SIGNAL SUPPRESSION CIRCUIT FOR OPTICAL SMOKE DETECTORS

Abstract: 1. A circuit arrangement in a fire alarm system, for suppressing interference signals in optical smoke detectors (RM) with a luminescence diode (LED) which transmits in pulsed fashion and with a photo-diode (FD) which receives diffused light from the luminescence diode (LED), where, during cyclic interrogation from central control (Z), the individual alarms (Mi) of an alarm line (ML) are connected in cascade to the alarm line (ML) in a predetermined sequence with a time delay and where the delay time until the connection of the following alarm corresponds to the analogue alarm measured value in question, and in the central control the alarm measured value and the alarm address are determined from the time of the connection, characterised in that the optical smoke detector (RM) comprises a voltage supply device (SPV) ; a transmitting circuit (MMV1) driven by the alarm interrogation (UAB) and serves to produce transmitted pulses (US) for the luminescence diode (LED), where the duration (TP) of the transmitted pulses is substantially shorter than the interrogation duration of an alarm ; an instantaneous value store (SHS), connected to the output of the photo-diode (FD) via the amplifier (VER), driven by the transmitting circuit (MMV1) to temporarily store the analogue alarm measured value ; and a voltage/time converter (VTC) connected to the output of the instantaneous value store, which connects the following alarm (Mi) to the alarm line (ML) via a switch-through transistor (TR) with a delay in accordance with the alarm measured value.

Description: Schaltungsanordnung zur Störsignalunterdrückung in opti schen Rauchmeldern Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Störsignalunterdrückung in optischen Rauchmeldern mit einer pulsweite sendenden Leuchtdiode und einer das Streu licht der Leuchtdiode empfangenden Fotodiode in einer Brandmeldeanlage, wobei bei der zyklischen Abfrage von einer Zentrale aus, die einzelnen Melder einer Meldelinie zeitverzögert in vorgegebener Reihenfolge kettenförmig an die Meldelinie angeschaltet werden und die Verzögerungs- zeit bis zum Anschalten des nachfolgenden Melders dem je weiligen analogen Meldermesswert entspricht und in der Zentrale aus dem Zeitpunkt der Anschaltung der Meldermess- wert und die Melderadresse ermittelt wird. Bei herkömmlichen optischen Rauchmeldern werden elektro magnetische Störeinflüsse (z.B. Störlicht, Störimpulse) teils durch Abschirmung (Labyrinth, metallische Schir mung) und teils durch mehrmaliges Abtasten minimiert. Diese mehrmaligen Abtastungen werden oft mit dem Sendesi gnal logisch verknüpft. Der Einfluss von Änderungen der Umgebungstemperatur auf das Melderverhalten wird entweder in Kauf genommen oder aber durch hochwertige, temperatur konstante Bauteile oder durch zusätzliche temperaturkom - pensierende Elemente ausgeglichen. Bei analogwertübertragenden Brandmeldern wird die gemesse ne Brandkenngrösse als analoges Signal zur Zentrale über tragen und dort mit hochwertigen Auswertealgorithmen bear beitet. In dem bekannten Pulsmeldersystem (DE-PS 25 33 382) muss dazu für die Abfrage der ermittelte Messwert für einige Millisekunden zur Verfügung stehen. Alle Störungen, die während dieser Zeit auftreten, verfälschen zwangsläufig den eigentlichen Meldermesswert. Neben einem sporadischen Störpegel, der das Nutzsignal eines optischen Rauchmelders am Ausgang der Fotodiode störend beeinflussen kann, können noch weitere Störungen auftreten. Mit dem in vorgegebener Reihenfolge zeitverzögerten Anschalten der einzelnen Melder an die Meldelinie entsteht eine Störspannung, die durch das Einschalten der Abfragespannung hervorgerufen wird. Dabei ist die Grösse der Störspannung von der Anstiegssteilheit der Abfragespannung und damit von der Tage des Melders an der Meldelinie abhängig und kann grösser als das Nutzsignal sein. Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Schaltungsanordnung für optische Rauchmelder, die den analogen Meldermesswert in einer Brandmeldeanlage nach dem sogenannten Pulsmeldersystem übertragen, anzugeben, die derartige Störeinflüsse reduziert bzw. eliminiert. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einer Schaltungsanordnung zur Störsignalunterdrückung in optischen Rauchmeldern in einer oben beschriebenen Brandmeldeanlage dadurch gelöst, dass der optische Rauchmelder eine Spannungsversorgungseinrichtung, eine mit der Melderabfrage ansteuerbare Sendeschaltung zur Erzeugung von Sendeimpulsen für die Leuchtdiode einer bestimmten Zeitdauer, die wesentlich kürzer als die Abfragedauer eines Melder ist, einen der Fotodiode mit Verstärker nachgeschalteten, von der Sendeschaltung ansteuerbaren Momentanwertspeicher zur kurzzeitigen Speicherung des analogen Meldermesswerts und einen diesem nachgeordneten Spannungs-/Zeit-Wandler aufweist, der entsprechend dem Meldermesswert zeitverzögert über einen Durchschalt-Transistor den nachfolgenden Melder an die Meldelinie anschaltet. Erfindungsgemäss wird ein Momentanwertspeicher, eine sogenannte Sample- and Hold-Schaltung verwendet, die den analogen Neldermesswert für eine sehr kurze Zeit, z.B. 80 psec, einspeichert. Nur während dieser Zbit wird über die Sample- and Hold-Schaltung der Meldermesswertspeicher mit der eigentlichen Messeinrichtung verbunden, so dass dadurch auch nur in dieser Zeit Störsignale empfangen werden können. Daher weist der optische Rauchmelder neben einer Spannungsversorgungseinrichtung eine Sendeschaltung zur Erzeugung von Sendeimpulsen für die Leuchtdiode und die oben genannte Momentanwertspeicherschaltung auf, wobei die Sendeschaltung mit der Melerabfrage in Gang gesetzt wird, um erfindungsgemäss nur einen sehr kurzen Lichtimpuls hoher Leistung zur erzeugen, damit der Störabstand weiter vergrössert wird. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden Störeinflüsse, die synchron mit der pulsweisen Messung auftreten, durch ein Zeitfilter gedämpft. Dieses Zeitfilter wird beispielsweise durch eine zeitversetzte Öffnung der Sample- and Hold-Schaltung realisiert oder in besonders vorteilhafter Weise durch gemeinsame Verzögerung von Messzeit und Öffnung derSample- and Hold-Schaltung. Dazu weist zweckmässiger Weise die Sample- and Hold-Schaltung ein Zeitglied auf, dessen Zeitkonstante ein zeitversetztes Öffnen der Sample- and Hold-Schaltung bewirkt. Ferner ist der Sendeschaltung ein Verzögerungsglied vorgeschaltet, das mit dem Anlegen der Abfragespannung an den optischen Brandmelder gestartet wird und die Sendeschaltung nach Ablauf der eingestellten Verzögerungszeit ansteuert. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vermeidet bauteileaufwendige und energieverzehrende Kompensationsnetzwerke zum Ausgleich des Temperaturgangs, den vorzugsweise elektrooptische Bauelemente haben. Sie nutzt vielmehr in vorteilhafter Weise die unvermeidliche Temperaturabhän gigkeit der übrigen funktionsnotwendigen Komponenten und gestattet darüber hinaus die Verwendung besonders preiswerter Komponenten mit normalen, temperaturabhängigen, also scheinbar schlechten" Temperaturverhalten. Dazu sind erfindungsgemäss besondere Schaltmassnahmen getroffen, wie sie sich aus den Unteransprüchen ergeben. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der Zeichnungen im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen die Fig. 1 eine Meldelinie mit Meldern nach dem bekannten Kettensynchronisationsprinzip, Fig. 2 den Spannungs- bzw. Stromverlauf gemäss Fig. 1, Fig 3 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemässen optischen Brandmelders nach dem Kettensynchronisationsprinzip, jedoch ohne die Sample- and Hold-Schaltung (Momentanwertspeicher), Fig. 4 Spannungsdiagramme gemäss Fig. 3, Fig. 5 eine erfindungsgemässe Sample- and Hold-Schaltung in einem optischen Brandmelder gemäss Fig. 3, Fig. 6 Spannungsdiagramme gemäss Fig. 5, Fig. 7 Spannungsdiagramme in Abhängigkeit von Störsignalen, Fig. 8 ein erfindungsgemässes Blockschaltbild in einer weiteren Ausführungsform eines optischen