Die Erfindung betrifft eine Feueralarm-Einrichtung mit einem mittels lonisation arbeitenden, für eine bestimmte Mindeststeuerspannung ausgehildeten Rauchmelder, der ein Signal erzeugt, sofern Rauch vorhanden ist und eine ihm zugeführte Speisespannung die Mindeststeuerspannung übersteigt, ferner mit einer Spannungsquelle für eine die Mindeststeuerspannung übersteigende Speisespannung, und mit einem vom Signal gesteuerten Alarmgerät.
Bestehende derartige Einrichtungen umfassen eine Vielzahl an verschiedenen Stellen angeordneter Meldeeinheiten, hestehend aus Rauchmelder vom lonisationstyp, welche zwischen zwei sich von einer Zentraleinheit erstreckenden Leitern parallelgeschaltet sind. Die Zentraleinheit enthält eine Leistungsquelle somit ein Relais. welches zwischen den zwei Leitern seriegeschaltet ist. und ferner ein vom Relais gesteuertes Alarmgerät. Der Rauchmelder dient als Meldeeinheit und weist zwei Ionisationskammern auf, von welchen jede zwei Elektroden und eine radioaktive Quelle zur lonisation der Atmosphäre in der Kammer enthält. Die eine Kammer ist gegen die Umgebungsatmosphäre abgeschlossen und wird als geschlossene lonisationskammer bezeichnet, während die andere offen ist und als offene lonisationskammer bezeichnet wird.
Die beiden Kammern sind zwischen den beiden Leitern seriegeschaltet. Die Torelektrode eines Feldeffekttransistors ist am gemeinsamen Anschluss der beiden lonisationskammern angeschlossen und die Abfluss-Quelle Strecke ist mit einem Lastwiderstand zusammen zwischen den zwei Leitern seriegeschaltet. Ferner ist ein siliziumgesteuerter Gleichrichter vorgesehen, dessen Steuerelektrode über eine Zenerdiode an der Quellenelektrode des Feldeffekttransistors angeschlossen und ausserdem in einer Leiterverbindung zwischen den beiden Leitern angeordnet ist.
Wenn Rauch in die offene Ionisationskammer eindringt, sinkt der Ionisierungsstrom darin, wodurch die Spannung im gemeinsamen Anschlusspunkt und somit an derTorelektrode des Feldeffekttransitors entsprechend ansteigt. Dies führt zu einer Erhöhung der Quellenspannung des Feldeffekttransistors und. wenn sie die Zenerspannung der Zenerdiode übersteigt, wird sie der Steuerelektrode des Gleichrichters zugeführt, welcher leitend wird und die beiden Leiter kurzschliesst.
Dadurch wird das Relais erregt und betätigt das Alanngerät.
Einrichtungen dieser Art haben den Nachteil, dass ein Alarm auch dann ausgelöst wird, wenn der Rauchmelder, z.B.
infolge eines Defekts beim Feldeffekttransistor oder ungenügender Isolation anspricht, d.h. wenn kein Rauch in der Isolationskammer vorhanden ist.
Zweck der Erfindung ist es somit, eine Feueralaim- Einrichtung zu schaffen, welche zwischen falschem und richtigem Alarm bei Rauchmeldern vom Ionisationstyp unterscheiden kann.
Die erfindungsgemässe Feueralarm-Einrichtung der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannungsregulator zur Herabsetzung der Speisespannung auf einen Wert unterhalb der Mindeststeuerspannung vorgesehen ist. um dadurch den Rauchmelder in Abhängigkeit vom Signal auszuschalten und die Speisespannung als Folge der Ausschaltung des Feuermelders wieder zu erhöhen, und dass ein Diskriminator zum Unterscheiden zwischen einem periodischen, durch Zusammenwirken des Rauchmelders mit dem Spannungsregulator entstandenen Ausgangssignal und einem kontinuierlichen Fehlersignal, welches durch fehlerhaften Betrieb verursacht wird, und somit zum selektiven Einschalten des Alarmgerätes, vorgesehen ist.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Feueralarm-Einrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1 ein Schaltbild einer bestehenden Ausführung einer Feueralarm-Einrichtung vom Ionisationstyp;
Fig. 2 ein Strom-Spannungsdiagramm der Ionisationskammern zur Erläuterung der Erfindung;
Fig. 3 ein Blockschema einer Einrichtung gemäss der Erfindung;
Fig. 4 ein Schaltbild einer Einrichtung gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfidnung;
Fig. 5 wie Fig. 4, jedoch gemäss einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 6 wie Fig. 4, jedoch gemäss einer dritten Ausführungsform;
Fig. 7 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Unterscheidung der Stromänderungsart, und
Fig. 8-1 und
8-2 drei Diagramme der Betätigungsarten verschiedener Relais im Stromkreis nach Fig. 7.
In Fig. 1 ist ein typisches Beispiel einer Feueralarm Einrichtung bestehender Ausführung mit einer Meldeeinheit 1, welche mittels zwei Leiter 3 und 4 mit einer Zentraleinheit 2 verbunden ist, dargestellt. Obschon in der Praxis mehrere Meldeeinheiten 1 zwischen den Leitern 3 und 4 parallelgeschaltet sind, ist einfachheitshalber nur eine Meldeeinheit dargestellt. Die Meldeeinheit 1 besteht aus einem herkömmlichen Rauchdetektor vom Ionisationstyp und schliesst eine geschlossene Ionisationskammer 10 und eine offene lonisationskammer 20 ein, welche zwischen den Leitern 3 und 4 seriegeschaltet sind. Ein Feldeffekttransistor 6 ist mit einer am Verbindungspunkt 5 der beiden Ionisationskammern angeschlossenen Torelektrode und mit einer Abfluss Quellestrecke versehen, welche über einen Lastwiderstand 7 die beiden Leitern 3 und 4 verbindet.
