DE1961415A1 - Elektrische Alarmanlage - Google Patents

Description

01-4255 Ge Prankfurt am Main,

den

HONEYWELL INC.

Elektrische Alarmanlage

Die Erfindung betrifft eine elektrische Alarmanlage, vorzugsweise eine Feuer- oder Rauchmeldeanlage.

Bei den bekannten Anlagen dieser Art mit einer Zentralstation und mehreren an sie angeschlossenen Überwachungsschaltungen ist der Stromkreis zur Energieversorgung der einzelnen Überwachungsschaltungen vom Stromkreis zur Signalübertragung getrennt, wodurch sich eine Reihe von Nachteilen ergeben. Diese Nachteile bestehen u.a. darin, daß bei zentraler Energieversorgung mindestens vier von der Zentralstation zu den einzelnen Überwachungsschaltungen führende Verbindungsleitungen benötigt werden. Bei Alarmanlagen, die zwei verschiedene vom Normalzustand abweichende Zustände unterscheiden und melden können, ist in den meisten Fällen darüberhinaus noch eine zusätzliche Verbindungsleitung notwendig. Ein weiterer Nachteil der bekannten Alarmanlagen ist es, daß sie trotz ihres recht aufwendigen Aufbaues nicht empfindlich und zuverlässig genug arbeiten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine einfach aufgebaute und zuverlässig arbeitende Alarmanlage zu schaffen, die in der Lage ist, zwei verschiedene vom Normalzustand abweichende Zustände zu

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unterscheiden und diese in der Zentralstation durch unterschied-, liehe Signale zu melden und die hierzu mit drei Verbindungsleitungen auskommt. Aufgabe der Erfindung ist es darüberhinaus, eine verbesserte das Ende der Verbindur 3itung abschließende Überwachungseinrichtung zu schaffen, nii^ deren Hilfe der Zustand der Verbindungsleitungen überwacht werden kann.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß von einer zur Energieversorgung der Anlage mit einer Spannungsquelle versehenen Zentralstation eine erste und eine zweite Verbindungsleitung zur Energieübertragung sowie eine dritte Verbindungsleitung zur Signalübertragung ausgehen, die durch eine Konstantstromschaltung an ihrem anderen Ende abgeschlossen sind, wobei die Konstantstromschaltung eine erste und eine zweite Impedanz sowie eine zumindest mit drei Elektroden versehene Stromsteuereinrichtung aufweist, deren Steuerelektrode den ihrer Energieversorgungselektrode zugeführten und von Ihrer Aucgangselektrode abgegebenen Strom steuert. Hierbei ist in der. Konstant Stromschaltung die Steuerelektrode über die erste Impedanz an die zweite Verbindungsleitung, die Energieversorgungselektrode direkt an die erste Verbindungsleitung und die Ausgangselektrode über die zweite Impedanz an die dritte Verbindungsleitung angeschlossen, wodurch die Stromsteuereinrichtung einen konstanten Strom an die dritte Verbindungsleitung abgibt. Zur Lösung der Aufgabe ist weiter nötwendig, daß an die Verbindungsleitungen zumindest eine ihre Betriebsenergie über die erste und zweite Verbindungsleitung aufnehmende Überwachungsschaltung angeschlossen ist, die im Falle des Alarmzustandes bzw. bei in der Anlage auftretenden Fehlern den zur Zentralstation fließenden Signalstrom in unterschiedlichem Sinne beeinflußt und damit in der Zentralstation geeignete MeIdevorrichtungen auslöst. Bei einer derartigen Anordnung ergeben sich eine Reihe von Möglichkeiten zur Änderung des zur Zentralstation fließenden Stromes, die den verschiedenen zu überwachenden Zuständen zugeordnet werden können. Sind beispielsweise die eine oder die andere der beiden zur Energieversorgung dienenden Verbindungsleitungen unterbrochen oder sind diese beiden Leitungen mit-

