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Die Erfindung bezieht sich auf eine Temp_#ra.turmeßanordnung -für
eirie-P'euirdlarmanlage mit in eine Brücke eingeschalteten Heißleitern.
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Bekannte Temperaturmeßanordnungen für Feueralarmanlagen arbeiten zumeist
in der Weise, daß bei übersteigen einer bestimmten Grenztemperatur in den zu überwachenden
Räumen ein Alarm ausgelöst wird. Dabei ist es im allgemeinen unvermeidbar, daß die
Grenztemperatur verhältnismäßig hoch angesetzt wird, damit die üblichen unvermeidbaren,
beispielsweise tageszeit- bzw. jahreszeit-bedingten Temperaturschwankungen keine
Alarmauslösung hervorrufen können. Wegen der relativ hohen Grenztemperatur sind
diese bekannten Temperaturmeßanordnungen verhältnismäßig unempfindlich und weitgehend
ungeeignet, bereits eine Frühwarnung auszulösen. Es sind außerdem Temperatur-Meßanordnungen
für Feuermeldeanlagen bekannt, bei welchen die Anstiegsgeschwindigkeit der Temperatur,
also die Temperaturänderung pro Zeiteinheit, die die Auslösung eines Alarms bestimmende
Meßgröße ist. Einer solchen Anordnung haftet der Nachteil an, daß sie nur bei plötzlich
und stark ansteigenden Temperaturen zu einer Alarmmeldung führt. Diese beiden Voraussetzungen
sind jedoch bei der Entstehung von Bränden nicht immer gegeben. Insbesondere bei
Schwelbränden, starker Erwärmung von Kabeln usw. ist die den Temperaturanstieg pro
Zeiteinheit als Meßgröße benutzende Meßanordnung nicht in der Lage, eine Frühwarnung
zu geben.
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Bei Temperatunneßanordnungen wird als Fühler den Heißleitern bzw.
NTC-Widerständen gegenüber Widerstandsthermometern der Vorzug gegeben, vor allem
deshalb, weil der Temperaturkoeffizient der Heißleiter etwa 10mall höher ist als
z. B. der von Platin-Widerstandsthermometern. Ein weiterer bekannter Vorteil der
Heißleiter liegt in deren hohem Widerstand, der es ermöglicht, daß selbst lange
Zuleitungen bei der Eichung bzw. Messung ohne Einfluß auf das Meßergebnis bleiben.
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Aus der deutschen Patentschrift 969 456 ist es bekannt, zur
Temperaturmessung für Feueralarmanlagen in Brücken eingeschaltete NTC-Widerstände
zu verwenden. Bei dieser bekannten Anordnung sind die NTC-Widerstände in zwei Zweige
einer Brückenseite eingeschaltet, um die unterschiedlichen Temperatureinpfindlichkeiten
der Widerstände für die Feueralarmgabe auszunutzen. Bei der bekannten Schaltungsanordnung
handelt es sich um eine aus rein passiven Schaltelementen bestehende Brücke, die
in üblicher Weise an zwei Diagonalpunkten durch Gleichstrom gespeist wird.
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Aus der deutschen Auslegeschrift 1013 547 ist außerdem ein
Alarinsystein mit einer Wheatstonesehen Brückenschaltung bekannt, bei der die Verstimmung
der Brücke durch Beeinflussung in ihrem Widerstandswert zustandsabhängiger Brückenzweige
zur Alarmgabe ausgenutzt wird, die Brücke stets unabgeglichen ist und sich im Alarmfall
die Richtung des Stroms im Brückennullzweig gegen die Richtung in Bereitschaft umkehrt,
wobei ein stromrichtungsempfindliches Schalt#lement die Alarmgabe auslöst. Bei dieser
bekannten Anordnung ist grundsätzlich nur ein Widerstand der Brückenschaltung auf
Grund von äußeren Temperatureinflüssen veränderlich, und die Ermittlung eines Brandherdes
erfolgt aiff Grund einer Richtungsumkehr des ini Brückennullzweig (der verstimmten
Brücke) fließenden Stroms, die durch ein stromrichtungsempfindliches Schaltelement
festgestellt wird.
