具有用于感测环境光的光电二极管以基于其来加速发出潜在火警报的火检测器制造技术

火检测器具有用于感测环境光的光电二极管，以基于此来加速潜在火警报的发出。本发明专利技术涉及火检测器（1），其具有火传感器（5）、控制单元（4）和用于感测在从400 nm至1150 nm的光谱界定的范围内的环境光的光电二极管（6）。控制单元被设计成针对至少一个特征火变量来分析从火传感器接收的传感器信号（BS）、评估所述信号、以及在检测到火的情况下发出火警报（AL）。此外，控制单元被设计成针对表征明火的闪烁频率的存在性来分析从光电二极管接收的光电信号（PD），并且基于此通过如下来加速发出可能的火警报：增加用于感测来自所述火传感器的传感器信号的采样率；降低用于所述火分析的评估滤波器（41）的滤波器时间（TFilter）、特别是时间常数；和/或降低警报阈值（LEV）。所述火检测器可以是开放式光散射烟雾检测器、封闭式光散射烟雾检测器或热检测器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于感测环境光的光电二极管以基于其来加速发出潜在火警报的火检测器
技术介绍
本专利技术涉及火检测器（火灾警报器，Brandmelder）、特别是开放式（offenen）光散射烟雾检测器和封闭式（geschlossenen）光散射烟雾检测器，并且涉及热检测器。这样的检测器包括火传感器，例如像在光散射布置中的光发射器和光接收器，光散射布置具有被定位在光散射烟雾检测器外部的在户外的（imFreienliegenden）光散射中心。火传感器还可以是光学测量腔，其被设置在检测器壳体中、被遮蔽免受环境光并且对于待检测的烟雾是可透过的。此外，火传感器可包括一个或多个温度传感器。这样的温度传感器可以是例如取决于温度的电阻（热敏电阻），例如，公知为NTC或PTC的电阻，或者包括热电堆或微测热辐射计的非接触式温度传感器。火检测器还包括控制单元、优选地微控制器。控制单元被构造成针对至少一个特征火参数来分析从火传感器接收的传感器信号、评估所述信号、以及在检测到火时输出火警报。例如对于光散射烟雾检测器来说，特征火参数是超过最低散射光水平，该水平与烟雾颗粒浓度相关。替代性地或此外，散射光水平的不容许地高的升高也可能是特征火参数。在热检测器的情况下，特征火参数例如是超过火检测器的（紧邻的）环境中的最低温度，例如，至少60°C、65°C、70°C或75°C的温度。替代性地或此外，特征火参数还可以是温度的不容许地高的升高，例如，每分钟升高至少5°C或者每分钟升高至少10°C。例如，EP2093734A1和EP1039426A2公开了开放式光散射烟雾检测器。此外，从现有技术公知火焰检测器，例如，如由DE102011083455A1或EP2251846A1所公开的。这样的火焰检测器特别地被构造成用于检测明火并且用于在少于一秒内输出警报。它们通常包括作为辐射传感器的两个或更多个热电传感器。这样的传感器被调谐以检测在红外区域中以及如果适用的话在可见光和紫外区域中的明火（即，火焰和发光的余烬）的特征闪烁频率。闪烁频率典型地在2Hz至20Hz的范围内。EP1039426A2公开了具有火检测器应用的智能电话，该应用包括合适的程序步骤以用于关于表征火的至少一项信息来分析由内部摄像机捕获的视频图像数据，并且如果存在所述信息，则经由输出单元来输出警报。该智能电话还被构造成针对表征明火的闪烁频率的存在性来分析接收到的视频信号，并且如果在两个连续的视频图像之间存在显著差异则从第一低图像刷新速率切换至第二高图像刷新速率。红外热电传感器通常对于在4.0至4.8μm的波长范围内的红外辐射敏感。该特定辐射在碳和烃的燃烧中产生。另一热电传感器对于在UV区域中的金属火的特征发射敏感。对于户外的使用，火焰检测器还可包括这样的辐射传感器，该辐射传感器对于在5.1至6.0μm的波长范围内的红外辐射敏感。该辐射主要是寄生辐射，例如像来自热体或太阳光的红外辐射。基于所有这些传感器信号，有可能实现更可靠的评估，即，无论其是否是明火。
技术实现思路
鉴于该
技术介绍