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einander kurzgeschlossen, so kann die Konstantstromschaltung keinen Strom mehr an die zur Signalübertragung dienende dritte Verbindungsleitung abgeben. Weitere Beeinflussungsmöglichkeiten des Signalstromes bestehen beispielsweise in seiner stufenweisen Vergrößerung oder Verminderung.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist- die Alarmanlage derart ausgestaltet, daß die Überwachungsschaltung sowohl auf Fehler- als auch auf Alarmzustände anspricht und hierzu mit einer ersten, einer zweiten und dritten Anschlußklemme an jeweils eine der Verbindungsleitungen angeschlossen ist, daß in der Überwachungsschaltung bei Fehlerzustand über einen ersten Schaltkreis die dritte mit der einen der beiden restlichen Verbindungsleitungen verbunden ist, wobei wegen des veränderten über die dritte Verbindungsleitung zur Zentralstation fließenden Signalstromes ein in der Zentralstation angeordnetes Fehlerüberwachungsrelais anspricht und daß in der Überwachungsschaltung beim Auftreten eines Alarmzustandes über einen zweiten Schaltkreis die dritte mit der anderen der beiden restlichen Verbindungsleitungen verbunden ist, wobei/des veränderten über die dritte Verbindungsleitung zur Zentralstation fließenden Signalstromes ein in der Zentralstation angeordnetes Alarmrelais anspricht.

Es ergibt sich eine besonders günstige Lösung, wenn der/^Normalzustand nicht leitende erste Schaltkreis eine dritte strombegrenzende Impedanz sowie einen mit dieser zwischen der zweiten und der dritten Anschlußklemme in Reihe geschalteten ersten Stromschalter und der im Normalzustand nicht leitende zweite Stromkreis eine strombegrenzende vierte Impedanz und einen mit dieser zwischen der ersten und der dritten Anschlußklemme in Reihe geschalteten zweiten Stromschalter aufweist und wenn die Überwachungsschaltung mit einer den ersten Stromschalter und damit den ersten Schaltkreis beim Auftreten eines Fehlers durchschaltenden sowie den zweiten Stromschalter und damit den zweiten Schaltkreis beim Auftreten eines Alarmzustandes durchschaltenden Schalteinrichtung versehen ist, wobei beim Durchschalten des

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ersten Schaltkreises ein Teil des auf der dritten Verbindungsleitung fließenden Stromes direkt über den ersten Schaltkreis zur zweiten Verbindungsleitung abgezweigt und damit der über die dritte Verbindungsleitung der Zentralstation zugeführte Signalstrom vermindert wird und wobei beim Durchschalten des zweiten Schaltkreises ein Teil des über die erste Verbindungsleitung fließenden Stromes direkt über den zweiten Schaltkreis zur dritten Verbindungsleitung abgezweigt und damit der über diese Verbindungsleitung der Zentralstation zugeführte Signalstrom vermehrt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Alarmanlage wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:

Figur 1 in schematischer Darstellung die Schaltung einer Feuer- und Rauchmeldeanlage,

Figur 2 in schematischer Darstellung schaltungstechnische Einzelheiten der in Figur 1 durch Blöcke angedeuteten Überwachungsschaltungen und

Figur 3 in einer graphischen Darstellung, wie verschiedene in der Schaltung nach Figur 2 wichtige Parameter voneinander abhängen.

In Figur 1 ist eine Zentralstation 10 gezeigt, die über drei Verbindungsleitungen lA, 15, 16 mit einer Reihe von Überwachungsschaltungen 20 bis 22, 20' bis 22', 20" bis 22" verbunden ist. Die Verbindungsleitungen sind an ihrem anderen Ende durch eine Konstantstromschaltung 23 bis 27 abgeschlossen. Die Zentralstation 10 ist mit zwei Anschlußklemmen 11 und 12 für eine Spannungsquelle versehen, wobei die Spannung an der Klemme 11 positiv gegenüber der Spannung an der Klemme 12 ist. Die Spannung an den Anschlußklemmen 11 und 12 wird durch eine nicht gezeigte Regeleinrichtung auf einem konstanten Wert gehalten, der in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel 10 V beträgt. Die Zentralstation 10 besitzt darüberhinaus noch eine dritte Anschlußklemme 13 über die ihr ein Signalstrom Ig₁- zugeführt wird. Die Größe dieses Signalstromes ist sowohl kennzeichnend für die Wirksamkeit der Gesamtanlage als auch für den Zustand der