Rauchmelders, Fig. 9 Spannungsdiagramme gemäss Fig. 8, bei auftretenden Störsignalen, Fig. 10 eine mögliche Schaltungsanordnung eines optischen Rauchmelders mit einem Verzögerungsglied, Fig. 11 eine mögliche Schaltungsanordnung der Sendeschaltung gemäss Fig. 8, Fig. 12 eine mögliche Ausführungsform einer Sample- and Hold-Schaltung für den optischen Rauchmelder gemäss Fig. 8, und Fig. 13 Spannungsdiagramme gemäss der Fig. 11 und 12 bezüglich der Temperaturkompensation. In dem bekannten Pulsmeldersystem nach dem Kettensynchro- nisationsprinzip ist gemäss Fig. 1 eine Meldelinie ML an eine Zentrale Z angeschlossen, wobei eine Vielzahl von Meldern M1 bis Mn an die Meldelinie ML (Zweidrahtleitung) in vorgebbarer Reihenfolge anschaltbar sind. Jeder Melder Mi hat drei Anschlussklemmen. Eine Leitung (+UL) der Meldelinie ML ist gemeinsam für alle Melder Mi. Der zweite Leiter (-UL) der Meldelinie wird in jedem Melder Mi durch den Melderkontakt MKi geschaltet. Alle Meldelinien (MLi) sind an eine hier nicht dargestellte zentrale Melderanschaltbaugruppe in der Zentrale Z angeschlossen und werden von dieser nacheinander abgefragt. In Fig. 2a ist der Spannungs- und in Fig. 2b der Stromverlauf einer Meldelinie (ML) mit vier Meldern (M) gezeigt. Die Wirkungsweise des Kettensychronisationsverfahrens ist folgende. Im Ruhezustand TRU wird die Meldelinie (ML) mit Spannung, der Ruhespannung tJRU, versorgt. Die Melderkontakte MKi gemäss Fig. 1 sind in allen Meldern Mi geschlossen. Die Abfrage einer Meldelinie ML beginnt mit einem Startsignal TST, wobei die Linienspannung UL nahezu auf Null, auf die Startspannung UST reduziert wird. Während des Startsignals TST, d.h. solange die Startspannung UST ansteht, werden die Melderkontakte MKi in allen Meldern Mi geöffnet. Die Abfrage TAB beginnt mit dem Anliegen der Abfragespannung UAB, die kleiner als die Ruhespannung URU ist, an die Meldelinie ML. Da alle Melderkontakte MKi geöffnet sind, liegt die Spannung UAB nur am ersten Melder Ml dieser Meldelinie ML und nur dieser zieht seinen Versorgungsstrom IL gemäss Fig. 2b über die Meldelinie. Im Melder M1 wird ein hier nicht dargestelltes Zeitglied gestartet, dessen Laufzeit T1 abhängt vom Messwert dieses Melders MI. Nach Ablauf der messwertabhängigen Verzögerungszeit T1 nimmt der Melder Ml während der Zeit t einen erhöhten Strom auf, in Fig. 2b mit ILP dargestellt, der in der Zentrale ausgewertet wird. Die bekannte Melderschaltung zur erhöhten Stromaufnahme ist in der DE-AS 26 38 068 beschrieben. Gleichzeitig mit dem zusätzlichen Stromimpuls wird auch der Melderkontakt MK1 des ersten Melders geschlossen, und somit die Abfragespannung UAB an den zweiten Melder M2 angelegt, wo sich der eben beschriebene Vorgang wiederholt. So werden der Reihe nach alle Melder Mi einer Meldelinie ML angeschaltet Wird von der Zentrale (Z) während der Zeit TE (Fig. 2b), die natürlich länger als die maximale Verzögerungszeit Timax eines Melders Mi sein muss, kein weiterer Stromimpuls ILP auf der Meldelinie ML erkannt, so heisst das, dass alle Melderkontakte MKi durchgeschaltet sind und die Abfrage dieser Linie beendet werden kann. Die Linienspannung UL wird auf den Ruhewert URU umgeschaltet. In der Zentrale werden die zeitlichen Abstände T1, T2, T3, ... zwischen den aufeinanderfolgenden Stromimpulsen ILP gemessen und bewertet, die abhängig von Messwerten der entsprechenden Melder Ml, M2, M3, ... sind. Die Melderadresse kann durch Mitzählen der Stromimpulse ILP ermittelt werden. Um die Energieversorgung auch während des Startimpulses TST und während der Abfrage TAB solange bis der vorhergehende Melderkontakt MKi die Meldelinie ML durchgeschaltet hat, sicherzustellen, ist im Melder Mi jeweils ein Speicherkondensator vorgesehen, der in der Spannungsversorgungseinrichtung SPV des jeweiligen Melders angeordnet ist (Fig. 3). Dieser dort nicht eigens gezeigte Kondensator wird während der Zeit des Ruhezustandes TRU nahezu auf den Wert der Ruhespannung URU aufgeladen und entlädt sich während der Zeit für das