DE102004036743A1

DE102004036743A1 - Hazard detector with optical display

Info

Publication number: DE102004036743A1
Application number: DE102004036743A
Authority: DE
Inventors: Heiner Politze; Tido Krippendorf; Mike Barson
Original assignee: Novar GmbH
Current assignee: Novar GmbH
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2024-07-30
Also published as: EP1622106A1; EP1622106B1; DE102004036743B4; DE502005004087D1; ATE395675T1; PL1622106T3; ES2305957T3

Abstract

A fire or break in alarm has a series circuit with semiconductor switch (T1), inductance (L1) and high power LED (D1) (Light Emitting Diode)with diode (D4) parallel to the inductance applying the alarm supply voltage to the series circuit terminals, and a signal processor that generates a control signal in the alarm state that causes the switch in the ON state to pass and block a series of short pulses.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gefahrenmelder mit mindestens einem für eine physikalische Größe empfindlichen Sensor und einer Signalverarbeitungsschaltung, die u.a. im Alarmzustand des Melders über einen Halbleiterschalter eine Leuchtdiode (LED) aktiviert.The The invention relates to a hazard detector with at least one for a physical Size sensitive Sensor and a signal processing circuit, the u.a. in alarm the detector over a semiconductor switch activates a light-emitting diode (LED).

Typische Gefahrenmelder sind Branddetektoren, Einbruchmelder, insbesondere Bewegungsmelder und von Hand auslösbare Gefahrenmelder, insbesondere Feuermelder. Die Melder kommunizieren entweder über eine mindestens zweiadrige Leitung oder drahtlos mit einer Zentrale. Leitungsgebundene Melder beziehen ihre Versorgungsspannung über die Leitung von der Zentrale. Funkmelder beziehen ihre Versorgungsspannung gewöhnlich aus einer eingebauten Batterie. In beiden Fällen steht nur eine begrenzte elektrische Speiseleistung für die Melderelektronik zur Verfügung. Bekannte Melder umfassen mindestens eine gewöhnlich rot leuchtende LED, die im Alarmzustand des Melders von dessen Verarbeitungsschaltung aktiviert wird.typical Danger detectors are fire detectors, intrusion detectors, in particular Motion detectors and manually triggered danger detectors, in particular Fire alarms. The detectors either communicate via a minimum of two wires Wired or wireless with a central office. Line-bound detectors draw their supply voltage via the line from the control center. Wireless detectors usually draw their supply voltage from a built-in Battery. In both cases is only a limited electrical power for the detector electronics to disposal. Known detectors comprise at least one usually red LED, in the alarm state of the detector of its processing circuit is activated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gefahrenmelder der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, dessen LED ein optisches Gefahrenwarnsignal hoher Lichtintensität trotz der nur beschränkt verfügbaren elektrischen Speiseleistung abzustrahlen vermag.Of the Invention is based on the object, a hazard detector of the introductory specified genus, whose LED is an optical hazard warning signal high light intensity despite the limited only available can radiate electrical power.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die LED in Serie mit einer Induktivität liegt, dass parallel zu dieser Serienschaltung eine in Richtung des Stromflusses durch die Induktivität und die LED gepolte Freilaufdiode liegt und dass an dem Steuereingang des Halbleiterschalters ein zusammengesetztes Steuersignal anliegt, das aus einer Folge kurzer Pulse während der "EIN"-Zeit eines langsamen Blinktaktes besteht.These Task is inventively achieved in that the LED is in series with an inductor that is parallel to this Series connection one in the direction of current flow through the inductor and the LED poled freewheeling diode is located and that at the control input of Semiconductor switch is a composite control signal, that from a sequence of short pulses during the "ON" time a slow flashing.

Das zusammengesetzte Steuersignal kann von der meldereigenen Signalverarbeitungsschaltung erzeugt werden. Die Pulsdauer der kurzen Pulse ist so gewählt, dass der Halbleiterschalter in den Sperrzustand schaltet, sobald der Strom durch die die Stromanstiegsgeschwindigkeit beim Einschalten des Halbleiterschalters begrenzende Induktivität und die LED einen durch die Kenndaten letzterer festgelegten, zulässigen Höchstwert erreicht hat. Anschließend sorgt die Freilaufdiode dafür, dass der Strom durch die LED weiterfließt, bis die in der Induktivität gespeicherte Energie verbraucht ist. Auf diese Weise wird während der "EIN"-Zeit eine rasche Folge von Lichtblitzen erzeugt, die das menschliche Auge jedoch aufgrund seiner Trägheit als einen einzigen Lichtblink wahrnimmt, auf den die "AUS"-Zeit des langsamen Blinktaktes folgt. Die Summe aus "EIN"-Zeit und "AUS"-Zeit ist also gleich der Periodendauer der Blinkfrequenz, die in der Regel zwischen 0,5 Hz und 3 Hz liegt.The Compound control signal may be provided by the signal-owning signal processing circuit be generated. The pulse duration of the short pulses is chosen so that the semiconductor switch switches to the blocking state as soon as the Current through which the rate of current rise when turning on the Semiconductor switch limiting inductance and the LED one through the Characteristics of the latter has reached the specified maximum value. Then take care the freewheeling diode for that, that the current continues to flow through the LED until it is stored in the inductor Energy is consumed. In this way, during the "ON" time produces a rapid succession of flashes of light that are human Eye, however, due to its inertia perceives as a single flash of light on which the "OFF" time of the slow Flashing cycle follows. The sum of "ON" time and "OFF" time is the same the period of the flashing frequency, which is usually between 0.5 Hz and 3 Hz.