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--Obwohl Heißleiter auf Grund ihrer gerade bei Raumtemperatur sehr
steilen Widerstandskennlinie in Verbindung mit der oben erläuterten Absoluttemperatur-Meßmethode
geradezu ideale Voraussetzungen für ein Frühwarnsystem geben, war bisher eine nach
dieser_ Methode arbeitende, heißleiterverwendende Anordnung auf Grund des erheblichen
Einflusses der unvermeidbaren Schwankungen der Umgebungstomperatur für die Praxis
wenig geeignet, so daß optischen Feuerschutzanlagen bzw. Feuerschutzanlagen mit
auf Rauchgasentwicklung ansprechenden Fühlern häufig der Vorzug gegeben wurde. Erst
die Erfindung macht die obengenannten besonderen Eigenschaften von Heißleitern bei
der Absoluttemperaturmessung
für Feueralarmanlagen nutzbar, da sie
die Einflüsse von üblichen tages- oder jahreszeitbedingten Temperaturschwankungen
auf das Meßergebnis praktisch ,ohne irgendeine Beeinträchtigung der Meßempfindlichkeit
in bezug auf entstehende Brände eliminiert.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Temperaturnießanordnung für
Feueralarmanlagen anzu-.geben, mit der eine hochempfindliche Feuermeldung unter
gleichzeitiger Ausschaltung von zu Fehkneldungen führenden Umgebungseinflüssen erreicht
wird. Ausgehend von einer Temperaturmeßanordnung der eingangs angegebenen Art, schlägt
die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe vor, daß eine Sekundärwicklung eines Speisespannungstransformators
zwei benachbarte Brückenzweige bildet, daß in jeden der anderen Brückenzweige, mindestens
ein Heißleiter eingeschaltet ist, wobei die Heißleiter über den zu überwachenden
Raum verteilt, mit gegenseitigem Ab-
stand angeordnet sind, und daß die Nulldiagonale
der Brücke zwischen einem Mittelabgriff der Sekundärwicklung des Transformators
und dem Verbindungspunkt der beiden Heißleiter-Brückenzweige gebildet ist.
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Durch die Erfindung wird die Tatsache ausgenutzt, daß in der Praxis
die für die Messung als Störeinflüsse anzusehenden tages- und jahreszeitbedingten
Temperaturschwankungen im wesentlichen an allen Stellen des zu überprüfenden Raums
gleich sind, während bei der Entstehung von Bränden in der Praxis stets eine vom
Nonnalzustand abweichende Temperaturverteilung auftritt. Bei der Erfindung werden
also nicht nur die auch bereits bei Temperaturmeßanordnungen für Feueralarmanlagen
bekannten Brückeneigenschaften im Sinne einer Erhöhung der absoluten Meßgenauigkeit
ausgenutzt, sondern darüber hinaus die an sich beispielsweise bei Nachlaufreglern
bekannten Kompensationsmöglichkeiten, welche eine Brückenschaltung gibt. Die bei
Temperaturmeßanordnungen der obengenannten Gattung erstmalig in die Gegenzweige
einer Brücke eingeschalteten Heißleitergruppen kompensieren sich selbst, wenn infolge
tages-oder jahreszeitbedingter Temperaturunterschiede die Temperatur an den mit
gegenseitigem Abstand angeordneten Einzelmeßstellen in gleicher Weise schwankt.
