DE3853533T2

DE3853533T2 - Testvorrichtung mit kontinuierlicher oder pulsierter eingabe.

Info

Publication number: DE3853533T2
Application number: DE3853533T
Authority: DE
Inventors: Nicholas Bellavia; Daniel Birk; Fred Conforti; Ronald Sisselman
Original assignee: FIRST ALERT TRUST
Current assignee: FIRST ALERT TRUST
Priority date: 1988-01-04
Filing date: 1988-12-22
Publication date: 1995-08-31
Anticipated expiration: 2008-12-23
Also published as: AU2947089A; NO893529D0; DE3853533D1; EP0352317A4; DK435489D0; GB8823228D0; EP0352317A1; KR950001356B1; GB2214307A; NO174407C; KR900700982A; CA1303255C; JPH02502950A; DK173051B1; GB2214307B; EP0352317B1; DK435489A; NO893529L; FI894144A7; FI100836B

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet des Testens von Einheiten, die eine primäre Sensorfunktion besitzen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein System und eine Methode zum Auslösen einer Testsequenz in einer entfernt untergebrachten Einheit, etwa einem Rauchdetektor oder einer Netzausfall-Sensoreinheit.

Hintergrund der Erfindung

Es ist heute eine Vielzahl von Produkten für den Konsumenten und für den industriellen Gebrauch erhältlich, die dazu verwendet werden können, die Sicherheit von Wohnungen und industriellen Einrichtungen zu erhöhen. Zum Beispiel stellen Verbrennungsprodukt- oder Rauchdetektoren einen wertvollen und wichtigen Beitrag zur persönlichen Sicherheit sowohl in Wohnungen als auch in kommerziellen Gebäuden dar.
Ein solcher Rauchdetektor ist im US-Patent Nr. 4 595 914 mit dem Titel "Self Testing Combustion Products Detektor" beschrieben. Die Offenbarung des Patents 4 595 914 wird hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen. Außerdem ist diese Offenbarung im Oberbegriff des vorliegenden Patentanspruchs 1 als nächstliegender Stand der Technik berücksichtigt.
Diese Einheiten beinhalten gewöhnlich eine Testfunktion. Die Testfunktion dient dazu, die Energieversorgung und/oder die zugehörigen Detektorschaltung zu testen, bevor tatsächlich ein Feuer zu erfassen ist. Dieses Testen ist wichtig, um sicherzustellen, daß die Einheit richtig arbeitet. Die Detektorschaltung weist dazu in der Regel einen manuell zu betätigenden Druckschalter auf, mit dem die Testfunktion der Einheit ausgelöst wird.
Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß das bloße Vorsehen einer solchen Funktion "Drücken, um zu testen" keine Sicherheit dafür darstellt, daß sie tatsächlich auch benutzt wird. Wenn die Einheiten oben an der Wand oder an der Decke (der übliche Ort) angebracht sind, kann es vorkommen, daß die Testfunktion nie ausgeübt wird. Der Grund dafür liegt darin, daß es erforderlich ist, die Einheit physisch zu erreichen, um den Druckknopf zum Auslösen des Testes zu drücken, damit der Test erfolgt. Um die Einheit zu erreichen, ist oft ein Stuhl oder eine Leiter notwendig. Wenn die Einheiten in einem industriellen Gebäude installiert sind, kann es sehr umständlich und manchmal auch unmöglich sein, regelmäßig eine Leiter zum Testen der Vorrichtung anzulegen.
Es sind Rauchdetektoren mit einem Reed-Schalter zum Auslösen des Tests der Einheit bekannt. Es kann ein an einem Stab angebrachter Magnet dazu verwendet werden, um den Reed-Schalter zu schließen und den Test auszulösen.
Der Nachteil der bekannten Einheiten mit einem Reed- Schalter liegt darin, daß, nachdem der Magnet den Schalter geschlossen hat, dieser geschlossen bleibt, auch wenn der Magnet wieder entfernt wurde. Im Ergebnis bleibt die Einheit im Testmodus. Um den Test zu beenden, ist es erforderlich, die Einheit von der Energieversorgung zu trennen.
Neben den obigen Problemen beim Testen von Rauchdetektoren gibt es andere Arten von Einheiten mit ähnlichen Problemen. Zum Beispiel sind heute viele Gebäude mit batteriebetriebenen Notlichtsystemen ausgerüstet.
Solche Notlichtmodule besitzen oft eine Funktion der Art "Drücken, um zu testen". Diese Testfunktion setzt die Batterie dadurch in Betrieb, daß sie an das Notlicht angeschlossen wird, um zu überprüfen, ob die Batterie richtig geladen ist und das Notlicht auch leuchten lassen kann.
Wie im Falle von Rauchdetektoren sind diese Notlichtmodule meistens oben an den Wänden in der Nähe der Decke oder an der Decke selbst angebracht. Sie sind deshalb schlecht erreichbar und werden nicht oft auf regelmäßiger Basis getestet.
Im US-Patent Nr. 3 636 514 ist ein Verfahren zum Steuern der Innenbeleuchtung eines Gebäudes von außen beschrieben. Bei diesem Verfahren wird ein Taschenlampe oder ein Audiogerät dazu verwendet, einen Stufenschalter zu betätigen.
Es besteht daher ein Bedürfnis nach einem System und einer Vorrichtung zum Auslösen einer Testfunktion oder von Funktionen an einer entfernt angebrachten Einheit. Vorzugsweise kann die Auslösung der Testfunktion erfolgen, ohne daß eine Person auf einen Stuhl oder eine Leiter klettern muß und ohne daß eine spezielle Ausrüstung erforderlich ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aspekte werden durch eine Sensoreinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 erfüllt.
Erfindungsgemäß ist ein System und eine Methode zum Auslösen des Testes einer entfernt angebrachten Einheit vorgesehen. Das System beinhaltet entfernt angebrachte Einheiten, die eine primäre oder ausgewählte Sensorfunktion und wenigstens eine sekundäre Funktion aufweisen.
Zum Beispiel kann die Einheit ein an der Decke angebrachter Rauch- oder Flammendetektor sein. Alternativ kann die Einheit aus einer entfernt angebrachten Steuer- oder Überwachungseinheit oder einem Notlichtmodul bestehen.