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einzelnen Überwachungsschaltungen. An die Klemmen 11, 12 und sind die Verbindungsleitungen 14, 15 und 16 angeschlossen, die ihrerseits wiederum jeweils mit den Klemmen 20, 21 und 22 bzw.. 20', 21', 22' bzw. 20", 21", 22" der einzelnen Überwachungsschaltungen NO 1,NO2 und NO 3 verbunden sind. An dem der Zentralstation 10 gegenüberliegenden Ende der Verbindungsleitungen 14, 15 und l6 liegt eine KonstantStromschaltung 23 bis 27, die die drei Verbindungsleitungen miteinander verknüpft. Die Konstantstromschaltung ist mit einer Reihenschaltung aus einem Widerstand 25 und einem Widerstand 23 versehen, welche die Leitungen 14 und 15 miteinander verbindet. !Parallel zum Widerstand 23 liegt die Emitterbasisstrecke eines pnp-Transistors 26, der als Stromsteuereinrichtung wirkt. Die Kollektorelektrode des Transistors 26 ist über eine als strombegrenzender Widerstand ausgestaltete zweite Impedanz 27 zur dritten Verbindungsleitung 16 geführt. Der über den Widerstand 27 der Leitung 16 zugeführte Strom I zeigt an, daß alle drei Verbindungsleitungen 14, 15 und 16 in einwandfreiem Zustand sind. Im Normalzustand, in dem die Luft frei von Verbrennungsstoffen oder Rauch ist, hängt die Größe des Stromes auf der Leitung 16 nur von der Konstantstromschaltung 2.3 bis 27 ab. Wird irgendeine der drei Leitungen 14, 15 oder 16 unterbrochen, so wird auch der von der Konstantstromschaltung abgegebene Strom I zu Null. Ist beispielsweise die Leitung 15 unterbrochen, so entfällt damit die Vorspannung des Transistors 26, wodurch dieser sperrt und der Strom I vernachlässigbar klein wird.

In der Zentralstation sind geeignete Meldevorrichtungen vorgesehen, die entweder auf den Anstieg oder den Abfall des über die Leitung 16 der Anschlußklemme 13 zugeführten Signastromes I_sii- ansprechen. Es sind eine ganze Reihe von Geräten bekanntgeworden, die als Meldevorrichtung in der Zentralstation 10 verwendet werden können. Zum besseren Verständnis sei vereinfachend angenommen, daß die Meldevorrichtungen aus einer Reihenschaltung eines Transistors 18, eines Alarmrelais 30 und eines Fehlerüberwachungsrelais 31 bestehen. Der Transistor 18

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übt eine gewisse spannungstabilisierende Wirkung aus. Das Alarmrelais 50 besitzt einen Arbeitskontakt während das Fehlerüberwachungsrelais 51 mit einem Ruhekontakt versehen ist. Die Relais 50 und 3I können aber auch durch ein drei Zustände aufweisendes Relais ersetzt werden, welches im Normalfall eine mittlere Lage, bei einem Stromanstieg eine dritte Lage und bei einem Stromabfall eine erste Lage einnimmt. In dem in Figur 1 dargestellten AusfUhrungsbeispiel ist der im Normalfall über den Transistor 26, den Widerstand 27 und die Leitung 16 fließende Strom zwar kräftig genug das Fehlerüberwachungsrelais 3I im Erregungszustand zu halten, aber nicht kräftig genug um das Alarmrelais J50 zu erregen. Bei einem geeigneten Stromanstieg wird zusätzlich zum Fehlerüberwachungsrelais 31 auch noch das Alarmrelais JO erregt, während bei einem geeigneten Stromabfall zusätzlich zum im Normalfall sohon.abgefallenen Alarmrelais auch noch das Fehlerüberwachungsrelais 31 abfällt. Da das Fehlerüberwachungsrelais 31 mit einem Ruhekontakt versehen ist, wird der Abfall dieses Relais angezeigt.

Die Überwachungsschaltung (beispielsweise die Überwachungsschaltung NO 1) ist nun derart aufgebaut, daß beim Auftreten von Rauch ein Schaltkreis geschlossen wird, der über einen Widerstand eine Verbindung zwischen den Verbindungsleitungen 14 und 16 schafft. Dieser Widerstandskreis liegt parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 26, wodurch der über die Leitung l6 zur Anschlußklemme I3 der Zentralstation 10 fließende Signalstrom I .,_

vergrößert wird. Diese Vergrößerung ist so bemessen, daß sie ausreicht, das Alarmrelais 30 auszulösen.

