DE2057221B2

DE2057221B2 - Vorrichtung zur Feststellung von Flammen mittels wenigstens zwei photoelektrischen Anordnungen

Info

Publication number: DE2057221B2
Application number: DE2057221A
Authority: DE
Inventors: Peter Oetwil Mueller (Schweiz)
Original assignee: Cerberus AG
Current assignee: Cerberus AG
Priority date: 1969-12-03
Filing date: 1970-11-20
Publication date: 1979-02-22
Also published as: GB1329430A; CA944843A; NL167046C; NL7017508A; YU35925B; FR2072638A5; US3739365A; NL167046B; YU293970A; DE2057221C3; BE759559A; DE2057221A1; CH509633A; AT310619B; SE356152B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruches I. Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-AS 11 87 748 bekannt.

Solche Vorrichtungen werden vorzugsweise als Feuermelder oder als Kontrolleinrichtungen an Verbrennungsanlagen benützt.

Es ist bekannt, das Vorhandensein einer Flamme mittels einer photoelektrischen Anordnung ■ durch Nachweis der Flammenstrahlung festzustellen. Eine solche Einrichtung funktioniert jedoch nur dann

fehjalarmsicher, wenn keine störende Umgebungsstrahlung, ζ. 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 aus der DE-AS 10 24 851 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 Intensitätsänderungen der Umgebungsstrahlung im gleichen Frequenzbereich liegen, z. B. durch Abschattungen oder Ref.exe von vibrierenden oder sich langsam bewegenden Gegenständen, Reflexe des Sonnenlichts an Wasseroberflächen, flackernde oder schwankende Lichtquellen usw.

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

Die aus der DE-AS 11 87 748 bekannte Anordnung benützt demgegenüber 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, ^-venn das Verhältnis der -oten 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 Spannung5änderung am V°rbindungspunkt der beiden Photowiderstände einem Verstärker oder Analysator zugeführt wird. Bei einer Anordnung dieser Art kann ein Fehlarm durch konstante infrarote Strahlungsquellen, z. B. Heizöfen, ausgelöst werden. Andererseits 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 verwenduriKsfähig, hinzu kommt, daß ein Gleichspannungsverstärker benutzt 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 IntensitäUschwankung der Strahlung sowie des Verhältnisses der 'angwelligen zur kurzwelligen Strahlung ist leider nicht möglich. Ρ',-ijpielswcise hätte die Verwendung eines Wechselspannungsverstürker.s 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 Wechselte spannungsanteil auf.

Aufgabe 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.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

In den 'Jnteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen anf jjeben.

Einige geeignete Äusführungsfonncp der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

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 Gleic'nspannungsquelie,

F i g. 4 eine Schaltungsanordnung für aktive Photoelemente,

Fig. 5 eine Schaltungsanordnung für aktive Photor> elemente mit gemeinsamem Abstimm-Potentiorneter,

Fig. 6 eine Schaltungsanordnung für stromabgebende Photoelemente,

F i g. 7 ein duales Photoelement,

F i g. 8 zwei durch eine gemeinsame Blende ab.-tirnm- ->o bare Photoelemente,

F i g. 9 eine Anordnung von zwei Photoelementen mit Reilexionsfiltern,

Fig. !0 eine Anordnung von zwei Photoelementen mit gemeinsamem dichroitischem Filter,
^;~' F i g. 11 eine Schaltung zur Auswertung der Signale der photoelektrischen Anordnungen,

Fig. 12 eine Anordnung mit mehr als zwei Photoelementen.

