den offenen Klemmen 17 und 18 der Lastwiderstände wiederum die Differenz der Ausgangssignale

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auftritt und dem Analysator 10 zugeführt werden kann. An einem der Lastwiderstände kann zusätzlich an der Ausgangsklemme 19 eine Referenzspannung abgenommen werden, die im Analysator dazu dienen kann, das Vorzeichen der Differenz der Ausgangssignale der photoelektrischen Anordnungen festzustellen. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass nicht nur eine bestimmte Störstrahlung ausgeblendet, sondern zusätzlich nur dann Alarm gegeben wird, wenn die Strahlung in einem bestimmten Spektralbereich überwiegt.

In Fig. 5 sind zwei Schaltkreise mit aktiven Photoelementen 13 mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit in gleicher Weise wie in Fig. 4 zusammengeschaltet, jedoch werden die Lastwiderstände der beiden Photoelemente durch ein gemeinsames Potentiometer 20 mit Mittelabgriff gebildet. Der eine Teil des Widerstandes dient dabei als Lastwiderstand für den Stromkreis

11, der restliche Teil als Lastwiderstand für den Stromkreis Durch den Mittelabgriff kann das Verhältnis beider Widerstände und damit das Empfindlichkeitsverhältnis der beiden Anordnungen eingestellt und auf eine Störstrahlung angepasst werden. Anstelle der elektrischen Spannung kann auch der Strom als Ausgangssignal der photoelektrischen Anordnung dienen.

In Fig. 6 sind zwei aktive stromabgebende Photoelemente 11 und

12, z.B. Selen- oder Siliciumzellen mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit antiparallel an den Analysator 10 angeschlossen. In den Zuleitungen fliesst dann die Stromdifferenz

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ΔΙ der beiden Photoelemente. Natürlich muss in diesem Fall der Analysator 10 einen gegen den Innenwiderstand der Photoelemente 10 und 11 vernachlässigbar kleinen Eingangswiderstand besitzen.

Fig. 7 zeigt eine Anordnung der beiden photoelektrischen Elemente, im Beispiel Photowiderstände, auf einem gemeinsamen Basismaterial 21. Sie bilden somit ein duales Element, dessen zwei Hälften die gleichen Charakteristiken aufweisen. Die beiden Teilelemente 22 und 23 sind durch die optischen Filter 24 und 25 bedeckt, welche jeweils einen verschiedenen Frequenzbereich des Strahlungsspektrums durchlassen. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass beide Photoelemente wirklich von nahezu der gleichen Strahlungsintensität getroffen werden. Auch Dual-Zellen mit Schichten verschiedener spektraler Empfindlichkeit können verwendet werden. Die beiden Schichten können übereinander angeordnet sein, wobei die obere Schicht für die Strahlung durchlässig ist, für die die untere Schicht empfindlich ist.

Ein Abgleich der beiden Photoelemente kann gemäss Fig. 8 auch durch eine mechanische bewegliche Abschirmvorrichtung erreicht werden. Eine Blende oder ein Dämpfungsfilter 2 6 kann so eingestellt werden, dass die eine oder beide photoelektrische Anordnungen 27 oder 28 partiell abgedeckt werden.

Fir. 9 zeigt eine Anordnung, bei der die Strahlung durch zwei Reflexionsfilter 29 und 30 mit verschiedener spektraler Reflexion auf die Photoelemente 27 und 28 geleitet wird.

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In Abb. 10 ist im Strahlengang ein dichroitisches Filter 31 eingefügt, das nur einen Teil der Strahlung mit einer bestimmten spektralen Zusammensetzung auf ein Photoelement 27 reflektiert, einen anderen Teil der Strahlung mit unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung jedoch auf das Photoelement 28 durchlässt. Dadurch wird erreicht, dass wirklich genau die gleiche Strahlung für beide Photoelemente 27 und 28 verwendet wird. Als dichroitische Filter können sehr dünne Metallschichten, z.B. Gold und Kupfer oder transparente optische Schichten, deren Dicke in der Grössenordnung der Lichtwellenlängen liegt, sowie Kombinationen solcher Schichten mit verschiedenem Brechungsindex, wie sie in letzter Zeit als Kaltlichtspiegel oder Warmlichtspiegel oder Interferenzfilter bekannt geworden sind, verwendet werden.