Startsignal TST und die Abfrage TAB. Dabei wird dieser Kondensator so dimensioniert, dass er sich während der genannten Zeit nie unter die Abfragespannung UAB entladen kann, so dass dadurch Ladeströme, die den Abfragevorgang störend beeinflussen würde, vermieden werden. Die Nachladung beginnt erst wieder nach Anlegen der Ruhespannung URU. In Fig. 3 ist ein erfindungsgemässer optischer Brandmelder für das Kettensynchronisationsprinzip im Blockschaltbild dargestellt, jedoch ohne den erfindungsgemässen Momentanwertspeicher. Der optische Rauchmelder RM ist an die Meldelinie ML, die Zweidrahtleitung (+UL) und (-UL) angeschlossen. An der Meldelinie ML ist die Spannungsversorgungseinrichtung SPV angeschaltet, die einerseits die Sendeschaltung MMV1 und die Leuchtdiode LED und andererseits über den Verstärker VER die Fotodiode FD und den Spannungs-/Zeit-Wandler VTC versorgt. Der Ausgang des Spannungs-/Zeit-Wandlers VTC führt zu dem Durchschalt Transistor TR, der in Abhängigkeit des Meldermesswerts vom Spannungs-/Zeit-Wandler zum nächsten Melder durchschaltet. Nach Anlegen der Abfragespannung UAB gemäss Fig. 2 wird über die Sendeeinrichtung MMV1 gemäss Fig. 3 ein Lichtimpuls der Leuchtdiode LED verursacht, in der nicht dargestellten Messkammer an eventuell vorhandenen Rauchpartikeln gestreut, von der Fotodiode FD empfangen und über den Verstärker VER einem Spannungs-/Zeit-Wandler VTC zugeführt, der seinerseits den Durchschalt-Transistor TR zum nächsten Melder ansteuert. Zwischen dem Verstärker VER und dem Spannungs-/Zeit-Wandler VTC ist ein Anschlusspunkt A gezeichnet; zwischen dem Anschlusspunkt A und dem Spannungs-/Zeit-Wandler VTC wird die erfindungsgemässe Sampleand Hold-Schaltung, wie später noch gezeigt, angeordnet. In Fig. 4 sind verschiedene Spannungsdiagramme in Abhängigkeit von der Zeit t untereinander dargestellt, um den Signalverlauf eines Melders gemäss Fig. 3 zu veranschaulichen. Unter der Linienspannung UL ist die Sendespannung US für den Sendeimpuls bzw. den Lichtimpuls der Leuchtdiode dargestellt. Darunter ist ein Störpegel in Form der Störspannung USTÖ dargestellt, der die Nutzspannung UN am Ausgang der Fotodiode FD bzw. des Verstärkers VER gemäss Fig. 3 beeinflusst, so dass sich ein wirksames Ausgangssignal UA am Anschlusspunkt A aus der Summe der Störspannung USTÖ und der Nutzspannung UN ergibt, nämlich die Ausgangsspannung UA. Fig. 4 zeigt also, wie mit dem Einschalten der Abfragespannung UAB ein Lichtimpuls ausgelöst, das Licht gestreut und das Streulicht empfangen wird. Dabei ist gezeigt, wie die Störspannung USTÖ das Nutzsignal UN störend beeinflusst und damit das Ergebnis, d.h. das wirksame Ausgangssignal UA verfälscht. Dem wird mit der erfindungsgemässen Sample- and Hold-Schaltung abgeholfen. In Fig. 5 ist eine erfindungsgemässe Sample- and Hold- Schaltung SHS (Momentanwertspeicher) für einen optischen Rauchmelder PE mit dem Schalttransistor TRH1, den Ansteuerelementen CHl und DH, so wie dem Messwertspeicher CH2 dargestellt. Die Sample- and Hold-Schaltung SHS ist zwischen dem Verstärker VER am Anschlusspunkt A und dem Spannungs-/Zeit-Wandler VTC am Anschlusspunkt B angeordnet. Die dadurch bewirkte Störsignalunterdrückung ist in Fig. 6 dargestellt. Fig. 6 zeigt Spannungsdiagramme ähnlich der Fig. 4, je doch mit der erzielten Störsignalunterdrückung. In Fig. 6 ist zu erkennen, wie dadurch einerseits der Lichtimpuls der Leuchtdiode, dargestellt durch die Spannung US des Sendeimpulses unterhalb der Linienspannung UL, bei der Abfrage mit dem Anlegen der Abfragespannung UAB verkürzt und intensiviert und andererseits der Störeinfluss, Störspannung USTÖ, reduziert wird. Das Nutzsignal UN am Ausgang (Anschlusspunkt A) des Verstärkers VER ist entsprechend dem Sendeimpuis kürzer und auch intensiver. Das wirksame Ausgangssignal UB nach der Sample- and Hold Schaltung SHS am Anschlusspunkt B zeigt dies deutlich. Dabei ist die Ausgangsspannung UB die Summe aus der Störspannung USTÖ und dem Nutzsignal UN. Mit dieser erfindungsgemässen Schaltungsanordnung können also die Störsi- gnale in vorteilhafter Weise unterdrückt werden. Da jedoch weitere Störsignale, wie oben schon erläutert, auftreten können, wurden noch weitere schaltungstechnische Massnahmen getroffen. Fig. 7 zeigt die Auswirkung einer Störspannung, die durch das Einschalten der Abfragespannung UAB hervorgerufen wird. Ihre Grösse ist von der Anstiegssteilheit STÖFL der Abfragespannung UAB und damit von der Lage des Melders an der Meldelinie abhängig und kann grösser als das Nutzsignal sein. In Fig. 7 ist als erstes Spannungsdiagramm die Linienspannung UL gezeigt, die mit dem Anschalten des ersten Melders der Meldelinie (Anlegen der Abfragespannung UAB) eine steile Störflanke STÖFL1 hat (gestrichelt gezeichnet). Die Störflanke STÖFLn des letzten Melders (Mn) einer Meldelinie (durchgezogen gezeichnet) ist weniger steil. Unter dem Diagramm der Linienspannung UL ist das Spannungsdiagramm des Sendesignals US für die Leuchtdiode und für die Ansteuerung der verzögernd ansprechenden Sample- and Hold-Schaltung (SHS) dargestellt. Um diesen Störeinfluss zu verringern, wird der Messvorgang, d.h. die Stromimpulse durch die Leuchtdiode (LED) und die Öffnungs zeit für die Sample- and Hold-Schaltung (SHS) erfindungsgemäss so lange verzögert, bis der Störeinfluss, d.h. das Störsignal USTÖ und die Einschwingvorgänge im Verstärker, erfahrungsgemäss zu Ende sind. Das Sendesignal US steht für die kurze Zeit TP an. Das Störsignal USTÖ am Anschlusspunkt A gemäss Fig. 5 ist für den ersten Melder M1 wesentlich grösser als für den n-ten Melder Mn. Das Störsignal USTÖ ist hierbei ohne das optische Signal, d.h. das Empfangssignal der Fotodiode, dargestellt. Unter dem Spannungsdiagramm des Störsignals USTO ist das wirksame Ausgangssignal UB am Anschlusspunkt B, d.h. am Ausgang der Sample- and Hold-Schaltung (SHS) dargestellt. Dabei ist deutlich zu erkennen, dass nach Ablauf der kurzen Sendezeit TP für den Lichtimpuls der Leuchtdiode (LED) die Störsignale USTÖ im wesentlichen abgeklungen sind, so dass das verzögerte Öffnen der Sample- and Hold-Schaltung (SHS) ein wesentlich geringer gestörtes Ausgangssignal UB am Anschlusspunkt B bewirkt. Fig. 8 zeigt eine erfindungsgemässe Schaltungsanordnung im Blockschaltbild für einen optischen Rauchmelder, in dem der Messvorgang durch ein Verzögerungsglied MMV2, das der Sendeschaltung MMV1 vorgeschaltet ist, verzögert wird. Entsprechend dazu ist in Fig. 9 der Spannungsverlauf am Anschlusspunkt A und am Ansclusspunkt B dargestellt. Dies zeigt Fig. 9, wobei unterhalb des Diagramms der Linienspannung UL mit den Störflanken STÖFL1 und STÖFLn beim Anlegen der Abfragespannung UAB die Verzögerung (TV) des Sendesignals US dargestellt ist. Mit dem Anlegen der Abfragespannung UAB wird das Verzögerungsglied MMV2 gemäss Fig. 8 in Gang gesetzt. Nach Ablauf der Verzögerungszeit TV wird die Sendeschaltung MMV1 angesteuert, die ihrerseits für die Pulsdauer TP den Stromimpuls für die Leuchtdiode LED abgibt. Erst nach Ablauf der Verzögerungszeit TV und der Impulsdauer TP des Sendeimpulses (US) wird die Sample- and Hold-Schaltung (SHS) geöffnet. Fig. 9 zeigt, dass in diesem Fall das Störsignal USTÖ zum Zeitpunkt der Messung TN, unabhängig von seiner ursprünglichen Grösse, soweit abgeklungen ist, dass es die Messung nicht mehr verfälschen kann. Der Verlauf der Störspannung USTÖ ist unter dem Signalverlauf der Sendespannung US dargestellt, wobei das Störsignal USTÖ am Anschlusspunkt A nach Ablauf dieser Zeiten (TV + TP) fast auf Null abgeklungen ist. Die wirksame Nutzspannung UB am Anschlusspunkt B kann dann zum Zeitpunkt TM ohne Störsignalbeeinflussung an den Span nungs-/Zeit-Wandier gelangen. In Fig. 9 sind die Störspannung USTÖ und die Ausgangsspannung UB am Anschlusspunkt B ohne Signal spannung von der Fotodiode her dargestellt. In Fig. 10 ist eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verzögerungsgliedes MMV2 im optischen Rauchmelder RM dargestellt. Mit dem Anlegen der Abfragespannung (UAB) wird das Verzögerungsglied MMV2 in Gang gesetzt, das nach Ablauf der Verzögerungszeit TV die nachgeschaltete Sendeschaltung MMV1 ansteuert. Die Verzögerungszeit TV kommt hierbei dadurch zustande, dass die Basis-Emitter-Spannung UBE des Transistors TRV durch den Kondensator CV solange unter der Einschaltschwelle des Transistors TV gehalten wird, bis die Verzögerungszeit TV = - RV . (CV + CBE) . In (1 - UBB) abgelaufen ist. Dabei bedeutet CBE die Basis-Emitter-Kapazität und UBE die Basis-Emitter-Spannung des Transistors TRV. Die Verzögerungszeit TV wird dabei nicht nur durch die Zeitkonstante des RC-Gliedes vom Widerstand RV und den Kondensator CV, sondern auch von der Basis-Emitter-Kapazität CBE bestimmt. Durch eine Temperaturänderung verändert sich ebenfalls das Nutzsignal UN am Ausgang des Verstärkers VER. Bei einer Schaltungsanordnung, wie in Fig. 10 dargestellt, wird mit zunehmender Temperatur das Nutzsignal kleiner. Dieser Effekt ist im wesentlichen auf den mit zunehmender Temperatur sinkenden Umsetzungs-Wirkungsgrad der elektrooptischen Bauelemente, der Leuchtdiode LED und der Fotodiode FD, zurückzuführen und ist prinzipiell nicht zu vermeiden. Erfindungsgemäss wird eine vorteilhafte Temperaturkompensation durch eine besondere Schaltungsanordnung der Sendeschaltung MMV? erreicht, ohne zusätzlich zu den ohnehin notwendigen Bauelementen weitere, beispielsweise temperaturstabilisierte Bauteile verwenden zu müssen. Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung, wie sie in Fig. 11 beschrieben wird, erlaubt in vorteilhafter Weise, preisgünstige, temperaturabhängige Bauelemente zu verwenden. In Fig. 11 ist ein erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel der Sendeschaltung MMV1 dargestellt. Dabei wurde das Verzögerungsglied MMV2 gemäss Fig. 10 mit abgebildet. Beim Anstieg der Linienspannung UL von Null auf die Abfragespannung UAB wird über den Widerstand RV des Verzögerungsgliedes MMV2 der Transistor TRV leitend. Dieser steuert die Sendeschaltung MMV1 an. Dabei werden über das Zeitglied R7. R2, R3, C der Sendeschaltung MMVI die Transistoren T1 und T2 der Sendeschaltung MMV1 leitend, so dass ein Strom über die Leuchtdiode LED fliesst. Die Grösse dieses Stromes ist durch die stabilisierte Spannung Ucc und den Widerstand R4 bestimmt. Die stabilisierte Spannung Ucc wird aus der Versorgungsspannung US = 22V abgeleitet und über den Vorwiderstand R5 und die Zenerdiode ZD stabilisiert. Dabei ist erfindungsgemäss eine Zenerdiode ZD mit positiven Temperaturkoeffizienten und ein Karbonwiderstand mit negativen Temperaturkoeffizienten für den Widerstand R4 vorgesehen. Dadurch, und durch die mit steigender Temperatur kleiner werdenden Basis-Emitter-Spannung UBE2 des Transistors TR2 steigt der Strom durch die Leuchtdiode LED mit wachsender Temperatur und kompensiert damit einen Teil des Lichtverlustes. Eine weitere Kompensation wird durch eine Änderung der Pulsdauer erreicht. Die Sendeimpulsdauer TP lässt sich annähernd durch folgende Gleichung ausdrücken: EMI13.1 Dabei ist UBE2 die Basis-Emitter-Spannung des Transistors TR2 und UCE1 die Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors TR1. Durch Verwendung von handelsüblichen Bauelementen mit normalen Temperaturgängen wird bei dieser Schaltungsanordnung die Impulsdauer TP mit steigender Temperatur länger. Dieser Vorteil wird im Zusammenhang mit einer vorteilhaften Ausführungsform einer Sample- and Hold-Schaltung (SHS), die in Fig. 12 dargestellt ist, später noch erläutert. Fig 12 zeigt eine vorteilhafte Schaltungsanordnung für die Sample- and Hold-Schaltung gemäss der Fig. 10. Die Sample- and Hold-Schaltung SHS ist dabei wieder zwischen den Anschlusspunkten A und B angeordnet und wird von der Sendeschaltung MMV1 angesteuert. Die Sample- and Hold Schaltung SHS weist einen Feldeffekttransistor TRH2 auf, dessen Gate von der Sendeschaltung MMV1 angesteuert wird. Zwischen den Anschlusspunkt A und dem Feldeffekttransistor TRH2 ist ein Widerstand RH2 angeordnet, der auch hinter dem Transistor TRH2 angeordnet werden kann oder aber auch