Fig. 1 zeigt das Schema einer erfindungsgemäßen V) 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 veis'an.'e ι werden, die bei Fjnwirkung einer Strahlung die ■>"> elektrischen Ligenschaften ändern. /. Ü. aktive Photo elemente wie St-ie.l·, Sili/ium- oder Solarzellen, passive Photoelemente, z. B. gasgefüllte oder luftleere Photozellen. Photodioden oder Photowirlerstände. Die beiden photoclektrischen Wandler 2 und 3 haben eine ι ii verschiedene speKtrale Empfindlichkeit: Dies kann z. B. entweder dadurch erreicht werden, daß die photosensiblen Schichten aus verschiedenem Materinl bestehen, oder durch Einschalten von Filtern verschiedener spektraler Durchlässigkeit roder b in den Strahlengang, '■■"> oder durch Reflexionsfilter mit verschiedener spektraler Reflexion für die beiden Zellen. Die beiden photoclektrischen Anordnungen gehen vermittels ihrer Schaltung cohärente elektrische Signale, z. B. Spannungen oder

Ströme unterschiedlicher Intensität ;ib. Die Intensitiit der beiden Signale kann unabhängig voneinander auf verschiedene Weise eingestellt werden, entweder durch mechanische Blenden vor den Photoelcmcnten durch verschiedene Lastwiderstände in den Schaltkreisen der Photoelemcnte oder durch zusätzliche Verstärkercin-ί ι■ htungen.

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

Diese Differenz wird einem Bandpaß 5 zugeführt, der nur den Wechselspannungsanteil des Differen/signales in einen bestimmten Frequenzbereich durchläßt. Als besonders geeignet hat sich der Frequenzbereich /v ischen 2 und 50 Hz erwiesen. Wird eine noch bessere ' · Selektivität der Flammenstrahlung gegenüber Störstrahlungen gewünscht, kann dieser Bereich noch weiter eingeschränkt, z. B. auf das Gebiet zwischen 5 und 2) Hz.

Der vom Bandpaß 5 durchgelassene niederfrequente .'» Wechselspannungsanteil der Differenz wird über einen Verstärker 6 einem Diskriminator 7 zugeführt. Durch diesen Diskriminator wird ein Überwachungssignal an eine Alarm- oder Kontrolleinrichtung 8 abgegeben, 'Aenn das ,inkommende Signal bestimmte vorgegebene ' Werte über- (oder unter-) schreitet. Besonders geeignet r-' eine Diskriminatorschaltung. die dann ein Signal •ibgint. uenn das Eingangssignal um einen bestimmten Betrag in positiver, negativer oder in beliebiger Richtung von 0 abweicht, d.h. bei genügend großer : Amplitude des Eingangssignal. In anderen Fällen ist es /v. c. kmaßig. ein Alarmsignal auszulösen, wenn der hitekn·. w ert oder ein anderer geeigneter Mittelwert lies ! ir.L'angssignals einen .Schwellenwert überschreitet.

l.'.n·· die Empfindlichkeiten der photoelektrischen

λ ·■' 'Tiinuneen in der beschriebenen Weise so abge-■·· ά erden, daß fiir eine besonders häufig

: .•••■■•'er··.!·- S'o'sirahiung. /. B. für Sonnenlicht "der für ^:i!er>- s:.trke Lichtquellen in der Nähe der

■■■'..:. ■■i-fSeinriLhiiing. die Ausgangssignale der ^; : ■ .·.·'·.··.'-iSLtien Anordnungen für eine Strahlung

■ ■■ ■·.■' ■:'■■■':.lien Zusammensetzung gerade gleich • " :·■" ·■■ "AT.;! die Differenz 0 werden, und die

■ - --."''"-'".^'.'"^-hiiKing wird in diesem Fall bei Einwir-

-■■■■: s. ι ,.hen Störstrahlung kein Alarm- oder ■ h, ·■-■": v_t·:-..:: .!.:s!osen. Bei jeder anderen Strahlung ,,.,. ijr.'e-S'.r.i-jdiither spektraler Zusammensetzung ■*>:c ;"!:·_■ F) ^f:;rer,/ der von der photoelektrischen Anf"(:n .r.f.^r 2 -j"ä 3 abgegebenen Signale nicht 0 ά dien. s--irii;-:rri entweder nach der einen oder nach der ■:r.;eren R.iht-me davon abweichen. Die Diskriminatori.nali-irifi v.;rd m diesem Fall, clso bei jeder anderen Strahlung als der Störstrahlung, einen Alarm auslösen. Auf diese Weise ist das Ausblenden bestimmter Storstrahlungen ohne größeren Aufwand möglich.

Die Diskriminatorschaltung kann jedoch auch so ausgelegt werden, daß nur dann ein Überwachungssignal abgegeben wird, wenn die Signaldifferenz nach einer bestimmten Richtung oder mit bestimmten Vorzeichen von Q abweicht. Damit wird erreicht, daß ' einerseits sowohl eine Störstrahlung ganz bestimmter spektraler Zusammensetzung vollständig ausgeblendet wi-d, und daß dariiberhinaus 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, z. B. bei Flammenmeldern, die nur auf die Ultraviolett-Strahlung einer Flamme reagieren.

Die Diskriminalorschaltung kann zusätzlich eine Integrationseinrichtung enthalten, so daß nicht schor bei kurzzeitigen Spannungsimpulsen ein Alarm ausge löst wird, sondern erst dann wenn die Übersehrcilunf der vorgegebenen Werte eine bestimmte Zeit anhält Auf diese Weise können Störungen durch kurzzeitige Spannungsimpulsc verhindert werden.

Zusätzlich kann die Diskriminatorschaltung so ausge legt sein, daß sie bei Auslösung eines Alarmes ir .Selbstheilung gerät, die von einer Zentrale au; rückstellbar ist. Das Ansprechen der Alarmeinrichtunj kann darübcrhinaus dtiich eine optische Anzeigevor richtung 9. die entweder an der Einrichtung selbst odei in der Alarmzentrale angebracht ist und zur Lokalisie rung einer angesprochenen Meldceinrichtung diener kann, angezeigt werden.

Die Reihenfolge der Verfahrensschritte - Differenz bildung, f-'requcnzfillcriing und Verstärkung — kam beliebig vertauscht werden. Natürlich können du verschiedenen Funktionen auch in speziellen Vorrich tunjen zusammengefaßt sein. Z. B kan;i die Differenz bildung durch entsprechende Zusammenschaltung dei photoelektrischen Anordnungen erfolgen. Bandpaßver stärker und Diskriminator können zu einem einheitli chen Analysator zusammengefaßt sein.

Für die Verbindung der Einrichtung mit einei Alarmzentrale können die bekannten Schaltungen füi Feuermeldeanlagen benützt werden; z. B. kann zusatz lieh eine Einrichtung zur Funktionsüberwachung dei Anlage vorgesehen sein, die darin besteht, daß von dei Zentrale ein Signa! zur Herstellung alarmsimuüerendei Bedingungen in der Einrichtung abgegeben wird wodurch die Einrichtung zur Abgabe eines Überwa chungssignalcs veranlaßt wird, das in der Zcntrak registriert werden kann. Eine solche Funktionsüberwa chung kann in bekannter Weise durch digitale Auswertung, durch logische Schaltungen oder durch zusätzliche Wechselspannungssignale erfolgen.

F i g. 2 zeigt eine Einrichtung, bei der zwei photoelck tasche Einrichtungen U und 12 in Differcnzschaltunj mit einem Analysator 10 verbunden sind. Die photoelek irischen Anordnungen bestehen aus Stromkreisen, die ein passives Photoelement 13. z. B. einen Photowider stand oder eine Photodiode, einen Lastwiderstand i* und eine Batterie 15 umfassen. Vor dem Photoelemen befindet sich ein Filter 16 mit bestimmter spektralei Durchlässigkeit. Die Anordnung 12 unterscheidet sicr von der Anordnung 11 nur dadurch, daß das Filter If eine unterschiedliche spektrale Durchlässigkeit besitzt Der Spannungsabfall am Lastwiderstand 14 dient al; Ausgangssigna! der photoelektrischen Anordnung. Die beiden Anordnungen 11 und 12 sind nun an je einerr Endpunkt der Lastwiderstände so miteinander verbunden, daß der Spannungsabfall an den beiden Lastwider ständen eine entgegengesetzte Richtung hat An der beiden offenen Klemmen 17 und 18 der Lastwiderstän de, die mit dem Analysator 10 verbunden sind, trit daher die Differenz AU der Spannungen an der Lastwiderständen, also die Differenz der Ausgangs signale der beiden photoelektrischen Anordnungen auf

F i g. 3 zeigt eine Schaltung, bei der zwei photoelektri sehe Anordnungen 11 und 12 der in F i g 2 beschriebe nen Art so miteinander verbunden sind, daß sie eine gemeinsame Batterie 15 besitzen. Statt einer Batterie kann natürlich auch jede beliebige andere Gleichspan nungsquelle dienen, z. B. eine Gleichspannungsversor gung von einem Netzgerät oder von der Zentrale aus Die Spannungen an den Lastwiderständen 14 habet

wieder entgegengesetzte Richtung, so daß dein Analysator 10 wiederum die Differenz der Ausgangssignale zugeführt wird. Die l.astwidcrständc 14 sind als regelbare Widerstände ausgeführt. Dadurch kann die Größe der Ausgangssignale beider photoelektrischcn Anordnungen unabhängig voneinander eingestellt werden und eine optimale Anpassung auf eine bestimmte Stör.y.rahlung erreicht werden.

F ig. 4 zeigt die Zusammenschaltung von zwei photoelektrischen Anordnungen Il und 12, die mit iu aktiven Photoelemcntcn 13 arbeiten. Als ,olchc 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 Photoelemenle !■> benötigen deshalb keine .Spannungsquelle und können in einfachster Weise nur aus einem Photoelemcnt 13 und einem l.astwidcrsland 14 bestehen. Die Photoelr-

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miteinandcr verbunden, so daß an den offenen ju Klemmen 17 und 18 der l.astwiderstände wiederum die Differenz der Ausgangssignale auftritt und dem Analysator 10 zugeführt werden kann. An einem der Lastwiderstände kann zusätzlich an der Ausgangsklcmme 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 Jo dan 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 12. 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 F i g. 6 sind zwei aktive stromabgebende Photoelemente 111 und 112, z. B. Selen- oder Siliciumzellen mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit antiparal-IeI an den Analysator 110 angeschlossen. In den Zuleitungen fließt dann die Stromdifferenz ΔΙ der beiden Photoelemente. Natürlich muß in diesem Fall der Analysator 110 einen gegen den Innenwiderstand der Photoelemente 110 und 111 vernachlässigbar kleinen Eingangswiderstand besitzen.

F i g. 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, weiche 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 wurden. 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 26 kann so eingestellt werden, daß die eine oder beide photoelektrische Anordnungen 27 oder 28 partiell abgedeckt werden.

Pig. 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.

In Abb. 10 ist im Strahlengang ein dichroitisches Filter 31 eingefügt, das nur einen Teil der Strahlung mit einer bestimmten spektralen Zusammensetzung auf ein Photoclement 27 reflektiert, einen anderen Teil der

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setzung 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.

F i g. 11 zeigt eine besonders einfache Schaltung eines Analysator 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 Signalverdoppelung, 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 Unterbrechens 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 Schaitzustandes anstelle einer weiteren Anzeigevorrichtung dienen kann.

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

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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 zusammengeschaltct 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 auch Paare von

ίο entgegengesetzt geschalteten photoelektrischen Anordnungen 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

• 5 Nachweis von Feuer oder von Flammen mit gute^r Rundum-Empfindlichkeit konstruieren.

Fig. 12 zeigt eine solche Anordnung mit 4 Paaren von photoelektrischen Anordnungen. |edes Paar enthält