Fig. 11 zeigt eine besonders einfache Schaltung eines Analysators 10. Wenn dem Eingang bereits das Differenzsignal von zwei photoelektrischen Anordnungen zugeführt wird, ist eine Einrichtung zur Differenzbildung in diesem Fall nicht notwendig. Das Differenzsignal wird über die Klemmen 17 und 18 dem Analysator zugeleitet, der Eingangskondensator 32 begrenzt die Frequenzen nach unten, das Wechselspannungssignal wird einer ersten transistorisierten Verstärkerstufe 33 zugeleitet, der Kondensator 34 dient ,zur Frequenzbegrenzung nach oben. Vom Ausgang 35 der ersten Verstärkerstufe wird das Signal gegebenenfalls über weitere Verstärkerstufen der Diskriminatorschaltung zugeführt, die beiden Gleichrichter 36 und 37 dienen zur Gleichrichtung und Signal-*

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Verdoppelung, Kondensator 38 und dessen Aufladewiderstand 39
und Entladewiderstand 40 dienen als Integrationsstufe mit bestimmter Zeitkonstante, d.h. zur Zeitverzögerung des Diskriminators. Erreicht die Ladespannung des Kondensators 38 einen bestimmten Wert, so zündet der über die Zener-Diode 41 vorgespannte gesteuerte Gleichrichter 42 und zieht über die Alarmleitung 43 einen Strom und betätigt dabei eine Alarmeinrichtung 44, die entweder ein akustisches oder optisches Signal
abgeben kann oder einen zweckentsprechenden Schaltvorgang
steuert. Der gesteuerte Gleichrichter ist so geschaltet, dass er nach einmaligem Ansprechen in Selbsthaltung gerät und erregt bleibt/ auch wenn das Eingangssignal unter die Ansprechschwelle sinkt. Das Signal kann mit Hilfe eines Unterbrechers 45 zurückgestellt werden. In den Stromkreis des gesteuerten
Gleichrichters ist eine optische Anzeigevorrichtung 46 eingeschaltet, die den Ansprechzustand des gesteuerten Gleichrichters erkennen lässt.

Natürlich können für eine Einrichtung zur Feststellung von
Feuer oder Flammen der beschriebenen Art auch alle anderen dem Fachmann bekannten Schaltungen verwendet werden, die die gleiche Funktion erfüllen. Statt mit Transistoren und Halbleitern kann die Schaltung auch in konventioneller Weise mit Röhren ausgestattet sein, statt eines gesteuerten Gleichrichters kann in
diesem Fall ein Glimmrelais, z.B. eine Kaltkathodenröhre, benützt werden, die gleichzeitig zur Anzeige des Schaltzustandes anstelle einer weiteren Anzeigevorrichtung dienen kann.

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Gleichfalls können andere bekannte Diskriminatorschaltungen benützt werden, z.B. solche, die den Effektivwert des Signals bilden oder solche, die bei Ueberschreiten des Momentanwertes des Wechselspannungssignales in einer vorgegebenen Richtung Alarm auslösen, oder solche, die auf digitaler Basis arbeiten, die z.B. bei üeberschreiten einer vorgegebenen Grenze einen Impuls auslösen und nur dann ein Ueberwachungssignal abgeben, wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeit eine bestimmte Anzahl von Impulsen abgegeben worden ist.

Die Eingangsverstärkerstufen müssen natürlich in jedem Fall auf die Impedanzen der photoelektrischen Anordnungen abgestimmt sein.