Die Erfindung ermöglicht es, den Melder statt mit den üblicherweise eingesetzten low current LEDs, die zu lichtschwach sind, um als optisches Gefahrenwarnsignal wahrgenommen zu werden, mit LEDs hoher Lichtabstrahlleistung auszurüsten, die bisher wegen ihres hohen Strombedarfs im konventionellen Blinkmodus mangels hierfür ausreichender elektrischer Speiseleistung nicht verwendbar waren, zumal in konventionellen LED-Blinkschaltungen der überwiegende Teil der Speiseleistung wegen der im Vergleich zu der Speisespannung niedrigen Durchlassspannung der LED in einem Vorwiderstand in Wärme umgewandelt wird.The Invention allows it, the detector instead of the usual used low current LEDs, which are too weak to light as optical hazard warning signal to be perceived, with LEDs higher Equip light emission power, the previously because of their high power requirements in conventional flashing mode for lack of this sufficient electrical power were not usable, especially in conventional LED flashers the vast majority of the feed power because of low on-voltage compared to the supply voltage the LED in a series resistor is converted into heat.

Der Blinktakt kann wie üblich eine Frequenz im Bereich von 1 Hz und eine "EIN"-Zeit im Bereich von 30 ms haben (An spruch 2).Of the Flashing can as usual a frequency in the range of 1 Hz and an "ON" time in the range of 30 ms have (to claim 2).

Innerhalb der Folge kurzer Pulse kann die Pulsdauer zwischen 5 μs und 50 μs und das Puls/Pausen-Verhältnis bei ca. 1:10 liegen (Anspruch 3). Die Pulse können, abhängig vom Wert der Induktivität, entsprechend dem im Wesentlichen linearen Anstieg und dem exponentiellen Abfall des Stroms durch die LED mit einer Pulsperiode von z.B. 200 μs aufeinanderfolgen, wobei das Maximum der Lichtintensität nur etwa 20 μs dauert. Während der "EIN"-Zeit von z.B. 30 ms strahlt die LED also ca. 150 Einzelblitze ab. Daran schließt sich bei einer Blinkfrequenz von 1 Hz eine Pause von 970 ms an. Im Vergleich zu einer konventionellen Blinkschaltung für eine LED gleicher Lichtabstrahlleistung, die jedoch, wie ausgeführt, wegen der zu geringen verfügbaren Speiseleistung nicht verwendbar wäre, benötigt die vorgeschlagene Schaltung nur etwa 10 bis 20 % an elektrischer Speiseleistung.Within The sequence of short pulses can increase the pulse duration between 5 μs and 50 μs and the pulse / pause ratio about 1:10 lie (claim 3). The pulses can, depending on the value of the inductance, accordingly the substantially linear increase and exponential decay of the current through the LED with a pulse period of e.g. 200 μs consecutive, the maximum of the light intensity only takes about 20 μs. While the "ON" time of e.g. 30 ms emits the LED so about 150 individual flashes. This is followed at a flashing frequency of 1 Hz a pause of 970 ms. Compared to a conventional flashing circuit for an LED of the same light emission power, which, however, as stated, because of the lack of available food supply would not be usable needed the proposed circuit only about 10 to 20% of electrical The power consumption.

Die angegebenen Zeiten sind beispielhaft zu verstehen. Es hat sich jedoch in Versuchen gezeigt, dass eine Verlängerung der "EIN"-Zeit über etwa 30 bis 50 ms hinaus die subjektiv empfundene Helligkeit des Blinksignals nicht mehr vergrößert, also lediglich zu einem unnötigen Mehrverbrauch an elektrischer Leistung führt. Umgekehrt nimmt bei einer deutlichen Unterschreitung des genannten Wertes von 30 ms der subjektive Helligkeitseindruck des Blinks ab. Ebenso wurde festgestellt, dass eine Erhöhung der Zahl der Einzelblitze innerhalb der "EIN"-Zeit die subjektiv wahrgenommene Helligkeit nicht mehr steigert, während umgekehrt eine erhebliche Verringerung der Zahl der Einzelblitze als Intensitätsverminderung wahrgenommen wird.The given times are to be understood as an example. It has, however in experiments showed that extending the "ON" time about 30 to 50 ms beyond the subjectively perceived brightness of the flashing signal no longer enlarged, so only to an unnecessary More consumption of electrical power leads. Conversely, when one takes clearly below the stated value of 30 ms the subjective Brightness impression of the flashing off. It was also found that an increase the number of individual flashes within the "ON" time the subjective perceived brightness no longer increases, while vice versa a significant reduction in the number of individual flashes perceived as intensity reduction becomes.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sperrt eine Strommeßschaltung den Halbleiterschalter während der "EIN"-Zeit periodisch im Takt der kurzen Pulse, sobald der Strom durch die LED einen vorgegebenen Höchstwert erreicht hat und schaltet nach dem Abklingen des Stroms den Halbleiterschalter wieder durchlässig (Anspruch 4). Die Strommeßschaltung bestimmt also die Pulsdauer der kurzen Pulse, die den Halbleiterschalter in rascher Folge durchlässig schalten und wieder sperren, wodurch die kurzen Lichtblitze der LED erzeugt werden.at a preferred embodiment blocks a current measuring circuit the semiconductor switch during the "ON" period periodically in time with the short pulses as soon as the current through the LED is a predetermined one maximum value has reached and switches after the decay of the current, the semiconductor switch again permeable (Claim 4). The current measuring circuit So determines the pulse duration of the short pulses that the semiconductor switch permeable in quick succession switch and lock again, causing the short flashes of light LED are generated.

