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Die Erfindung betrifft einen lonisationsrauchmelder mit mindestens einer mindestens zwei Elektroden sowie mindestens eine radioaktive Strahlungsquelle enthaltenden geschlossenen Ionisationskammer, die in Reihe mit mindestens einer ebenfalls mindestens zwei Elektroden sowie mindestens eine radioaktive Strahlungsquelle enthaltenden offenen Ionisationskammer zwischen zwei Leiter zum Zuführen einer Betriebsspannung geschaltet ist, mindestens einem Feldeffekttransistor, der mit seiner Steuerelektrode an die Verbindungsleitung der beiden Ionisationskammern und mit seiner Quellen-Senken-Strecke über einen Lastwiderstand an die beiden Zuführungsleiter angeschlossen ist, und einem durch den Feldeffekttransistor gesteuerten Thyristor, dessen steuerbare Stromstrecke zwischen die beiden Leiter geschaltet ist.
Diese bekannten Ionisationsrauchmelder haben jedoch den Nachteil, dass bei Speisung mit einer pulsierenden Spannung, wie sie durch einfaches Gleichrichten einer Wechselspannung ohne Glättung erhalten wird, der Thyristor im Bereich der Nullstellen der Speisespannung nicht leitet, selbst wenn der Feldeffekttransistor ein Zündsignal an den Thyristor liefert. Die Erzeugung eines Rauchmeldesignals ist aber dann nicht mit Sicherheit gewährleistet. Man musste daher die bekannten lonisationsrauchmelder mit einer ausreichend geglätteten Gleichspannung speisen, was eine entsprechend aufwendige Spannungsquelle erfordert.
Weiters besteht beim Betrieb von Ionisationsrauchmeldern der vorstehend geschilderten Art die Gefahr, dass der Feldeffekttransistor eine so hohe Spannung erhält, dass seine wünschenswerterweise niedrig zu wählende Durchschlagspannung überschritten wird, was bei ungeregelten Spannungsquellen durchaus möglich sein kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im besonderen die letztgenannten Schwierigkeiten zu beheben, d. h., einen Ionisationsrauchmelder der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass er auch mit einer einfachen, billigen Spannungsquelle, die eine unkontrolliert pulsierende Spannung liefert, betrieben werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Konstantspannungsschutzschaltung gelöst, welche die dem Feldeffekttransistor zugeführte Spannung unter dessen Durchschlagsspannung hält und welche erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass bei dem eingangs geschilderten Ionisationsrauchmelder zwischen die Senkenelektrode des Feldeffekttransistors und den einen der beiden Betriebsspannungsleiter die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors eingeschaltet, und die Basiselektrode dieses Transistors einerseits über einen Widerstand mit dem einen, anderseits über eine Zenerdiode mit dem andern der beiden Leiter verbunden ist.
Die Erfindung wird an Hand eines in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel umfasst einen erfindungsgemäss ausgestatteten Ionisationsrauchmelder, der überdies auch mit einem Haltekreis ausgestattet ist, der einen Strom liefert, welcher den Thyristor, nachdem dieser einmal gezündet hat, auch dann in leitendem Zustand hält, wenn an den beiden Leitern eine pulsierende Spannung liegt. Dieser Haltekreis ist jedoch-wie bereits angedeutet-nicht Gegenstand des Schutzbegehrens.
Die Fig. 2 und 3 sind Kennlinien, die zur Erläuterung der Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltung herangezogen werden.
Der lonisationsrauchmelder gemäss Fig. 1 enthält eine geschlossene Ionisationskammer--10--mit zwei Elektroden--11 und 12-sowie einer radioaktiven Strahlungsquelle-13--, und eine offene Ionisationskammer--20--, die in entsprechender Weise zwei Elektroden-21, 22-sowie eine radioaktive Strahlungsquelle --23-- enthält und in Reihe mit der geschlossenen Ionisationskammer --10-- zwischen zwei Leiter--1 und 2--geschaltet ist, die zu einer nicht dargestellten Spannungsquelle führen.
Die Verbindung--5--zwischen den beiden Ionisationskammern-10 und 20--ist mit der Steuerelektrode - -31-- eines Feldeffekttransistors --30-- verbunden, dessen Senkenelektrode --32-- über die Emitter-Kollektor-Strecke eines bipolaren Transistors--15--an den Leiter-l--angeschlossen ist, während seine Quellenelektrode-33-über einen Widerstand --4-- mit dem Leiter --2-- verbunden ist.