Weiterhin muss noch darauf hingewiesen werden, dass es für eine Einrichtung der beschriebenen Art nicht notwendig ist, dass nur zwei photoelektrische Anordnungen benützt werden. Zur Vergrösserung des Eingangssignals kann auch eine grössere Anzahl von photoelektrischen Anordnungen so miteinander zusammengeschaltet f werden, dass die Anordnungen der einen spektralen Empfindlichkeit in der einen Richtung wirken, die Anordnungen der anderen spektralen Empfindlichkeit jedoch in entgegengesetzter Richtung. Dabei können die Anordnungen gleicher spektraler Empfindlichkeit jeweils zu einer Gruppe vereinigt sein oder aber auch können Anordnungen unterschiedlicher Empfindlichkeit jeweils wechselweise hintereinander geschaltet werden. Es können ciueh Paare von entgegengesetzt geschalteten photoelektrischen Anordnungen

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unterschiedlicher Empfindlichkeit in der Weise in Serie geschaltet werden, dass jedes Paar für Strahlung aus einer bestimmten Richtung empfindlich ist. Auf diese Weise lässt sich eine Einrichtung zum Nachweis von Feuer oder von Flammen mit guter Rundum-Empfindlichkeit konstruieren.

Fig. 12 zeigt eine solche.Anordnung mit 4 Paaren von photoelektrischen Anordnungen. Jedes Paar enthält zwei aktive Photoelemente 47, denen jeweils ein Rotfilter 48 bzw. ein Blaufilter 49 vorgeschaltet ist. Die Paare können natürlich auch als Dual-Photoelemente ausgebildet sein. Vier solcher Paare sind in einer Kette hintereinander geschaltet und so angeordnet, dass jedes Paar nur für Strahlung aus einer Richtung empfindlich ist, An der offenen Ecke werden über die Leitungen 17 und 18 die Signale dem Analysator zugeführt.

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Claims

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Patentansprüche
1.) Vorrichtung zur Feststellung eines Feuers oder von Flammen

mittels der ausgesandten Strahlung, gekennzeichnet durch zwei Typen von photo-elektrisehen Anordnungen mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit, durch eine elek-. trische Schaltung zur Bildung des Wechselspannungs-Anteils der Differenz der Ausgangs-Signale der photo-elektrischen Anordnungen des einen Typs von denen des anderen Typs, und durch eine Alarm- oder Kontroll-Einrichtung, welche ein Signal auszulösen vermag, wenn dieser Wechselspannungs- g

Anteil der Differenz bestimmte Werte über- oder unterschreitet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens ein Paar von zwei in entgegengesetzter Richtung in Serie oder antiparallel geschalteten photo-elektrischen Anordnungen mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit, an dessen Ausgangsklemmen die Differenz der Ausgangs-Signale der beiden photo-elektrischen Anordnungen erscheint, und durch einen in einem begrenzten niederfrequenten Wechselspannungs- ä Bereich durchlässigen oder empfindlichen Analysator und Verstärker, dessen Eingang mit den Ausgangsklemmen des oder der Paare photo-elektrischer Anordnungen verbunden ist, und dessen Ausgang mit einer Diskriminator-Schaltung verbunden ist, welche ein Alarm- oder Kontroll-Signal abgibt, wenn das Ausgangs-Signal des Analysators und Verstärkers bestimmte Werte über- oder unterschreitet.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

die Alarm- oder Kontroll- Einrichtung dann ein Signal auslöst, wenn der Wechselspannungs-Anteil der Differenz der Ausgangs-Signale der photo-elektrischen Anordnungen um einen bestimmten Betrag nach beliebiger Richtung von Null abweicht
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Alarm- oder Kontroll-Einrichtung dann ein Signal auslöst, wenn der Wechselspannungs-Anteil der Differenz der Ausgangs-Signale der photo-elektrischen Anordnungen um einen bestimmten Betrag nach einer bestimmten Richtung von Null abweicht.
5. Vorrichtung nach Anspruch l_r dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal nur dann ausgelöst wird, wenn die üeberschreitung oder ünterschreitung bestimmter Werte während einer vorgegebenen Zeit anhält.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