Die Steuerelektrode eines siliziumgesteuerten Gleichrichters 8 ist über eine Zenerdiode 9 mit der Quellenelektrode des Feldeffekttransistors 6 verbunden. Ferner ist der Gleichrichter 8 zwischen den Leitern 3 und 4 angeschlossen. Die Steuerelektrode des Gleichrichters 8 ist ferner durch einen Ableitwiderstand 14 mit dem Leiter 4 verbunden. Die geschlossene lonisationskammer 10 hat zwei Elektroden 11 und 12 und eine radioaktive Quelle 13 und die offene Ionisationskammer 20 zwei Elektroden 21 und 22 sowie eine radioaktive Quelle 23. Die geschlossene Ionisationskammer 10 kann durch einen festen Widerstand mit vergleichbaren Widerstandswert ersetzt werden.
Die Zentraleinheit 2 enthält eine Leistungsquelle 15 und ein elektromagnetisches Relais 16, welches zwischen den beiden Leitern 3 und 4 angeschlossen ist, sowie ein Alarmgerät mit einem Relaiskontakt 17, einer Leistungsquelle 18, einem Lautsprecher 24 und einer Signallampe 25.
Nachfolgend wird die Anordnung gemäss Fig. 1 unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben. In Fig. 2 ist die Spannung im Verbindungspunkt 5 der beiden lonisationskammern 10 und 20 in Fig. 1 an der Abzisse und der lonisationsstrom durch jede Ionisationskammer in der Ordinate eingetragen. Die Kurve A ist die Lastkurve der geschlossenen Ionisationskammer 10 und zeigt den Ionisationsstrom in der geschlossenen Ionisationskammer 10 als Funktion der Spannung im Verbindungspunkt 5 bei Normalspannung. In Kurve B ist der Ionisationsstrom in der offenen Ionisationskammer als Funktion der Spannung im Verbindungspunkt 5 in normalem Überwachungszustand, wenn in der offenen Ionisationskammer kein Rauch vorhanden ist, dargestellt.
Da die beiden Ionisationsströme im Stromkreis nach Fig. 1 gleich sein müssen, ist es selbstverständlich, dass die Spannung im Verbindungspunkt 5 bei der Spannung E2 stabilisiert ist, welche dem Schnittpunkt der beiden Kurven A und B entspricht, sofern in der offenen Ionisationskammer 20 kein Rand vorhanden ist. Wenn dagegen Rauch in die offene Ionisationskammer 20 eindringt, ändert sich die Kennlinie der offenen Ionisationskammer beispielsweise zu Kurve B'. Die Spannung im Punkt 5, d.h. die Torspannung des Feldeffekttransistors 6, steigt dann, wie in Fig. 2 gezeigt, von E2 auf E1.
Das verursacht eine entsprechende Erhöhung der Quellenspannung des Feldeffekttransistors 6 und, wenn sie die Zenerspannung der Zenerdiode 9 übersteigt, wird sie der Steuerelektrode des Gleichrichters 8 zugeführt, damit dieser leitend wird. Weil die beiden Leiter 3 und 4 über den Gleichrichter 8 angeschlossen sind, zieht das Relais 16 der Zentraleinheit 2 an und schliesst den Kontakt 17, wodurch ein Feueralarm entsteht.
Wenn der Gleichrichter 8 einmal leitend ist, kehrt er nicht in den Sperrzustand zurück, sofern nicht die Verbindung zur Leistungsquelle unterbrochen wird. Dies ist auch dann der Fall, wenn der Rauchmelder infolge einer Fehlanzeige, z. B. wegen eines Defektes des Feldeffekttransistors oder der Isolation oder auch wegen eines elektrischen Geräusches oder eines Luftstromes, ausgelöst wird, wobei derartige Fehlanzeigen nicht von einem normalen Feueralarm zu unterscheiden sind.
Falls die zwischen den Leitern 3 und 4 angelegte Spannung reduziert wird, variiert die Lastkurve A wie durch die gestrichelte Kurve A' in Fig 2 angedeutet, und die Torspan nung E1 wird auf E1 ' reduziert. Falls der Stromkreis und der Gleichrichter 8 derart ausgebildet sind, dass die angelegte Spannung sinkt, wenn der Gleichrichter 8 leitend wird, und dieser ferner bei Reduktion der Torspannung E1, nicht mehr leitend ist, wird das Relais 16 von in die offene Ionisationskammer 20 eintretendem Rauch zunächst erregt, jedoch bald wieder unabhängig davon, ob Rauch in der Ionisationskammer 20 vorhanden ist oder nicht, entregt.
Wenn aber der Gleichrichter 8 deshalb leitend wird, weil ein Fehler, beispielsweise in Form eines Defekts am Feldeffekttransistor 6, vorliegt, und dieser Fehler in keinem Zusammenhang mit der Torspannung des Feldeffekttransistors 6 steht, nimmt der Gleichrichter 8 auch dann nicht seinen nichtleitenden Zustand wieder ein, wenn die zugeführte Spannung reduziert wird. Diese Fähigkeit ist bei bestehenden Ausführungen nicht vorhanden.
In Fig. 3 ist das Beispiel eines Grundschema der Feuer alarm-Einrichtung gemäss der Erfindung dargestellt. Darin ist ein Spannungsregulator 26 zwischen einer Spannungsquelle 15 und einem Rauchmelder 27 angeschlossen. Der Rauchmelder 27 schliesst, wie oben erwähnt, einen Umkehrschalter sowie eine Ausgangsvorrichtung in Form eines Relais 16 (Fig. 1) ein, welches erregt wird, sobald der Gleichrichter 8 leitend wird.
Der Spannungsregulator 26 hat die Aufgabe, die angelegte Spannung auf eine bestimmte niedrige Höhe zur reduzieren, wenn der Gleichrichter leitend wird, um dann wieder diese Spannung auf den Ausgangswert zu erhöhen, wenn der Gleichrichter nicht mehr leitend ist. Wenn Rauch in die offene Ionisationskammer eindringt, wird der Gleichrichter 8 leitend und somit die Ausgangsvorrichtung erregt, während der Spannungsregulator 26 die angelegte Spannung reduziert.
Dementsprechend wird der Gleichrichter 8 von der zugeführten reduzierten Spannung 26 wieder in den nichtleitenden Zustand gebracht, wodurch die Ausgangsvorrichtung und der Spannungsregulator 26 die angelegte Spannung auf den Ausgangswert reduzieren, damit der Ausgangszustand des Rauchmelders 27 wieder hergestellt wird. Durch die Wiederholung des obengenannten Betriebs erzeugt die Ausgangsvorrichtung ein intermittierendes oder periodisches Ausgangssignal.
