DE2029794A1 - Ionisationsfeuermelder mit Isolations überwachung - Google Patents

Description

Dipl.-lng. DIpI. o»c. publ. DIETRICHLEWiNSKY IB. Juni 1970

PATENTANWALT
8 München2l - Gotthardstr. 81

Telefon 56 17 «

CERBERUS AG Männedorf / ZH

Ionisationsfeuermelder mit Isolationsüberwachung

Die Erfindung betrifft einen Ionisationsfeuermelder mit einer Messionisationskammer, welche mit mindestens einem Widerstandselement, welches vorzugsweise als Referenzionisationskammer ausgebildet ist, in Serie an einer Spannungsquelle liegt, und einer elektrischen Verstärker- und/oder Schwellenwertdetektorschaltung, deren Eingang mit dem Verbindungspunkt von Messionisationskaiamer und Widerstandselement verbunden ist.

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Bei Ionisationsfeuermeldern wird die Tatsache aasgenutzt, dass der Widerstand einer Messionisationskammer zunimmt, wenn in die Messkammer Rauch oder Brandaerosole durch Kammeroeffnungen eindringen oder durch Rohrleitungen zugeführt werden, Bekannte Ionisationsfeuermelder benützen zur Feststellung dieser Widerstandsänderung eine Schaltung, bei der die Messionisationskammer in Serie mit mindestens einem Widerstandselement liegt, welches mit der Messionisationskammer einen Spannungsteiler bildet. Bei einer Widerstandsänderung der Messkammer ändert sich die Spannung am Verbindungspunkt von Messkammer und Widerstandselement. Die Potentialänderung an dieser Stelle wird mit bekannten Verstärker-= und Schwellenwertdetektor schaltungen nachgewiesen.

Da der Widerstand einer Ionisationskammer sehr hoch ist und im allgemeinen über ΙΟ¹¹ β liegt, ist es sweckmässig, die Widerstandselemente, deren Widerstand in der gleichen Grossen-Ordnung liegen muss, ebenfalls als Ionisationskammern auszubilden, welche in diesem Fall als Referenzionisationskammern dienen=

Wegen der hohen -Widerstände der Ionisationskammern, spielen Isolationsprobleme eine entscheidend© Rolle» Es ist ausser= ordentlich wichtig, während der gesamten Betriebsdauer an den wesentlichen Stellen oiaes Melder eis&eia Msreieliend hohen Isolationswider stand aufr©sSitsu@rhalfc©sa und zu überwachen« Bekannte Ionisationsfeuermelder ei&äialfesim jedoch lediglich ein Schwellenwertäetektorelem@xi&? welches über

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die elektrische Schaltung ein Alarmsignal auslöst, wenn der Widerstand und damit auch der Spannungsabfall der Messionisationskammer einen bestimmten vorgegebenen Wert überschreitet. Die gleiche Wirkung der Auslösung eines Alarmes hat eine Widerstandsabnahme des Widerstandselementes, d.h. die Abnahme des Isolationswiderstandes zwischen den Elektroden der Referenzion isationskammer. In diesem Fall verschiebt sich das Potential am Verbindungspunkt zwischen Mess- und Referenzkammer in der gleichen Weise wie bei einer Widerstandserhöhung der Messionisationskammer.

Mit diesen bekannten Schaltungen kann daher der Isolationswider stand zwischen den Elektroden der Referenzionisationskammer überwacht werden, jedoch nicht die Isolation der Messionisationskammer.

Ziel der Erfindung ist daher, ein Ionisationsfeuermelder mit Ueberwachung des Isolationswiderstandes sowohl der Messionisationskammer als auch des Widerstandselementes. Bei einer Herabsetzung eines der Isolationswiderstände soll ein Alarmoder Störungssignal ausgelöst werden.

Da die Störanfälligkeit eines elektronischen Gerätes mit der Zahl der Bauteile zunimmt, ist es ein weiteres Ziel der Erfindung, eine vollständige Isolationsüberwachung mit einer ' möglichst geringen Anzahl zusätzlicher Bauteile zu erreichen.

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Ausserdera ist es sehr vorteilhaft, wenn sich diese zusätzlichen Bauteile in bekannte Schaltungen einfügen lassen, ohne zusätzlichen Installationsaufwand in der gesamten Feuermeldeanlage zu verursachen, und ohne die Eigenschaften der Feuermelder, z.B. den Ruhe- oder Alarmstrom,zu verändern. Besonders vateilhaft ist es, wenn durch die zusätzliche Isolatiohsüberwachung kein zusätzlicher Stromverbrauch entsteht.