Der Aufbau der Überwachungsschaltungen ist weiterhin so gewählt, daß beim Auftreten eines Fehlers in diesen Schaltungen (z.B. in der überwachungsschaltung NO 1) ein weiterer Schaltkreis geschlossen wird, der über einen Widerstand die Verbindungsleitungen 15 und 16 miteinander verbindet, wodurch ein Teil des vom Transistor 26 der Leitung l6 zugeführten Stromes I zur Leitung 15 hin abgezweigt wird, der direkt über die Leitung 15 zur Anschlußklemme 12 der Spannungsquelle fließt. Hierdurch wird der

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zur Anschlußklemme 13 fließende Signalstrom I_si„ soweit vermindert, daß das Fehlerüberwachungsrelais 31 abfällt, wodurch ein in der Anlage vorhandener Fehler angezeigt wird.

Figur 2 zeigt schaltung?technische Einzelheiten der Überwachungsschaltung NO 1. Die nachfolgend beschriebene Schaltung gilt analog auch für alle anderen Überwachungsschaltungen,die in Figur gezeigt sind. Die auch in Figur 1 erkennbaren Anschlußklemmen und 21 sind in Figur 2 mit den Leitungen 34 bzw. 35 verbunden. Zwischen den Leitungen 34 und 35 liegt ein mehrstufiger direkt gekoppelter Verstärker, der mit einem einen Feldeffekttransistor sowie

QI. /einen npn-Transistor Q2 aufweisenden Differenzverstärker versehen ist. Die Senkenelektrode S des Transistors Ql ist über einen Verbindungspunkt 36 zum Emitter des Transistors Q2 geführt. Der Verbindungspunkt 36 ist weiterhin über einen gemeinsamen Widerstand 37 zu der negative Spannung führenden Leitung geführt. Der die Vorspannung des Transistors Q2 einstellende Kreis besteht aus einem Spannungsteiler zwischen den Leitungen und 35, der aus dem Widerstand 4o, dem Potentiometer 41 und dem Widerstand 4-2 gebildet ist. Der verschiebbare Abgriff des Potentiometers 4l liegt an der Basiselektrode des Transistors Q2, die Kollektorelektrode dieses Transistors ist über einen Verbindungspunkt 43 und einen Widerstand 44 zu der positive Spannung führendenLeitung 34 geführt. Parallel zum Widerstand liegt der Emitter-Basiskreis eines pnp-Transistors Q3, dessen Basiselektrode zum Verbindungspunkt 43 geführt ist. Der Kollektor des Transistors Q3 ist über ein Potentiometer 45 und einen veränderbaren Widerstand 46 zu einem Verbindungspunkt 4γ geführt, an dem ebenso wie am Verbindungspunkt 36 ein konstantes Potential liegt. Ein Widerstand 50 verbindet den Verbindungspunkt 47 mit der Leitung 35. Der Verbindungspunkt 47 ist darüberhinaus noch zur Emitterelektrode eines npn-Transistors Q4 geführt, dessen Basis an dem Verbindungspunkt 42a des Spannungsteilers liegt, wodurch ein Strom über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors q4 und den Widerstand 50 fließt, der das Potential am Verbindungspunkt 47 auf einem festen Bezugswert El hält.

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Der verstellbare Abgriff des Potentiometers 45 führt über einen hochohmigen Rückführwiderstand 49, der in der Größenordnung von 10 Ohm liegt zur Gatterelektrode des Peldeffekttransistors Ql. Die Gatterelektrode des Transistors Ql ist darüberhinaus noch über den hochohmigen Widerstand einer Ionisationskammer 51 mit der negtiven Leitung 35 verbunden. Diese Verbindung im Zusammenhang mit einer geeigneten Einstellung des Potentiometers 4-1 hält die Gatterelektrode auf einem geeigneten Potential, das gleich dem Potential El ist. Die Ionisationskammer 51 dient in bekannter Weise zum Aufspüren von Rauchpartikeln.

In der hier beschriebenen Überwachungsschaltung ist nur eine Ionisationskammer vorgesehen, die eine zylinderförmige Kathode und eine zentral angebrachte stiftförmige Anode aufweist, die ein als Betastrahler dienendes Isotop trägt. Dringt bei in Betrieb befindlicher Anlage Rauch in den Raum zwischen den Elektroden, so " macht sieh eine Stromverminderung bemerkbar. Mit dem Verbindungspunkt 47 ist eine Abschirmung für den hochohmigen Anodenwiderstand der Ionisationskammer 51, den Rückführwiderstand 49 und die Gatterelektrode des Transistors Ql verbunden. Diese Abschirmung liegt daher auf dem Potential El, das sich aus dem über den Widerstand 50 fließenden Strom ergibt.