Für den Fall aber, dass der Gleichrichter aus irgend einem Grunde, d.h. nicht durch Erhöhung der Torspannung des Feldeffekttransistors, unerwünscht leitend wird, bleiben der Gleichrichter und somit die Ausgangsvorrichtung auch dann leitend, wenn die angelegte Spannung durch den Spannungsregulator 26 reduziert wird, weil die reduzierte Torspannung des Feldeffekttransistors in diesem Falle keinen Einfluss mehr auf die Steuerung des Gleichrichters ausübt. Dementsprechend erzeugt die Ausgangsvorrichtung ein dauerndes Ausgangssignal. Dies ist auch dann der Fall, wenn die Leiter 3 und 4 aus anderen Gründen, z. B. wegen defekter Isolation, kurzgeschlossen werden. Die angelegte Spannung wird dabei durch einen Kurzschluss ohne die Mitwirkung des Spannungsregulators 26 reduziert.
Wenn der Gleichrichter durch eine vorübergehende elektrische Störung oder einen Windstoss in den leitenden Zustand übergeht, wird er sofort wieder in den nichtleitenden Zustand zurückgestellt und die Ausgangsvorrichtung erzeugt ein Signal.
Ein Diskriminator 28 in Fig. 3 unterscheidet zwischen derartigen Betätigungen des Rauchmelders 27, d.h. zwischen seinem normalen und nicht normalem Betrieb und erzeugt Ausgangssignale entsprechend den respektiven Betätigungsarten. Ein Informationsgerät 29 in Fig. 3 empfängt die Ausgangssignale vom Diskriminator 28 und teilt mit oder zeigt Feuerausbruch oder Beschädigung des Rauchmelders in getrennter oder unterschiedlicher Weise an.
In 4, 5 und 6 sind drei Ausführungsformen dargestellt, welche hauptsächlich praktische Anordnungen des Spannungsregulators 26 und des Rauchmelders 27 nach Fig. 3 zeigen. Wie bei Fig. 1, 2 und 3 sind darin eine Meldeeinheit 1, eine Zentraleinheit 2 und zwei Leiter 3 und 4 vorgesehen. In der Praxis ist eine Vielzahl Meldeeinheiten zwischen den Leitern 3 und 4 parallelgeschaltet, jedoch ist einfachheitshalber nur eine Einheit in der Zeichnung dargestellt.
In Fig. 4 besteht die Meleeinheit aus einem Rauchmelder 1 vom Ionisationstyp, welcher demjenigen nach Fig. 1 ähnlich ist.
Der Gleichrichter 8 in Fig. ist aber in Fig. 4 durch einen bipolaren Transistor 31 ersetzt. Die Basiselektrode des Transistors 31 ist mit der Zenerdiode 9, und die Emitter Kollektor-Strecke über eine zweite Zenerdiode 32 zwischen den beiden Leitern 3 und 4 angeschlossen. Der Transistor 31 und die Zenerdiode 32 arbeiten wie nachfolgend beschrieben zusammen, um die Funktion des Spannungsregulators 26 in Fig.
3 zu erfüllen. Die Zenerdiode 32 ist mit einer Signallampe 33 parallelgeschaltet, welche den leitenden Zustand der Zenerdiode 32 anzeigt.
Wenn Rauch in die offene Ionisationskammer 20 des Rauchmelders nach Fig. 4 eindringt, entsteht der gleiche Vorgang wie in Verbindung mit dem herkömmlichen Rauchmelder nach Fig. 1 beschrieben, wobei an der Basiselektrode des Transistors 31 eine Steuerspannung entsteht, welche ihn leitend macht. Wegen der Zenerdiode 32 sind aber die Leiter 3 und 4 nicht direkt kurzgeschlossen und eine der Zenerspannung der Zenerdiode 32 entsprechende Spannung bleibt, wie oben beschrieben, als reduzierte Spannung.
Infolge dieser Reduktion der angelegten Spannung wird die Torspannung am Feldeffekttransistor, wie in Fig. 2 gezeigt, entsprechend von E, auf E1, reduziert. Wenn deshalb die Zenerspannung der Zenerdiode 32 im voraus gewählt wird, damit die Torspannung E1, die Quellenspannung des Feldeffekttransistors 6 erzeugt, welche nicht die Zenerspannung der Zenerdiode 9 übersteigt, wird der Transistor 31 ausgeschaltet und die ursprüngliche Speisespannung zwischen den beiden Leitern 3 und 4 wird wieder hergestellt. Dadurch wird der Transistor 31 abwechselnd vom leitenden zum nichtleitenden Zustand geschaltet und das Relais 16 in der Zentraleinheit 2 wird periodisch erregt, wie die Wellenform 16 der Fig. 8-1 schematisch darstellt.
Die Meldeeinheit 1 der Fig. 5 ist genau gleich wie diejenige der Fig. 4, jedoch mit der Ausnahme, dass ein fester Widerstand 34 anstelle der Zenerdiode 32 eingebaut ist. Die Zentraleinheit 2 schliesst ferner eine weitere Leistungsquelle 35 ein, welche anstelle der Leistungsquelle 15 mittels eines Umschaltkontakts 16-1 des Relais 16 eingeschaltet werden kann. Die Spannung der Leistungsquelle 35 ist kleiner als diejenige der Leistungsquelle 15 und ist im voraus festgelegt, um der obengenannten, reduzierten Spannungsbedingung zu genügen.
Wenn Rauch in die offene Ionisationskammer 20 eindringt, wird derTransistor 31 leitend und das Relais 16 erregt, wobei dessen Umschalt-Kontakt 16-1 von der Lesitungsquelle 15 auf die Leistungsquelle 35 umschaltet. Dadurch wird die Spannung zwischen den Leitern 3 und 4 reduziert und der Transistor 31 wird wie im Falle von Fig. 4 in seinen Speirzustand zurückgeführt. Dadurch entsteht eine periodische Erregung des Relais
16.