Es wäre fUr den Fachmann naheliegend, die Aufgabe der zusätzlichen Isolationsüberwachung der Messionisationskammer einfach dadurch zu lösen, dass das Ausgangspotential am Verbindungspunkt von Messionisationskammer und Widerstandselement zwei verschiedenen Schwellwertdetektor- und Schaltelementen, z.B. Relais oder Thyristoren, zugeführt wird. Wegen des hohen Innenwiderstandes der Ionisationskammern ist es jedoch nötig, einen Impedanzwandler, z.B. einen Feldeffekttransistor zwischenzuschalten, welcher gleichzeitig als Verstärker wirkt, und zwar in der Umgebung des normalen Arbeitspunktes, d.h. wenn keine Aerosole in der Messionisationskammer vorhanden sind, nahezu als Linearverstärker. Dieses Verstärkerelement wandelt den Spannungsabfall über der Messionisationskammer in einen elektrischen Strom, bzw. in einen Spannungsabfall, der an einem wesentlich kleineren Widerstand entsteht, wenn dieser von dem Strom durch das Verstärkerelement durchflossen wird. Die Schwellwertdetektor- und Schaltelemente sind nun auf zwei verschiedene Stromwerte eingestellt, von denen einer über und der

andere unter dem Normal«

irt liegt* Eine solche Schaltung hat'

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den entscheidenden Nachteil, dass im Ruhezustand bereits ein 'bestimmter Strom durch den Feuermelder fliesst, wobei bei Abnahme und bei Zunahme dieses Melderstromes ein Signal ausgelöst wird. Da in der Praxis jedoch häufig wegen der niedrigeren Installationskosten mehrere Melder parallel über zwei oder mehr Speiseleitungen an eine Signalzentrale angeschlossen werden, wäre bei Verwendung solcher Melder der gesamte Ruhestrom aller Melder einer derartigen Gruppe bereits bei wenigen Feuermeldern so gross, dass er den Alarmstrom eines einzigen Feuermelders überschreitet und daher ein Alarm in der Signalzentrale nicht mehr nachgewiesen und angezeigt werden kann. Da diese einfache und naheliegende Lösung ausserdem separate Leitungen von den Schaltelementen zur Signalisation eines Alarmes und denen zur Meldung einer Störung erfordert / ist ein häufig wünschenswerter Anschluss über nur zwei Speiseleitungen an eine Signalzentrale nicht möglich. Abgesehen davon, dass die Verwendung von zwei verschiedenen Schwellwertdetektoren in einem Melder etwa die doppelte Zahl von Bauteilen nötig macht, wodurch die Störanfälligkeit eines solchen Gerätes deutlich vergrössert wird.

Der Erfindung liegt nun die Aufgaba zugrunde, nicht nur die Isolation der Messionisationskammer eines Feuermelders zu überwachen, sondern mindestens einen weiteren der genannten Nachteile zu beseitigen.

Die Erfindung ist dadur

Schaltung einen oberen

ch gekennzeichnet, dass die elektrische und einen unteren Schwellenwert aufweist,

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wobei der zwischen den Speiseleitungen durch die elektrische Schaltung fliessende Strom relativ gering ist, wenn das Potential am Eingang der Schaltung zwischen dem oberen und unteren Schwellenwert liegt, und dass die elektrische Schaltung an die Speiseleitungen einen erheblich grösseren Strom abgibt, wenn das Eingangspotential den oberen Schwellenwert überschreitet oder den unteren Schwellenwert unterschreitet.

Die Erfindung wird anhand von Schaltungsbeispielen von besonders vorteilhaften Ausführungsformen beschrieben.

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Es zeigen:

Fig. 1 Einen Ionisationsfeuermelder mit zusätzlicher Entladungsstrecke.

Fig. 2 Einen Ionisationsfeuermelder mit Kaltkathodenröhre mit zwei Steuerstrecken.

Fig. 3 Einen Ionisationsfeuermelder mit zwei komplementären Feldeffekttransistoren.

Fig. 4 Einen Ionisationsfeuermelder mit zwei komplementären Feldeffekttransistoren und SCS.

Fig. 5 Einen Ionisationsfeuermelder mit zwei unabhängig geschalteten Feldeffekttransistoren und SCS.

Fig. 6 Einen Ionisationsfeuermelder mit zwei komplementären Feldeffekttransistoren und einem dritten Transistor.

Fig. 7 Einen Ionisationsfeuermelder mit zwei komplementären Feldeffekttransistoren und zwei weiteren Transistoren.

Fig. 8 Einen Ionisationsfeuermelder mit getrennter Alarm- und Störungssignalisation.