Die Kollektorelektrode $4 ist über eine Leitung 60, einen Verbindungspunkt 6l und einen Widerstand 62 zur positiven Leitung ^4 geführt. Der Widerstand 62 stellt die Vorspannung für einen weiteren Transistor Q5 zur Verfügung, dessen Basiselektrode an dem Verbindungspunkt 6l und dessen Emitterelektrode über einen Widerstand 63 an der Leitung 34 liegt. Der Kollektor des Transistors Q5 ist mit dem Eingang eines noch zu beschreibenden Diskriminators verbunden. Dieser Diskriminator besteht aus zwei normalerweise nicht leitenden Transistoren Q6 und Q7, wobei der Transistor Q6 ein npn-Transistor und der Transistor Q7 ein pnp-Transistor ist. Zwischen den Leitern 34 und 35 liegt ein elektrischer Kreis, der aus der Reihenschaltung zweier Schaltkreise besteht. Der erste Schaltkreis führt von der Leitung 35 Über einen Widerstand 65 und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Q7 zur Anschlußklemme 22, während der zweite Schalt-

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kreis diese Klemme über die Emitter-Kollektor-Streeke des Transistors q6 und einen Widerstand 64 mit der Leitung 34 verbindet· Zum Diskriminator gehört ferner noch eine Schaltung, die die notwendigen Vorspannungen für die Transistoren zur Verfügung stellt. Der diese Schaltung kennzeichnende Stromkreis läuft von der positiven Leitung 34 über einen Widerstand 66, einen direkt an die Basis des Transistors Q7 angeschlossenen Verbindungspunkt 6j, einen Widerstand 68, einen Verbindungspunkt 69 und einen Widerstand 70 zur negativen Leitung 35. Die Kollektorelektrode des Transistors Q5 ist sowohl zur Basis des Transistors q6 als auch zum Verbindungspunkt 69 geführt.

Nachfolgend soll die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen elektrischen Alarmanlage näher erläutert werden. Es sei angenommen, daß in der Schaltung nach Figur 1 alle überwachungsschaltungen (NO 1, NO 2, NO 3) sich in von Rauchpartikeln freier Luft befinden, was dem Normal/entspricht. Unter diesen Umständen ist der zur Anschlußklemme 13 fließende Signalstrom I_si~ durch die Größe des Widerstandes 27 und die Spannung zwischen den Klemmen 11 und bestimmt. Aus der Zeichnung läßt sich entnehmen, daß darüberhinaus noch ein Strom von der positiven Klemme 11 über die Verbindungsleitung 14, die Widerstände 23 und 25 und die Verbindungsleitung 15 zur Klemme 12 fließt, dessen Größe so gewählt ist, daß er in Verbindung mit dem aus den Widerständen 23 und 25 gebildeten Spannungsteiler den Transistor 26 geöffnet hält. Der resultierende Ausgangsstrom des Transistors wird infolgedessen nur durch den Widerstand 27 begrenzt. Die Größe des Signalstromes I_slK ist so gewählt^ daß zwar das Fehlerüberwaohungsrelais 3Iynicht aber das Alarmrelais 30 erregt ist. Treten nun in der Ionisationskammer 51 einer der Uberwachungsschaltungen Rauchpartikel auf, so resultiert daraus aufgrund der Wirkungsweise der oben beschriebenen und in Figur 2 gezeigten Schaltung der Überwachungsstationen ein zwischen den Anschlußklemmen 20 und 22 liegender Widerstandspfad, der in Figur 1 gestrichelt angedeutet ist. Dieser Widerstandspfad liegt parallel zur Emitter-Kollektor-Streeke des Transistors 26, wodurch dem über den Transistor auf die Verbindungsleitung l6 gelangenden

Strom I ein weiterer Strom hinzugefügt wird, so daß der zur Klemme 13 gelangende Signalstrom I_sif_ um einen bestimmten Betrag anwächst. Der Anstieg des Signalstromes erregt das Alarmrelais 30, während sich der Zustand des bereits im Normalfall schon erregten PehlerUberwachungsrelais 31 nicht ändert. Ein Absinken des Signalstromes I . bewirkt,wie weiter oben schon beschrieben, ein

sxg

Abfallen des Fehlerttberwachungsrelais 31, wodurch ein entsprechendes Signal angezeigt wird. Das Absinken des Signalstromes I_sip. kann wegen der Unterbrechung einer der Verbindungsleitungen 1?, 15 oder 16 erfolgen, kann aber auch durch das Schließen des zwischen den Anschlußklemmen 21 und 22 liegenden Schaltkreises begründet sein, der in der Überwachungsschaltung NO 1 in Figur durch Strichlinien angedeutet ist. Das Schließen dieses Schaltkreises geschieht aufgrund der Wirkungsweise der in Figur 2 gezeigten Schaltung, sobald ein Fehler in dieser Schaltung auftritt.