Die Einrichtung nach Fig. 6 ist derjenigen nach Fig. 5 gleich, jedoch mit der Ausnahme, dass die Hilfsleistungsquelle 35 und der Umschaltkontakt 16-1 entfernt sind. Bei dieser Einrichtung wird die Impedanz im voraus gewählt, damit die reduzierte Spannung, welche die obengenannte Bedingung erfüllt, zwischen den beiden Leitern 3 und 4 im erregten Zustand erzeugt wird. Dieser Schaltkreis dient zur Änderung der Spannung in gleicher Weise wie in Fig. 4 und 5, wobei das Relais 16 auch hier periodisch erregt wird, wenn Rauch in die offene Ionisationskammer 20 eindringt.
Wenn dagegen das Relais 16 aus irgend einem Grunde fehlerhaft, d.h. nicht durch eine erhöhte Torspannung am Feldeffekttransistor 6 infolge Eindringen von Rauch, erregt wird, verbleibt es so lange in diesem Zustand, bis die Ursache der Erregung, z.B. ein Defekt am Feldeffekttransistor 6 oder an der Isolation, behoben ist. Das ist auch dann der Fall, wenn die angelegte Spannung reduziert und somit die Torspannung gesenkt wird. Damit bleibt das Relais 16, was die Wellenform (16) in Fig. 8-2 schematisch zeigt, dauernd angezogen. Bei einer Fehlbetätigung infolge Elektrogeräusche oder eines Windstosses, wird der Rauchmelder kurz betätigt und kehrt dann wieder in den Ruhezustand zurück, wobei das Relais 16, wie die Wellenform (16) in Fig. 8-3 zeigt, erregt wird.
In Fig. 7 ist eine Ausführungsform des Diskriminators 28 nach Fig. 3 gezeigt, dessen Stromkreis nachfolgend beschrieben wird. Eine Serieschaltung von einem Schliesskontakt 16-2 mit einem Widerstand 44 und einem Kondensator 45. dient als Zeitglied und ist zwischen zwei Leitern 53 und 54 angeschlossen, welche an einer Leistungsquelle angeschlossen sind. Der Verbindungspunkt des Widerstandes 44 mit dem Kondensator 45 ist mit der Torelektrode eines Feldeffekttransistors 46 verbunden, dessen Quelle-Abflussstrecke mit einem Relais 36 senegeschaltet ist, wobei ein Lastwiderstand 47 zwischen den Leitern 53 und 54 angeschlossen ist. Ein Schliesskontakt 36-1 des Relais 36 ist mit der Serieverbindung des Feldeffekttransistors 46 und des Lastwiderstandes 47 parallelgeschaltet und dient als Halte kontakt für das Relais 36.
Ein Schliesskontakt 16-3, ein Relais 38 und ein Öffnungskontakt 37-1 sind zwischen den Leitern 53 und 54 seriegeschaltet, und ein Schliesskontakt 38-1 ist mit dem Relaiskontakt 16-3 parallelgeschaltet und dient als Haltekontakt für das Relais 38. Die Kontakte 16-2 und 16-3 des Relais 16 sind auch in den Fig. 4, 5 und 6 gezeigt. Ein Schliesskontakt 38-2, ein Widerstand 48 und ein Kondensator 49, welche ebenfalls ein Zeitglied bilden, sind zwischen den Leitern 53 und 54 angeschlossen. Die Zeitkonstanten der Relais 36 und 37 müssen im voraus festgelegt werden, um den Betriebsbedingungen der Einrichtung, wie weiter unten beschrieben zu entsprechen. Die beiden Zeitkonstanten können dadurch gleich gemacht werden, dass die Werte der Bauelemente der beiden Stromkreise gleich gewählt werden.
Der oben beschriebene Teil des Stromkreises nach Fig. 7 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Wellenformdiagramme in Fig. 8-1, 8-2 und 8-3 für den Fall, dass die beiden Relais 36 und 37 die gleiche Zeitkonstante haben, näher beschrieben. Wenn Rauch in die offene Ionisationskammer 20 eindringt, wird das Relais 16 in der Zentraleinheit 2 periodisch betätigt, und die Betätigungsart wird von der Wellenform 16 in Fig. 8-1 dargestellt, wie bereits erwähnt. Eine derartige periodische Betätigung des Relais 16 und somit des Kontakts 16-2 führt zu einer langsamen Aufladung des Kondensators 45 und somit zu einer Erhöhung der Torspannung und des Abflussstromes des Feldeffekttransistors 46. Wenn der Abflussstrom einen bestimmten Wert erreicht, wird das Relais 36 erregt und betätigt den Haltekontakt 36-1.
Die Betätigungsart des Relais 16 wird somit von der Wellenform 36 in Fig. 8-1 schematisch dargestellt. Der Kontakt 16-3 des Relais 16 schaltet das Relais 38 ein, welches einen Haltekontakt 38-1 sowie einen Schliesskontakt 38-2 für die Ladestrecke des Kondensators 49 aufweist. Wenn der Abflussstrom des Feldeffekttransistors 50 beim Aufladen des Kondensators 49 einen bestimmten Wert ereicht, wird das Relais 37 erregt, dessen Kontakt das Relais 38 ausschaltet. Der Kondensator wird dadurch langsam entladen und, wenn der Abflussstrom des Feldeffekttransistors 50 unter einen bestimmten Wert sinkt, wird das Relais 37 ausgeschaltet.
Weil der Kontakt 38-2 vom Relais 38 dauernd betätigt wird, und die Ladezeitkonstante der beiden Kondensatoren 45 und 49 wie oben beschrieben gewählt sind, wird der Kondensator 49 rascher als der Kondensator 45 aufgeladen, und das Relais 37 zieht somit früher als das Relais 36 an. Die Betätigungsarten der Relais 37 bzw. 38 sind deshalb von den Wellenformen (37) bzw. (38) in Fig. 8-1 schematisch dargestellt. Der Zeitunterschied zwischen den Vorderkanten derWellenformen (16) und (38) entsprechen der Verzögerung in der Betätigung des Relais 38 nach der Betätigung des Relais 16.