Fig. 9 Einen Ionisationsfeuermelder mit verstärkt selbst- und 10 haltender Alarmanzeige und getrennter Störungsmeldung,

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In dem Schaltungsbeispiel von Fig. 1 liegt eine Messionisationskammer Ig welche zwei Elektroden und ein radioaktives Präparat enthält, mit einem Widerstandselement 2 in Serie an den Speiseleitungen 3 und 4. Der Verbindungspunkt von Messionisationskammer 1 und Widerstandselement 2 ist an das Gitter einer Kaltkathodenröhre 5 geführt, deren Anode an der positiven Speiseleitung 3 liegt und deren Kathode mit der negativen Speiseleitung 4 verbunden ist. Tritt Rauch in die Messkammer 1 ein, so erhöht sich deren Widerstand und damit auch die Spannung am Gitter der Kaltkathodenröhre 5. Uebersteigt die Gitterspannung die Zündspannung der Röhre, so beginnt zwischen Kathode und Anode der Kaltkathodenschaltröhre ein Strom zu fliessen, welcher ein Relais-Element 6 zum Ansprechen bringt und dadurch ein Alarm auslöst. Widerstandselement 2, Kaltkathodenschaltröhre 5 und Relais-Element 6 können selbstverständlich durch andere Bauteile mit gleicher Funktion ersetzt werden. Zusätzlich ist zwischen der Steuerelektrode der Kaltkathodenröhre 5 und der positiven Speiseleitung 3 eine Glimmröhre 7 geschaltet» Die Zündspannung dieser Röhre ist so gewählt, dass die Glimmröhre 7 im Normalbetrieb nicht gezündet ist. Erst wenn der Spannungsabfall über der Röhre die Zündspannung übersteigt, d.h. wenn das Potential am Verbindungspunkt von Messionisationskammer 1 und Widerstandselement 2 genügend stark absinkt, zündet die Röhre und überbrückt dabei das Widerstandselement 2, so dass die Steuerspan- ' nung für die Kaltkathodenröhre 5 soweit angehoben wird, dass auch die Kaltkathodenröhre 5 zündet und ein Alarmstrom zwischen

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den Speiseleitungen 3 und 4 und durch das Relais-Element 6 ' fliesst. Verschlechtert sich nun der Isolationswiderstand der Messionisationskammer 1, so vergrössert sich ebenfalls der Spannungsabfall über dem Widerstandselement 2 und zwischen den Elektroden der Glimmröhre 7. Unterschreitet der Widerstand der Messkammer 1 einen bestimmten Wert, so wird dabei die Glimmröhre 7 und als Folge dessen die Kaltkathodenröhre 5 gezündet und es fliesst auch in diesem Falle ein Alarmstrom durch das Relais-Element 6. Eine Verschlechterung des Isolationswiderstandes des Widerstandselementes 2 hat dagegen zur Folge, dass die Kaltkathodenröhre 5 in gleicher Weise wie bei Eindringen von Rauch in die Messkammer 1 zündet und einen Alarmstrom verursacht, Auf diese Weise kann erreicht werden, dass in jedem Fall bei Verschlechterung des Isolationswiderstandes irgend eines hochohmigen Bauteiles des Ionisationsfeuermelders Alarm gegeben wird.

In der Schaltung von Fig. 2 liegt die Messionisationskammer in Serie mit einer Referenzionisationskammer 8, welche hier als Widerstandselement dient und für Rauch nicht zugänglich ist oder rauchunempfindlich ausgebildet ist. Der Verbindungspunkt beider Kammern ist auf die Steuerelektrode einer speziellen Kaltkathodenschaltröhre 9 geführt. Diese Röhre besitzt zwei verschiedene Steuerstrecken, und zwar eine Steuerstrecke zwischen Gitter und Anode und eine weitere Steuerstrecke ' zwischen Gitter und Kathode. Wird an einer dieser beiden Steuerstrecken die Zündspannung der Gasfüllung überschritten,

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so zündet die Röhre und es fliesst ein Alarmstrom zwischen Kathode und Anode durch das Relais-Element β«. Statt einer Röhre mit einer Steuerelektrode und zwei Zündstrecken kann natürlich auch eine Kaltkathodenröhre mit zwei verschiedenen Steuerelektroden und entsprechenden Zündstrecken im Innern der Röhre benützt werden»

Fig. 3 zeigt eine transistorisierte Schaltung, Wiederum liegt eine offene Messionisationskammer 1 in Serie mit einer geschlossenen oder rauchunempfindlichen Referenzkammer 8. Der Verbindungspunkt beider Kammern ist auf die Gate-Elektroden von zwei komplementären Feldeffekttransistoren 10 und 11 geführt, welche über Belastungswiderstlnde 12 und 13 in Serie an den Speiseieitungen 3 und 4 liegen, und deren Arbeitspunkt so eingestellt ist, dass im Normalbetrieb beide stromlos sind, und der eine oberhalb, der ander© unterhalb eines zugehörigen Schwellenwertes leitend wird* Der Spannungsabfall über den beiden Feldeffekttransistoren 10 und 11 wird einem Diskriminator D zugeführt, welcher ein Signal abgibt, wenn eine der beiden Spannungen einea bestimmtem flest unter- oder überschreitet» Dieser Diskriminator kau« so eingerichtet sein„ dass er ein verschiedenes Signal abgibt <, je nachdem welcher Transistor stromführend ist, doh. ©Inom niedrigen Spannungsabfall aufweist» In der'Zentral® könne» diese beiden Möglichkeiten als Älaoaslgnal usaä als Stdröagsslgnal registriert werden. Es ist noch sa bemerken,, dass die B-Sessionisafeionskaasaer und die RefsrengionisationskasiäiaeE¹ <B ^ertaascfit i-sezäen können,, " da die Schaltung völlig symmetrised aufgebaw± isfc_o Das Störtangssignal wird dann zum Alarmsignal und umgekehrte