Die Quellenelektrode--33--ist ausserdem über eine Zenerdiode --34-- mit der Steuerelektrode --41-- eines Thyristors --40-- verbunden. Zwischen die Steuerelektrode --41-- und den Leiter --2-- sind ein
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und der Kondensator--9--bilden einen Haltekreis--60--, der den Thyristor --40-- für eine vorgegebene Zeitspanne im leitenden Zustand hält, wenn der Thyristor einmal gezündet worden ist.
Für die Erläuterung des Betriebes des soweit beschriebenen Ionisationsrauchmelders sei angenommen, dass an den Leitern--l und 2--eine pulsierende Gleichspannung liegt, wie sie durch einfaches Gleichrichten einer Wechselspannung erhalten wird. Da die Ionisationskammern-10 und 20--eine gewisse Eigenkapazität und eine sehr hohe Impedanz haben, bewirken sie eine gewisse Glättung der an ihnen liegenden pulsierenden Spannung. Betrachtet man nämlich die Spannung an der Verbindung --5-- der beiden Ionisationskammern mit einem Oszillographen, so ergibt sich die in Fig. 2 ausgezogen gezeichnete Kurve --51--, wenn die offene Ionisationskammer--20-rauchfrei ist.
Wenn jedoch Rauch in die offene Ionisationskammer-20-
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eintritt, wird der sie durchfliessende Ionisationsstrom herabgesetzt und ihre Impedanz nimmt zu, so dass die Spannung an der Verbindung--5--ansteigt und nun den der gestrichelten Linie --52-- in Fig. 2 entsprechenden Verlauf hat. Die Wechselspannungskomponenten--ei und eider durch die Kurven-51 bzw. 52--in Fig. 2 dargestellten Spannungen sind verhältnismässig unabhängig von der An- oder Abwesenheit von Rauch in der offenen Ionisationskammer--20--.
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der offenen Ionisationskammer, die durch eine Impedanzänderung der geschlossenen Ionisationskammer --10-- verursacht wird, nicht sehr stark geändert.
Diese Verhältnisse sind in dem Diagramm gemäss Fig. 3 dargestellt, in dem die Spannung an der Verbindung --5-- längs der Abszisse und der Ionisationsstrom längs der Ordinate aufgetragen sind. Hiebei ist zu beachten, dass die Kurven--71 und 72--der einen Kammer von links nach rechts und die Kurven--61 und 62--der zweiten Kammer von rechts nach links gezeichnet sind, und weiters, dass durch die beiden Kammern infolge der Serienschaltung der gleiche Strom fliesst und dass die Summe der Spannungen an beiden Kammern der Speisespannung entspricht.
Die Spannung an der geschlossenen
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eintritt, ist die Spannung an der geschlossenen Ionisationskammer--10--niedrig und sie ändert sich entsprechend der gestrichelten Kurve--62--, während die Spannung an der Verbindung--5--hoch ist (gestrichelte Kurve --52-- in Fig. 2), wie aus Fig. 3 ohne weiteres ersichtlich ist. In beiden Fällen existiert
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mIonisationsstrom in der offenen Ionisationskammer --20-- dazu, sich entsprechend der gestrichelten Kurve --72-- (Fig. 3) zu ändern. Der Ionisationsstrom in der offenen Ionisationskammer--20--ändert sich also wegen der von Natur aus grossen Zeitkonstante der Ionisationskammer auch dann nicht wesentlich, wenn an den Leitern-l und 2-eine pulsierende Spannung liegt.
Die Spannung an der Verbindung --5-- der beiden Ionisationskammern wird also durch das Eindringen von Rauch in die offene Ionisationskammer zwischen den
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t auf V(Fig. 3) und der die Quellen-Senken-Strecke des Feldeffekttransistors --30-- durchfliessende Strom nimmt entsprechend zu. Wenn die Spannung am Widerstand --4-- die Zenerspannung der Zenerdiode--34-- überschreitet, überträgt diese ein Zündsignal zur Steuerelektrode des Thyristors--40--, das diesen in den leitenden Zustand schaltet. Da jedoch zwischen den Leitern--l und 2--eine pulsierende Spannung liegt, würde der gezündete Thyristor beim Abfallen der Speisespannung auf Null wieder sperren, wenn dieser
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diesen Entladestrom im leitenden Zustand gehalten.