In diesem Fall ändert sich der an der Meßdiagonalen der Brücke eingestellte Gleichgewichtszustand
der Brücke nicht, und eine Alarmgabe unterbleibt. Für das mit der Erfindung angestrebte
technische Verhalten ist somit nicht nur die elektrische Schaltung, sondern auch
die räumliche Anordnung der die Meßfühler bildenden Heißleiter an der zu überwachenden
Stelle maßgeblich.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung hat überdies den Vorteil,
daß die Polarität des sich bei Erwärmung eines der Heißleiter am Verstärkereingang
einstellenden Richtstromes unabhängig von dem betätigten Heißleiter stets gleich
bleibt. Für die Auswertung bzw. die Schaltung des der Meßanordnung nachgeschalteten
Verstärkers führt dieser Umstand zu einer Vereinfachung des für die Feueralarmanlage
erforderlichen Schaltungsaufwandes.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß in jedem Heißleiter-Brückenzweig zwei oder mehr Heißleiter in Reihe liegen.
Die Spannung am Verbindungspunkt der beiden Heißleiter-Brückenzweige wird vorzugsweise
über eine Diode abgegriffen.
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Die Erfindung ist außerdem dadurch weitergebildet, daß zwei oder mehrparallele
Heißleiter-Brücken diagonalen in Reihe an die Sekundärwicklung des Speisespannungstransforinators
angeschaltet sind, wobei eine gemeinsame Null- bzw. Meßdiagonale zwischen dem Mittelabgriff
des Transformators und über Dioden gleicher Polarität zusammengeschlossenen Verbindungspunkten
der Zweige der Heißleiter-Brückendiagonalen hergestellt ist und daß die den parallelen
Brückendiagonalen zugeordneten Heißleiter abwechselnd über den zu überwachenden
Raum verteilt sind. Bei dieser Ausführungsfonn reicht bereits eine durch Änderung
der Umgebungstemperatur hervorgerufene Widerstandsänderung eines der Heißleiter
aus, um das Brückengleichgewicht zu stören und den Alarm auszulösen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 ein Schaltbild der aus Meldekreis, Verstärkerkreis und Auslösekreis
bestehenden Gesamtanordnung, F i g. 2 die Anordnung und Reihenfolge der Meßfühler
(Heißleiter), F i g. 3 die örtliche Verteilung der Meßfühler, Die Schaltanordnung
gemäß F i g. 1 umfaßt den Brückenkreis 1, den Verstärkerkrei
11 und den Auslösekreis III.
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Die Speisung des Brückenkreises I erfolgt durch einen Transformator
220/200 Volt, dessen Sekundärwicklung eine Mittelanzapfung hat. In jedem Brükkenzweig
sind, wie F i g. 2 erkennen läßt, jeweils drei Heißleiter in Reihe
geschaltet, so daß jeder Brückenkreis insgesamt sechs als Meßfühler dienende Heißleiter
aufweist. Diese Heißleiter können beispielsweise einen Temperatur-Koeffizienten
von 51%/' C aufweisen. Um einen möglichst geringen Strom innerhalb des Meßkreises
zu erreichen, kann der Widerstand der Heißleiter bei 201 C 250 Kilo-Ohm betragen.
Beim Vorhandensein von sechs Heißleitern innerhalb des Brückenkreises und Anschluß
derselben an 200 Volt ergibt sich im Meßkreis ein Strom von 0,133 mA.
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An die Brückendiagonale ist ein Transistor-Verstärker angeschlossen,
dessen letzte Stufe ein Relais d,
betätigt. Dieses veranlaßt über den Auslösekreis
die Auslösung des Feueralarms, einer Feuerlöschanlage od. dgl.
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Der TransistorverstärkerlI ist mit zehn Widerständen R, bis Rio sowie
vier Transistoren Ti bis T4 sowie zwei Kondensatoren C, und C, bestückt.
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Die Verbindung zwischen Meldekreis, Verstärkerkreis und Auslösekreis
erfolgt über Steckverbindungen 1, 4, 5 bzw. 8, 9. Dadurch wird
der Vorteil einer besonders einfachen Anordnung und Auswechselbarkeit der Teile
erreicht.