der Innenwiderstand des Verstärkers (VER) sein kann. Der Kondensator CH2 ist der Messwertspeicher-Kondensator der Sample- and Hold-Schaltung. Am Anschlusspunkt B wird die wirksame Nutzspannung abgegriffen, die an den Spannungs-/ Zeit-Wandler (VTC) gelangt und entsprechend dem analogen Meldermesswert des optischen Rauchmelders (RM) verzögert den Durchschalt-Transistor (TR) ansteuert, um den nächsten Melder anzuschalten. Die Zeitkonstante TH für das Einspeichern des Messsignals in die Sample- and Hold-Schaltung (Momentanwertspeicher) wird vom RC-Glied aus dem Widerstand RH2 und dem Kondensator CH2 bestimmt. Diese Zeitkonstante TH ist dabei so gewählt, dass sie die Bedingung 0,1 . TP = TH = 0,9 . TP erfüllt. TP ist die Sendeimpulsdauer gemäss der oben genannten Gleichung. Hiermit wird erreicht, dass die Spannung, mit der der Kondensator CH2 umgeladen wird, abhängig von der Sendeimpulsdauer TP wird. Anhand der Fig. 13 wird die Wirkungsweise der Temperaturkompensation näher erläutert. In Fig. 13a ist das Sendesignal UR4 der Leuchtdiode (LED)- in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt. Darunter ist in Fig. 13b die Ausgangsspannung UA am Anschlusspunkt A und darunter die Ausgangsspannung UB am Anschlusspunkt B in Fig. 15c dargestellt. Das Sendesignal UR4 ist dem Strom ILD durch die Leuchtdiode LED porportional und genügt der Gleichung ILD = UR4 R4 Für die Dauer TP des Sendesignals (US bzw. UR4) ist die Sample- and Hold-Schaltung SHS gemäss der Fig. 12 leitend, sonst ist sie gesperrt. Da-bei wirkt sich die Temperaturabhängigkeit, die für -30 C und +70" C dargestellt ist, nicht nur auf das Sendesignal UR4, sondern auch auf die Ausgangssignale am Anschlusspunkt A und B aus. Die Ausgangsspannung UA am Anschlusspunkt A ist gleich dem Empfangssignal der Sample- and Hold-Schaltung. Dieses Signal ist ebenfalls für die beiden Temperaturen -30" C und +70 in Fig. 13b dargestellt. Die Sendeimpulsdauer TP wird mit zunehmender Temperatur, wie schon erläutert,- länger. Mit zunehmender Temperatur wird die Amplitude des Empfangssi-. gnals UA vor der Sample- and Hold-Schaltung am Anschlusspunkt A geringer, jedoch steht das Empfangssignal UA vor der Sample- and Hold-Schaltung am Anschlusspunkt A mit zunehmender Temperatur entsprechend der Pulsdauer TP länger an. Das Ausgangssignal UB am Anschlusspunkt B, also am Ausgang der Sample- and Hold-Schaltung (SHS), ist dabei von der Temperaturschwankung (Messzeitpunkt TM -30" C bzw. Messzeitpunkt +70 C) unabhängig, wie mit dem in Fig. 13c gezeigten Messsignal MS veranschaulicht ist. Auf diese Weise ist es möglich, ohne zusätzliche Elemente zur Temperaturkompensation ein weitgehendes temperaturunabhängiges Ausgangssignal UB, d.h. Meldermesssignal MS, am Anschlusspunkt B zu erhalten. Dadurch wird die Messgenauigkeit vergrössert und die Branderkennung verbessert. 9 Patentansprüche 13 Figuren Liste der Bezugs zeichen CH Messwertspeicherkondensator der SHS FD Fotodiode IL Linienstrom ILP Stromimpuis LED Leuchtdiode Mi Melder MK Melderkontakt ML- Meldelinie MMV1 Sendeschaltung für LED (monostabiler Multivibrator) MMV2 Verzögerungsglied RM optischer Rauchmelder SHS Momentanwertspeicher (Sample- and Hold-Schaltung) SPV Spannungsversorgungseinrichtung TAB Zeit für Abfrage mit der Abfragespannung UAB TE Verzögerungszeit für Abfragezeitende Ti Laufzeit des jeweiligen Zeitglieds im Melder (Mi) bzw. Verzögerungszeit bis zum Aushalten des nächsten Melders TM Mess-Zeitpunkt TP Zeitdauer des Sendeimpulses der LED TR Durchschalt-Transistor des jeweiligen Melders (Mi) TRU Zeit für Ruhesignal (Ruhespannung URU) TST Zeit für Startsignal (Startspannung UST, annähernd Null) TV Verzögeurngszeit des Verzögerungsgliedes MMV2 UA Ausgangsspannung am Anschlusspunkt A UAB Abfragespannung UB Ausgangsspannung am Anschlusspunkt B UL Linienspannung UN Nutzsignal am Ausgang des Verstärkers (VER) URU Ruhespannung US Spannung des Sendeimpulses für die Leuchtdiode (LED) UST Startspannung USTO Störspannung VER Verstärker VTC Spannungs-/Zeit-Wandler (Voltage/Time Converter) Z Zentrale