Durch das Leiten des Thyristors--40--werden die beiden Leiter-l und 2--über den Widerstand--7-, der einen verhältnismässig kleinen Widerstandswert hat, verbunden und der durch die Leiter--l und 2-fliessende Strom nimmt dementsprechend zu. Die Stromzunahme wird wahrgenommen und löst einen Alarm aus.
Versuche haben gezeigt, dass sich die Empfindlichkeit des beschriebenen Ionisationsrauchmelders kaum ändert und dass dieser einwandfrei arbeitet, solange der Effektivwert der an den Leitern--l und 2-liegenden pulsierenden Spannung im wesentlichen konstant gehalten wird. Selbstverständlich kann der beschriebene Ionisationsrauchmelder auch mit einem geglätteten Gleichstrom betrieben werden.
Der oben beschriebene Ionisationsrauchmelder benötigt zur Speisung keine teure stabile Gleichspannungsquelle und zeichnet sich daher durch sehr geringe Anlagekosten und wirtschaftlichen Betrieb aus.
Gemäss der Erfindung wird die Zuverlässigkeit bei Betrieb mit einer unstabilisierten Spannungsquelle dadurch noch weiter erhöht, dass dem Feldeffekttransistor eine spezielle Schutzschaltung zugeordnet ist, die gewährleistet, dass der Feldeffekttransistor, dessen Durchbruchsspannung niedrig sein kann, nie eine Spannung erhält, die einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Wie erwähnt, ist die Abflusselektrode --32-- des Feldeffekttransistors --30-- über die Kollektor-Emitter-Strecke eines bipolaren Transistors--15--mit der Leitung--l--verbunden. Die Basiselektrode des Transistors --15-- ist mit der Verbindung --18-- zwischen einem Widerstand--16-und einer Zenerdiode--17--verbunden, die in Reihe zwischen die Leiter--l und 2-geschaltet sind. Die Basiselektrode des Transistors--15--wird dementsprechend auf einer durch die Zenerdiode--17-bestimmten, konstanten Spannung gehalten.
Der Transistor-15--, der Widerstand--16--und die
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Zenerdiode--17--bilden also eine Konstantspannungs-Schutzschaltung für den Feldeffekttransistor-30-.
Wenn bei dem Ionisationsrauchmelder gemäss Fig. 1 die Spannung zwischen den Leitern-l und 2--
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Feldeffekttransistors--30-undTransistors--15--eine Erhöhung der Impedanz der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors --15-- und dementsprechend eine Zunahme der Spannung an seiner Emitter-Kollektor-Strecke zur Folge. Die Spannung an der Senkenelektrode-32-des Feldeffekttransistors-30-kann dadurch unter einem vorgegebenen Wert gehalten werden.
Der Ionisationsrauchmelder gemäss der Erfindung hat folgende Vorteile : Der Feldeffekttransistor, z. B. ein Feldeffekttransistor mit isolierter Steuerelektrode, der eine niedrige Durchbruchsspannung hat, kann auch durch vorübergehende Überspannungen nicht beschädigt werden, die z. B. durch ein Relais oder ein Läutwerk am Ort der Spannungsquelle erzeugt werden. Der Ionisationsrauchmelder kann ferner ohne die Gefahr von Beschädigungen des Feldeffekttransistors durch eine ungeregelte Spannungsquelle gespeist werden, die eine stark schwankende Ausgangsspannung liefert.
Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel lässt sich selbstverständlich in der verschiedensten Weise abwandeln, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. Das Ausführungsbeispiel enthält zwar jeweils nur eine einzige geschlossene Ionisationskammer und eine einzige offene Ionisationskammer mit jeweils nur einem einzigen Paar von Elektroden und einer einzigen radioaktiven Strahlungsquelle ; selbstverständlich kann ein lonisationsrauchmelder gemäss der Erfindung in der Praxis eine beliebige Anzahl von geschlossenen und offenen Ionisationskammern mit einer beliebigen Anzahl von Elektroden und radioaktiven Strahlungsquellen enthalten, wenn sich dies als zweckmässig erweisen sollte. Gewünschtenfalls können auch mehr Feldeffekttransistoren als nur einer verwendet werden.