Die Wirkungsweise der in Figur 2 gezeigten überwachungsschaltung setzt eine ganze Reihe von Bedinguqgen voraus. So ist es einmal notwendig, daß die Spannung zwischen den Elektroden der Ionisationskammer 51 konstant bleibt. Es ist weiterhin notwendig, daß die im Laufe der Zeit abnehmende Empfindlichkeit des als Ionisationskammer 51 ausgestalteten Fühlers kompensiert werden kann, was in der hier beschriebenen Schaltung durch eine Erhöhung der Verstärkung erreicht wird.

Die Ionisationskammer besitzt wie üblich zwei Elektroden von denen die Anode eine radioaktive Quelle trägt, die Betastrahlen abgibt. Diese radioaktive Quelle kann beispielsweise aus Ni 63 bestehen, deren Strahlung die Luft in der Kammer leitfähig macht und dadurch einen zwischen den Elektroden fließenden Ionisationsstrom bewirkt. Die Größe dieses Ionisationsstromes hängt davon ab, ob die Ionen in einem reinen Gas wie beispielsweise Luft oder in einem mit Rauchpartikeln gemischten Gas gebildet werden. Derartige Partikel entstehen bereits bevor es zur Bildung einer Verbrennungsflamme kommt. Die in dem Raum zwischen den Elektroden

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befindlichen Ionen werden durch die radioaktive Strahlung erzeugt. Um Schwankungen der Empfindlichkeit der Kammer aufgrund von außen auf diese einwirkende elektrische Felder zu vermeiden, ist als dritte Elektrode ein Schirm vorgesehen, der die beiden ersten Elektroden umgibt.

Im Ruhezustand der Schaltung fließt in Figur 2 ein konstanter Strom über den Widerstand JfJ, der sich in zwei Ströme aufteilt, von denen der eine über den Feldeffekttransistor Ql und der andere über den Transistor Q2 fließt. In gleicher Weise fließt ein konstanter Strom über den Widerstand 50, der sich aus den beiden über die Transistoren Q3 und Q4 fließenden Strömen zusammensetzt. Der über den Transistor Q5 fließende und den Diskriminator steuernde Strom hängt vom über den Transistor Q4 fließenden Strom ab. Im Normalfall,in dem in der Ionisationskammer 51 sich kein Rauchbefindet, ist im Diskriminator weder der Transistor q6 noch der Transistor Q7 leitend.

Die beiden an dem Verbindungspunkt J>6 bzw. 47 liegenden Bezugs-Potentiale E2 bzw. El sind auf die negative Leitung 35 bezogen. Das erste Bezugspotential El am Verbindungspunkt 47, welches dem konstanten Spannungsabfall am Widerstand 50 entspricht, kommt dadurch zustande, daß der Spannungsabfall zwischen Basis und Emitter des Transistors Q4 etwa 0,5 V beträgt und daß die Basiselektrode dieses Transistors mit einem Punkt konstanter Spannung des aus den Widerständen 40, 4l und 4-2 gebildeten Spannungsteilers verbunden ist. Da die Basis des Transistors Q4 auf einem festen Potential gehalten wird, so läßt sich der Widerstand 50 als ein Konstantspannungsgenerator auffassen, der ständig am Verbindungspunkt 47 den gleichen Strom abgibt. Die Transistoren Qj5 und q4 sind im Normalzustand leitend. Da über den Widerstand 50 ein konstanter Strom fließt, bewirkt eine Änderung der Leitfähigkeit des Transistors Qj5 eine entgegengesetzt gerichtete Änderung der Leitfähigkeit des Transistors q4, wodurch die Summe der über diese Transistoren fließenden Ströme konstant bleibt.