Als sekundäre Funktion weist die Einheit einen Testmodus auf. Mit dem Testmodus wird eine interne Testsequenz für die Einheit ausgelöst. Diese Testsequenz stellt, wenn sie richtig ausgeführt wird, eine Sicherheit dar, daß die Einheit in der Lage ist, ihre primäre Funktion richtig auszuführen. Erfindungsgemäß kann der Testmodus aus der Ferne ausgelöst werden.
Die Einheit weist einen Sensor auf. Der Sensor kann ein elektromagnetischer Energiedetektor sein. Auf das Erfassen eines vorbestimmten einfallenden Strahlungsenergiesignals hin wird die sekundäre, die Testfunktion ausgelöst.
Das Strahlungsenergiesignal kann von einer entfernten Quelle erzeugt werden. Die Verwendung einer entfernten Quelle überwindet die Unannehmlichkeit des Annäherns zum Auslösen eines Tests oder einer anderen sekundären Funktion, wenn sich die Einheit an einer Decke oder einer hohen Wand befindet.
Bei bestimmten Ausführungsformen der Erfindung wird das vorbestimmte einfallende Strahlungsenergiesignal an der Einheit als konstante Beleuchtung mit oder über einem vorgegebenen Beleuchtungsintensitätspegel empfangen. Die Strahlungsenergie kann in einen Kollektor geführt werden, um die Möglichkeit der unbeabsichtigten Auslösung der sekundären Testfunktion durch Umgebungslicht zu verringern.
Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung muß das vorbestimmte einfallende Strahlungsenergiesignal intermittierend oder gepulst sein, um die sekundäre Testfunktion auszulösen. Das Signal muß innerhalb eines Bereichs von Tastverhältnissen und Frequenzen gepulst sein, der für eine manuelle Sensor-Ein/Aus-Beleuchtung mit einer geschalteten Lichtquelle oder mit einem zyklisch geschwenkten Strahlungsenergiebündel typisch ist. Ein solcher gepulster oder geschwenkter Strahl kann zum Beispiel mit einer Taschenlampe erzeugt werden. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die sekundäre Testfunktion durch die konstante Beleuchtung eines Detektors nur dann ausgelöst werden, wenn und solange ein anderer, räumlich davon getrennter Detektor relativ wenig Licht auf Umgebungsniveau erhält.
Anstelle eines optischen Detektors und eines einfallenden Lichtstrahles kann zusammen mit einem Hochfrequenzenergiestrahl ein Hochfrequenzdetektor verwendet werden. Als Alternative kann auch ein Schalldetektor in Verbindung mit einem Schallenergiestrahl Anwendung finden.
Bei einer wiederum anderen Ausführungsform der Erfindung kann eine dritte Funktion ausgelöst werden. Die Einheit kann mittels zweier räumlich getrennter Detektoren oder einem Detektor in Verbindung mit einem kodierten Befehlssignal zwischen einem Befehl zum Auslösen der Testfunktion oder der dritten Funktion unterscheiden.
Wenn die Einheit ein Rauchdetektor ist, kann die sekundäre Funktion eine aus einem Abstand bewirkte Testfunktion und die dritte Funktion eine Alarm-Abschaltefunktion sein. Eine solche Einheit kann vorteilhaft in vorübergehend mit Rauch erfüllten Bereichen wie in Küchen verwendet werden. Eine gewöhnliche Taschenlampe kann dann dazu verwendet werden, die Abschaltefunktion in dem Fall auszulösen, daß die Einheit in Reaktion auf die Erfassung von Kochrauch, der nicht von einem Feuer ausgeht, einen Alarm abgibt.
Die Fig. 1 zeigt die Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Systems zum Auslösen eines Tests;
die Fig. 2 die schematische Darstellung eines Sensors, der bei dem System der Fig. 1 verwendet werden kann und der eine erste Ausführungsform einer Schaltung zum ferngesteuerten Auslösen einer Funktion aufweist;
die Fig. 3 eine vergrößerte Teil-Seitenschnittansicht, teilweise weggebrochen, eines Detektors mit der Schaltung der Fig. 2;
die Fig. 4 eine Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Systems zum Beenden einer Funktion;
die Fig. 5 einen Teil des elektrischen Schaltbildes einer elektrischen Einheit mit einer aus der Ferne steuerbaren Schaltung zum Beenden einer Funktion;
die Fig. 6 eine Gesamtansicht eines alternativen Systems zum Auslösen eines Tests;
die Fig. 7 ein Blockschaltbild eines verallgemeinerten erfindungsgemäßen Systems;
die Fig. 8 einen Teil des elektrischen Schaltbildes einer zweiten Ausführungsform der aus der Ferne steuerbaren Schaltung zum Auslösen einer Funktion, von der eine erste Ausführungsform in der Fig. 2 gezeigt ist;
die Fig. 9, die aus den Fig. 9A bis 9C besteht, eine Darstellung der Wellenformen, die an bestimmten Verbindungspunkten in der Schaltung der Fig. 8 bei deren Betätigung auftreten;
die Fig. 10 einen Teil des elektrischen Schaltbildes einer dritten Ausführungsform der aus der Ferne steuerbaren Schaltung zum Auslösen einer Funktion, von der eine erste Ausführungsform in der Fig. 2 gezeigt ist;
die Fig. 11, die aus den Fig. 11A bis 11C besteht, eine Darstellung der Wellenformen, die an bestimmten Verbindungspunkten in der Schaltung der Fig. 10 bei deren Betätigung auftreten; und
die Fig. 12 einen Teil des elektrischen Schaltbildes einer vierten Ausführungsform der aus der Ferne steuerbaren Schaltung zum Auslösen einer Funktion, von der eine erste Ausführungsform in der Fig. 2 gezeigt ist.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In der Fig. 1 ist ein System 6 dargestellt, bei dem ein Test einer ausgewählten Vorrichtung aus der Entfernung ausgelöst wird. Das System 6 umfaßt eine Quelle 8 für Strahlungsenergie. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die Quelle 8 für die Strahlungsenergie eine gewöhnliche Taschenlampe.
