DE2430809A1

DE2430809A1 - Ionisations-feuermelder

Info

Publication number: DE2430809A1
Application number: DE2430809A
Authority: DE
Inventors: Edward F Kobek; Larry D Larsen
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1973-07-02
Filing date: 1974-06-27
Publication date: 1975-01-23
Also published as: CH566603A5; CA1015071A; DE2430809C2; US3812362A

Description

HONEYWELL· INC. 27Q1 Fourth Avenue South Minneapolis, Minn., USA

Ionisations-Feuermelder

Die Erfindung betrifft einen Ionisations-Feuermelder mit einer Referenz-Ionisationskammer und einer Meß-Ionisationskaramer, welche zwischen einer Versorgungsspannungsquelle in Reihe geschaltet sind, mit einer zwischen der Versorgungsspannungsquelle betriebenen Auswerteschaltung, die über einen Impedanzwandler an den gemeinsamen Schaltungspuhkt der beiden Ionisationskammern angeschlossen ist., mit einem elektronischen Schalter, der an den Ausgang des Impedanzwandlers angeschlossen ist und dessen Schaltschwelle über einen Sollwertsteller einstellbar ist, sowie mit einem Verzögerungsglied im Eingangskreis des elektronischen Schalters.

Durch die deutsche Offenlegungsschrift 1 9 22 9 87 ist ein Ionisations-Feuermelder bekanntgeworden, bei dem eine Referenz-Ionisationskammer und eine Meß-Ionisationskammer zwischen einer Ver.sorgungsspannungsquelle in Reihe geschaltet sind. Der gemeinsame Schaltungspunkt von Referenz-Ionisationskammer und Meß-Ionisationskammer ist an einen Impedanzwandler angeschlossen, der aus einem Feldeffekttransistor und einem nachgeschalteten weiteren Transistor besteht. Im Emitterkreis des Transistors ist ein

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Potentiometer angeordnet, dessen Abgriff über eine Zenerdiode auf die Steuerelektrode eines Thyristors geführt ist. Die Steuerelektrode ist zusätzlich über eine Verzögerungsschaltung mit dem einen Pol der Betriebsspannung verbunden. Im Stronkreis des Thyristors, der zwischen der Betriebsspannung betrieben wird, ist eine Anzeigelampe angeordnet. Das Potentiometer wird so eingestellt, daß im normalen Betriebsfall die Zenerdiode gerade noch nicht zündet und der· Thyristor somit gesperrt bleibt. Bei Rauchentwicklung vergrößert sich die an dem gemeinsamen Schaltungspunkt der beiden Ionisationskammern auftretende Spannung und somit auch die Spannung über dem Potentiometer. Nunmehr wird die Zenerdiode gezündet _f und der Thyristor schaltet durch, so daß die Anzeigelampe aufleuchtet. Handelt es sich nur um eine kurzfristige Spannungsänderung, die nicht auf eine permanente Rauchentwicklung zurückzuführen ist, so wird der kurzzeitig auftretende Zündimpuls am S teuer gitter des Thyristors durch die. Verzögerungsschaltung unterdrückt·.

Die bekannte Schaltung ist empfindlich gegen Schwankungen der Versorgungsspannung. Steigt beispielsweise die Versorgungsspan-

über

nung an, so steigt auch die dem Potentiometer abgegriffene Spannung an und der Thyristor kann über die Zenerdiode gezündet werden, ohne daß die Meß-Ionisationskammer eine Zustandsänderung erfahren hat.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein solches nicht auf eine Rauchentwicklung zurückgehendes Ansprechen der Auswerteschaltung für den Ionisations-Feuermelder zu unterdrücken. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den ünteransprüchen entnehmbar.

Anhand der Figuren- der beiliegenden Zeichnung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es .zeigen

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Figur 1 einen ionisations-Feuermelder mit zugeordneter Auswerteschaltung gemäß der Erfindung und Figur 2 einen Schaltungsteil aus Figur 1 in veränderter Ausführung .

Gemäß Figur 1 sind mehrere Ausgangsklemmen eines Feuermelders an eine Zentralstation 11 angeschlossen. Der Feuermelder 10 weist ein Paar in Serie geschaltete Ionisationskammern auf, wobei die eine Ionisationskammer als Referenzkammer 12 gegenüber der umgebenden Luft abgeschlossen ist und die andere Ionisationskammer als Meßkammer13 Luftschlitze aufweist, um der umgebenden Luft den freien Zutritt zu gestatten. Die Referenzkammer 12 weist Elektroden 14 und 15 und die Meßkammer 13 Elektroden 16 und 17 auf. Die Elektroden. 14 und 17 sind über Leitungen 20 und 21 an die Versorgungsspannung angeschlossen und die Elektroden 15 und 16 sind elektrisch miteinander verbunden und geben ein analoges Ausgangssignal auf einer Leitung 22 ab. Die Referenzkammer 12 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel zwar als Ionisationskammer ausgebildet, sie kann jedoch auch durch einen geeigneten Festwiderstand ersetzt werden.