Diese Ausführungsform hat den großen Vorteil, dass der Energieinhalt pro Einzelblitz im Wesentlichen unabhängig von der Speisespannung ist, also insbesondere auch bei sinkender Speisespannung etwa konstant bleibt, weil der Halbleiterschalter nicht nach einer fest vorgegebenen Pulsdauer sondern bei Erreichen eines vorgegebenen Stromwertes, also bei hoher Speisespannung früher, bei niedriger Speisespannung später, in den Sperrzustand geschaltet wird. Insbesondere wenn zahlreiche derartige Melder parallel an eine gemeinsame Leitung angeschlossen sind und eine Meldelinie bilden, ist diese Unabhängigkeit von der Speisespannung ein wesentlicher Vorteil, denn während die Speisespannung am Anfang der Meldelinie z.B. 42 V betragen kann, kann sie am Ende der Linie, d.h. am letzten Melder, auf z.B. 8 V abfallen, abhängig von den Betriebszuständen der davorliegenden Melder.These embodiment has the big one Advantage that the energy content per single flash essentially independently from the supply voltage, so in particular at sinking Supply voltage remains approximately constant because of the semiconductor switch not after a fixed pulse duration but when reached a predetermined current value, ie at high supply voltage earlier, at lower supply voltage later, is switched to the blocking state. Especially if numerous Such detectors are connected in parallel to a common line and form a reporting line, this independence is from the supply voltage a significant advantage because while the supply voltage at the beginning of the reporting line e.g. May be 42V, it can be at the end of the line, i. at the last detector, e.g. 8 v fall off, depending from the operating conditions the detector in front of it.

Die Strommessschaltung kann sehr einfach dadurch realisiert werden, dass sie einen Messwiderstand in Serie zu der LED und einen Vergleicher umfasst, an dessen erstem Eingang eine Referenzspannung und an dessen zweitem Eingang die an dem Messwiderstand abgegriffene, stromproportionale Spannung anliegt und das Ausgangssignal des Vergleichers den Halbleiterschalter steuert (Anspruch 5).The Current measuring circuit can be realized very easily by that they have a measuring resistor in series with the LED and a comparator comprises at its first input a reference voltage and at its second input the tapped off at the measuring resistor, current-proportional voltage is applied and the output signal of the comparator, the semiconductor switch controls (claim 5).

In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform kann der Blinktakt an dem Betriebsspannungsanschluss des Vergleichers anliegen (Anspruch 6), so dass letzterer lediglich während der "EIN"-Zeit arbeitet.In a development of this embodiment the flashing clock can be at the operating voltage connection of the comparator concerns (claim 6), so that the latter works only during the "ON" time.

Der Ausgang des Vergleichers kann über einen Mitkopplungswiderstand mit dem ersten Eingang verbunden sein, um eine Schalthysterese zu erzeugen (Anspruch 7), so dass der Vergleicher den Halbleiterschalter erst dann wieder durchlässig schaltet, wenn der Strom durch die LED weitgehend abgeklungen ist. Die Schaltung arbeitet somit selbstschwingend.Of the Output of the comparator can over a positive feedback resistor connected to the first input, to produce a switching hysteresis (claim 7), so that the comparator the semiconductor switch turns again permeable when the power has largely subsided by the LED. The circuit works thus self-oscillating.

Stattdessen kann, wie oben erwähnt, die ohnehin vorhandene Signalverarbeitungsschaltung, die in der Regel einen anwendungsspezifisch programmierbaren Mikroprozessor enthält, auch das zusammengesetzte Steuersignal aus einer Folge kurzer Pulse während der "EIN"-Zeit eines langsamen Blinktaktes liefern. In dieser Ausführungsform erübrigt sich die Strommessschaltung. Sofern der Vorteil der zuvor genannten Ausführungsform, bei der die subjektive Helligkeit des Blinks unabhängig von der Speisespannung ist, erhalten bleiben soll, muss die Signalverarbeitungsschaltung so ausgelegt sein, dass sie die Pulsdauer der kurzen Pulse in Abhängigkeit von der Speisespannung variiert.Instead can, as mentioned above, the already existing signal processing circuit in the Usually an application-specific programmable microprocessor contains also the composite control signal from a sequence of short pulses while the "ON" time of a slow Deliver flashes. In this embodiment is unnecessary the current measuring circuit. If the advantage of the aforementioned embodiment, at which the subjective brightness of the blink is independent of the supply voltage is to be maintained, the signal processing circuit must be designed so that the pulse duration of the short pulses in dependence the supply voltage varies.