Das zweite Bezugspotential E2 am Verbindungspunkt jj6 ergibt sich durch den Transistor Q2, dessen Basis an dem verschiebbaren Ab-

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griff des Potentiometers 4l des Spannungsteilers liegt. Der Verbindungspunkt 36 wird auf diese Weise auf einer Spannung festgehalten, die etwa 0,5 V unter der Spannung am Abgriff des Potentiometers 4l liegt. Die gleichbleibende Bezugsspannung E2 am Verbindungspunkt 36 ergibt sich durch einen über den Widerstand 37 ·' fließenden konstanten Strom, so daß man diesen Widerstand als Konstantspannungsgenerator ansehen kann. Die beiden Transistoren Ql und Q2 des Differenzverstärkers sind beide im Normalzustand leitend. Der über den Widerstand 37 fließende Strom verteilt sich über die beiden Transistoren^und ein Stromanstieg des durch den Transistor Ql fließenden Stromes resultiert in einem entsprechenden Stromabfall des über den Transistor Q2 fließenden Stromes, so daß die Summe der über den Widerstand 37 fließenden Ströme gleich bleibt.

Eine für den Rückführungswiderstand 49 typische Größe liegt bei 10 Ohm, während der Widerstand der Ionisationskammer 51 in der Größenordnung von 2,75· 10 Ohm liegt. Bei einer Spannung von 5 V an der Gatterelektrode des Feldeffekttransistors Ql ergibt sich damit ein Strom von ΐ8θ·1Ο~* A, die in der Ionisationskammer von der Anode zur Kathode fließen. Zwischen der Gatterelektrode und der Senkenelektrode des Transistors Ql liegt die notwendige Vorspannung von 0,8 V, wodurch am Verbindungspunkt 36 eine Bezugs spannung E2 = 5,8 V liegen muß und am Abgriff des Potentiometers 4l eine Spannung von etwa 6,3 V eingestellt werden muß. Da die Spannung am Gatter des Transistors Ql 5 V beträgt, muß auch die Abschirmung der Anode der Ionisationskammer sowie des Rückführwiderstands 49 auf einer Spannung von 5 V liegen. Aus diesem Grund wird die Basisspannung des Transistors Q4 mittels des Spannungsteilers auf einem Wert von 5,5 V gehalten. Ein wesentlicher Grund für die Abschirmung des hochohmigen zum Gatter des Feldeffekttransistors Ql führenden Stromkreises besteht darin, Leckströme, die den Abgleich des Systemes stören können, zu verhindern.

Es sei nun angenommen, daß Rauchpartikel in die Ionisationskammer 51 gelangen, wodurch der zwischen den Elektroden fließende Ionisationsstrom vermindert und der Widerstand zwischen den

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Elektroden vergrößert wird. In Figur 3 ist die Abhängigkeit des Ionisationsstroms I. in Abhängigkeit von der an der Kammer angelegten Spannung gezeigt. Hierbei stellt die mit a gekennzeichnete Kurve die Abhängigkeit in reiner Luft und die mit b gekennzeichnete Kurve die Abhängigkeit bei mit einer bestimmten Menge von Rauchpartikeln gemischter Luft dar. Durch die Verminderung des über die Ionisationskammer 51 fließenden Stromes erhöht sich das Potential an der Gatterelektrode des Transistors Ql, wodurch der über den Ausgangskreis dieses Transistors fliessende Strom sich erhöht. Daraus folgt, wie weiter oben schon beschrieben, eine entsprechende Verminderung des Kollektorstromes des Transistors Q2. Der gleichstromgekoppelte Transistor Q3 verstärkt den Stromabfall des Transistors Q2, so daß auch über die Widerstände 45 und 46 ein kleinerer Strom fließt. Hierdurch wird das Potential am Abgriff des Potentiometers 45 kleiner, wodurch sich die Spannung e4 vermindert. Die Spannung E3 über dem Rückführungswiderstand 49 vermindert sich ebenfalls, wodurch dem Potentialanstieg am Gatter des Feldeffekttransistors Ql aufgrund der Wirkung der Rauchpartikel entgegengewirkt wird. Hierdurch wird das im Normalzustand herrschende Potential an der Gatterelektrode im wesentlichen wieder hergestellt.