Die Leitung 22 ist an die Steuerelektrode G eines Feldeffekttransistors 23 angeschlossen, der als Emitter (Quellen)-Folger betrieben wird. Die Senkenelektrode D des Feldeffekttransistors 23 ist direkt an die die positive Betriebsspannung führende Leitung 20 angeschlossen und die Quellenelektrode S ist über einen Widerstand 25 mit der die negative Betriebsspannung führenden Leitung 21 verbunden. Der gemeinsame Verbindungspunkt 24 von Quellenelektrode S und Widerstand 25 ist über einen Widerstand 26 an eine Eingangsklemme 30 einer Vergleichs- und Schalteinrichtung 31 mit vier Eingangsklemmen angeschlossen.

Die Vergleichs- und Schalteinrichtung 31 besteht aus einem pnp- und einem npn-Transistör, die beide miteinander verbunden sind. Die Eingangsklemme 30 ist an die Emitterelektrode des pnp-Tran~ sistors angeschlossen. Die Basiselektrode des pnp-Transistors

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ist direkt mit der Kollektorelektrode des npn-Transistors verbunden und an einer Anschlußklemme 32 zugänglich. Die Kollektorelektrode des pnp-Transistors ist direkt mit der Basiselektrode des npn-Transistors verbunden und an einer dritten Eingangskleinme 33 zugänglich. Weiterhin ist die Emitterelektrode des npn-Transistors an einerAusgangsklemme 34 · zugänglich und die Ausgangsklemme 34 ist über einen Widerstand 35 mit der die negative Betriebsspannung führenden Leitung 21 verbunden. Die Ein-, gangsklemme 32 ist mit dem einstellbaren Abgriff eines Potentiometers 36 verbunden, welches der Einstellung eines Sollwertes dient. Das Potentiometers 36 ist Teil eines Spannungsteilernetzwerkes, welches zwischen die Leitungen 20 und 21 geschaltet ist und über die Einstellung des Abgriffs des Potentiometers 36 ist es möglich, eine gewünschte Vergleichsspannung an dem Schaltungspunkt 32 vorzugeben. Zwischen das Potentiometer 36 und die die positive Betriebsspannung führende Leitung 20 ist ein hitzeempfindliches Element 60 in Form eines Thermoschalters, einer Thermosicherung oder eines Kaltleiters geschaltet. Die dritte Eingangsklemme 33 ist mit der Leitung 21 über ein Verzögerungsnetzwerk verbunden, welches aus der Parallelschaltung eines Kon- · densators 40 und eines Widerstandes 41 besteht.

Die Ausgangsklemme 34 der Vergleichs- und Schalteinrichtung 31 ist an die Basis eines weiteren Transistors 42 angeschlossen. Die im Kollektrokreis des Transistors 42 angeordnete Last besteht aus einer lichtemittierenden Diode LED und einem Widerstand 43. Ein Äusgangsanschluß 5 ist mit der Kollektorelektrode des Transistors 42 verbunden. Verschiedene andere Ausgangsklemmen des Feuermelders 10 sind an verschiedene Punkt der zuvor beschriebenen Schaltung angeschlossen. So ist beispielsweise eine Ausgangselektrode über einen Widerstand 44 an die Elektrode 17 der Meßkammer 13 angeschlossen, eine Ausgangsklemme 2 ist mit der Leitung 20 verbunden, eine Ausgangsklemme 3 mit der Eingangsklemme 32 der Vergleichs- und Schalteinrichtung 31, eine Ausgangsklemme 6 ist an den Schaltungspunkt 24 angeschlossen und eine Ausgangsklemme 7 ist schließlich mit der Leitung 21 verbunden.