Wenn dagegen der Rauchmelder fälschlicherweise, infolge eines Defektes beim Feldeffekttransistor oder bei der Isolation betätigt wird, wird das Relais 16, wie von der Wellenform (16) in Fig. 8-2 dargestellt, dauernd betätigt, wobei die Ladebedingungen bei den Kondensatoren 45 und 49, von derVerzögerung des Ladeanfanges beim Kondensator 49 abgesehen. gleich sind. Die Betätigung des Relais 36 folgt deshalb früher als beim Relais 37 und zwar entsprechend dieser Zeitverzögerung. Die Betätigungsarten der verschiedenen Relais werden somit von der Fig. 8-2 dargestellt, weil die Betätigung der beiden Relais 37 und 38 gleich wie bei denjenigen der Fig. 8-1 erfolgt.
Wenn der Rauchmelder fälschlicherweise von einem kurzen Elektrogeräusch oder einem Windstoss betätigt wird, wird auch das Relais 16 kurz erregt, was aber nicht zur Erregung des Relais 36 ausreicht. Die Betätigungsarten für die Relais sind in Fig. 8-3 gezeigt.
Durch Vergleich der Zeitpunkte der Betätigung der beiden Relais 36 und 37 kann festgestellt werden, ob eine richtige oder falsche Anzeige durch den Rauchmelder erfolgt, und zwar dadurch, dass es ermittelt wird, welches Relais zuerst schaltet.
Ein Beispiel eines solchen Diskriminatorkreises ist im unteren Teil der Fig. 7 gezeigt.
In Fig. 7 sind vier Relais 39,40,41 und 42 zwischen den Leitern 53 und 54 angeordnet. Das Relais 39 dient zur Betätigung eines nicht gezeigten Anzeigegerätes für Fehlanzeigen und das Relais 41 zur Betätigung eines ebenfalls nicht gezeigten Feueralarmgerätes. Das Relais 39 ist über einen Schliesskontakt 40-1 des Relais 40, ferner einen einpoligen Umschaltkontakt 37-3 und einen Schliesskontakt 36-2 zwischen den beiden Leitern 53 und 54 angeschlossen. Das Relais 40 ist über den Öffnungskontakt des Umschaltkontakts 37-3 und den Schliesskontakt 36-2 zwischen den Leitern 53 und 54 angeschlossen. Ein Schliesskontakt 40-2 ist zwischen den Öffnungskontakt des Umschaltkontakts 37-3 angeschlossen, um einen Haltekontakt des Relais 40 zu bilden.
Das Relais 41 ist über einen Schliesskontakt 42-1 des Relais 42, einem Schliesskontakt des einpoligen Umschaltkontakts 36-3 und einem Schliesskontakt 37-2 zwischen den Leitern 53 und 54 angeschlossen. Das Relais 42 ist über den Öffnungskontakt des Umschaltkontakts 36-3 und den Schliesskontakt 37-2 zwischen den Leitern 53 und 54 verbunden. Ein Schliesskontakt 42-2 ist über den Öffnungskontakt des Umschaltkontakts 36-3 angeschlossen, um einen Haltkontakt für das Relais 42 zu bilden.
Wenn zuerst das Relais 37 und nachher das Relais 36 erregt werden, wie in Fig. 8-1 gezeigt, wird der Kontakt 37-2 geschlossen um das Relais 42 zu erregen, wobei der Schliesskontakt 42-2 als Haltekontakt für das Relais 42 dient. Dann wird der bewegliche Kontaktarm des Umschaltkontakts 36-3 zum festen Kontaktarm gedreht, um das Relais 41 zu erregen, wodurch im genannten Feueralarmgerät eine Anzeige erfolgt.
Was nun das Relais 40 betrifft, so kann es überhaupt nicht erregt werden und zwar deshalb nicht, weil der bewegliche Kontaktarm des Umschaltkontakts 37-3 gegen den mit dem Relais 39 verbundenen Kontaktarm gedreht wird, bevor der Kontakt 36-2 schliesst. Deshalb ist das Relais 39 nicht erregt.
Wenn dagegen zuerst das Relais 36 und dann das Relais 37 erregt werden, wie in Fig. 8-2 gezeigt, entstehen gänzlich entgegengesetzte Vorgänge bezüglich der Relais 39 und 40, wobei das Relais 39 erregt wird um eine Defekt im Fehlanzeigegerät anzuzeigen, und das Relais 41 nicht erregt wird. Im Falle eines Fehlbetriebs, wie in Fig. 8-3 gezeigt, werden keine der beiden Relais 39 und 40 erregt, weshalb kein Alarm entsteht.
Aus der obigen Beschreibung geht hervor, dass die Erfindung eine Unterscheidung zwischen richtigen und falschen Anzeigen des Rauchmelders ermöglichen und somit niemand von einem Fehleralarm infolge einer Fehlanzeige des Rauchmelders gestört zu werden braucht.
Es wird darauf hingewiesen, dass die oben beschriebenen Stromkreise nur zur Erläuterung der Erfindung dienen, wobei verschiedene Änderungen möglich sind. So kann beispielsweise der Diskriminator einen herkömmlichen Impulszähler für die vom Rauchermelder erzeugten Impulse einschliessen.
The invention relates to a fire alarm device with a smoke alarm working by means of ionization, designed for a certain minimum control voltage, which generates a signal if smoke is present and a supply voltage supplied to it exceeds the minimum control voltage, furthermore with a voltage source for a supply voltage which exceeds the minimum control voltage, and with an alarm device controlled by the signal.
Existing devices of this type comprise a multiplicity of signaling units arranged at different points, consisting of smoke alarms of the ionization type, which are connected in parallel between two conductors extending from a central unit. The central unit contains a power source and thus a relay. which is connected in series between the two conductors. and also an alarm device controlled by the relay. The smoke detector serves as a reporting unit and has two ionization chambers, each of which contains two electrodes and a radioactive source for ionizing the atmosphere in the chamber. One chamber is sealed off from the ambient atmosphere and is referred to as a closed ionization chamber, while the other is open and is referred to as an open ionization chamber.