Ein Lichtstrahl 8a aus der Quelle 8 wird von einem Tester T auf die entfernt angebrachte Vorrichtung 10 gerichtet. Bei der beispielhaften Ausführungsform der Fig. 1 ist die entfernt angebrachte Vorrichtung 10 ein Verbrennungsprodukt- oder Rauchdetektor.
Gemäß Fig. 2 beinhaltet der Detektor 10 eine Schaltung, die mit einem Sensor 12 des Ionisationstyps verbunden ist. Der Sensor 12 weist eine Bezugs-Ionisationskammer 13 mit einer Elektrode 14 auf. Die Elektrode 14 ist mit dem Positiven Anschluß einer Spannungsquelle wie einer Batterie 29 verbunden. Durch einen Abstandhalter (nicht gezeigt) aus isolierendem Material wird eine Elektrode 15 in einem Abstand von der Elektrode 14 gehalten. Die Elektroden 14 und 15 und der Abstandhalter bilden zusammen eine relativ undurchlässige Umhüllung.
Der Sensor 12 weist auch eine aktive Ionisationskammer 16 mit einer Elektrode 17 auf. Die Elektrode 17 kann die Form eines relativ durchlässigen, leitenden Gehäuses haben, das mit der Elektrode 15 zusammenwirkt, um die aktive Ionisationskammer 16 zu bilden. Die Elektrode 15 ist beiden Kammern 13 und 16 gemeinsam.
Es ist eine Einrichtung zum Ionisieren der Luftmoleküle in den beiden Kammern vorgesehen, etwa eine radioaktive Quelle (nicht gezeigt), wodurch mit der an die Elektroden 14 und 17 angelegten Spannung in jeder Kammer ein elektrisches Feld erzeugt wird, das in bekannter Art durch die Bewegung der Ionen zwischen den Elektroden zu einem Stromfluß führt. Die Bezugs- und die aktive Kammer 13 und 16 bilden so einen Spannungsteiler, sie sind in Reihe mit einem Widerstand 18 zwischen den Anschluß B+ der Spannungsversorgung 29 und Masse geschaltet.
Die Spannung an der Elektrode 15 ist daher eine Funktion der relativen Impedanzen der Kammern 13 und 16. Der Widerstand 18 hat eine viel kleinere Impedanz als die Ionisationskammern 13 und 16 und beeinflußt daher normalerweise die Elektroden- Erfassungsspannung nicht.
Parallel zum Sensor 12 sind in Reihe ein Widerstand 19 und ein manuell betätigter, normalerweise offener Testschalter 20 zum manuellen Testen verbunden, um in bekannter Art feststellen zu können, ob die EmPfindlichkeit des Sensors 12 über einer vorgegebenen Minimalempfindlichkeit liegt, wie es genauer im US-Patent Nr. 4 097 850 beschrieben ist, das hier ebenfalls durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
Der Verbrennungsproduktdetektor 10 weist auch ein Potentiometer bzw. einen Spannungsteiler 21 auf, der an den Versorgungsspannungsanschluß B+ angeschlossen ist und dessen Schleifer mit dem Bezugsanschluß eines Rauchkomparators 22 verbunden ist. Der andere Anschluß des Komparators 22 ist mit der Sensorelektrode 15 verbunden.
Der Ausgang des Komparators 22 führt zu einem der drei Eingänge eines ODER-Gatters 23. Der Ausgang des ODER-Gatters 23 stellt den Eingang eines Hupentreibers 24 dar. Der Ausgang des Hupentreibers 24 ist mit einem Ausgangsanschluß 25 verbunden, an den eine geeignete Hupe (nicht gezeigt) angeschlossen sein kann.
Der Hupentreiber 24 kann ein einfacher Treiber sein, der eine zugehörige elektromechanische Hupe aktivieren kann, oder es können mehrere Treiber vorgesehen sein, um eine piezoelektrische Hupe zu betreiben. Es können er-sichtlich auch andere Arten von Signaleinrichtungen verwendet werden.
Der Verbrennungsproduktdetektor 10 weist auch einen Komparator 26 für eine niedrige Batteriespannung auf, dessen Bezugseingangsanschluß eine interne Bezugsspannung zugeführt wird, die von einer mit dem Anschluß B+ der Spannungsversorgung 29 verbundenen Stromquelle 27 erzeugt wird. Die Bezugsspannung wird von einer Zenerdiode 28 geregelt. Die Anode der Zenerdiode 28 ist mit dem negativen Anschluß der Batterie 29 verbunden. Der positive Anschluß der Batterie 29 stellt den Anschluß B+ der Spannungsversorgung dar. Der positive Anschluß der Batterie 29 ist über ein Widerstandsteilernetzwerk 29a und 29b mit dem anderen Eingangsanschluß des Komparators 26 verbunden.
Der Ausgang des Komparators 26 für eine niedrige Batteriespannung ist an einen der beiden Eingänge eines UND-Gatters 31 angeschlossen, dessen Ausgang mit einem der Eingänge des ODER-Gatters 23 verbunden ist. Der andere Eingang des UND- Gatters 31 ist mit der Ausgangsleitung 1 eines Taktgebers 32 verbunden. An diese Ausgangsleitung sind auch die Rücksetzeingänge von zwei D-Typ-Flip-Flops 33 und 34 angeschlossen. Die Setzeingänge dieser Flip-Flops liegen an Masse. Die Dateneingänge der Flip-Flops 33 und 34 sind mit dem Ausgang des Rauchkomparators 22 verbunden, während die Takteingänge der Flip-Flops 33 und 34 jeweils an eine Ausgangsleitung 3 bzw. 4 des Taktgebers 32 angeschlossen sind.
Der Taktgeber 32 weist darüberhinaus eine Ausgangsleitung 2 auf, die an einen Sperreingang des Hupentreibers 24 angeschlossen ist.
Der Taktgeber 32 weist noch eine Ausgangsleitung 2 auf, die an einen Eingang eines UND-Gatters 41 angeschlossen ist. Der andere Eingang des Gatters 41 ist mit dem Ausgang eines ODER-Gatters 42 mit zwei Eingangsanschlüssen verbunden, die mit dem Q-Ausgang des Flip-Flops 33 bzw. dem invertierten Q-Ausgang des Flip-Flops 34 verbunden sind. Der Ausgangsanschluß des UND-Gatters 41 ist zum anderen Eingangsanschluß des ODER-Gatters 23 geführt. Wenn gewünscht, kann die obige Schaltung durch eine einzige integrierte Schaltung 50 ersetzt werden, etwa des Typs MC14467, die in der Fig. 2 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist.