，本专利技术的目的在于限定火检测器，其几乎不使用附加技术复杂性，更快地且特别是更可靠地发出警报。该目的是通过主要权利要求的主题来实现的。从属权利要求限定本专利技术的有利实施例。根据本专利技术，火检测器包括光电二极管以用于感测在400nm至1150nm的光谱界定的范围内的环境光，即，在光学可见的区域中以及在邻近近UV和红外区域中的环境光。控制单元还被构造成针对表征明火的闪烁频率的存在性来分析从光电二极管接收的光电信号，并且基于此通过如下来更快地输出潜在火警报：增加用于获取来自所述火传感器的传感器信号的采样率；降低用于所述火分析的评估滤波器的滤波器时间；和/或降低警告阈值。特别地，滤波器时间是时间常数或积分时间。因此，本专利技术的核心在于使用低成本的光电二极管作为“微型火焰检测器”，其尽管如此仍具有足够质量的信息价值（足够的定性效力）并且证明（rechtfertigen）在作为存在火的指示的检测到闪烁频率情况下更快地输出火警报。因此有利地，火警报可被更快地输出，即，加速的输出是可能的，这是因为在这种情况下可假定具有更大的可能性发生火灾情形。当针对最小时间、例如2、5或10秒的时间检测到特征闪烁频率时情况如此。但是这不意味着在该最小时间之后发出警报。这是因为与结合复杂的强大的信号处理的来自光谱严格界定的热电传感器的传感器信号相比，光电二极管信号必须被认为在质量上要平庸得多。相反，例如像散射光信号的火传感器信号更快地被处理，否则其由于相关联的错误警报安全性的损失而被放弃。换句话说，在检测到特征闪烁频率时，火传感器更敏感地且更快地响应，但是因为由于火而产生的散射光水平随后升高的高可能性，所以这是有利地可接受的。如果在作为火传感器的开放式光散射布置的示例性情况下“预期”水平升高随后未能实现，则也不发出火警报。通过增加用于获取火传感器信号（例如像散射光信号/光电信号或温度传感器信号）的采样率，能够有利地更快地检测到该火传感器信号的升高并且因此也能够更快地输出火警报。降低滤波器时间意味着评估滤波器不那么缓慢地响应。由于在检测到闪烁频率时发生的火灾事件的可能性被假定为高或者比未检测到闪烁频率时更高，于是能够有利地更快地输出火警报以有益于安全。来自火传感器的所获取的、优选地数字化的传感器信号被输入到评估滤波器。评估滤波器优选地是数字滤波器，其被实现为软件程序并且由作为控制单元的微控制器来执行。数字滤波器优选地是低通滤波器或者是被公知为滑频滤波器的滤波器。该滤波器执行所获取的传感器信号值的一定程度的平均化，使得在检测到火时并不立即输出火警报。相反，存在等待以确定该事件是否接连地反复地出现而不是偶发地出现，以便避免输出错误警报。降低警告阈值意味着，火检测器可以说是更敏感地并且不那么稳健地被切换。这意味着，有利地更快地到达警告阈值，并且因此更快地输出火警报。优选地，检测到的闪烁频率的水平越高，则更快地输出潜在火警报。该输出可以根据闪烁频率水平成比例地、递增地或递减地被加速。替代性地或此外，其可仅仅在一旦已经超过最低检测水平时才被加速。光电二极管优选地是硅光电二极管，并且特别是硅PIN光电二极管。可在光电二极管前方设置日光遮挡滤波器，该日光遮挡滤波器仅使得在700nm至1150nm的范围内、特别是在730nm至1100nm的范围内的光通过。因此将这样的光电二极管集成在火检测器中增加极少的成本并且增加极少的电路复杂性。连接在光电二极管之后的优选地是跨阻抗放大器或跨阻抗转换器，其将由光电二极管产生的光电流转换为与之成比例的测量电压。光电流自身与接收到的光通量成比例。由此能够有利地减少光学干扰，例如入射太阳光或荧光管的闪烁。与热电传感器相比，可以以特别低的成本来获得这种类型的光电二极管，例如像来自OSRAM公司的光电二极管（型号BPW34FAS）。控制单元优选地被构造成抑制或阻止仅仅基于接收到的光电信号中的检测到的特征闪烁频率来输出潜在火警报。换句话说，控制单元至少必须已经检测到在从火传感器接收的传感器信号中存在特征火参数。如果实际火传感器随后没有检测到预期的火灾事件，则由此阻止输出潜在错误警报。