An den Verbindungspunkt zwischen dem Halbleiterschalter und der Induktivität kann ein Schaltelement angeschlossen sein, das den Halbleiterschalter im Sperrzustand hält, bis der Strom in dem die Induktivität, die LED und die Freilaufdiode umfassenden Stromkreis abgeklungen ist (Anspruch 8). Auf diese Weise wird bei rasch aufeinanderfolgenden Strompulsen durch die LED vermieden, dass die LED durch einen zu frühzeitig einsetzenden neuen Strompuls, also eine zu kurze Pulspause, überlastet wird.At the connection point between the semiconductor switch and the inductance can be Switching element connected to the semiconductor switch in the Locked state, until the current in which the inductor, the LED and the freewheeling diode comprehensive circuit has decayed (claim 8). In this way is avoided by the LED during rapid successive current pulses, that the LED is turned off too early incurring new current pulse, so too short a pulse break, overloaded becomes.

Hierzu kann das Steuersignal den Halbleiterschalter über einen Steuertransistor schalten, und das Schaltelement, das den Halbleiterschalter während des Abklingens des Stromes in dem die Induktivität, die LED und die Freilaufdiode um fassenden Stromkreis im Sperrzustand hält, kann aus einer Diode bestehen, die als Klemmdiode zwischen die Basis des Steuertransistors und den Verbindungspunkt zwischen dem Halbleiterschalter und der Induktivität geschaltet ist (Anspruch 9). Insbesondere in der selbstschwingenden Ausführungsform wird dadurch die in der Induktivität gespeicherte Energie noch besser ausgenutzt.For this the control signal may be the semiconductor switch via a control transistor switch, and the switching element, the semiconductor switch during the Decay of the current in which the inductance, the LED and the freewheeling diode holding circuit in the off state, may consist of a diode, as a clamping diode between the base of the control transistor and the connection point between the semiconductor switch and the inductance switched is (claim 9). Especially in the self-oscillating embodiment thereby the energy stored in the inductor is still better exploited.

Zur Verbesserung des Wirkungsgrades kann der Halbleiterschalter aus mindestens zwei parallel geschalteten und parallel angesteuerten bipolaren Schalttransistoren bestehen (Anspruch 10), denn zwei Schalttransistoren benötigen wegen ihrer bei kleineren Strömen höheren Stromverstärkung gemeinsam weniger Steuerleistung und haben eine niedrigere Sättigungsspannung als ein einziger bipolarer Transistor, der die gleiche Leistung schaltet.to Improving the efficiency, the semiconductor switch off at least two parallel and driven in parallel bipolar switching transistors consist (claim 10), because two switching transistors need because of their at smaller currents higher current gain together less control power and have a lower saturation voltage as a single bipolar transistor, the same power on.

Als Freilaufdiode eignet sich wegen ihrer niedrigen Durchlassspannung insbesondere eine Schottkydiode (Anspruch 11).When Free-wheeling diode is suitable because of its low forward voltage in particular a Schottky diode (claim 11).

Zur Vermeidung von Rückwirkungen der kurzen, hohen Strompulse auf die Speise- oder Linienspannung und von Belastungen der Speiseleitungen, d.h. der Meldelinie, durch starke Stromspitzen ist zweckmäßig dem Halbleiterschalter ein Speicherkondensator vorgeschaltet ist, der über einen Serienwiderstand mit dem Speisespannungsanschluss verbunden ist. (Anspruch 12).to Avoidance of repercussions the short, high current pulses on the supply or line voltage and loads on the feeder lines, i. the reporting line, through strong current peaks is appropriate to Semiconductor switch, a storage capacitor is connected upstream, via a Series resistor is connected to the supply voltage connection. (Claim 12).

Der langsame Takt entsprechend der Blinkfrequenz und, bei einem zusammengesetzten Steuersignal, auch der schnelle, die Folge der Einzelblitze erzeugende Takt können mit geringem Aufwand aus dem internen Arbeitstakt des üblichen Mikroprozessors der Signalverarbeitungsschaltung abgeleitet werden.The slow clock corresponding to the flashing frequency and, in the case of a composite control ersignal, even the fast, the sequence of individual flashes generating clock can be derived with little effort from the internal clock of the usual microprocessor signal processing circuit.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläu tert. Es zeigt:The Invention will tert erläu reference to the drawings. It shows:

1 eine Prinzipschaltbild 1 a schematic diagram

2 ein Spannungs-/Zeitdiagramm des Steuersignals in 1 und 2 a voltage / time diagram of the control signal in 1 and

3 ein Schaltbild einer beispielhaften Ausführungsform. 3 a circuit diagram of an exemplary embodiment.