Im Normalbetrieb steigt beim Vorhandensein von Verbrennungsprodukten die Impedanz der aktiven Ionisationskammer 16 an. Wenn die Spannung an der Elektrode 15 den vorgegebenen Pegel der externen Bezugsspannung erreicht, der vom Potentiometer 21 bestimmt wird, erzeugt der Rauchkomparator 22 ein Ausgangssignal, das durch das ODER-Gatter 23 geleitet wird und den Hupentreiber 24 aktiviert. Die entsprechende (nicht gezeigte) Hupe bleibt solange aktiviert, als die Menge an Verbrennungsprodukten genügend hoch ist, um die Spannung an der Elektrode 15 bei oder über der externen Bezugsspannung zu halten.
Wenn der Betrieb des Verbrennungsproduktdetektors 10 manuell getestet werden soll, wird der externe Testschalter 20 geschlossen, wodurch der aus den Widerständen 19 und 18 gebildete Spannungsteiler parallel zum Sensor 12 geschaltet wird. Dadurch wird die Spannung an der Elektrode 15 in der gleichen Weise erhöht, wie sie durch das Vorhandensein von echten Verbrennungsprodukten in einer zum Auslösen des Alarms ausreichenden Menge erhöht wird. Entsprechend bewirkt das Schließen des Testschalters 20 das Vortäuschen des Vorhandenseins von Verbrennungsprodukten und das Erhöhen der Spannung an der Elektrode 15 über die externe Bezugsspannung, um ein Ausgangssignal des Rauchkomparators 22 zu erzeugen.
Der Detektor 10 weist auch einen infrarotempfindlichen Phototransistor 20a auf. Der Phototransistor 20a kann vom Typ TIL 414 sein. Dieser Phototransistor spricht auf Infrarotstrahlung an, die von der Taschenlampe 8 erzeugt wird. In Reaktion auf das Erfassen eines einfallenden Bündels an Strahlungsenergie 8a, das Frequenzen im Infrarotbereich enthält, schaltet der Transistor 20a vom normalerweise offenen oder nichtleitenden Zustand in den geschlossenen oder leitenden Zustand.
Wenn der Transistor 20a leitet, reagiert der Detektor 10 so, als ob der normalerweise offene Druckknopfschalter 20 manuell geschlossen worden wäre. Die Einheit 10 reagiert daher mit einer Simulation des Vorhandenseins von Verbrennungsprodukten, wie es oben angegeben ist.
Das Entfernen des Strahles 8a der Infrarot enthaltenden Strahlungsenergie vom Eingang des Transistors 20a bewirkt das Abschalten des Transistors 20a, der dadurch den Schaltkreis öffnet. Dies ist der Freigabe des Schalters 20 gleichwertig. Die Einheit 10 verläßt dann den Testmodus. Es ist ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung, daß, wenn der Strahl 8a an einfallender Strahlungsenergie nicht mehr auf den Schalter 20a einfällt, die Einheit 10 automatisch den Testmodus wieder verläßt. Dieses Merkmal ermöglicht die leichte Anwendung des vorliegenden Geräts und der Methode in einem System mit einer Vielzahl von verbundenen, entfernt angeordneten Einheiten.
Die Fig. 3 zeigt den mechanischen Aufbau der Einheit 10, soweit er für die vorliegende Erfindung von Bedeutung ist. Die Einheit 10 weist eine Basis 10b und eine Abdeckung oder ein Gehäuse 10a auf, das teilweise weggebrochen ist. An der Basis 10b ist eine gedruckte Leiterplatte 64 angebracht. Die gedruckte Leiterplatte 64 enthält die Schaltung der Fig. 2. Die Basis 10b ist an einer Decke befestigt, etwa der Decke C in der Fig. 1.
Die Einheit 10 umfaßt auch einen Kunststoff-Lichtkollektor 68. Der Kollektor 68 leitet einen Teil 8b des Strahles 8a an einfallender Energie zum Photodetektor 20a. Der Kollektor 68 kann aus einem Stück transparenten Kunststoffs bestehen. Um die Empfindlichkeit der Einheit 10 nur für einfallendes Licht zu erhöhen, das dafür vorgesehen ist, die Einheit in die Testsequenz eintreten zu lassen, kann die Oberfläche 70 aufgerauht sein, um die Durchlässigkeit für einfallende Energie zu verringern. Dadurch wird die Möglichkeit herabgesetzt, daß die Einheit 10 aufgrund zufälliger Strahlen von einfallender Energie in den Testmodus eintritt, die nicht mit Absicht auf die Endfläche 70 des Lichtleiters bzw. Lichtkollektors 68 gerichtet werden.
Das Ende 70 kann auch vertieft einer Vertiefung 72 liegen, um das Auftreffen von einfallendem Licht darauf weiter zu verringern. Zusätzlich kann der Kollektor 68 aus einem ausgewählten Kunststoff ausgebildet sein, der als Filter dient, um außer der ausgewählten Steuerfrequenz, etwa einfallende Infrarotstrahlung, alle anderen Frequenzen abzuschwächen.
Die Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Fig. 4 ist ein System 80 gezeigt, das dazu verwendet werden kann, in einen unnötigen Alarmzustand einzugreifen oder ihn zu beenden. Zum Beispiel wurde, wie in der Fig. 4 gezeigt, von einem Detektor 82 Rauch S erfaßt, der durch Kochen entstanden ist. Der Detektor 82 gibt ein hörbares Signal ab, das durch die Schallwellen A angedeutet ist. Eine Person T, die sich in unmittelbarer Nähe befindet, kann das System 80, das aus der Taschenlampe 8 und dem Detektor 82 besteht, dazu bringen, die hörbare Anzeige A des erfaßten Rauches vorübergehend zu beenden.
Das System 80 erlaubt es daher der entfernten Person T, den Alarmzustand eines Sensors zu beenden, etwa des Sensors 82. Um die den Alarm beendende Funktion auszuführen, erfaßt der Detektor 82 einen Teil des einfallenden Strahles 8a an Strahlungsenergie.