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Die Anzahl der in den Brückenkreis eingeschalteten Heißleiter hängt
von der Größe des zu überwachenden Raumes ab. Die Praxis hat gezeigt, daß es im
allgemeinen ausreicht, die Heißleiter in Abständen von etwa 4 m verteilt über den
Raum anzuordnen. F i g. 2 zeigt beispielsweise eine Anordnung, bei der zwei
Brückenkreise zu einer Anlage zusammengefaßt sind. Die jeweils über den Heißleitern
R. befindlichen Zahlen beziehen sich auf die räumliche Anordnung der Heißleiter
beider Kreise, wie sie in F i g. 3
dargestellt ist. Demzufolge sind die Heißleiter
1, 2 und 3 des linken Brückenzweiges des in F i g. 2 links
dargestellten Brückenkreises an einem Ende des zu überwachenden Raumes etwa in einer
Reihe angeordnet. Die nächste Reihe wird durch die Heißleiter
4,
5 und 6 gebildet, die den linken Zweig des rechts in F i
g. 2 dargestellten Meldekreises bilden. Alsdann folgen die Heißleiter
7, 8 und 9, die den rechten Zweig des links in F i g. 2 dargestellten
Meldekreises bilden. Die Heißleiter 10, 11 und 12 des rechten Zweiges des
rechten Meldekreises bilden den Abschluß. Diese Art der in F i g. 3 dargestellten
räumlichen Verteilung der einzelnen Meßfühler hat zur Folge, daß, wenn beispielsweise
am Punkt M zwischen den beiden Heißleitem 2 und 5 eine Temperaturerhöhung
eintritt, von der beide Heißleiter 2 und 5 in gleicher Weise beeinflußt werden,
beide Brücken außer Gleichgewicht geraten, so daß auf jeden Fall eine Anzeige- bzw.
Auslösung eines Alarms erfolgt.
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Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf die Anordnung
von zwei Meldekreisen beschränkt. Vielmehr ist die Anzahl nach oben praktisch unbegrenzt.
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Im einzelnen ist zu der Schaltung des in der Zeichnung dargestellten
Meldekreises zu sagen, daß jeweils sechs Heißleiter in Reihe geschaltet sind, deren
MttelpunktB mitdem Mittelpunktder Sekundärwicklung des speisenden Transformators
die Brückendiagonale bildet, an der die Meldespannung entnommen wird.
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Wenn die Brücke durch eine Widerstandsänderung eines der Heißleiter
aus dem Gleichgewicht kommt, entsteht zwischen den Punkten A-B eine Spannung, die
über eine Diode einem Meßverstärker zugeführt wird. Dessen Eingang bildet ein Transistors
T, in Kollektorschaltung. Hierdurch ergibt sich eine Impedanzwandlung mit hohem
Eingangs- und niedrigem Ausgangswiderstand. Die Emitterspannungen der Transistoren
T:, und T, werden von einem Potentiometer R2 abgegriffen, wodurch sich der Arbeitspunkt
und somit die Temperaturdifferenz einstellen lassen.
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Im Kollektorkreis der Endstufe T4 befindet sich die Spule des Schaltrelais
D" dessen Schließer d, das Steuerschütz D, betätigt und den Auslösekreis
III schließt. Durch den Sähließer d2 des D2 wird der Auslösekreis
Iff gehalten.
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Durch Betätigung des Schalters b. kann der Auslösekreis Ill
wieder geöffnet und das Schütz d.
zum Abfallen gebracht werden.
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Bei der in F i g. 1 der Zeichnung dargestellten Anordnung und
gihaltung der Teile ist sichergestellt, daß, wenn ein Signal in den Auslösekreis
Ill gegeben worden ist, dieses Signal auch aufrechterhalten wird, und zwar auch
dann, wenn mittlerweile die örtliche Temperaturänderung, die die Brücke aus dem
Gleichgewicht gebracht und das Signal ausgelöst hat, wieder zurückgegangen ist.