Die Schaltung gemäß 1 ist zum Einbau in einen Gefahrenmelder beliebiger, bekannter und deshalb nicht dargestellter Art bestimmt, der in seinem Gehäuse eine Sensorsignalverarbeitungs- und Kommunikationsschaltung enthält, die einen Mikroprozessor umfasst. An den Anschlüssen 1 und 2 der Schaltung liegt die Speisegleichspannung oder Linienspannung des Melders. Diese kann zwischen 42 V und 8 V schwanken. In Serie mit einem Schalttransistor Q1 liegen eine Induktivität L1 und eine leuchtstarke, rot leuchtende LED D1, die in geeigneter Orientierung ihrer Hauptstrahlachse in den Melder oder ggf. in dessen Sockel eingebaut ist. Parallel zu der Serienschaltung aus L1 und D1 liegt eine Freilaufdiode D4. An einem Anschluss 3 der Schaltung liegt ein Steuersignal an, dessen zeitabhängiger Verlauf genauer in 2, oberes Diagramm dargestellt ist. Das Steuersignal wird über einen Spannungsteiler R21, R22 der Basis eines Steuertransistors Q3 zugeführt. Die Basis von Q3 ist über eine Klemmdiode D2 mit dem Kollektor von Q1 verbunden. Im Emitterzweig von Q3 liegt ein Strombegrenzungswiderstand R23. Der Kollektor von Q3 ist mit der Basis von Q1 verbunden. Ein Widerstand R24 zwischen der Basis und dem Emitter von Q1 hält diesen im stromlosen Zustand von Q3 gesperrt.The circuit according to 1 is intended for installation in a hazard detector of any kind, known and therefore not shown, which contains in its housing a sensor signal processing and communication circuit comprising a microprocessor. At the connections 1 and 2 the circuit is the DC supply voltage or line voltage of the detector. This can vary between 42V and 8V. In series with a switching transistor Q1 are an inductance L1 and a bright, red-lit LED D1, which is installed in a suitable orientation of its main beam axis in the detector or possibly in its base. Parallel to the series connection of L1 and D1 is a freewheeling diode D4. At a connection 3 the circuit is applied to a control signal whose time-dependent history in more detail 2 , upper diagram is shown. The control signal is supplied via a voltage divider R21, R22 to the base of a control transistor Q3. The base of Q3 is connected to the collector of Q1 via a clamp diode D2. In the emitter branch of Q3 is a current limiting resistor R23. The collector of Q3 is connected to the base of Q1. A resistor R24 between the base and the emitter of Q1 keeps it locked in the de-energized state of Q3.

Gemäß dem oberen Diagramm in 2 besteht das Steuersignal aus einer raschen Folge von Rechteckpulsen innerhalb eines langsamen Grundtaktes T1 entsprechend der gewünschten Blitzfolgefrequenz der Warnleuchte von z.B. 1 Hz. Jeder Grundtakt umfasst eine (kurze) "EIN"-Zeit T2 von z.B. 30 ms und eine (lange) "AUS"-Zeit T3 von dementsprechend 970 ms. Die rasche Folge von Rechteckpulsen innerhalb der "EIN"-Zeit T2 hat eine Periodendauer t1 von etwa 200 μs, eine Pulsdauer von t2 von beispielsweise 20 μs und dementsprechend eine Pulspause t3 von 180 μs. Ein Steuersignal mit diesem dargestellten Verlauf kann mit einer der üblichen und dem Fachmann bekannten Taktgeneratorschaltungen erzeugt werden, die daher nicht beschrieben werden. Insbesondere wenn die Melderspeisespannung keinen sehr großen Schwankungen unterliegt, kann das Steuersignal mit dem dargestellten Verlauf durch entsprechende Beschaltung und Programmierung des meldereigenen Microprozessors erzeugt werden.According to the upper diagram in 2 The control signal consists of a rapid series of rectangular pulses within a slow basic clock T1 corresponding to the desired flash repetition frequency of the warning lamp of eg 1 Hz. Each basic clock comprises a (short) "ON" time T2 of eg 30 ms and a (long) "OFF" Time T3 of accordingly 970 ms. The rapid sequence of square pulses within the "on" time T2 has a period t1 of about 200 μs, a pulse duration of t2 of, for example, 20 μs and, accordingly, a pulse pause t3 of 180 μs. A control signal with this illustrated curve can be generated with one of the usual and well-known timing generator circuits, which are therefore not described. In particular, if the detector supply voltage is not subject to very large fluctuations, the control signal can be generated with the course shown by appropriate wiring and programming of the message's own microprocessor.