Die Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines Teiles des Verbrennungsproduktdetektors 82. Der Detektor 82 kann mit dem Detektor 10 der Fig. 2 bis auf die hinzugefügte Schaltung der Fig. 5 elektrisch identisch sein. Die Fig. 5 zeigt die den Alarm beendende Schaltung 84. Die den Alarm beendende Schaltung 84 weist erste und zweite Widerstände 86a und 86b sowie einen zeitgebenden Kondensator 86c auf. Die Reihenschaltung der Widerstände 86a und b, die zum Kondensator 86c parallel geschaltet sind, ist ihrerseits an einen Phototransistor 88 angeschlossen. Der Phototransistor 88 kann vom gleichen Typ sein wie der oben erwähnte Phototransistor 20a.
Der Ionisationssensor 12 legt in Reaktion auf erfaßte Verbrennungsprodukte eine Spannung in der Größenordnung von 5 Volt oder mehr an die Leitung 15 an, wenn der Sensor wie in der Fig. 2 gezeigt von einer 9-Volt-Spannungsquelle 29 versorgt wird. Beim Detektor 82 wird der Sensor 12 aus der Batterie 29 über den Widerstand 86a mit Energie versorgt, wie es in der Fig. 5 gezeigt ist.
Wenn der Transistor 88 im nichtleitenden Zustand ist, liegen an einer Leitung 14a die vollen 9 Volt der Batterie 29 an. Diese Spannung wird dann dem Sensor 12 zugeführt und versorgt diesen mit Energie.
Wenn der Phototransistor 88 in Reaktion auf einen aufgenommenen Strahl 8a an einfallender Infrarotenergie in seinen leitenden Zustand versetzt wird, fällt die Spannung auf der Leitung 14a sofort auf etwa 7 Volt ab. Mit der auf der Leitung 14a anliegenden Spannung von 7 Volt fällt auch das Ausgangssignal des Sensors 12 auf der Leitung 15 ab, wodurch der Alarmzustand beendet wird.
Außerdem wird, wenn der Transistor 88 leitet, der Kondensator 86c fast sofort auf 9 Volt aufgeladen. Wenn der Strahl 8a entfernt wird, schaltet der Phototransistor 88 wieder in seinen nichtleitenden Zustand.
Wenn der Phototransistor 88 wieder seinen nichtleitenden Zustand annimmt, beginnt sich der Kondensator 86c über die Widerstände 86a und 86b mit der entsprechenden Zeitkonstanten zu entladen. Die Spannung auf der Leitung 14a beginnt daher, exponentiell von 7 Volt oder so auf 9 Volt, den Wert B+, anzusteigen.
Während des Zeitabschnittes, in dem die Spannung auf der Leitung 14a ansteigt, bleibt das Ausgangssignal des Sensors 12 auf der Leitung 15 auf einem Wert, der niedrig genug ist, um keinen hörbaren Alarm abzugeben. Der stille oder Alarm-abgeschaltete Zustand setzt sich fort, bis die Spannung auf der Leitung 14a den Wert B+ von 9 Volt erreicht. Wenn sich in der Zwischenzeit der Rauch S verteilt hat, etwa weil er durch ein Gebläse hinausbefördert wurde, wird der Sensor 12 den Alarmzustand nicht wieder annehmen.
Die den Alarm beendende oder Stumm-Schaltung 84 bewirkt daher in Reaktion auf einen Strahl 8a einfallender Energie eine Herabsetzung der Empfindlichkeit des Sensors 12 durch Verringerung der daran anliegenden Spannung. Diese verringerte Empfindlichkeit beendet den Alarmzustand. Sie erschwert die erneute Auslösung des Alarmzustandes, bis der Kondensator 86c entladen ist.
Bei der beispielhaften Ausführungsform der Fig. 5 können die Widerstände 86a und 86b Werte in der Größenordnung von 330 Kiloohm bzw. 1 Megaohm haben. Der Kondensator 86c kann einen Wert in der Größenordnung von 100 Mikrofarad haben.
Die Fig. 6 zeigt ein alternatives System 90. Bei dem System 90 wird die Taschenlampe 8 dazu verwendet, eine Testfunktion eines batteriebetriebenen Notlichtmodules 92 auszulösen, das an der Decke C angebracht ist. Module wie das Modul 92 erfassen laufend die anliegende elektrische Netzspannung. Wenn keine Netzspannung anliegt, schalten sich die batteriebetriebenen Notlichter 92a und 92b sofort ein und sorgen für eine Beleuchtung.
Batteriebetriebene Notlichtmodule wie das Modul 92 weisen oft eine manuell betätigbare Testfunktion auf, um die Aufladung der Speicherbatterie zusammen mit dem Betrieb der zugehörigen Notlicher zu testen. Das batteriebetriebene Notlichtmodul 92 kann einen Photosensor wie den Phototransistor 20a enthalten, um die Testfunktion in Reaktion auf das Vorhandensein eines einfallenden Strahles 8a an Strahlungsenergie aus einem Abstand auszulösen.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer tragbaren elektrischen Einheit wie einer Taschenlampe dargestellt wurden, die einen Strahl von Strahlungsenergie erzeugt, ist ersichtlich, daß die Erfindung nicht auf eine solche Ausführung beschränkt ist. Die Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild einer verallgemeinerten Einheit 96.
Die Einheit 96 beinhaltet eine Schaltung 98a für das Ausführen einer vorgegebenen Funktion. Zum Beispiel, und ohne einschränkend zu wirken, kann die Funktion das Erfassen einer Flamme, von Verbrennungsprodukten oder dem Fehlen von anliegender Netzspannung sein.
Die Einheit 96 weist darüberhinaus einen Steuersensor 98b auf. Der Steuersensor kann einen einfallenden Steuerstrahl 100 von einer entfernten Quelle feststellen. Der Steuerstrahl oder das Signal 100 kann aus einem Strahl Schallenergie oder einem Strahl elektromagnetischer Energie einer bestimmten Frequenz wie Infrarot- oder Hochfrequenzenergie bestehen.
Zwischen den Steuersensor 98b und die Elektronik 98a der Einheit ist eine bestimmte Steuerschaltung 98c geschaltet. Die Schaltung 98c kann die elektrischen Signale dekodieren, die vom Steuersensor 98b in Reaktion auf den einfallenden Steuerstrahl 100 erzeugt werden. Zum Beispiel kann der Strahl 100 ein Dauerstrahl sein, oder er kann ein Strahl mit einer Anzahl von getrennten Impulsen eines bestimmten Typs sein. Der Strahl 100 kann selektiv moduliert sein.