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Zwei oder auch mehr dieser Ausgangsklemmen des Feuermelders 10 sind ah die Zentralstation 11 angeschlossen. Die Ausgangsklemmen 2 und 7 sind über Leitungen 50 und 51 an eine geeignete Gleichspannungsquelle innerhalb der Zentralstation 11 angeschlossen. Sofern „gewünscht, kann eine Relaisspule 52 mit einer der Leitungen 50 und 51 in Serie geschaltet sein, um Änderungen in der Amplitude des Stromes zu erfassen, wie dies im Stand der Technik bestens bekannt ist. Weiterhin kann ein normalerweise betätigtes Überwachungsrelais angeordnet sein zur Feststellung einer Stromreduzierung und ein normalerweise nicht betätigtes Relais zur.Anzeige eines Stromanstieges. Der Schalterausgang 5 kann über eine Alarm-Relaisspule 53 an die positive Versorgungsspannung angeschlossen werden. Ein Voltmeter 54 ist an die Ausgangsklemme 6 angeschlossen, um die Größe der Analogspannung im Verbindungspunkt 24 in Bezug auf die negative Betriebsspannung anzuzeigen. Zusätzlich zur Anzeige kann diese Analogspannung in einem Steuer- und Regelsystem verwendet werden. Ein Voltmeter ist zwischen die Ausgangskiemmen 3 und 6 geschaltet und zeigt somit die Differenzspannung zwischen der Referenzspannung an der Klemme 32 und der Analogspannung an dem Schaltungspunkt 24 an. Das Voltmeter 55 kann auch zwischen der Ausgangsklemme 3 und der Leitung 51 betrieben werden, sobei in diesem Fall die Referenzspannung angezeigt wird. Ein normalerweise geöffneter Testschalter in der Zentraleinheit 11 schaltet bei seiner Betätigung die positive Betriebsspannung auf die Ausgangsklemme 1 und veranlaßt somit eine Alarmauslösung des Feuermelders 10.

Figur 2 zeigt einen Schaltungsteil aus Figur 1 in einer abgeänderten Form. Die hier dargestellte Vergleichs- und Schalteinrichtung 31' wird durch einen SCS (Silicon controlled switch) gebildet. In dieser Ausführungsform bildet die Anode des SCS die Eingangsklemme 30, das Anoden-Steuergitter die Referenzklemme 32, das Kathoden-Steuergitter die dritte Eingang'sklemme 33 und die Kathode die Ausgangsklemme 34.

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Im Normalbetrieb des Feuermelders, wenn wenig oder gar kein Rauch durch die Meßkammer 13 in der Umgebungsluft festgestellt wird, ist der tatsächliche Widerstand der beiden Kammern 12 und 13 annähernd der gleiche und es erscheint daher ungefähr die Hälfte der Versorgungsspannung auf der Leitung 20 auf der zu dem Steuergitter G des Feldeffekttransistors 23 führenden Leitung 22. Der Feldeffekttransistor 23 wird in Emiiterfolgeschaltung betrieben und zieht ausreichend Strom, so daß die Analogspannung im Schaltungspunkt 24 dem Analogsignal an dem Steuergitter folgt. Die Analogspannung im Schaltungspunkt 24 wird über den Widerstand 26 auf die Eingangselektrode 30 der Vergleichs- und Schalteinrichtung 31 gegeben. Die Stellung des Abgriffs des Potentiometers 36 wird so gewählt, daß bei sauberer Luft die Spannung an der Schaltungsklemme 32 höher als die Spannung an der Schaltungsklemme 30 ist. Somit befindet sich die Vergleichs- und Schalteinrichtung 31 im nichtleitenden Zustand. An der Ausgangsklemme 34 erscheint keine Spannung und der Transistor 42 ist somit ebenfalls nicht leitend. Dieser Schaltungszustand der Einrichtung 31 ist stabil und aufgrund des Verzögerungsnetzwerkes, welches an die Eingangsklemme 33 angeschlossen ist, können auch kurze Störspannungsspitzen.die das Potential an der Eingangsklemme 30 erhöhen, den Schalter 31 nicht durchschalten. Das Potentiometer 36 ermöglicht es, die der sauberen Luft entsprechende gerade unterhalb der Ansprechschwelle der Schaltereinrichtung 31 liegende Differenzspannung einzustellen bzw. nachzustellen, falls sich aufgrund von Alterungserscheinungen der Bauelemente im Laufe der Zeit eine Verschiebung ergibt.

Sobald die Meß-Ionisationskammer 13 das Erscheinen von Rauch feststellt, ergibt sich eine Vergrößerung des an dem Steuergitter G des Feldeffekttransistors 23 liegenden Potentials. Diese Potentialanhebung zieht eine Potentialanhebung an der Eingangsklemme mit sich. Die Amplitude der an der Eingangsklemme 30 liegenden Spannung ist hierbei eine Funktion der Rauchdichte. An der Meßkammer 13 fällt eine Analogspannung ab,, welche an der Ausgangsklemme 6 durch das Voltmeter 54 in Bezug auf die Ausgangsklemme 7