Mit der ansteigenden Flanke jedes Pulses des Steuersignales schaltet Q1 durchlässig, so dass die Speisespannung (abzüglich der Sättigungsspannung von Q1) an L1, D1 anliegt. Durch L1 und D1 fließt ein Strom I, der bis zu der fallenden Flanke des Pulses etwa linear ansteigt. Die Pulsdauer t2 ist deshalb in Abhängigkeit von den Kennwerten von L1 und D1 so bemessen, dass die fallende Flanke des Pulses den Schalttransistor Q1 in den Sperrzustand schaltet, wenn der Strom durch D1 den zulässigen Maximalwert erreicht hat. Infolge der Freilaufdiode D4 klingt der Strom in dem aus L1, D1 und D4 bestehenden Stromkreis exponentiell ab. Die Pulspause t3 ist so bemessen, dass der Strom etwa auf Null abgeklungen ist, bevor die ansteigende Flanke des nächsten Pulses den Schalttransistor Q1 wieder durchlässig schaltet. Dies zeigt das untere Diagramm in 2. Sollte der Strom am Ende von t3 nicht hinreichend abgeklungen sein, so hält die Klemmdiode D2 die Basis des Steuertransistors Q3 auf einem negativen Potential nahe demjenigen des Anschlusses 2, so dass der Steuertransistor Q3 nicht bereits mit der ansteigenden Flanke des nächsten Pulses sondern erst nach dem Abklingen des Stromes in dem Kreis L1, D1, D4 durchlässig schalten kann.With the rising edge of each pulse of the control signal, Q1 turns on, so that the supply voltage (minus the saturation voltage of Q1) is applied to L1, D1. Through L1 and D1 flows a current I, which rises approximately linearly up to the falling edge of the pulse. The pulse duration t2 is therefore dimensioned as a function of the characteristic values of L1 and D1 such that the falling edge of the pulse switches the switching transistor Q1 into the blocking state when the current through D1 has reached the permissible maximum value. As a result of the freewheeling diode D4, the current in the circuit consisting of L1, D1 and D4 decays exponentially. The pulse pause t3 is so dimensioned that the current has decayed to about zero before the rising edge of the next pulse switches the switching transistor Q1 again permeable. This is shown in the lower diagram in 2 , If the current has not sufficiently decayed at the end of t3, the clamping diode D2 keeps the base of the control transistor Q3 at a negative potential close to that of the terminal 2 so that the control transistor Q3 can not be turned on permissive already with the rising edge of the next pulse but only after the decay of the current in the circuit L1, D1, D4.

Die LED D1 strahlt während jeder "EIN"-Zeit T2 von z.B. 20 bis 40 ms des langsamen Taktes etwa 100 bis 200 Einzelblitze ab. Die Summe dieser Einzelblitze wirkt für das menschliche Auge jedoch wie ein einziger Blink. Bei Verwendung einer LED mit einem zulässigen Spitzenstrom von etwa 450 mA und einer Induktivität von 1 mH bei einem möglichst niedrigen Ohm'schen Widerstand von z.B. 1 Ω (womit die genannten Werte der schnellen Pulsfolge kompatibel sind), hat dieses (scheinbare) Blinksignal für das menschliche Auge subjektiv die gleiche Intensität und damit die gleiche Warnfunktion wie ein ununterbrochenes Blinksignal mit dem langsamen Grundtakt.The LED D1 is shining while each "on" time T2 of e.g. 20 to 40 ms of the slow clock about 100 to 200 individual flashes from. However, the sum of these individual flashes is effective for the human eye like a single blink. When using an LED with a permissible peak current of about 450 mA and an inductance of 1 mH at one possible low ohms Resistance of e.g. 1 Ω (with the values of the fast pulse sequence are compatible) this (apparent) flashing signal is subjective to the human eye the same intensity and thus the same warning function as an uninterrupted flashing signal with the slow basic clock.

Der hohe Wirkungsgrad und dementsprechend der geringe Leistungsverbrauch dieser Schaltung beruht des Weiteren neben dem hohen elektrisch/optischen Umwandlungswirkungsgrad derzeitiger LEDs darauf, dass die Verlustleistung der Schaltung wegen der niedrigen Durchlasswiderstände von Q1, D1 und D4 sowie des geringen Ohm'schen Widerstandes von L1 sehr klein und der Verbrauch an Steuerleistung gering ist, im Gegensatz zu Schaltungen, bei denen die LED über einen Vorwiderstand betrieben wird, der den größten Teil der elektrischen Speiseleistung in Verlustwärme umwandelt.The high efficiency and accordingly the low power consumption of this circuit is further due to the high electrical / optical conversion efficiency of current LEDs, the very low power dissipation of the circuit due to the low on resistances of Q1, D1 and D4 and the low ohmic resistance of L1 and the consumption of control power is low, unlike circuits in which the LED is operated via a series resistor, which accounts for the largest part of the electrical Feed power converted into heat loss.