Die Steuerschaltung 98c reagiert auf die vom Steuersensor 98b erzeugten Signale, um den einfallenden Strahl 100 zu dekodieren. Die Steuerschaltung 98c erzeugt ihrerseits auf einer Leitung 98d ein entsprechendes test- oder funktionsauslösendes Signal, um die Elektronik 98a der Einheit zu veranlassen, einen vorgegebenen Test oder eine vorgegebene Funktion auszuführen.
Weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen der aus einem Abstand steuerbaren funktionsauslösenden Schaltung sind in den Fig. 8, 10 und 12 in schematischen Teilansichten gezeigt. Diese Schaltungen sind besonders dafür vorgesehen, eine fehlerhafte Auslösung der sekundären oder Testfunktion bei hohen Intensitätspegeln an Umgebungslicht zu verhindern. Das heißt, daß diese Schaltungen im wesentlichen sicher vor falschen Auslösungen sind, wenn sie gemäß dem Versicherer-Laborstandard 217, Absatz 41.1(h), (i) und 41.2 getestet werden. Dieser Standard gibt zehn Sekunden Beleuchtung des Rauchdetektors mit einer 150-Watt-Glühlampe in einem Abstand von einem Fuß, gefolgt von fünf Sekunden Dunkelheit vor.
Eine zweite Ausführungsform der aus einem Abstand Steuerbaren funktionsauslösenden Schaltung, von der eine erste Ausführungsform in der Fig. 2 gezeigt ist, ist schematisch und teilweise in dem elektrischen Schaltbild der Fig. 8 dargestellt. Diese Schaltung reagiert wie die weitere Ausführungsform der Fig. 10 auf Lichtimpulse. Jeder Einfall von genügend intensivem Licht aus der Lichtquelle 8 auf den Phototransistor 20b veranlaßt diesen, zu leiten. Auf diese Leitung hin fällt die Kollektorspannung des Phototransistor 20b ab, und die Ladung eines Kondensators 101 fließt zur Masse ab. Wenn dagegen die Beleuchtung durch die Lichtquelle 8 beseitigt wird, schaltet der Phototransistor 20b ab, seine Kollektorspannung steigt an. Von der positiven Spannungsquelle B+ fließt dann ein Strom durch den Widerstand 102, den Kondensator 101, eine Diode 103 und parallel durch den Widerstand 18 und den Kondensator 104. Das Ergebnis dieses Stromflusses ist, daß eine kleine Ladung auf den Kondensator 104 übertragen wird.
Wenn die Folge des Freigebens und Sperrens der Leitung des Phototransistors 20b schnell genug und mit geeignetem Tastverhältnis wiederholt wird, steigt schließlich die angesammelte Ladung und die Spannung am Kondensator 104 genügend weit an, um die Spannung an den Elektroden 17 und 15 auf die gleiche Weise anzuheben, wie sie sonst durch das Vorhandensein von echten Verbrennungsprodukten so weit angehoben wird, daß ein Alarm bewirkt wird. Die Spannung am Kondensator 104 und an den Elektroden 17 und 15 steigt bei einer längeren Abschaltperiode des Phototransistors 20b nicht weiter an, da der direkte Stromweg von der positiven Spannungsquelle B+ zum Kondensator 104 und die Elektrode 15 durch den Kondensator 101 blockiert ist.
Dieses Impulsverfahren zum Aktivieren der funktionsauslösenden Schaltung stellt eine Alternative zum Schließen des Testschalters 20 dar. Ein solches Schließen des Schalters 20 erlaubt ein fortlaufendes Fließen des Stromes von der positiven Spannungsversorgung B+ durch den Widerstand 19, um die Spannung an den Elektroden 17 und 15 zu erhöhen.
Die Arbeitsweise der aus einem Abstand steuerbaren funktionsauslösenden Schaltung der Fig. 8 bei intermittierendem, gepulsten Einstrahlen einer Beleuchtung oder von Licht kann anhand der Fig. 9, die aus den Fig. 9A bis 9C besteht, besser verstanden werden. Die an den Verbindungsstellen A, B und C der Schaltung der Fig. 8 auftretenden Spannungs-Wellenformen VA, VB und VC sind in der Fig. 9A, 9B bzw. 9C gezeigt.
Das abwechselnde Leiten und Nichtleiten des Phototransistors 20b ergibt die Spannungs-Wellenform VA, die sich im wesentlichen zwischen den Spannungen B+ und 0 bewegt. In Reaktion auf das abwechselnde Leiten und Nichtleiten des Phototransistors 20b entsteht, wie in der Fig. 9B gezeigt, eine abwechselnd positive und negative Wechselspannung VB. Durch die Wirkung der Diode 105 ist die negative Auslenkung der Wellenform auf einen Diodenabfall (in der Größenordnung von 0,7 Volt) unter das Massepotential begrenzt.
Die Gleichrichtung dieser Wechselspannungs-Wellenform VB durch die Diode 103 erzeugt am Kondensator 104 die Wellenform VC, die in der Fig. 9C gezeigt ist. Mit jeder aufeinanderfolgenden Ein-Aus-Betätigung des Phototransistors 20b steigt die Spannung an, bis sie schließlich einen Schwellenwert erreicht, der ausreicht, um die Aktivierung des Sensors 50 (in der Fig. 2 und teilweise in der Fig. 8 gezeigt) zu bewirken.
Bei dieser zweiten Variante der erfindungsgemäßen Schaltung, die in der Fig. 8 gezeigt ist, sind die typischen Widerstandswerte der Widerstände 102, 19 und 18 gleich 100 Kiloohm, 8,2 Megaohm bzw. 3,9 Megaohm. Beide Kondensatoren 101 und 104 haben typisch 0,1 Mikrofarad Kapazität. Jede der Dioden 103 und 105 ist typisch vom Typ 1N 4148. Der Phototransistor 20b ist typisch vom Typ TIL414.
Mit diesen typischen Komponentenwerten liegt die intermittierende gepulste Betätigung der Lichtquelle 8 bei etwa einer Sekunde Dauer und einem Tastverhältnis von 50 Prozent, um eine Aktivierung des Sensors 50 zu bewirken. Diese Frequenz und dieses Tastverhältnis wird leicht durch manuelles schnelles Betätigen des Ein-Aus-Schalters einer Lichtquelle wie das Raumlicht oder einer Taschenlampe erhalten oder durch intermittierendes Darüberschwenken des Strahles aus einer gerichteten Lichtquelle oder der Taschenlampe über den Phototransistor 20b.
Eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform der aus einem Abstand steuerbaren funktionsauslösenden Schaltung ist schematisch teilweise in der Fig. 10 gezeigt. Diese Schaltung stellt im wesentlichen eine Umkehrung der zweiten Ausführungsform dar, die in der Fig. 8 gezeigt ist. Wann immer Licht mit genügender Intensität von der Lichtquelle 8 auf den Phototransistor 20c fällt, beginnt dieser, Strom zu leiten, wodurch die Spannung über den Widerstand 102a auf nahezu die positive Versorgungsspannung B+ steigt.
Wenn im Gegensatz dazu der Phototransistor 20c aufgrund des Fehlens von genügend intensiv einfallendem Licht nichtleitend ist, fällt die Spannung über den Widerstand 102a im wesentlichen auf Null ab. Wenn das auf den Phototransistor 20c auftreffende Licht wiederholt ein- und ausgeschaltet wird, entsteht im wesentlichen die in der Fig. 11A gezeigte Spannungs-Wellenform VA. Jedesmal, wenn die Spannung über den Widerstand 102a von Null auf B+ Volt steigt, fließt ein Strom durch den Kondensator 101a, die Diode 103a und parallel durch den Widerstand 18 und den Kondensator 104a. Jedesmal, wenn die Spannung über den Widerstand 102a auf Null zurückkehrt, entlädt sich der Kondensator 104a über den Widerstand 18.
Solange sich im Aufladungszyklus mehr Ladung auf dem Kondensator 104a ansammelt als während des Entladezyklusses abfließt, steigt die Ladung und Spannung an diesem Kondensator 104a an. Geeignetes periodisches Freigeben und Sperren des Phototransistors 20c bewirkt schließlich eine ausreichende Ladung und Spannung am Kondensator 104a, um die Spannung an den Elektroden 17 und 15 zu erhöhen und den Rauchdetektor 50 zu veranlassen, Alarm zu geben.
Die an der Anode der Diode 103a auftretende Spannungs-Wellenform VB und die Spannungs-Wellenform VC am Kondensator 104a sind in den Fig. 11B bzw. 11C gezeigt. Wie bei der in der Fig. 8 gezeigten zweiten Ausführungsform der Schaltung erlaubt die in der Fig. 10 gezeigte dritte Ausführungsform der Schaltung die alternative Testauslösung für den Rauchdetektor 50 über einen Strompfad, der durch Schließen des Testschalters 20 über den Widerstand 19 freigegeben wird.
Bei der in der Fig. 10 gezeigten dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform der aus der Ferne steuerbaren funktionsauslösenden Schaltung ist der Phototransistor 20c vorzugsweise wieder vom Typ TIL414, während die Dioden 103a und 105a wieder vom Typ 1N 4148 sind. Die Widerstände 102a, 19 und 18 haben typisch Werte von 2,2 Megaohm, 8,2 Megaohm bzw. 3,9 Megaohm. Die Kondensatoren 101a und 104a haben typisch Werte von 0,022 Mikrofarad bzw. 0,1 Mikrofarad. Unter Berücksichtigung dieser typischen Werte wird der in der Fig. 10 gezeigten dritten Ausführungsform der funktionsauslösenden Schaltung gegenüber der in der Fig. 8 gezeigten zweiten Ausführungsform der funktionsauslösenden Schaltung der Vorzug gegeben, da sie Strom spart bzw. die Ladung der Batterie 29 schont. Der Wert des Widerstandes 102 in Fig. 8 ist nämlich typisch gleich 100 Kiloohm, während der Wert des Widerstandes 102a in Fig. 10 typisch gleich 2,2 Megaohm ist. Diese Widerstandwerte haben zur Folge, daß, wenn die Phototransistoren 20, 20c leitend sind, die Schaltung der Fig. 8 zwanzigmal mehr Strom aus der Spannungsversorgung B+ zieht als die Schaltung der Fig. 10. Da die Spannungsversorgung B+ typischerweise eine Batterie ist, bei der der Stromabfluß so gering wie möglich sein soll, wird die Schaltung der Fig. 10 bevorzugt.
In der Fig. 12 ist noch eine vierte erfindungsgemäße Ausführungsform der aus einem Abstand steuerbaren funktionsauslösenden Schaltung gezeigt. Auch diese Schaltung erlaubt eine Unterscheidung zwischen einer konstant vorliegenden Beleuchtungsquelle, etwa Umgebungslicht, und solchem zusätzlichen Licht, das mit Absicht auf den testauslösenden Phototransistor 20d gerichtet wird.
Bei der in der Fig. 12 schematisch gezeigten Ausführungsform der funktionsauslösenden Schaltung wird ein weiterer, zweiter Phototransistor 20e verwendet. Dieser Phototransistor befindet sich an der Einheit 10 (in der Fig. 3 gezeigt) mit dem Rauchdetektor 50 an einer physikalisch verschiedenen, von der Stelle des Phototransistors 20d entfernten Stelle. Wenn durch das Auftreffen von Umgebungslicht oder durch absichtliches Beleuchten eine Leitung erzeugt wird, reicht weder die Aktivierung des Phototransistors 20d noch die des Schalters 20 aus, um eine Spannung von wesentlich mehr als Null Volt an der Elektrode 17 zu erzeugen. Das heißt, die Leitung des Phototransistors 20e sperrt sowohl die manuell als auch die aus der Ferne ausgelöste Testfunktion. Umgekehrt wird, wenn der Phototransistor 20e keinem hohen Beleuchtungspegel unterliegt und demgemäß nichtleitend ist, die Leitung eines Stromes von der positiven Spannungsversorgung B+ über den Widerstand 19 entweder vom Phototransistor 20d oder vom Schalter 20 freigegeben. Diese Leitung erhöht die Spannung an den Elektroden 17 und 15 und veranlaßt, daß der Rauchdetektor 50 Alarm auslöst.
Die Freigabe eines solchen Stromes durch den Phototransistor 20d kann sich aus der beabsichtigten fortlaufenden Beleuchtung durch die Lichtquelle 8 ergeben und hängt nicht von einer intermittierenden oder gepulsten Beleuchtung ab. Eine übliche Vorgehensweise zum Betätigen der Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 12, um aus der Ferne eine Funktion auszulösen, typischerweise einen Test, ist es, den Phototransistor 20e unter dunklen Umgebungslichtbedingungen wie einem dunklen Raum zu halten, während ein gerichteter Lichtstrahl, etwa von einer Taschenlampe, nur auf den Phototransistor 20d gerichtet wird.