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nuiuciciiicmc τ/, uciicii 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Feststellung von Flammen mit wenigstens zwei photoelektrischen Anordnungen unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit, welche die aufgenommene Strahlung in elektrische Signale umwandelt, und einer an diese angeschlossenen elektrischen Auswerteschaltung, weiche ein Signal auszulösen vermag, wenn die Ausgangssignale der beiden photoelektrischen Anordnungen in einer vorgegebenen Beziehung zueinander stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (4, 5, 6, 7, 8, 10) eingerichtet ist, die Differenz der beiden Ausgangssignale im niederfrequenten Flackerfrequenzbereich von Flammen unter Eliminierung einer Störstrahlung zu bilden und ein Signal auszulösen, wenn diese Differenz einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 an die Auswerteschaltung mindestens zwei ein Paar bildende, in entgegengesetzter Richtung in Serie oder antiparallel geschaltete photoelektrische Anordnungen (13; 111,112;47) mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit angeschaltet sind und daß die Auswerteschaltung eine in einem begrenzten niederfrequenten Wechselspannungsbereich durchlässige Schaltung enthält, deren Ausgang mit einer Diskrimininatorschaltung zur Alarm- oder Kontrollsignalgabe verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 'Jie Auswerteschaltung ein Signal nur dann auslöst, wenn die Überschreitung oder Unterschreitung bestimmter Werte während einer vorgegebenen Zeit anhält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die spektrale Empfindlichkeit und die Verstärkung der Ausgangssignale der unterschiedlichen photoelektrischen Anordnungen so abgeglichen sind, daß die Differenz der Ausgangssignale für eine Störstrahlung mit vorbestimmter spektraler Zusammensetzung um mindestens einen Faktor 10 kleiner ist, als die Ausgangssignale der einzelnen photoelektrischen Anordnungen selbst.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrischen Anordnungen aus Stromkreisen (11, 12) bestehen, die mindestens ein aktives photoelektrisches Element (13; 47) und einen Lastwiderstand (14; 20) enthalten, und daß das Ausgangssignal der Anordnung der Spannungsabfall ;in dem zugehörigen Lastwiderstand (14; 20) oder einem Teil davon ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrischen Anordnungen aus Stromkreisen (11, 12) bestehen, die mindestens ein passives Photoelement (13), und einen Lastwiderstand (14), sowie eine Gleichspannungsquelle (15) enthalten, und daß das Ausgangssignal aus dem Spannungsabfall an dem zugehörigen Lastwiderstand oder einem Teil davon besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromkreise (11, 12) der photoelektrischen Anordnungen so gegeneinander geschaltet sind, daß sie eine gemeinsame Gleiehspannungsquel-Ic (15) enthalten.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastwiderstände der beiden photoelektrischen Anordnungen zumindest teilweise derart zu einem einstellbaren Poten-

tiometer (20) zusammengefaßt sind, daß der eine Teil des Potentiometers als Lastwiderstand des einen Stromkreises (11) dient und der restliche Teil des Potentiometers als Lastwiderstand des anderen Stromkreises (12).

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrischen Anordnungen aktive Photoelemente (111,112) sind, die antiparallel an die Auswerteschaltung (110) angeschaltet sind, wobei die Auswerteschaltung (110) eine niedrige Eingangsimpedanz aufweist

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Photoelemente (13; 111, 112) verschiedenartige photosensible Schichten mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit aufweisen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Photoalemente (13; 111, 112) gleichartige photosensible Schichten besitzen und daß die Photoelemente so angeordnet sind, daß die Fiarnrnenstrahiung gleichzeitig über verschiedene Transparenz- oder Reflexionsfilter (r, b) mit unterschiedlicher spektraler Durchlässigkeit oder Reflexion auf die Photoelemente fällt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Photoelemente (27, 28) durch mindestens eine Blende (26) abschattbar sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Photoelemente zu einem dualen Element (22, 23) mit gleichem Basismaterial (21) zusammengefaßt sind, deren Teilelemente infolge unterschiedlicher Empfindlichkeit der photosensiblen Schichten oder unterschiedlicher vorgeschalteter optischer Filter (24, 25) bei gleichen photosensiblen Schichten eine unterschiedliche spektrale Empfindlichkeit aufweisen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Photoelementen ein gemeinsamec dicht ji'isches Filter (31) vorgeschaltet ist, derart, daß der vom Filter durchgelassene Teil der Strahlung auf das eine Photoelement (28) trifft, der vom Filter reflektierte Teil der Strahlung jedoch auf das andere Photoelement (27) trifft.

15. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Grenze des niederfrequenten Wechselspannungsbereiches oberhalb von 2 Hz und die obere Grenze unterhalb von 50 Hz liegt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mehrere in Serie geschaltete Paare photoelektrischer Anordnungen, die so ausgerichtet sind, daß jedes Paar Strahlung aus einer anderen Richtung aufnimmt.