3 zeigt das vollständige Schaltbild einer verbesserten Ausführungsform der Schaltung. Über den Anschluss 1 und ein Siebglied, bestehend aus einem niederohmigen Widerstand R1 und einem Speicherkondensator C1, liegt die Linienspannung an den Emittern von zwei parallelgeschalteten Schalttransistoren T1, T2 mit gemeinsamem Emitter/Basis-Widerstand R2 an. Der Anschluss 3 ist mit einem Port eines Microprozessors verbunden, der ein Taktsignal mit dem langsamen Takt von ca. 1 Hz und einer "EIN"-Zeit von ca. 30 ms einem Operationsverstärker OP1 als Versorgungsspannung von 3,3 V zuführt. Dessen nichtinvertierender Eingang ist mit dem Abgriff eines Spannungsteilers R3, R4 zwischen der Betriebsspannung des OP1 und dem Bezugspotential und über einen Mitkopplungswiderstand R5 mit dem Ausgang von OP1 verbunden. Das Ausgangssignal von OP1 wird über R6 der Basis eines Transistors T3 zugeführt, der die Rolle des Steuertransistors Q3 in 1 spielt. In seinem Emitterzweig liegt dementsprechend ein Strombegrenzungswiderstand R7, während sein Kollektor mit den Basen der zwei parallelgeschalteten Schalttransistoren T1 und T2 verbunden ist, die die Rolle des Schalttransistors Q1 in 1 spielen. In deren gemeinsamen Kollektorzweig liegt dementsprechend die Serienschaltung der Drossel L1 und der LED D1, deren Kathode jedoch abweichend von 1 nicht unmittelbar sondern über einen sehr niederohmigen Strommesswiderstand R8 mit dem Bezugspotential und mit dem invertierenden Eingang von OP1 verbunden ist. Parallel zu der Serienschaltung aus L1, D1 und R8 liegt die Freilaufdiode D4, hier in Form einer Schottky-Diode mit einer entsprechend niedrigen Durchlassspannung von etwa 0,4 V. Zwischen der Basis von T3 und den Kollektoren von T1, T2 liegt analog 1 die Klemmdiode D2. 3 shows the complete circuit diagram of an improved embodiment of the circuit. About the connection 1 and a filter element consisting of a low-resistance R1 and a storage capacitor C1, the line voltage is applied to the emitters of two parallel-connected switching transistors T1, T2 with common emitter / base resistor R2. The connection 3 is connected to a port of a microprocessor, which supplies a clock signal with the slow clock of about 1 Hz and an "ON" time of about 30 ms an operational amplifier OP1 as a supply voltage of 3.3V. Its non-inverting input is connected to the tap of a voltage divider R3, R4 between the operating voltage of the OP1 and the reference potential and via a positive feedback resistor R5 to the output of OP1. The output signal of OP1 is fed via R6 to the base of a transistor T3, which plays the role of the control transistor Q3 in FIG 1 plays. In its emitter branch is accordingly a current limiting resistor R7, while its collector is connected to the bases of the two parallel switching transistors T1 and T2, the role of the switching transistor Q1 in 1 play. In the common collector branch is accordingly the series connection of the inductor L1 and the LED D1, the cathode but deviating from 1 not directly but via a very low-impedance current measuring resistor R8 to the reference potential and to the inverting input of OP1 is connected. Parallel to the series circuit of L1, D1 and R8 is the free-wheeling diode D4, here in the form of a Schottky diode with a correspondingly low forward voltage of about 0.4 V. Between the base of T3 and the collectors of T1, T2 is analogous 1 the clamping diode D2.

Wenn am Anschluss 3 das langsame Taktsignal anliegt, das in der "EIN"-Zeit die Betriebsspannung für OP1 liefert, liegt dessen invertierender Eingang auf dem Bezugspotential von Null Volt des Anschlusses 2, und der nichtinvertierende Eingang über R3 auf einer positiven Spannung, so dass der Ausgang von OP1 ein nahe der Betriebs- oder Taktspannung liegendes Signal liefert, das T3 über R6 durchlässig schaltet, wodurch wiederum T1 und T2 durchlässig schalten. Entsprechend dem Spannungsteilerverhältnis von R4 zu R5 näherungsweise parallel R3 stellt sich an dem nichtinvertierenden Eingang von OP1 eine Referenzspannung von ca. 100 mV ein. Gleichzeitig beginnt der Strom in der Serienschaltung L1, D1, R8 linear zu steigen, bis der Spannungsabfall über R8 einen positiven Wert erreicht, der gleich oder etwas größer als die Referenzspannung an dem nichtinvertierenden Eingang von OP1 ist. Infolgedessen kippt das Ausgangssignal von OP1 auf Null Volt, wodurch T3 und damit auch T1 und T2 sperren. Gleichzeitig ändert sich die Referenzspannung am nichtinvertierenden Eingang von OP1 auf den viel kleineren Wert entsprechend dem nunmehrigen Teilverhältnis von R3 zu R5 parallel R4, d.h. auf ca. 10 mV. Infolge dieser Hysterese erzeugt OP1 den nächsten Puls erst dann wenn der Strom durch R8 soweit abgeklungen ist, dass die Spannung am invertierenden Eingang von OP1 kleiner als dieser niedrige Referenzwert am nichtinvertierenden Eingang geworden ist. Die Diode D2 sperrt T3 jedoch noch solange bis auch D4 sperrt, d.h. bis die in L1 gespeicherte Energie (fast) vollständig verbraucht ist.If at the connection 3 the slow clock signal is present, which supplies the operating voltage for OP1 in the "ON" time, its inverting input is at the reference potential of zero volts of the terminal 2 , and the non-inverting input through R3 at a positive voltage, so that the output of OP1 provides a near-steady-state or clocked signal that turns T3 transparent across R6, which in turn causes T1 and T2 to pass. Corresponding to the voltage divider ratio of R4 to R5 approximately parallel R3, a reference voltage of approximately 100 mV is established at the non-inverting input of OP1. Simultaneously, the current in the series circuit L1, D1, R8 begins to increase linearly until the voltage drop across R8 reaches a positive value equal to or slightly greater than the reference voltage at the noninverting input of OP1. As a result, the output signal of OP1 tilts to zero volts, thereby blocking T3, and thus also T1 and T2. At the same time, the reference voltage at the noninverting input of OP1 changes to the much smaller value corresponding to the now part ratio of R3 to R5 parallel to R4, ie to about 10 mV. As a result of this hysteresis OP1 generates the next pulse only when the current through R8 has decayed so far that the voltage at the inverting input of OP1 has become smaller than this low reference value at the noninverting input. However, the diode D2 blocks T3 until also D4 blocks, ie until the energy stored in L1 is (almost) completely consumed.