Claims

1. Sensoreinheit, mit

einer Einrichtung (10, 12; 92; 98a) zum Ausführen einer bestimmten Sensorfunktion und zum Abgeben eines Signals, das einen vorbestimmten Zustand anzeigt, der zu erfassen ist; und mit

einer Einrichtung (19, 20) zum Testen des Betriebs wenigstens eines Teiles der Ausführungseinrichtung;

wobei die Sensoreinheit gekennzeichnet ist durch

eine Einrichtung (20a; 20b; 20c; 20d; 98b) zum Erfassen eines entfernt erzeugten, einfallenden testauslösenden Signals (8a; 100); und durch

eine Einrichtung (98c; 104; 104a), die zwischen die Erfassungseinrichtung und die Testeinrichtung geschaltet ist, um in Reaktion auf und für solange, als das einfallende testauslösende Signal erfaßt wird, einen Testzustand zu erzeugen.

2. Sensoreinheit nach Anspruch 1, wobei die Einheit eine Energiequelle (29) aufweist.

3. Sensoreinheit nach Anspruch 2, wobei die Energiequelle eine Batterie (29) aufweist.

4. Sensoreinheit nach Anspruch 1, wobei die Erfassungseinrichtung eine Einrichtung zum Erfassen einer bestimmten, entfernt erzeugten, darauf einfallenden Strahlungsenergie aufweist.

5. Sensoreinheit nach Anspruch 4, wobei die Erfassungseinrichtung eine Schalteinrichtung aufweist, die auf Strahlungsenergie anspricht.

6. Sensoreinheit nach Anspruch 4, wobei die Erfassungseinrichtung einen Detektor für einfallende Schallenergie aufweist.

7. Sensoreinheit nach Anspruch 4, wobei die Erfassungseinrichtung einen Detektor für einfallende Hochfrequenzenergie aufweist.

8. Sensoreinheit nach Anspruch 4, wobei die Erfassungseinrichtung einen Detektor für einfallende Infrarotstrahlung aufweist.

9. Sensoreinheit nach Anspruch 1, wobei die Ausführungseinrichtung (10, 12) eine Einrichtung (84) zum Beenden des Signals, das den vorbestimmten Zustand anzeigt, auf das Erfassen eines entfernt erzeugten, einfallenden Signals (8a) hin aufweist.

10. Sensoreinheit nach Anspruch 1, wobei die Ausführungseinrichtung eine Einrichtung zum Erfassen von Rauch aufweist.