例如在下述情况下情况如此：闪烁的烛光被光电二极管检测为明火，但是这并不导致本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种火检测器、特别是开放式光散射烟雾检测器，所述火检测器包括火传感器、包括控制单元（4）并且包括光电二极管（6, 6'），所述光电二极管用于检测在400 nm至1150 nm的光谱界定的范围内的环境光，其中，所述控制单元（4）被构造成针对至少一个特征火参数来分析从所述火传感器接收的传感器信号（BS），以评估所述信号并且以在检测到火时输出火警报（AL），且其中，所述控制单元（4）还被构造成针对表征明火的闪烁频率的存在性来分析从所述光电二极管（6, 6'）接收的光电信号（PD），并且基于此通过如下来更快地输出潜在火警报（AL）：增加用于获取来自所述火传感器（5）的所述传感器信号（BS）的采样率；降低用于所述火分析的评估滤波器（41）的滤波器时间（TFilter），特别是时间常数；和/或降低警告阈值（LEV）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.13 DE 102016208359.7;2016.05.13 DE 10201621.一种火检测器、特别是开放式光散射烟雾检测器，所述火检测器包括火传感器、包括控制单元（4）并且包括光电二极管（6,6'），所述光电二极管用于检测在400nm至1150nm的光谱界定的范围内的环境光，其中，所述控制单元（4）被构造成针对至少一个特征火参数来分析从所述火传感器接收的传感器信号（BS），以评估所述信号并且以在检测到火时输出火警报（AL），且其中，所述控制单元（4）还被构造成针对表征明火的闪烁频率的存在性来分析从所述光电二极管（6,6'）接收的光电信号（PD），并且基于此通过如下来更快地输出潜在火警报（AL）：增加用于获取来自所述火传感器（5）的所述传感器信号（BS）的采样率；降低用于所述火分析的评估滤波器（41）的滤波器时间（TFilter），特别是时间常数；和/或降低警告阈值（LEV）。2.根据权利要求1所述的火检测器，其中，所述控制单元（4）被构造成抑制仅仅基于在所述接收到的光电信号（PD）中的检测到的特征闪烁频率的潜在火警报（AL）的输出。3.根据权利要求1或2所述的火检测器，其中，所述光电二极管（6,6'）是硅光电二极管。4.根据前述权利要求中任一项所述的火检测器，其中，在所述光电二极管（6,6'）的前方设置有日光遮挡滤波器，所述日光遮挡滤波器仅仅使得在700nm至1150nm范围内、特别地在730nm至1100nm范围内的光通过。5.根据前述权利要求中任一项所述的火检测器，其中，所述火检测器是开放式光散射烟雾检测器，其中，所述光散射烟雾检测器包括壳体（2）、电路安装件（3）、光发射器（S）和光接收器（E），其中，所述光发射器（S）和所述光接收器（E）被设置在所述壳体（2）中，其中，所述光发射器（S）和所述光接收器（E）被设置在光散射布置（SA）中，所述光散射布置具有被定位在所述光散射烟雾检测器外部的光散射中心（SZ），其中，所述光散射布置（SA）与所述光发射器（S）和所述光接收器（E）一起形成所述火传感器，且其中，所述控制单元（4）被构造成针对如下来分析作为所述传感器信号（BS）的从所述火传感器接收的散射光信号：作为火参数的不容许的高信号水平和/或作为另一火参数的所述传感器信号（BS）的不容许的高升高速率；并且被构造成在检测到火的情况下输出火警报（AL）。6.根据权利要求5所述的火检测器，其中，用于所述散射光检测的光接收器（E）以及用于所述环境光感测的所述光电二极管（6）被实现为公共光电二极管（6'）。7.根据权利要求6所述的火检测器，其中，所述控制单元（4）被构造成以时间分离的阶段来分析从所述公共光电二极管（6'）接收的所述散射光信号/光电信号（BS,PD），其中，所述控制单元（4）被构造成在特定第一阶段中针对不容许的高信号水平和/或不容许的高升高速率来分析所述接收到的散射光信号/光电信号（BS,PD），并且被构造成在特定第二阶段中针对特征闪烁频率的存在性来分析所述接收到的散射光信号/光电信号（BS,PD）。8.根据权利要求5至7中任一项所述的火检测器，其中，所述控制单元（4）被构造成从所述接收到的散射光信号/光电信号（BS,PD）确定第一直流分量（OFFSET），并且还被构造成从所述接收到的散射光信号/光电信号（BS,PD）减去该第一直流分量（OFFSET）以便获得基本不包含直流分量的散射光信号/光电信号（AC）。9.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：M费舍尔，T罗瑞，
申请(专利权)人：西门子瑞士有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH