Die Erfindung betrifft einen Brandmelder mit einem für Brandphänomene empfindlichen Fühler und einer mit diesem verbundenen elektrischen Schaltung zur Auslösung eines Signales bei Überschreitung eines Schwellenwertes durch das Fühler-Ausgangssignal, welche Schaltung über Leitungen mit Spannung versorgt wird.
Als Fühler können beispielsweise Ionisationskammern verwendet werden, deren Ionenstrom sich bei Anwesenheit von Brandaerosol oder Rauch ändert, oder photoelektrische Einrichtungen zur Aufnahme der Flammenstrahlung oder des an Rauchpartikeln reflektierten Streulichtes, auf Temperatur änderungen reagierende Bauteile, oder für andere bei einem Brand auftretende Phänomene empfindliche Einrichtungen.
Die elektrische Schaltung, an welche die Fühler angeschlossen sind, ist meist so eingerichtet, dass sie ein Signal auslöst oder an eine Signalzentrale weitergibt, sobald das Ausgangssignal des Fühlers einen bestimmten durch die Komponenten der elektrischen Schaltung festgelegten Schwellenwert überschreitet.
In der Praxis treten häufig Störgrössen auf, welche auf den Fühler eine ähnliche Wirkung haben wie Brandphänomene, z.B. Staub, nicht von einer Flamme stammendes Störlicht, oder durch andere Effekte hervorgerufene Temperaturerhöhungen.
Um in solchen Fällen eine fehlerhafte Alarmsignalgabe zu verhindern, ist es erforderlich, die Empfindlichkeit der diesen Störgrössen unterworfenen Brandmelder zu verändern. Bei bekannten Brandmeldern geschieht dies entweder durch Änderungen am Fühler selbst, z. B. Auswechslung von Elektroden in der als Fühler dienenden Ionisationskammer, bzw.
Änderung des Elektrodenabstandes, oder durch Auswechslung oder Änderung von Komponenten der elektrischen Schaltung.
Bei diesen vorbekannten Brandmeldern war also jeweils eine Manipulation an jedem einzelnen Brandmelder erforderlich. In grossen und ausgedehnten Brandalarmanlagen, bei welchen viele Melder häufig in grosser Entfernung von einer Signalzentrale über Leitungen an diese angeschlossen sind, ist dieses Verfahren jedoch ausserordentlich aufwendig und zeitraubend.
Es bestand demnach ein Bedürfnis, die Empfindlichkeitseinstellung eines über Leitungen an eine Signalzentrale angeschlossenen Brandmelders ohne jede Änderung am Melder selbst von der Signalzentrale aus vornehmen zu können, ohne zusätzliche Leitungen.
Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der erwähnten Nachteile durch die Schaffung eines Brandmelders, dessen Empfindlichkeit oder Schwellenwert von der Signalzentrale aus auf einfache Weise verändert oder eingestellt werden kann, ohne dass an dem Brandmelder selbst eine Änderung vorgenommen werden muss, ohne Erhöhung der Leitungszahl.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltung des Brandmelders wenigstens ein spannungsempfindliches Schaltelement aufweist, dessen Durchgangswiderstand durch die Spannung an dem Anschlussleitungen veränderbar ist und welches den Widerstand eines den Schwellenwert bestimmenden Bauelementes der elektrischen Schaltung steuert.
Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Schaltschemata von Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben.
Figur 1 zeigt die Schaltung eines Ionisations-Brandmelders.
Figur 2 zeigt die Schaltung eines anderen Ionisations Brandmelders.
Figur 3 zeigt die Schaltung eines auf Strahlungsänderungen reagierenden Brandmelders.
Figur 4 zeigt die Schaltung eines weiteren Ionisations Brandmelders mit einer Vielzahl von einstellbaren Empfindlichkeitsstufen.
Bei der in Figur 1 dargestellten Schaltung eines lonisations Brandmelders ist eine luftzugängliche Ionisationskammer CH, als Fühler in Serie mit einer abgeschlossenen bzw. weniger luftzugänglichen oder weniger rauchempfindlichen Referenz Ionisationskammer CH2 in Serie an die Anschlussklemmen P, K für die Leitungen 11, 12 angeschlossen. Verbindungspunkt CP beider Kammern ist mit der Gate-Elektrode G eines Feldeffekttransistors FET verbunden, dessen Drain-Elektrode über einen Widerstand R1 an die positive Leitung und dessen Source-Elektrode über einen Widerstand R2 an die negative Leitungsklemme angeschlossen ist. Durch die Charakteristik des Feldeffekttransistors FET und die Widerstände R1 und R2 ist der Schwellenwert der Schaltung gegeben.
Sobald infolge einer Widerstandserhöhung der Messionisationskammer CH1 infolge Eindringens von Rauch die Gate-Spannung des Feldeffekttransistors FET über diesen Schwellenwert ansteigt, schaltet dieser vom nichtleitenden in den leitenden Zustand und über dem Drain-Widerstand R1 ändert sich der Spannungsabfall. Die Spannung an der Drain-Elektrode D wird dem Eingang eines elektronischen Schalters SC zugeführt, welcher aus den Transistoren T2 und T3, den Kondensatoren C1 und C2 sowie Widerstand R7 besteht. Die Änderung der Drain Spannung infolge Leitendwerdens des Feldeffekttransistors FET hat somit ebenfalls ein Umkippen des Schalters SC in den leitenden Zustand und das Fliessen eines erhöhten Stromes in den Leitungen 11 und 12 zur Folge, wodurch in einer Signalzentrale ein Alarmsignal ausgelöst wird.
Eine zwischen der positiven und negativen Leitung angeschlossene Zener-Diode ZDI sorgt in Kombination mit dem in der negativen Leitung liegenden Widerstand R6 für eine konstante Versorgungsspannung der beiden Ionisationskammern CH1 und CH2 sowie für einen konstanten Schwellenwert des Feldeffekttransistors FET.
Zwischen den Klemmen P und K ist zusätzlich eine Serieschaltung einer weiteren Zener-Diode ZD2 sowie eines aus den Widerständen R9 und Rlo bestehenden Spannungsteilers angeschlossen. Der Abgriff dieses Spannungsteilers steuert die Basis eines weiteren Transistors T4 an, dessen Kollektorwiderstand durch einen weiteren aus den Widerständen R5 und R8 bestehenden Spannungsteiler gebildet wird. Vom Abgriff dieses weiteren Spannungsteilers wird ein Transistor T1 gesteuert, dessen Kollektor-Emitterstrecke in Serie mit einem aus den Widerständen R3 und R4 bestehenden Spannungsteiler zwischen den Speiseleitungen liegt. Der Abgriff dieses letzten Spannungsteilers ist mit der Source-Elektrode S des Feldeffekttransistors FET verbunden.
Die Wirkung der beschriebenen Schaltung ist die folgende: Solange die über die Leitungen 11 und 12 von der Signalzentrale gelieferte und an den Klemmen P und K liegende Gleichspannung unterhalb der Zener-Spannung der Zener-Diode ZD2 liegt, ist diese gesperrt und der Transistor T1 wird in der angegebenen Weise derart gesteuert, dass er gesperrt ist. Der Schwellenwert des Feldeffekttransistors FET ist in diesem Fall also durch die Grösse des Widerstandes R2 und R3 gegeben.
Wenn jedoch die Klemmenspannung von der Signalzentrale aus auf einen Wert oberalb der Zener-Spannung der Zener-Diode ZD2 erhöht wird, so wird diese leitend, wodurch ebenfalls Transistor T1 zu leiten beginnt. Der Schwellenwert des Feldeffekttransistors FET ändert sich dadurch und wird durch die Hinzuschaltung des Spannungsteilers R3, R4 zum Source Widerstand R2 bestimmt. Dabei wird die Versorgungsspannung der Ionisationskammern und des Feldeffekttransistors durch die Zener-Diode ZD1 konstant gehalten.
Auf diese Weise lässt sich also durch eine einfache Änderung der Leitungsspannung von der Signalzentrale aus die Empfindlichkeit des an diese Leitungen angeschlossenen Ionisations-Brandmelders auf einfache Weise verändern und der Schwellenwert für die Auslösung eines Alarmsignales lässt sich in gewünschter Weise von der Signalzentrale aus ohne Änderungen am Brandmelder selbst einstellen.
Die in Figur 2 dargestellte Schaltung eines weiteren Ionisationsfeuermelders unterscheidet sich von der Schaltung nach Figur 1 darin, dass anstelle der aus den Transistoren T1 und T4 mit den Widerständen R4, R5 und R8 bestehenden Schaltung eine einfachere aus nur einem Transistor T5 mit zugehörigem Kollektor-Widerstand R11 bestehende Schaltung vom Spannungsteiler R9, R1o angesteuert wird. In diesem Fall wird durch die zusätzliche Schaltung nicht der Widerstand R2 überbrückt, sondern Transistor T5 und Widerstand R11 liegen parallel zum Widerstand R3.
Jedoch wird auch in diesem Fall durch eine Leitungszustandsänderung des Transistors Ts infolge einer Änderung der Leitungsspannung von der Zentrale aus die Source-Spannung des Feldeffekttransistors FET und damit sein Schwellenwert geändert, so dass eine Empfindlichkeitseinstellung von der Zentrale aus ebenfalls möglich ist.
Die in Figur 3 dargestellte Schaltung entspricht ebenfalls weitgehend der Schaltung nach Figur 1, wobei lediglich anstelle einer Ionisationskammer eine Photo-Diode SB als Fühler für Brandphänomene verwendet wird. Diese Photo-Diode SB ist an den Eingang eines integrierten Verstärkers AM angeschlossen, dessen positiver Eingang am Abgriff eines aus den Widerständen R11 und R12 bestehenden Spannungsteilers und somit auf konstanter Spannung liegt. Der negative Eingang ist über einen Gegenkoppelungswiderstand R13 mit dem Verstärkerausgang verbunden. Die Ausgangsspannung des Verstärkers AM wird der Basis eines normalen Transistors T6 zugeführt, welcher an die Stelle des Feldeffekttransistors FET tritt.
Auch hier lässt sich wiederum mittels einer Leitungsspannungs änderung über die Zener-Spannung der Zener-Diode ZD2 hinaus der Schwellenwert dieses Transistors T6 durch Überbrückung des Emitter-Widerstandes R2 ändern und sich somit die Empfindlichkeit dieses optischen Brandmelders in gleicher Weise von der Zentrale aus einstellen.
Bei dem Ionisations-Brandmelder, dessen Schaltschema in Figur 4 widergegeben ist, ist die Drain-Elektrode D des Feldeffekttransistors FET direkt an die positive Leitung angeschlossen. Der Schwellenwert wird in diesem Fall nicht durch die Charakteristik des Feldeffekttransistors FET bestimmt, sondern durch die Zener-Spannung einer an die Source Elektrode des Feldeffekttransistors FET angeschlossenen Zener-Diode ZD3, welche auf der anderen Seite über die Widerstände R14 und R15 an der negativen Leitung liegt.
Übersteigt nun der Spannungsabfall am Source-Widerstand R2 die Zener-Spannung der Zener-Diode ZD3, so wird diese leitend und steuert Transistor T, an, welcher wiederum den elektronischen Schalter SC, wiederum bestehend aus den Transistoren T2, T3, den Kondensatoren C1, C2 und Widerstand R7 sowie zusätzlich aus dem Widerstand R16, zum Umkippen in den leitenden Zustand bringt. Parallel zur Zener-Diode ZD3 sind weitere Zener-Dioden ZD4, ZD5 und gegebenenfalls noch weitere Dioden mit entsprechenden Widerständen Rl,, Reib, R19 und R20 geschaltet.
Durch diese weiteren Zener-Dioden ZD4, ZDs werden parallel zum Transistor T, liegende analoge Transistoren T8, Tg angesteuert, welche ebenfalls auf den elektronischen Schalter SC einwirken. Zum Unterschied von der Zener-Diode ZD3 liegt in den Parallel-Pfaden der anderen Dioden jedoch die Kollektor-Emitterstrecke je eines weiteren Transistors To, Tal,. Die Basis dieser Transistoren T1, und T wird ebenso wie in den anderen Ausführungsbeispielen durch die Serie-Schaltung je einer Zener-Diode ZD6, ZD, mit einem zugehörigen Spannungsteiler R21, R22 bzw. R23, R24 angesteuert.
Im Normalfall, wenn die Leitungsspannung an den Klemmen P und K unterhalb der Zener-Spannung der Zener Dioden ZD6 und ZD, liegt, ist somit nur der Pfad mit der Zener-Diode ZD3 geöffnet, welche somit den Schwellenwert des Brandmelders bestimmt. Erhöht man jedoch die Leitungsspannung, so dass eine der Zener-Dioden ZD6 oder ZD, leitend wird, so wird der Parallel-Pfad mit der entsprechenden Zener-Diode ZD4 oder ZDs zusätzlich eingeschaltet. Falls die Zener-Diode ZD4 oder ZD5 nun so gewählt wird, dass deren Zener-Spannung niedriger ist als die der Zener-Diode ZD3, so wird diese zusätzliche Zener-Diode früher durchgeschaltet als Zener-Diode ZD1, so dass in diesem Fall die Diode ZD4 bzw.
ZD5 den Schwellenwert bestimmt. Die Leitungsspannung kann nun so gewählt werden, dass von den zusätzlichen Zener Dioden ZD6, ZD7 entweder keine leitend ist oder nur eine oder sämtliche Dioden. Dementsprechend kann wahlweise der Pfad mit der gewünschten Schwellenspannung von der Zentrale aus eingeschaltet werden. Wie dieses Ausführungsbeispiel zeigt, ist es auf diese Weise auch möglich, mehr als zwei Schwellenwerte von einer Signalzentrale aus einzustellen.
Da in praktisch verwendeten Brandmeldeanlagen häufig eine grosse Anzahl von Brandmeldern parallel über gemeinsa me Leitungen an eine Signalzentrale angeschlossen sind, kann auf diese Weise die Empfindlichkeit sämtlicher Melder durch eine einzige Umschaltung der Leitungsspannung von der
Zentrale aus vorgenommen werden, ohne dass jeder Brandmel der einzeln von Hand umgestellt werden muss.
Es sei noch erwähnt, dass Brandmelder der beschriebenen
Art durch geeignete Wahl der Komponenten auch so eingerich tet werden können, dass ihre Funktionsfähigkeit von einer
Signal-Zentrale aus durch eine Spannungsänderung an den
Leitungen überprüft werden kann. Dazu ist es nur notwendig, einen der Schwellenwerte unter den Normalwert zu legen, so dass bei Umschalten auf diesen niedrigsten Schwellenwert sämtliche angeschlossenen funktionsfähigen Melder anspre chen und ein Alarmsignal liefern.
The invention relates to a fire alarm with a sensor which is sensitive to fire phenomena and an electrical circuit connected to it for triggering a signal when the sensor output signal exceeds a threshold value, which circuit is supplied with voltage via lines.
For example, ionization chambers can be used as sensors, the ion current of which changes in the presence of fire aerosol or smoke, or photoelectric devices for recording the flame radiation or the scattered light reflected from smoke particles, components that react to temperature changes, or other devices that are sensitive to phenomena in a fire.
The electrical circuit to which the sensors are connected is usually set up in such a way that it triggers a signal or forwards it to a signal center as soon as the output signal of the sensor exceeds a certain threshold value determined by the components of the electrical circuit.
In practice, disturbances often occur which have a similar effect on the sensor as fire phenomena, e.g. Dust, interfering light not coming from a flame, or temperature increases caused by other effects.
In order to prevent incorrect alarm signaling in such cases, it is necessary to change the sensitivity of the fire alarms subject to these disturbance variables. In known fire detectors, this is done either by making changes to the sensor itself, e.g. B. Replacement of electrodes in the ionization chamber serving as a sensor, or
Changing the electrode spacing, or by replacing or changing components of the electrical circuit.
With these previously known fire alarms, manipulation of each individual fire alarm was necessary. In large and extensive fire alarm systems, in which many detectors are often connected to a signal center via lines at a great distance, this method is, however, extremely complex and time-consuming.
There was therefore a need to be able to adjust the sensitivity of a fire detector connected to a signal center via lines without any change to the detector itself from the signal center, without additional lines.
The aim of the invention is to eliminate the disadvantages mentioned by creating a fire alarm whose sensitivity or threshold value can be changed or set in a simple manner from the signal center without a change having to be made to the fire alarm itself, without increasing the number of lines.
The invention is characterized in that the electrical circuit of the fire alarm has at least one voltage-sensitive switching element, the volume resistance of which can be changed by the voltage on the connection lines and which controls the resistance of a component of the electrical circuit that determines the threshold value.
The invention is described with reference to the circuit diagrams of exemplary embodiments of the invention shown in the drawings.
Figure 1 shows the circuit of an ionization fire detector.
Figure 2 shows the circuit of another ionization fire detector.
FIG. 3 shows the circuit of a fire alarm which reacts to changes in radiation.
FIG. 4 shows the circuit of a further ionization fire detector with a large number of adjustable sensitivity levels.
In the circuit of an ionization fire alarm shown in Figure 1, an air-accessible ionization chamber CH, as a sensor in series with a closed or less air-accessible or less smoke-sensitive reference ionization chamber CH2 is connected in series to the terminals P, K for the lines 11, 12. The connection point CP of the two chambers is connected to the gate electrode G of a field effect transistor FET, the drain electrode of which is connected to the positive line via a resistor R1 and whose source electrode is connected to the negative line terminal via a resistor R2. The threshold value of the circuit is given by the characteristics of the field effect transistor FET and the resistors R1 and R2.
As soon as the gate voltage of the field effect transistor FET rises above this threshold value as a result of an increase in resistance in the missionization chamber CH1 as a result of smoke penetration, it switches from the non-conductive to the conductive state and the voltage drop changes across the drain resistor R1. The voltage at the drain electrode D is fed to the input of an electronic switch SC, which consists of the transistors T2 and T3, the capacitors C1 and C2 and resistor R7. The change in the drain voltage as a result of the field effect transistor FET becoming conductive thus also results in the switch SC flipping into the conductive state and the flow of an increased current in lines 11 and 12, which triggers an alarm signal in a signal center.
A Zener diode ZDI connected between the positive and negative line, in combination with the resistor R6 in the negative line, ensures a constant supply voltage for the two ionization chambers CH1 and CH2 and a constant threshold value for the field effect transistor FET.
A series circuit of a further Zener diode ZD2 and a voltage divider consisting of resistors R9 and Rlo is also connected between terminals P and K. The tap of this voltage divider controls the base of a further transistor T4, the collector resistance of which is formed by a further voltage divider consisting of the resistors R5 and R8. From the tap of this further voltage divider, a transistor T1 is controlled, the collector-emitter path of which lies in series with a voltage divider consisting of the resistors R3 and R4 between the feed lines. The tap of this last voltage divider is connected to the source electrode S of the field effect transistor FET.
The effect of the circuit described is as follows: As long as the DC voltage supplied via lines 11 and 12 from the signal center and applied to terminals P and K is below the Zener voltage of the Zener diode ZD2, it is blocked and transistor T1 is turned off controlled in the manner indicated so that it is locked. The threshold value of the field effect transistor FET is given in this case by the size of the resistors R2 and R3.
If, however, the terminal voltage is increased from the signal center to a value above the Zener voltage of the Zener diode ZD2, it becomes conductive, whereby transistor T1 also begins to conduct. The threshold value of the field effect transistor FET changes as a result and is determined by connecting the voltage divider R3, R4 to the source resistor R2. The supply voltage of the ionization chambers and the field effect transistor is kept constant by the Zener diode ZD1.
In this way, by simply changing the line voltage from the signal center, the sensitivity of the ionization fire detector connected to these lines can be easily changed and the threshold value for triggering an alarm signal can be set as desired from the signal center without changes to the Set the fire detector yourself.
The circuit of another ionization fire alarm shown in Figure 2 differs from the circuit of Figure 1 in that instead of the circuit consisting of the transistors T1 and T4 with the resistors R4, R5 and R8, a simpler one consisting of only one transistor T5 with an associated collector resistor R11 existing circuit is controlled by the voltage divider R9, R1o. In this case, the additional circuit does not bridge resistor R2, but transistor T5 and resistor R11 are parallel to resistor R3.
However, in this case too, a change in the conduction state of the transistor Ts as a result of a change in the conduction voltage from the control center changes the source voltage of the field effect transistor FET and thus its threshold value, so that sensitivity adjustment from the control center is also possible.
The circuit shown in FIG. 3 also largely corresponds to the circuit according to FIG. 1, a photo diode SB being used as a sensor for fire phenomena only instead of an ionization chamber. This photo diode SB is connected to the input of an integrated amplifier AM, the positive input of which is at the tap of a voltage divider consisting of the resistors R11 and R12 and is therefore at a constant voltage. The negative input is connected to the amplifier output via a negative feedback resistor R13. The output voltage of the amplifier AM is fed to the base of a normal transistor T6, which takes the place of the field effect transistor FET.
Here, too, the threshold value of this transistor T6 can be changed by means of a line voltage change beyond the Zener voltage of the Zener diode ZD2 by bridging the emitter resistor R2 and thus the sensitivity of this optical fire alarm can be adjusted in the same way from the control center.
In the ionization fire alarm, the circuit diagram of which is shown in Figure 4, the drain electrode D of the field effect transistor FET is connected directly to the positive line. In this case, the threshold value is not determined by the characteristics of the field effect transistor FET, but by the Zener voltage of a Zener diode ZD3 connected to the source electrode of the field effect transistor FET, which on the other hand is connected to the negative line via resistors R14 and R15 lies.
If the voltage drop at the source resistor R2 exceeds the Zener voltage of the Zener diode ZD3, it becomes conductive and controls transistor T, which in turn controls the electronic switch SC, again consisting of the transistors T2, T3, the capacitors C1, C2 and resistor R7, as well as resistor R16, bring them to the conductive state to tip over. In parallel with the Zener diode ZD3, further Zener diodes ZD4, ZD5 and, if necessary, further diodes with corresponding resistors R1, Friction, R19 and R20 are connected.
These further Zener diodes ZD4, ZDs control analog transistors T8, Tg lying parallel to transistor T, which also act on electronic switch SC. In contrast to the Zener diode ZD3, however, the collector-emitter path of a further transistor To, Tal, is located in the parallel paths of the other diodes. As in the other exemplary embodiments, the base of these transistors T1 and T is driven by the series connection of one Zener diode ZD6, ZD, with an associated voltage divider R21, R22 or R23, R24.
Normally, when the line voltage at terminals P and K is below the Zener voltage of the Zener diodes ZD6 and ZD, only the path to the Zener diode ZD3 is open, which thus determines the threshold value of the fire detector. However, if the line voltage is increased so that one of the Zener diodes ZD6 or ZD becomes conductive, the parallel path with the corresponding Zener diode ZD4 or ZDs is also switched on. If the Zener diode ZD4 or ZD5 is selected so that its Zener voltage is lower than that of the Zener diode ZD3, this additional Zener diode is switched through earlier than Zener diode ZD1, so that in this case the diode ZD4 or
ZD5 determines the threshold value. The line voltage can now be selected so that either none of the additional Zener diodes ZD6, ZD7 are conductive or only one or all of the diodes. Accordingly, the path with the desired threshold voltage can optionally be switched on from the control center. As this exemplary embodiment shows, it is also possible in this way to set more than two threshold values from a signal center.
Since in practical fire alarm systems often a large number of fire alarms are connected in parallel via common me lines to a signal center, the sensitivity of all detectors can be reduced by a single switch of the line voltage from the
Can be made from the central office without having to set each fire alarm individually by hand.
It should also be mentioned that fire detectors of the described
Art can also be set up by a suitable choice of components so that their functionality depends on a
Signal center off by changing the voltage to the
Lines can be checked. For this, it is only necessary to set one of the threshold values below the normal value so that when switching to this lowest threshold value, all connected functional detectors respond and deliver an alarm signal.