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gemessen werden kann. Wenn die Spannung an der Eingangsklemme die Referenzspannung an der Ausgangsklemme 32 aufgrund der gemessenen Rauchdichte überschreitet, so wird die Schalteinrichtung 31 durchgeschaltet. Liegt lediglich eine Hitzeentwicklung ohne Rauchentwicklung vor, so schaltet die Schalteinrichtung 31 ebenfalls durch, da in diesem Fall aufgrund des hitzeempfindlichen Elements 60 die Spannung an der Eingangsklemme 32 erniedrigt wird. Der Schaltvorgang wird etwas verzögert, da zunächst der Kondensator 40 des Verzögerungsnetzwerkes aufgeladen werden muß. Diese Verzögerung vermeidet das Durchschalten des Schalters infolge kurzer Störspannungsspitzen. Sobald die Schalteinrichtung 31 durchschaltet, fällt über dem Widerstand 35 eine positive Spannung ab¹, die auf die Basis des Transistors 42 gelangt. Hierdurch wird der Transistor 42 ebenfalls in den leitenden Zustand gebracht und der Kollektorstrom läßt die lichtemittierende Diode LED aufleuchten. Das an die Ausgangsklemme angeschlossene Relais 53 innerhalb der zentralen Schaltstation 11 zieht nunmehr an.

Wenn der Feuermelder 10 von der Zentralstation 11 aus getestet und ein Alarm ausgelöst werden-soll, so wird der Schalter "Test" innerhalb der Zentralstation 11 betätigt/ wodurch eine positive Spannung über den Widerstand 44 an die Elektrode 17 der Meßkammer 13 gelangt und das Potential auf der Leitung 22 angehoben wird. Zur Rückstellung der Vergleichs- und Schalteinrichtung 31 kann der Schalter 56 in der die positive Betriebsspannung führenden Leitung 50 kurz geöffnet werden oder es kann die Ausgangsklemme 3 kurz mit der die positive Betriebsspannung führenden Leitung verbunden werden.

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Claims

Patentansprüche

Ionisationsfeuermelder mit einer Referenz-Ionisationskammer und einer Meß-Ionisationskammer, welche zwischen einer Versorgungsspannungsquelle in Reihe geschaltet sind, mit einer zwischen der Versorgungsspannungsquelle betriebenen Auswerteschaltung, die über einen Impedanzwandler an den gemeinsamen Schaltungspunkt der beiden Ionisationskammern angeschlossen ist, mit einem elektronischen Schalter, der an den Ausgang des Impedanzwandlers angeschlossen ist und dessen Schaltschwelle über einen Sollwertsteller einstellbar ist, sowie mit einem Verzögerungsglied im Eingangskreis des elektronischen Schalters, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter als vierpolige Vergleichs- und Schalteinrichtung (31,31') ausgebildet ist, wobei eine erste Anschlußklemme (30) an den Ausgang (24) des Impedanzwandlers (23), eine zweite Anschlußklemme (33) an das Verzögerungsglied (40,41), eine dritte Anschlußklemme (32) an den Sollwertsteller (36) und eine vierte Anschlußklemme (34) an einen Anzeigekreis (42,43,LED) angeschlossen ist und daß die Spannungsdifferenz zwischen erster (30) und dritter Anschlußklemme (32) für die Betätigung des Schalters (31) maßgebend ist.

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2. Ionisations-Feuermelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vierpolige Vergleichsund Schalteinrichtung (31) einen npn-Transistor und einen pnp-Transistor aufweist, wobei die Basis des pnp-Transistors mit dem Kollektor des npn-Transistors und der dritten Anschlußklemme (32) und die Basis des npn-Transistors mit dem Kollektor des pnp-Transistors und der zweiten Anschlußklemme (33) verbunden ist und wobei der Emitter des pnp-Transistors die erste Anschlußklemme (30) und der Emitter des npn-Transistors die vierte Anschlußklemme (34) bildet.
3. Ionisations-Feuermelder nach Anspruch 1, dadurch

ge k en η ze i c h η e t, daß die vierpolige Vergleichsund Schalteinrichtung als ein SCS (31') mit einer Anode, einem Anoden-Steuergitter, · einer Kathode und einem Kathoden-Steuergitter ausgebildet ist, wobei die erste Anschlußklemme (30) mit der Anode, die zweite Anschlußklemme (33) mit dem Kathoden-Steuergitter, die dritte Anschlußklemme (32) mit dem Anoden-Steuergitter und die vierte Anschlußklemme (34) mit der Kathode verbunden ist.
4. IOnsätions-Feuermelder nach Anspruch 1, dadurch

g e k e η η ζ e i c h η e t, daß dem Sollwertsteller (36) Teil eines zwischen die Betriebsspannungsquelle geschalteten Spannungsteilers ist.
5. Ionisations-Feuermelder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Sollwertsteller (36) ein hitzeempfindliches Element (60) in Reihe geschaltet ist, das den Spannungsabfall an dem Sollwertsteller (36) bei Hitzeentwicklung erniedrigt, worauf die Vergleichs- und Schalteinrichtung (31,31') anspricht.

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6. Ionisations-Feuermelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigekreis einen Schalttransistor (42) aufweist, in dessen Lastkreis eine lichtemittierende Diode (LED) angeordnet ist.

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