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In Fig. 4 ist ein besonders einfaches Beispiel einer Diskriminator schaltung nach Fig. 3 dargestellt. Der Diskriminator D besteht hier aus einem aus zwei Widerständen 15 und 16 bestehenden Spannungsteiler zur Einstellung der Referenzspannung für die beiden komplementären Feldeffekttransistoren 10 und 11 sowie einem gesteuerten Schalter 17, welcher zwei verschiedene Steuerelektroden aufweist und beispielsweise als Vierschicht-Diode ausgeführt ist. Gesteuerte Schalter dieser Art sind als Silicon controlled switch (SCS) bekannt geworden. Unter- oder überschreitet die Steuerspannung an einer der beiden Steuerelektroden dieses gesteuerten Schalters 17 einen bestimmten Wert, so wird der Schalter leitend und es fliesst

ein Strom durch das Anzeige-Element oder Relais 18. Stattdessen kann natürlich auch in der nicht dargestellten Signalzentrale durch den durch die Speiseleitungen 3 und 4 fliessenden Strom ein Alarm ausgelöst werden.

Fig. 5 zeigt eine ähnliche Schaltung, bei der wiederum zwei komplementäre Feldeffekttransistoren 19 und 20, die im Ruhezustand beide, gesperrt sind und deren Steuerelektroden wiederum mit dem Verbindungspunkt von Messionisationskammer 1 und Referenzkammer 8 verbunden sind, unabhängig voneinander an die Speiseleitungen 3 und 4 geschaltet sind, und zwar über Lastwiderstände 32 und 33, Bei diesem Beispiel beeinflusst eine Stromänderung in einem der beiden Feldeffekttransistoren jedoch nicht den Zustand des anderen Transistors, wie der gemeinsame Spannungsteiler nach Fig. 4. Die Source-Elektroden der

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beiden Feldeffekttransistoren sind an swei voneinander unabhängige Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 21 und 22, bzw. 23 und-24, angeschlossen» Vom den Drain-Elektroden der beiden Feldeffekttransistoren wird wiederum ein gesteuerter Schalter 17, z.B. vom Typ SCS, über dessen beide Steuereingänge angesteuert» In Serie mit dem SCS 17 liegt an Anzeige- oder Relaiselement 18, welches ein Signal oder einen Alarm auslöst, sobald der SCS 17 auf Durchgang geschaltet ist. Natürlich kann dieses Element 18 auch in einer der Speiseleitungen oder in der Signalsentrale angeordnet s@im_o

Es ist zu bemerken, dass die verwendeten Relais-Elemente 6, bzw, 18, sowohl als elektro-mechanisch© Relais ausgeführt sein können, als auch aus st@»@rbar@n Edhren oder Halbleiterelement ten bestehen können, ©der kompliglortd^en suBammengesetgten elektronischen Schaltungen mit ähnlichen. Schalteigenschaften, oder aus optischen Anzeigevorrichtungen-» . - .

In vielen Fällen ist es erwünscht, dass ein Feuermelder nach dem Ansprechen in Selbsthaltuag gerät und damit der Älarmzustand gespeichert wird» Bei Verblendung von gesteuerten Gleichrichtern als Schaltelement des lonisationsfeuermelders ist

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dies zwar ebenfalls möglich/ jedoch sind gesteuerte Gleichrichter ausserordentlich empfindlich gegen Spannungs.stösse und kippen sehr leicht wieder in den Gicht-leitenden Zustand zurück. Durch eine Schaltungsanordnung nach Fig. 7 ist es möglich, eine Isolationsüberwachung des lonisationsfeuermelder s zu erhalten bei gleichzeitig verstärkter Selbsthaltung. .

Fig. 7 zeigt eine solche Schaltung, bei welcher die Messionisationskammer 1 und die Referenzkammer 8 in Serie mit einem Widerstand 47 an den.Speiseleitungen 48 und 43 liegen. Die Schaltung weist wiederum zwei komplementäre Feldeffekttransistoren 44 und 45 auf, deren Steuer elektroden alt ä@s& ¥er- . bindungspunkt der beiden Ionisationskammern 1 ηει& 8 irerlouadl©n sind sowie einem weiteren Transistor. 46» Die Vorspannung für .den Feldeffekttransistor 45 wird mit Hilfe des Spannungsteilers aus den Widerständen 59 und 5Ö gebildet. Als Arbeitswlderstand dient der Widerstand.51, welcher einerseits zwischen Braia-Elektrode des Feldeffekttransistors 45 und der Speiseleitung 48"

. geschaltet ist, andererseits als BasiswiderstaüT: <S©s Traasis= ■ tors 46 dient,- dessen Kollektor-Eraitter.streel-se parallel kü ' den Ionisationskammern 1 und 8-liegt» In Slormalzustaäd sind beide■Feldeffekttransistorea gesperrt, Fliesst ein Strom is Feldeffekttransistor 45, so wird der Transistor 46. ebenfalls -auf Durchgang geschaltet und dadurch werde» die loaisations= kammern 1 und 8 praktisch überbrückt,, so dass die Spannung an .der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 45 noah weiter "angehoben wird und das ganze System in Seibstfeaitöng gerät»' . Die Source-Elektrcde des anderen Feldeffalsttreaglstors 44 Ist "■

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über eine Eeiasrdiede 52 alt der Basis dies Transistors 46 ver- bunde», während die Dsaia^Slektseö© as Koilefetos des Transis·= ■ tors 46 liegt» Fliegst @ia Sts&m ansah, den Feldeffekttransistor 44 ο so erhält wieder« dl£© Basis d@s STansistors 46 eine solche Spannung? dass ©i©r Traasistor 4S leitead wirö Bad dss System wiederum in Seibsthaltraig gerät „

Fig, 8 zeigt ©isi tj©it©r©s Sclialtisiiigslbeispisl eines lonisations=* s Büilt siasStglish gegeaöter der SetealtMag aach Fig_o 7 Sslfesthaltöag ο Die Selialtwng w©ist analog zu der Ip. Fig. 7 d©j?g©st©llt@ia Schalteaf sty©i kompl^iaeatäre Feldeffekt-

rda Spaßffiösif asa dlse Souree^Elektirefl® des Traasis'ioirs 45 wird. ^Ti'.*isfs@?QSs Miittsls ©ia®s Spaanuingstsilaiis aus äoa iJidez'ständen 59 !">;: 50 ©iagastcsllto Schaltet d©sr fsraasistor 4S asaf" Deschgang,, E.* :-.⁷iEdi "-7isdl©"'jL~i iäi© Spaßnssng übsii «3@a lonisatioaslsssiaer 1 und k-, stark hsirategSBiitstff dass öas B]?st®a in SsUbstfealtHsag gsrSto ■ Sysstsiieh <3oxMWz di© Schaltung aoeli ©iness viortesa transistor 53 „ ώSSsen Eollekto^^^iiittersti^ecke ä©a i'Jiöerstasiifil 5© des Spannungs= ε.-3-ilers übssrteüskto Di© Basis di©sss Ssransistoss 53 ist an einen 'H^iüsra aas dsa üi(ä©5?stSad®a 54 wstü 55 3best©1h®iiclS2a Spsareings·= tolles geführti, w©l©h©r ü<sn Sssrilst-jiasTrstaino! 57 !!.bes&rffickt.<, Bei g^-signet-ar BSjEesassioMermg "der üiö©sstSad@ 54 mwü 55 kann dieser Widerstand 47 aüaoli weggelssseja u©E"ö©a_o Aadeseirssits wird das Siätsr äes TraffEsistors 53 ^om dl@r SSsim^Elelstrcfl© öss Feldeffekt=- trEasistors 44 asagesteiaerto Die Wirkuagsv/eise' dieses weiteren . Trö^sistois S3 ist dia folgendes

Schaltet der Transistor 46 auf Durchgang,so wird der Spannungsabfall über dem Widerstand 47 und damit auch über dem Spannungsteiler 54 und 55 stark vergrössert. Der Transistor 43 wird dadurch leitend und schliesst den Spannungsteilerwiderstand 50 des Feldeffekttransistors 45 kurz. Die Spannung an der Source-Elektrode des Feldeffekttransistors 45 wird dadurch praktisch auf das Potential der Speiseleitung 49 gebracht. Ein Rückstellen eines einmal angesprochenen Melders ist deshalb nur dadurch möglich, dass auch die Speiseleitung 48 auf das gleiche Potential gebracht wird, d.h. dass der Melder abgeschaltet wird. Auf diese Weise kann mit grösster Sicherheit verhindert werden, dass ein alarmierter Melder durch zufällige Spannungsimpulse zurückgestellt wird.

Der Alarmzustand des Meiders kann in der üblichen Meise durch Beobachtung des durch den Transistor 46 fliessenden Alarmstromes mittels des Relais-Elementes 6 erfolgen. Zusätzlich kann eine individuelle Anzeige des Schaltzustandes jedes Melders mit Hilfe einer zusätzlichen individuellen

*.B, Anzeigeeinrichtung, z.B. einer Lampe 57, welcheXLn Serie mit einer Zenerdiode 56 parallel zum Kollektor-Widerstand 47 des Transistors 46 geschaltet ist, vorgesehen sein.