Die Schaltung benötigt deshalb zur Erzeugung des schnellen Taktes mit der kurzen Periodendauer t1 keinen eigenen Taktgenerator, sondern ist selbstschwingend.The Circuit needed Therefore, to generate the fast clock with the short period t1 does not have its own clock generator, but is self-oscillating.

Mit den gewählten Werten, nämlich einer Linienspannung von 42 V, einer Induktivität von L1 von 1 mH bei einem Widerstand von 1,12 Ω und 0,22 Ω für R8 erreicht der Strom durch L1, D1, R8 nach t2 gleich etwa 17 μs seinen durch R8 und die Referenzspannung am nichtinvertierenden Eingang von OP1 festgelegten Maximalwert von 450 mA, bei dem T1 und T2 in den Sperrzustand geschaltet werden.With the chosen one Values, namely a line voltage of 42 V, an inductance of L1 of 1 mH at one Resistance of 1.12 Ω and Reached 0.22 Ω for R8 the current through L1, D1, R8 after t2 equals about 17 μs through R8 and the reference voltage at the noninverting input maximum value of 450 mA set by OP1, at which T1 and T2 in be switched off the lock state.

Claims

Hazard detector with at least one sensitive to a physical size sensor and a signal processing circuit which activates an LED among other things in the alarm state of the detector via a semiconductor switch, characterized in that the LED (D1) in series with an inductance (L1) that parallel to this Series circuit in the direction of current flow through the inductance (L1) and the LED (D1) poled freewheeling diode (D4) is located and that at the control input of the semiconductor switch (Q1) is applied a composite control signal resulting from a sequence of short pulses during the "ON" Time of a slow flashing cycle.

Hazard detector according to claim 1, characterized that the flashing clock has a frequency in the range of 1 Hz and an "ON" time in the range of 30 ms has.

Hazard detector according to claim 1 or 2, characterized that within the sequence of short pulses, the pulse duration between 5 .mu.s and 50 .mu.s and the Pulse / pause ratio at about 1:10 lie.

Hazard detector according to one of claims 1 to 3, characterized in that a current measuring circuit (OP1, R8) the semiconductor switch (T1, T2) during the "ON" time locks as soon as the current through the LED (D1) reaches a predetermined maximum value has and again transmits after the decay of the current again.

Hazard detector according to claim 4, characterized that the current measuring circuit a measuring resistor (R8) in series with the LED (D1) and a comparator (OP1) and at its first input a reference voltage, at its second input the at the measuring resistor (R8) tapped, current-proportional voltage is applied and the output signal of the comparator controls the semiconductor switch (T1, T2).

Hazard detector according to claim 4 or 5, characterized that the flashing clock at the operating voltage connection of the comparator (OP1) is present.

Hazard detector according to claim 5 or 6, characterized that the output of the comparator (OP1) via a positive feedback resistor (R5) connected to the first input.

Hazard detector according to one of claims 1 to 7, characterized in that at the connection point between the semiconductor switch (Q1; T1, T2) and the inductance (L1) Switching element (D2) is connected, the semiconductor switch (Q1; T1, T2) in the blocking state, until the current in which the inductance (L1), the LED (D1) and the Free-wheeling diode (D4) comprehensive circuit has decayed.

Hazard detector according to claim 8, characterized that the control signal the semiconductor switch (Q1; T1, T2) via a Control transistor (Q3, T3) switches and that the switching element, the Semiconductor switch during the decay of the current in which the inductance, the LED and the freewheeling diode circuit in the off-state, consisting of a diode (D2), which is connected as a clamping diode between the base of the control transistor (Q3; T3) and the connection point between the semiconductor switch (Q1; T1, T2) and the inductance (L1) is switched.

Hazard detector according to one of claims 1 to 9, characterized in that the semiconductor switch of at least two parallel-connected and parallel-controlled switching transistors (T1, T2) exists.

Hazard detector according to one of claims 1 to 10, characterized in that the freewheeling diode is a Schottky diode (D4) is.

Hazard detector according to one of claims 1 to 11, characterized in that the semiconductor switch is preceded by a storage capacitor (C1), which via a series resistor (R1) to the supply voltage terminal ( 1 ) connected is.