Claims: Patentansprüche 1. Schaltungsanordnung zur Störsignalunterdrückung in optischen Rauchmeldern (RM) mit einer pulsweise sendenden Leuchtdiode (LED) und einer das Streulicht der Leuchtdiode (LED) empfangenden Fotodiode (FD) in einer Brandmeldeanlage, wobei bei der zyklischen Abfrage von einer Zentrale (Z) aus die einzelnen Melder (Mi) einer Meldelinie (ML) zeitverzögert in vorgegebener Reihenfolge kettenförmig an die Meldelinie (ML) angeschaltet werden und die Verzögerungszeit bis zum Anschalten des nachfolgenden Melders dem jeweiligen analogen Meldermesswert entspricht und in der Zentrale aus dem Zeitpunkt der Anschaltung der Meldermesswert und die Melderadresse ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Rauchmelder (RM) eine Spannungsversorgungseinrichtung (SPV), eine mit der Melderabfrage (UAB) ansteuerbare Sendeschaltung (MMV1) zur Erzeugung von Sendeimpulsen (US) für die Leuchtdiode (LED) mit einer Zeitdauer (TP), die wesentlich kürzer als die Abfragedauer eines Melders ist, einen der Fotodiode (FD) mit Verstärker (VER) nachgeschalteten, von der Sendeschaltung (MMV1) ansteuerbaren Momentanwertspeicher (SHS) zur kurzzeitigen Speicherung des analogen Meldermesswertes und einen diesem nachgeordneten Spannungs-/Zeit-Wandler (VTC) aufweist, der entsprechend dem Meldermesswert zeitverzögert über einen Durchschalt-Transistor (TR) den nachfolgenden Melder (Mi) an die Meldelinie (ML) anschaltet. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sendeschaltung (MMV1) ein Verzögerungsglied (MMV2) vorgeschaltet ist, das mit der Melderabfrage (UAB) in Gang gesetzt wird und zeitverzögert (TV) die Sendeschaltung (MMV1) ansteuert. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Momentanwertspeicher (SHS) ein Zeitglied (RH2, CH2) aufweist, dessen Zeitkonstante (TH) die Zeit für das Einspeichern des Messsignals (MS) im Momentanwertspeicher (SHS) bestimmt. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Momentanwertspeicher (SHS) von einem zwischen dem Verstärker (VER) der Fotodiode (FD) und dem Spannungs-/Zeit Wandler (VTC) angeordneten Schalttransistor (TRH1) mit einem Widerstand (RH1), von einem Messwertspeicher-Konden- sator (CH2) und von Ansteuerelementen (CHI, DH) gebildet ist 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Momentanwertspeicher (SHS) von einem von der Sendeschaltung (MMVI) direkt ansteuerbaren Schalttransistor (TRH2), der über einen Widerstand (RH2) am Verstärker (VER) angeschlossen ist, und von einem von dem Spannungs-/Zeit-Wand ler (VTC) angeordneten Messwertspeicher-Kondensator (CH2) gebildet ist. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sendeschaltung (MMV1) von einem monostabilen Multivibrator gebildet ist. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sendeschaltung (MMV1) an einer mit einer Zenerdiode (ZD) mit positiven Temperaturkoeffizienten und mit einem Vorwiderstand (R5) gebildeten stabilisierten Versorgungsspannung (Ucc) angeschlossen ist und aus zwei Transistoren (TRl, TR2), einem Zeitglied (R1, R2, R3, C) und einem Widerstand (R4) mit negativen Temperaturkoeffizienten gebildet ist, wobei mit zunehmender Temperatur der durch die Leuchtdiode (LED) fliessende Strom (ILD) und die Impulsdauer (TP) zunimmt. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verzögerungsglied (MMV2) von einem monostabilen Multivibrator gebildet ist. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verzögerungsglied (MMV2) einen über einen Widerstand (R) an einer Versorgungsspannung (GV) angeschlossenen Transistor (TRV) aufweist, dessen Kollektor mit der Sendeschaltung (MMV1) verbunden ist und dessen Basis einerseits über einen weiteren Widerstand (RV) mit dem positiven Leiter (+UL) und andererseits über einen Kondensator (CV) mit dem negativen Leiter (-UL) der Meldelinie (ML) verbunden ist.

Inventors: POULSEN, KARSTEN, DIPL.-ING., THILO, PEER, DR.-ING.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1984
Main classification: G08B26
IPC codes: G08B26, G08B29, G08B17