Bei den bisher beschriebenen Schaltungen wirken das oder die Schwellwertdetektorelemente auf ein gemeinsames Schaltelement ein. Es kann daher weder am Melder selbst noch in der Zentrale unterschieden werden, ob ein echter Alarm oder eine Störung vorliegt/ in vielen Fällen ist es jedoch wünschenswert oder notwendig, Alarm und Störung zu unterscheiden.

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Fig. 8 zeigt eine Schaltung mit getrennter Störunge- und Alarmanzeige, die diese Nachteile vermeidet. Die Schaltung enthält die gleichen Komponenten wie die Schaltung nach Fig. Am Eingang der Schaltung befinden sich zwei komplementäre Feldeffekttransistoren 10 und 11, die im Ruhezustand beide gesperrt sind. Während Transistor 10 in gleicher Weise wie in Fig. 4 einen SCS 17 steuert, wird von Transistor 11 ein SCR 60 angesteuert. Die freie Elektrode des SCS 17 ist über einen Widerstand 61 an die Speiseleitung 3 geführt. Die im Alarm- bzw. Störungsfall durch den SCS 17 und SCR 60 fliessenden Ströme werden durch die Belastungswiderstände 62 und 64 bestimmt. Die Widerstände werden so gewählt, dass Störungs- und Alarmstrom voneinander deutlich verschieden sind. Zwischen den Belastungswiderständen 62 und 64 und der Speiseleitung 4 ist eine visuelle Anzeigevorrichtung, z.B. eine Lampe, angeordnet, welche erkennen lässt _t ob eines der beiden Schallelemente des Melders angesprochen hat. In der nicht dargestellten Signalzentrale befinden sich zwei verschiedene Stromdetektoren, z.B. Relais, welche bei Vorliegen des Alarm- bzw. Störungsstromes eine Alarm- bzw. Störungsmeldeeinrichtang unabhängig voneinander in Betrieb setzen. In dem dargestellten Beispiel wird sowohl der Alarmstrom als auch der Störungsstrom über die gleichen zwei Leitungen 3 und 4 zur. Signalzentrale geleitet. Falls der Leitungsaufwand nicht beschränkt ist, können natürlich auch getrennte Leitungen verwendet werden. Ebenso kann die gemeinsame Anzeige 63 ebenfalls durch zwei getrennte Anzeigeeinrichtungen für Alarm und für Störung gebildet werden. Weiterhin ist es denkbar, dass zwar das zur

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Alarmanzeige gehörende Schaltelement selbsthaltende Eigen-"schäften aufweist oder in einer Selbsthalteschaltung liegt, jedoch das der Störungsanzeige dienende Schaltelement bei Aufhören der Störung wieder in den Ruhezustand zurückschaltet. Wenn notwendig, kann jedoch auch die Störungsanzeige selbsthaltend ausgebildet sein,

Fig. 9 zeigt eine andere, von der Schaltung nach Fig. 6 abgeleitete Möglichkeit nach dem gleichen Prinzip bei einem Feuermelder, welcher über nur zwei Leitungen mit der Zentrale verbunden ist, einen Alarm von einer Störung zu unterscheiden. Die beiden am Eingang liegenden Feldeffekttransistoren 44 und 45 sind so ausgewählt und geschaltet, dass bei einem normalen Eingangspotential beide gesperrt sind, also der. Ruhestrom des Feuermelders ausserordentlich klein ist. Der Transistor 45 steuert in gleicher Weise wie bei Fig. 6 einen Transistor 46, der bei Durchgang das System in Selbsthaltung bringt und einen Alarmstrom über die Leitungen 48 und 49 zur Zentrale sendet. Der andere Transistor 44 steuert jedoch nicht wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ebenfalls den Transistor 46, sondern dessen Elektroden sind über eine Zenerdiode 65 und einen Widerstand 67 mit den Speiseleitungen 48 und 49 verbunden, üeberschreitet die Eingangsspannung der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 44 einen bestimmten Schwellenwert, so zündet die Zenerdiode 65 und es fliesst ebenfalls ein Strom über die Speiseleitungen zur Zentrale. Dieser Störungsstrom ist jedoch so gewählt, dass er deutlich verschieden vom Alarmstrom ist und in der Signalzentrale mittels

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eines gesonderten Störungsrelais 66 ausgewertet werden kann. Selbstverständlich können auch bei diesem Beispiel individuelle Anzeigeeinrichtungen, und zwar entweder für.Störung und Alarm gemeinsam oder getrennt vorgesehen sein. Auch hier ist die Störungsanzeige nicht selbsthaltend und.verschwindet nach Aufhören der Störung wieder im Gegensatz zur Alarmanzeige.

