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Elektronischer Flammenwächter
Bisher übliche Flammenwächter verwendeten als wärmeempfindliche Elemente neben Vakuumzel- len vornehmlich temperaturempfindliche Widerstände aus Metallsulfiden. Es ist ferner bekannt, die zur
Anzeige sichtbarer und unsichtbarer Strahlungen verwendeten Transistoren u. dgl. Halbleiterelemente (Phototransistor, Photodiode) auch bei der Überwachung von Flammen, etwa bei Gas- oder Ölfeuerungen einzusetzen. Nun haben Transistoren u. dgl. bekanntlich die Eigenschaft, bei höheren Temperaturen sehr an Empfindlichkeit zu verlieren, bzw. den Ruhestrom zu vergrössern. Bei der Überwachung von Flammen ist es aber unvermeidlich, dass der Wärmefühler der Wärmestrahlung ungehindert ausgesetzt ist, und da- her eine Temperaturzunahme erfährt.
Die Erfindung bietet nun die Möglichkeit, die erwähnten Nachteile weitestgehend auszuschalten, indem der Transistor od. dgl. an den Eingang eines Wechselstromverstärkers angeschlossen ist, dessen Aus- gang über eine Gleichrichterstufe eine Schaltstufe, z. B. ein Schaltrelais oder eine Anzeige-, Registrier- od. dgl. Einrichtung steuert.
Die Erfindung fusst nämlich auf der Erfahrungstatsache, dass Flammen nicht gleichmässig leuchten, sondern flackern, d. h. eine Strahlung optischer oder thermischer Natur mit wechselnder Intensität aus- senden. Diese Strahlung repräsentiert sich also-wenn man sie ins elektrische Analogon überträgt, z. B. als Gleichstrom, dem ein Wechselstrom überlagert ist. Durch die erfindungsgemässe Anordnung wird nun der Gleichstromanteil unterdrückt, und lediglich der Wechselstromanteil ausgewertet. Wechselströme lassen sich im Gegensatz zu Gleichströmen (sinngemäss auch-Spannungen) leicht und beliebig verstär- ken.
Selbst wenn daher die Empfindlichkeit des Transistors zufolge einer Temperaturzunahme erheblich gesunken ist, genügt der noch vorhandene Wechselstromanteil völlig, um nach entsprechender Verstär- kung eine ausreichende Anzeigegrösse zu liefern.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Anordnung ist der, dass es unschwer möglich ist, fäl- schende Einflüsse fremder Strahlungsquellen auszuschalten, also z. B. vom Tageslicht oder von künstlichen
Lichtquellen. Zu diesem Zwecke ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass zwischen dem Ausgang des Ver- stärkers und dem Eingang der Schaltstufe eine Torschaltung und ein Tiefpassfilter eingeschaltet ist. Die
Torschaltung hat dabei den Zweck, einen oberen Pegel zu schaffen, der verhindert, dass überhöhte Lei- stungsspitzen in den Schaltkreis gelangen, die-etwa durch einzelne Lichtspitzen verursacht-zu Fehl- anzeigen oder Überlastungen führen könnten.
Der Tiefpass siebt Frequenzen etwa ab 30 Hz ab, so dass die
Schaltung für die normale Netzfrequenz, also auch für damit betriebene Lichtquellen unempfindlich wird.
Weitere erfindungsgemässe Massnahmen, die im einzelnen noch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles hervorgehen werden, zielen darauf ab, Fehlanzeigen zu verhindern, falls es zu Defekten einzelner Schaltelemente des Verstärkers kommen sollte.
In der Figur ist ein volltransistorierter Flammenwächter gemäss der Erfindung dargestellt. Er besteht aus zwei Verstärkerstufen I und 11, der Torstufe III, dem Tiefpass IV, der Schaltstufe V und dem Netz- transformator VI. Die Stufen I - IV sind - wie gesagt mit Transistoren bestückt-in an sich bekannter
Weise geschaltet, d. h. durch RC-Glieder miteinander gekoppelt. Am Eingang der ersten Verstärkerstu- fel liegt durch einRC-Glied 2,3 angekoppelt der die Strahlung aufnehmende Transistor 1. Der Tiefpass IV ist von einer RC -Kette 4, 5 gebildet, die Schaltstufe V enthält einen als Gleichrichter wirkenden Transistor 6 und - beispielsweise - ein Schaltrelais 7.
Der Netztransformator VI speist zwei Sammelschienen 8 und 9 mit einer Wechselspannung geeigneter
Grösse, welche nun, gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung, die einzelnen Stufen über individuelle Gleichrichter 10 - 14 mit Gleichspannungen versorgt, die für den Betrieb der Transistoren der einzelnen Stufen erforderlich sind. Diesen Gleichrichtern sind die üblichen Siebwiderstände und-kondensa-
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satoren (z. B. 15 und 16) nachgeschaltet. Bekanntlich sind Siebkondensatoren am meisten störungsgefährdet.
Durch die individuelle Anspeisung jeder Stufe kann nun erreicht werden, dass bei einem Kurzschluss oder Ausfall eines Siebkondensators, d. h. bei einem Zusammenbruch der Gleichspannung oder Auftreten einer Netzbrummspannung der betreffende Transistor gesperrt wird, so dass es zu keiner Betätigung der Schaltstufe kommt. Damit ist im Betrieb die richtige Funktion des Flammenwächters dauernd überwacht.
Für die beiden Verstärkerstufen l und II genügt übrigens ein einziger gemeinsamer Gleichrichter, um diese Wirkung hervorzurufen, da bei Ausfall der Siebkondensatoren eine starke Gegenkopplung auftritt. Die Trennung der Gleichstromversorgung ermöglicht die Verwendung verschiedener Potentiale für die einzelnen Stufen in der Art, dass bei einem eventuellen Kurzschluss der Koppelkondensatoren (z. B 16) kein Ansprechen der Schaltstufe erfolgt. Die bei Verwendung mehrerer Einweggleichrichter ermöglichte wahlweise Ausnützung beider Wechselstromphasen (z. B. 10) verhindert wirksam etwaige Rückkopplungen über die Netzversorgung. Es ist auch zu erwähnen, dass diese Schaltung mit gleichem Vorteil natürlich auch für alle ändern Arten von strahlungsempfindlichen Elementen am Eingang der Schaltung angewendet werden kann.
PA TENT ANSPRÜCHE :
1. Elektronischer Flammenwächter, bei dem als strahlungsempfindliches Element ein Transistor, ein
EMI2.1
anSchaltstufe, z. B. ein Schaltrelais, oder eine Anzeige-, Registrier-, od. dgl. Einrichtung steuert.