die spektrale Empfindlichkeit und der Verstärkungsgrad der unterschiedlichen photo-elektrischen Anordnungen so abgeglichen sind, dass die Differenz der Ausgangs-Signale der photoelektrischen Anordnungen für eine Störstrahlung mit vorbestimmter spektraler Zusammensetzung um mindestens einen Faktor 10 kleiner ist, als die Ausgangs-Signale der einzelnen photo-elektrischen Anordnungen selbst.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die photoelektrischen Anordnungen aus Stromkreisen bestehen, die mindestens ein aktives photoelektrisches Element und einen Lastwiderstand enthalten, und dass das Ausgangssignal der Anordnung der Spannungsabfall an einem Lastwiderstand oder einem Teil davon ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die photoelektrischen Anordnungen aus Stromkreisen bestehen, die mindestens ein passives Photoelement, beispielsweise Photozellen, Photodioden oder Photowiderstände, und einen Lastwiderstand sowie eine Gleichspannungsquelle, beispielsweise eine Batterie oder ein Netzgerät oder Netzteil enthalten, und , dass das Ausgangssignal aus dem Spannungsabfall an einem Lastwiderstand oder einem Teil davon besteht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stromkreise der photoelektrischen Anordnungen so gegeneinander geschaltet sind, dass nie eine gemeinsame Gleichspannungsquelle enthalten.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die photoelektrischen Anordnungen aktive Photoelemente sind, welche eingerichtet sind, mit wachsendem Lichtstrom einen zunehmenden elektrischen Strom abzugeben, und welche antiparallel an einen Verstärker und Analysator mit niedriger Eingangs-Impedanz angeschaltet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lastwiderstände der beiden photoelektrischen Anordnungen zumindest teilweise zu einem einstellbaren Potentiometer zusammengefasst sind, sodass der eine Teil des Potentiometers als Lastwiderstand des einen Stromkreises dient und der restliche Teil des Potentiometers als Lastwiderstand des anderen Stromkreises.
12. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Photoelemente verschiedenartige photosensible Schichten mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit aufweisen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Photoelemente gleichartige photosensible Schichten besitzen und dass die Photoelemente so angeordnet sind, dass die Flammenstrahlung gleichzeitig über verschiedene Transparenz- oder

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Reflexionsfilter mit unterschiedlicher spektraler Durchlässigkeit oder Reflexion auf die Photoelemente fällt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 2 , <Jaeiu.rcVi gekennzeichnet, dass die Photoelemente durch mindestens eine Blende abschattbar sind,
15. Vorrichtung nach Anspruch 2 , da.du.rch

gekennzeichnet, dass zwei Photoelemente zu einem du- "

alen Element mit gleichem Basismaterial zusammengefasst sind, deren Teilelemente infolge unterschiedlicher Empfindlichkeit der photosensiblen Schichten oder unterschiedlicher vorgeschalteter optischer Filter bei gleichen photosensiblen Schichten eine unterschiedliche spektrale Empfindlichkeit aufweisen.
16_o Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8 , dadurch

gekennzeichnet, dass den beiden Photoelementen ein '

gemeinsames dichroitisches Filter vorgeschaltet ist, so dass der vom Filter durchgelassene Teil der Strahlung auf das eine Photoelement trifft, der vom Filter reflektierte Teil der Strahlung jedoch auf das andere Photoelement trifft.
17. Vorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die untere Grenze des niederfrequenten

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Wechselspannungsbereiches oberhalb von 2 Hz und die obere Grenze unterhalb von 50 hz liegt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 2 , gekennzeichnet durch Paare gegeneinandergeschalteter photoelektrischer Anordnungen, welche Paare in Serie zueinander liegen und so ausgerichtet sind, dass jedes Paar Strahlung aus einer anderen Richtung aufnimmt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 2 , gekennzeichnet durch ein hochohmiges elektrisches Schaltelement, z.B. eine Kaltkathodenröhre oder einen steuerbaren Halbleiter zur Auslösung des Alarm- oder Kontrollsignals.
20. Vorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Diskriminator eingerichtet ist, nach Abgabe eines Alarm- oder Kontrollsignals in Selbsthaltung zu geraten.
21. Vorrichtung nach Anspruch 2 , gekennzeichnet durch eine optische Vorrichtung zur Anzeige des Alarm- oder Kontrollsignals.

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