Anstatt durch zwei verschieden grosse Ströme kann Alarm und Störung auch durch eine verschiedene Stromart unterschieden werden. Z.B. kann Alarm durch einen bestimmten Gleichstrom signalisiert werden, während eine Störung durch das Aufscheinen eines Wechselspannungssignales oder eines zerhackten Gleichstromes signalisiert wird. Um dies zu erreichen, sind natürlich die verschiedenartigsten Schaltungen möglich. Beispielsweise kann durch den Schwellwertdetektor, der bei einer Störung durch herabgesetzte Isolation der Messionisationskamer anspricht, ein Schaltelement gesteuert werden, welches einen Wechselspanirangsgenerator beliebiger Art auf die Speiseleitungen schaltet.

Fig. 10 gibt ein Ausführungsbeispiel wieder, das von der Schaltung nach Fig. 7 abgeleitet ist. Die zwei Feldeffekttransistoren 44 und 45 liegen wieder am Eingang der Schaltung nnä sind im Ruhezustand, d.h. wenn das Eingangspotential einem Nonnalwert entspricht, gesperrt. Während der Transistor 45 den die Ionisationskammern 1 und 8 überbrückenden Transistor 46 steuert, wird durch den Transistor 44 nicht wie in Fig. 7" der Transistor 53 ge- '· steuert, welcher den Schwellenwert des Detektors 45 ändert, sondern ein zusätzliches Relais 69, welches durch einen Kondensator -

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68 überbrückt ist. Sobald in dem normalerweise gesperrten Feldeffekttransistor 44 ein Strom fliesst, zieht ein Relaiskontakt an, der die Speiseleitungen kurzschliesst. Dadurch wird der Feuermelder abgeschaltet und das Relais fällt ab. Solange die Störung durch herabgesetzte Isolation der Messkammer 1 andauert, wiederholt sich dieser Vorgang fortlaufend und in den Speiseleitungen fliesst ein zerhackter Gleichstrom zur Zentrale. Im Alarmfall wird dagegen der durch den Feldeffekttransistor 45 gesteuerte Transistor 46 leitend und zieht einen Gleichstrom. In der Signalzentrale wird nun der WechselSpannungsanteil und Gleichspannungsanteil des Melderstromes separiert und in bekannter Weise getrennt nachgewiesen. Die gleiche Wirkung, nämlich die Erzeugung eines Wechselspannungsanteiles, kann natürlich auch dadurch erziehlt werden, dass anstelle des Kurzschlusskontaktes 70 ein Sender, z.B. Multivibrator oder Kippgenerator, eingeschaltet wird.

Weiterhin kann das zur Störungsanzeige vorgesehene Schaltelement auch zu anderen Schaltvorgängen benutzt werden. Beispielsweise kann anstelle eines Kurzschlussschalters ein in den Speiseleitungen liegender Schalter durch die Schaltvorrichtung betätigt werden, so dass ein Leitungsunterbruch entsteht. Wenn die Signalzentrale eine Einrichtung zur Signalisation von Leitungsunterbrüchen, z.B. in einem Ruhestrom überwachten System_|aufweist, wird bei einer Störung infolge Isolationsdefekt die gleiche Wirkung eintreten wie bei einem Leitungsunterbruch. In beiden Fällen wird also eine Störung signalisiert.

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Die beschriebenen Schaltungen zeigen, dass es durchaus möglich ist, mit nur einem oder zwei zusätzlichen Bauteilen das Ziel vollständig oder zumindest zum grossen Teil zu erreichen«

Sämtliche Bauelemente können durch andere mit gleicher Punktion ersetzt werden oder durch zusammengesetzte Schaltungen, z.B. in integrierter Form.

Die Erfindung ist nicht auf Kaltkathodenröhre« oder Feldeffekttransistoren als hochohmige Verstltekerelemente beschränkt. Die Spannungsversorgung kann entweder über- Leitangavon der Zentrale erfolgen oder als Sigenversorgung ausgebildet sein. Die Signalübermittlung zur geatral® kamn üb©5? Leitungen direkt oder kodiert erfolgen oder drahtlos Mit bekannten Feriaübe'rmittlungssystemen vorgenonsieH werden«, Weiterhin können in der Zentrale Mittel vorhanden sela,, die Funktionsbereitschaft . aller Melder jederzeit überprüfen oder kontinuierlich überwachen zu können oder Leitsangsbrüche uad Kurzschlüsse fest- " stellen zu können. Auf diese Meise kann die höchstmöglich© Sicherheit der Fewermeläeasilage gewährleistet werden_o

Claims (18)