The two chambers are connected in series between the two conductors. The gate electrode of a field effect transistor is connected to the common connection of the two ionization chambers and the drain-source path is connected in series with a load resistor together between the two conductors. A silicon-controlled rectifier is also provided, the control electrode of which is connected to the source electrode of the field effect transistor via a Zener diode and is also arranged in a conductor connection between the two conductors.
When smoke penetrates into the open ionization chamber, the ionization current in it drops, whereby the voltage at the common connection point and thus at the gate electrode of the field effect transistor increases accordingly. This leads to an increase in the source voltage of the field effect transistor and. if it exceeds the zener voltage of the zener diode, it is fed to the control electrode of the rectifier, which becomes conductive and short-circuits the two conductors.
This energizes the relay and activates the Alann device.
Devices of this type have the disadvantage that an alarm is triggered even if the smoke detector, e.g.
responds as a result of a defect in the field effect transistor or insufficient insulation, i.e. when there is no smoke in the isolation chamber.
The purpose of the invention is thus to create a fire alarm device which can distinguish between false and correct alarms in smoke alarms of the ionization type.
The fire alarm device according to the invention of the type mentioned at the beginning is characterized in that a voltage regulator is provided to reduce the supply voltage to a value below the minimum control voltage. in order to switch off the smoke detector depending on the signal and to increase the supply voltage again as a result of the switch-off of the fire detector, and that a discriminator to differentiate between a periodic output signal resulting from the interaction of the smoke detector with the voltage regulator and a continuous error signal which is caused by incorrect operation is caused, and is therefore intended to selectively switch on the alarm device.
In the following, exemplary embodiments of the fire alarm device according to the invention are explained in more detail with reference to the drawing. They represent:
Fig. 1 is a circuit diagram of an existing embodiment of an ionization type fire alarm device;
2 shows a current-voltage diagram of the ionization chambers to explain the invention;
3 shows a block diagram of a device according to the invention;
4 shows a circuit diagram of a device according to a first embodiment of the invention;
FIG. 5 like FIG. 4, but according to a second embodiment;
6 like FIG. 4, but according to a third embodiment;
7 shows a circuit diagram of an embodiment of a device for differentiating the type of current change, and FIG
Figures 8-1 and
8-2 three diagrams of the types of actuation of various relays in the circuit according to Fig. 7.
In Fig. 1 a typical example of a fire alarm device of the existing design with a reporting unit 1, which is connected to a central unit 2 by means of two conductors 3 and 4, is shown. Although several signaling units 1 are connected in parallel between the conductors 3 and 4 in practice, only one signaling unit is shown for the sake of simplicity. The reporting unit 1 consists of a conventional smoke detector of the ionization type and includes a closed ionization chamber 10 and an open ionization chamber 20, which are connected in series between the conductors 3 and 4. A field effect transistor 6 is provided with a gate electrode connected to the connection point 5 of the two ionization chambers and with an outflow source section which connects the two conductors 3 and 4 via a load resistor 7.
The control electrode of a silicon-controlled rectifier 8 is connected to the source electrode of the field effect transistor 6 via a Zener diode 9. Furthermore, the rectifier 8 is connected between the conductors 3 and 4. The control electrode of the rectifier 8 is also connected to the conductor 4 by a bleeder resistor 14. The closed ionization chamber 10 has two electrodes 11 and 12 and a radioactive source 13 and the open ionization chamber 20 has two electrodes 21 and 22 and a radioactive source 23. The closed ionization chamber 10 can be replaced by a fixed resistor with a comparable resistance value.
The central unit 2 contains a power source 15 and an electromagnetic relay 16, which is connected between the two conductors 3 and 4, as well as an alarm device with a relay contact 17, a power source 18, a loudspeaker 24 and a signal lamp 25.
The arrangement according to FIG. 1 is described below with reference to FIG. In FIG. 2, the voltage at the junction 5 of the two ionization chambers 10 and 20 in FIG. 1 is plotted on the abscissa and the ionization current through each ionization chamber is plotted on the ordinate. Curve A is the load curve of the closed ionization chamber 10 and shows the ionization current in the closed ionization chamber 10 as a function of the voltage at the connection point 5 at normal voltage. Curve B shows the ionization current in the open ionization chamber as a function of the voltage at connection point 5 in the normal monitoring state when there is no smoke in the open ionization chamber.
Since the two ionization currents in the circuit according to FIG. 1 must be the same, it goes without saying that the voltage at connection point 5 is stabilized at voltage E2, which corresponds to the intersection of the two curves A and B, provided there is no edge in the open ionization chamber 20 is available. If, however, smoke penetrates into the open ionization chamber 20, the characteristic curve of the open ionization chamber changes to curve B ', for example. The voltage at point 5, i.e. the gate voltage of the field effect transistor 6 then rises, as shown in FIG. 2, from E2 to E1.
This causes a corresponding increase in the source voltage of the field effect transistor 6 and, if it exceeds the Zener voltage of the Zener diode 9, it is fed to the control electrode of the rectifier 8 so that it becomes conductive. Because the two conductors 3 and 4 are connected via the rectifier 8, the relay 16 of the central unit 2 picks up and closes the contact 17, causing a fire alarm.
Once the rectifier 8 is conductive, it does not return to the blocking state unless the connection to the power source is interrupted. This is also the case if the smoke alarm is due to a false indication, e.g. B. is triggered because of a defect in the field effect transistor or the insulation or because of an electrical noise or an air flow, such false indications cannot be distinguished from a normal fire alarm.
If the voltage applied between conductors 3 and 4 is reduced, the load curve A varies as indicated by the dashed curve A 'in FIG. 2, and the Torspanung E1 is reduced to E1'. If the circuit and the rectifier 8 are designed in such a way that the applied voltage drops when the rectifier 8 becomes conductive, and this is also no longer conductive when the gate voltage E1 is reduced, the relay 16 is caused by smoke entering the open ionization chamber 20 initially excited, but soon de-excited again regardless of whether smoke is present in the ionization chamber 20 or not.
If, however, the rectifier 8 becomes conductive because there is an error, for example in the form of a defect in the field effect transistor 6, and this error is not related to the gate voltage of the field effect transistor 6, the rectifier 8 does not resume its non-conductive state when the applied voltage is reduced. This capability is not available in existing designs.
In Fig. 3, the example of a basic scheme of the fire alarm device is shown according to the invention. A voltage regulator 26 is connected therein between a voltage source 15 and a smoke alarm 27. The smoke alarm 27 includes, as mentioned above, a reversing switch and an output device in the form of a relay 16 (FIG. 1) which is excited as soon as the rectifier 8 becomes conductive.
The voltage regulator 26 has the task of reducing the applied voltage to a certain low level when the rectifier becomes conductive, in order to then increase this voltage again to the initial value when the rectifier is no longer conductive. If smoke penetrates into the open ionization chamber, the rectifier 8 becomes conductive and thus the output device is excited, while the voltage regulator 26 reduces the applied voltage.
Correspondingly, the rectifier 8 is brought back into the non-conductive state by the reduced voltage 26 supplied, as a result of which the output device and the voltage regulator 26 reduce the applied voltage to the initial value, so that the initial state of the smoke alarm 27 is restored. By repeating the above operation, the output device generates an intermittent or periodic output.
However, in the event that the rectifier for some reason, i.e. does not become conductive by increasing the gate voltage of the field effect transistor, the rectifier and thus the output device remain conductive even if the applied voltage is reduced by the voltage regulator 26, because the reduced gate voltage of the field effect transistor in this case no longer influences the control of the Rectifier exercises. Accordingly, the output device generates a continuous output signal. This is also the case when the conductors 3 and 4 for other reasons, e.g. B. due to defective insulation, short-circuited. The applied voltage is reduced by a short circuit without the involvement of the voltage regulator 26.
If the rectifier goes into the conductive state due to a temporary electrical disturbance or a gust of wind, it is immediately returned to the non-conductive state and the output device generates a signal.
A discriminator 28 in Fig. 3 distinguishes between such actuations of the smoke alarm 27, i. between its normal and abnormal operation and generates output signals according to the respective types of operation. An information device 29 in FIG. 3 receives the output signals from the discriminator 28 and reports or indicates the outbreak of fire or damage to the smoke alarm in separate or different ways.
In FIGS. 4, 5 and 6 three embodiments are shown, which mainly show practical arrangements of the voltage regulator 26 and the smoke alarm 27 according to FIG. As in FIGS. 1, 2 and 3, a signaling unit 1, a central unit 2 and two conductors 3 and 4 are provided therein. In practice, a large number of signaling units are connected in parallel between conductors 3 and 4, but only one unit is shown in the drawing for the sake of simplicity.
In FIG. 4, the alarm unit consists of a smoke alarm 1 of the ionization type, which is similar to that of FIG.
However, the rectifier 8 in FIG. 4 has been replaced by a bipolar transistor 31 in FIG. The base electrode of the transistor 31 is connected to the Zener diode 9, and the emitter-collector path is connected via a second Zener diode 32 between the two conductors 3 and 4. The transistor 31 and the zener diode 32 work together as described below to enable the function of the voltage regulator 26 in FIG.
3 to meet. The Zener diode 32 is connected in parallel with a signal lamp 33, which indicates the conductive state of the Zener diode 32.
If smoke penetrates into the open ionization chamber 20 of the smoke alarm according to FIG. 4, the same process occurs as described in connection with the conventional smoke alarm according to FIG. 1, a control voltage being created at the base electrode of the transistor 31 which makes it conductive. Because of the Zener diode 32, however, the conductors 3 and 4 are not directly short-circuited and a voltage corresponding to the Zener voltage of the Zener diode 32 remains, as described above, as a reduced voltage.
As a result of this reduction in the applied voltage, the gate voltage at the field effect transistor, as shown in FIG. 2, is correspondingly reduced from E to E1. Therefore, if the Zener voltage of the Zener diode 32 is selected in advance, so that the gate voltage E1, the source voltage of the field effect transistor 6, which does not exceed the Zener voltage of the Zener diode 9, the transistor 31 is switched off and the original supply voltage between the two conductors 3 and 4 is restored. As a result, the transistor 31 is alternately switched from the conductive to the non-conductive state and the relay 16 in the central unit 2 is periodically energized, as the waveform 16 of FIG. 8-1 shows schematically.
The reporting unit 1 of FIG. 5 is exactly the same as that of FIG. 4, with the exception that a fixed resistor 34 is built in instead of the Zener diode 32. The central unit 2 also includes a further power source 35, which can be switched on instead of the power source 15 by means of a changeover contact 16-1 of the relay 16. The voltage of the power source 35 is smaller than that of the power source 15 and is set in advance in order to satisfy the above-mentioned reduced voltage condition.
When smoke penetrates into the open ionization chamber 20, the transistor 31 becomes conductive and the relay 16 is energized, with its changeover contact 16-1 switching from the line source 15 to the power source 35. This reduces the voltage between the conductors 3 and 4 and the transistor 31 is returned to its energized state, as in the case of FIG. This creates a periodic excitation of the relay
16.
The device according to FIG. 6 is the same as that according to FIG. 5, with the exception that the auxiliary power source 35 and the changeover contact 16-1 are removed. In this device, the impedance is selected in advance so that the reduced voltage which satisfies the above condition is generated between the two conductors 3 and 4 in the energized state. This circuit serves to change the voltage in the same way as in FIGS. 4 and 5, the relay 16 also being energized here periodically when smoke penetrates into the open ionization chamber 20.
Conversely, if the relay 16 fails for any reason, i.e. is not excited by an increased gate voltage at the field effect transistor 6 due to the penetration of smoke, it remains in this state until the cause of the excitation, e.g. a defect in the field effect transistor 6 or in the insulation has been remedied. This is also the case when the applied voltage is reduced and thus the gate voltage is lowered. Thus, the relay 16, which the waveform (16) in Fig. 8-2 shows schematically, is continuously attracted. In the event of incorrect actuation due to electrical noise or a gust of wind, the smoke alarm is briefly actuated and then returns to the idle state, the relay 16 being energized, as the waveform (16) in Fig. 8-3 shows.
FIG. 7 shows an embodiment of the discriminator 28 according to FIG. 3, the circuit of which is described below. A series circuit of a closing contact 16-2 with a resistor 44 and a capacitor 45 serves as a timing element and is connected between two conductors 53 and 54 which are connected to a power source. The connection point of the resistor 44 with the capacitor 45 is connected to the gate electrode of a field effect transistor 46, the source-drainage path of which is connected to a relay 36, a load resistor 47 being connected between the conductors 53 and 54. A closing contact 36 - 1 of the relay 36 is connected in parallel with the series connection of the field effect transistor 46 and the load resistor 47 and serves as a holding contact for the relay 36.
A closing contact 16-3, a relay 38 and an opening contact 37-1 are connected in series between the conductors 53 and 54, and a closing contact 38-1 is connected in parallel with the relay contact 16-3 and serves as a holding contact for the relay 38 -2 and 16-3 of relay 16 are also shown in FIGS. 4, 5 and 6. A closing contact 38-2, a resistor 48 and a capacitor 49, which also form a timing element, are connected between the conductors 53 and 54. The time constants of the relays 36 and 37 must be determined in advance to suit the operating conditions of the device, as described below. The two time constants can be made the same by choosing the same values for the components of the two circuits.
The above-described part of the circuit of FIG. 7 will now be described in more detail with reference to the waveform diagrams in FIGS. 8-1, 8-2 and 8-3 in the event that the two relays 36 and 37 have the same time constant. When smoke enters the open ionization chamber 20, the relay 16 in the central processing unit 2 is periodically actuated and the mode of actuation is shown by the waveform 16 in Fig. 8-1, as mentioned earlier. Such periodic actuation of the relay 16 and thus of the contact 16-2 leads to a slow charging of the capacitor 45 and thus to an increase in the gate voltage and the discharge current of the field effect transistor 46. When the discharge current reaches a certain value, the relay 36 is energized and actuates the holding contact 36-1.
The manner in which the relay 16 is actuated is thus illustrated schematically by waveform 36 in FIG. 8-1. The contact 16-3 of the relay 16 switches on the relay 38, which has a holding contact 38-1 and a closing contact 38-2 for the charging path of the capacitor 49. When the discharge current of the field effect transistor 50 reaches a certain value when the capacitor 49 is charging, the relay 37 is energized, the contact of which switches the relay 38 off. The capacitor is thereby slowly discharged and, when the discharge current of the field effect transistor 50 falls below a certain value, the relay 37 is switched off.
Because the contact 38-2 is continuously actuated by the relay 38 and the charging time constants of the two capacitors 45 and 49 are selected as described above, the capacitor 49 is charged faster than the capacitor 45, and the relay 37 thus pulls earlier than the relay 36 on. The types of operation of the relays 37 and 38 are therefore shown schematically by the waveforms (37) and (38) in Fig. 8-1. The time difference between the leading edges of waveforms (16) and (38) corresponds to the delay in actuation of relay 38 after relay 16 is actuated.
If, on the other hand, the smoke alarm is activated incorrectly, as a result of a defect in the field effect transistor or in the insulation, the relay 16, as shown by waveform (16) in Fig. 8-2, is continuously activated, whereby the charging conditions for capacitors 45 and 49 apart from the delay in the start of charging for capacitor 49. are the same. The actuation of the relay 36 therefore follows earlier than in the case of the relay 37 and in accordance with this time delay. The types of actuation of the various relays are thus shown in FIG. 8-2 because the actuation of the two relays 37 and 38 takes place in the same way as in those of FIG. 8-1.
If the smoke alarm is erroneously actuated by a brief electrical noise or a gust of wind, the relay 16 is also briefly excited, but this is not sufficient to excite the relay 36. The modes of operation for the relays are shown in Fig. 8-3.
By comparing the times when the two relays 36 and 37 are actuated, it can be determined whether a correct or incorrect display is being made by the smoke detector, namely by determining which relay switches first.
An example of such a discriminator circuit is shown in the lower part of FIG.
In FIG. 7, four relays 39, 40, 41 and 42 are arranged between the conductors 53 and 54. The relay 39 is used to operate a display device, not shown, for false displays and the relay 41 is used to operate a fire alarm device, also not shown. The relay 39 is connected between the two conductors 53 and 54 via a make contact 40-1 of the relay 40, and also a single-pole changeover contact 37-3 and a make contact 36-2. The relay 40 is connected between the conductors 53 and 54 via the break contact of the changeover contact 37-3 and the make contact 36-2. A make contact 40-2 is connected between the break contact of the changeover contact 37-3 in order to form a holding contact of the relay 40.
The relay 41 is connected between the conductors 53 and 54 via a closing contact 42-1 of the relay 42, a closing contact of the single-pole changeover contact 36-3 and a closing contact 37-2. The relay 42 is connected between the conductors 53 and 54 via the break contact of the changeover contact 36-3 and the make contact 37-2. A closing contact 42-2 is connected via the opening contact of the changeover contact 36-3 in order to form a holding contact for the relay 42.
When first relay 37 and then relay 36 are energized, as shown in FIG. 8-1, contact 37-2 is closed to energize relay 42, with closing contact 42-2 serving as a holding contact for relay 42. Then, the movable contact arm of the changeover contact 36-3 is rotated to the fixed contact arm to energize the relay 41, whereby an indication is made in the aforesaid fire alarm device.
As regards the relay 40, it cannot be energized at all, namely not because the movable contact arm of the changeover contact 37-3 is rotated against the contact arm connected to the relay 39 before the contact 36-2 closes. Therefore the relay 39 is not energized.
On the other hand, if the relay 36 and then the relay 37 are energized first, as shown in Fig. 8-2, entirely opposite processes occur with respect to the relays 39 and 40, the relay 39 being energized to indicate a defect in the malfunction indicator and the relay 41 is not excited. In the event of a malfunction, as shown in Fig. 8-3, neither of the two relays 39 and 40 are energized, so no alarm is generated.
It can be seen from the above description that the invention enables a distinction to be made between correct and incorrect displays of the smoke alarm and thus no one needs to be disturbed by an error alarm due to a false display of the smoke alarm.
It should be noted that the circuits described above are only used to explain the invention, and various changes are possible. For example, the discriminator can include a conventional pulse counter for the pulses generated by the smoke alarm.