1. Patentansprüche

   l.\ Ionisationsfeuermelder mit einer Messionisationskammer, welche mit mindestens einem, vorzugsweise als Referenzionisationskammer ausgebildeten Widerstandselement in Serie an einer Spannungsquelle liegt, und einer elektrischen Verstärker- und/oder Schwellenwertdetektorschaltung, deren Eingang mit dem Verbindungspunkt von Messionisationskammer und Widerstandselement verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltung einen relativ niedrigen Ruhestrom zwischen den Speiseleitungenaufweist, wenn das Eingangspotential der elektrischen Schaltung im Ruhezustand, d.h. wenn keine Brandaerosole in der Messionisationskammer vorhanden sind, zwischen einem oberen Schwellenwert und einem unteren Schwellenwert liegt, und dass die elektrische Schaltung einen wesentlich grösseren Strom an die Speiseleitungen abgibt, wenn das Eingangspotential den oberen Schwellenwert überschreitet oder den unteren Schwellenwert unterschreitet.
2. 2. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Melder mit nur zwei Speiseleitungen an eine Signalzentrale anschliessbar ist.
3. 3. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ dass die elektrische Schaltung bei Uebersehrexten

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   des oberen Schwellenwertes and bei unterschreiten des unteren Schwellenwertes ein gleichartiges Signal an die Speiseleitung abgibt»
4. 4. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1* dadurch gekennzeichnet, dass das bei üeberschreiten des oberen Schwellenwertes abgegebene Signal ¥on dem beim unterschreiten des- unteren Schwellenwertes abgegebenen Signals verschieden ist«
5. 5. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Signale a«s Gleichströmen verschiedener Grosse bestehen.
6. 6. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Signal aus ©ineai Gleichstrom und das anders Signal aus einem Wechselstrom, bzw, unterbrochenem Gleichstrom Jbesf
7. 7. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 4_f dadurch gekennzeich-= net, dass die elektrische Schaltung bei über-=· bzw* unter= schreitung mindestens eines der Schwellenwerte in Selbsthal= tung gerät.
8. 8. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltung zwei ¥erstärker- und/oder Schweilenwertdetektor^Slemente aufweist, !»,reiche so ausgebildet and angeordnet sind„ dass das erste Element

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   ein Signal auslöst, wenn der Spannungsabfall über der Messionisationskamraer einen bestimmten Wert überschreitet, und dass das zweite Element ein Signal auslöst, wenn der Spannungsabfall über der Hessionisationskammer einengestimmten Wert unterschreitet.
9. 9. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verstärker- und/oder Schwellenwertdetektor-Elenent als Kaltkathodenröhre ausgebildet ist, deren Steuerelektrode mit dem Eingang der Schaltung verbunden ist, und dass das zweite Verstärker- und/oder Schwellenwertdetektor-Element als Glimmlampe ausgeführt ist, welche parallel zu einem Widerstandselement geschaltet ist.

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10. 10. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beide Schwellenwertdetektor-Elemente zu einer mechanischen Einheit in Form eines Kaltkathoden-Glimmthyratrons mit zwei Zündstrecken vereinigt sind, wobei eine Zündstrecke parallel zur Messionisationskammer und die andere Zündstrecke parallel zu einem Widerstandselement geschaltet ist.
11. 11. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verstärker-und/oder Schwellenwertdetektor-Elemente als Feldeffekttransistoren ausgebildet sind.
12. 12. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 11?dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Feldeffekttransistoren von komplementärem Typ sind, dass die Gate-=»Elektroden beider Feldeffekttransistoren mit dem Eingang der elektrischen Schaltung verbunden sind, und dass beide Feldeffenttransistoren gesperrt sind, wenn das Eingangspotential zwischen dem obereß und dem unteren Schwellenwert liegt»
13. 13» Ionisationsfeuermelder nach Anspruch" 3? dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltung einen Vierschicht= halbleiter mit zwei Steuerelektroden aufweist.,,
14. 14. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass je eine Steuerelektrode des Vierschichthalbleiters mit dem"Ausgang" jeweils eines Verstärker= und/oder Schwellenwertdetektor-Elementes verbunden ist.
15. 15. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltung ausser den beiden komplementären Feldeffekttransistoren einen dritten Transistor sowie ein weiteres Widerstandselement aufweist, welches in Serie mit Messionisationskammer und erstem Widerstandselement geschaltet ist, und dass die Kollektoremitter^trecke des dritten Transistors parallel zu Messionisationskammer und erstem Widerstandselement liegen, und dass der dritte Transistor von einem der beiden Feldeffekttransistoren gesteuert wird.
16. 16. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltung zusätzlich einen vierten Transistor aufweist, dessen Kollektor/emitter/strecke parallel zu einem Emitterwiderstand des den dritten Transistor steuernden Feldeffekttransistors liegt, und welcher vom dritten Transistor gesteuert wird.
17. 17. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis des vierten Transistors zusätzlich von dem anderen Feldeffekttransistor angesteuert wird.
18. 18. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Feldeffekttransistor in Serie mit einem Schaltelement, z.B. einem Relais, liegt, welches bei Absinken des Isolationswiderstandes der Messionisationskammer unter einem bestimmten Wert einen Schaltvorgang auslöst, z.B. den Feuermelder kurzschliesst, dessen Leitung unterbricht oder einen Wechselspannungsgenerator in Betrieb

    009882/U9B

    setzt.