Aus einer Überlegung ergibt sich, daß die Spannung E3 über dem Rückführungswiderstand 48 gleich der Spannung e4 sein muß, die zwischen dem Abgri f des Potentiometers 45 und dem Bezugspunkt 47 liegt. Wie oben schon beschrieben,werden die Spannung am Gatter des Transistors Ql und die Spannung am Verbindungspunkt 47 auf gleiche Höhe eingestellt. Die Spannungen zwischen dem Abgriff des Potentio-.meters 45 einerseits und dem Gatter des Transistors Ql bzw. dem Verbindungspunkt 47/sind daher während des Normalzustandes gleich. Diese Gleichheit der Spannungen ist unabhängig von der Spannung am Abgriff des Potentiometers 45, so daß die Spannungen Ej5 und E4 auch im Alarmfall gleich sind. Aue dieser Überlegung folgt, daß der aus der Spannung E4 resultierende und über einen Teil des Widerstands 45 sowie über den Widerstand 46 fließende Strom dem über die Ionisationskammer 51

fließenden Strom direkt proportional ist, wobei der über die Ionisationskammer 51 fließende Strom gleichzeitig auch über den - Rückführungswiderstand 49 fließt. Der über den Widerstand 49 fließende Strom ist sehr viel kleiner als der über den Widerstand 46 fließende.

Die Verminderung des über den Transistor Qj5 und die Widerstände 45,46 fließenden Stromes bewirkt eine entsprechende Erhöhung des Kollektorstromes des Transistors Q4, da, wie weiter oben schon beschrieben, über den Widerstand 50 ein konstanter Strom fließt. Daraus resultiert eine erhöhte Leitfähigkeit des Transistors Q5, wodurch sich dessen Kollektorpotential in positiver Richtung ändert und der zum Diskriminator gehörende Transistor q6 leitend wird. Der daraufhin von der positiven Anschlußklemme 20 über den Widerstand 64 und den Transistor Q 6 zur Anschlußklemme 22 fließende Strom vergrößert den zur Klemme 13 der Zentralstation 10 inPigur 1 gelangenden Signalstrom I . . Der auf diese Weise um einen geeigneten Betrag erhöhte Signalstrom löst das Alarmrelais j50 aus.

Die Empfindlichkeit der in Figur 2 gezeigten Schaltung nimmt im Laufe der Zeit in Abhängigkeit von der Halbwertszeit.des radioaktiven Strahlers in der Ionisationskammer 51 ab, was einem Anwachsen des Widerstandes zwischen den Elektroden entspricht. Die Abhängigkeit zwischen dem Ionisationsstrom I. und der an der Kam-

an !

mer /legenden Spannung V kann in diesem Fall beispielsweise durch die mit a¹ und b' gekennzeichneten Kurven dargestellt werden. Hierbei kennzeichnet die Kurve a' die Abhängigkeit bei reiner Luft und die Kurve b¹ die Abhängigkeit bei eine., bestimmte Menge Rauchpartikel aufweisender Luft.

Aus Figur 3 ergibt sich, daß bei gleicher Rauchmenge die Kurven a¹ und b' in ihrem linearen Bereich dichter zusammenliegen als die Kurven a und b. Daraus ergibt sich eine verminderte Empfindlichkeit der überwachungsschaltung in Figur 2. Um den mit der Zeit eintretenden Empfindlichkeitsverlust korrigieren zu können, .ist die Schaltung nach Figur 2 derart ausgestaltet, daß beim

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neuen Einstellen des Potentials an der Gatterelektrode des Transistors Ql, das im Laufe der Zeit ansteigt, gleichzeitig auch die Verstärkung und damit die Empfindlichkeit der Schaltung vergrößert wird. Wird eine Neueinstellung des Gatterpotentiales notwendig,weil durch die Vergrößerung des Widerstandes zwischen den Ionisationskammer-elektroden das Gatterpotential des Transistors Ql zu groß geworden ist, so verschiebt man den Abgriff des Potentiometers 45 so weit nach unten , bis am Gatter wider das ursprüngliche Potential (beispielsweise 5V) liegt. Aus Figur 2 ist zu entnehmen, daß durch diese Maßnahme nicht nur das Gatterpotential des Transistors Ql . sondern gleichzeitig auch die Größe der rückgeführten Spannung vermindert wird. Es wird daher nur noch ein kleinerer Teil des an den Widerständen 45 und 46 erscheinenden Ausgangssignales des Transistors QjJ über den Widerstand 49 zum Gatter des Transistors Ql zurückgeführt, was einer Vergrößerung des Verstärkungsfaktors der Schaltung bedeutet. Die vergrößerte Verstärkung wiederum entspricht einer erhöhten Empfindlichkeit.

Wirdu während des Betriebes aus irgendeinem Grund die Ionisationskammer kurzgeschlossen oder fällt aufgrund irgendeines anderen Fehlers die Leitfähigkeit des Transistors Q5 unter seinen im Normalzustand eingenommenen Wert, so sinkt auch die Spannung am Verbindungspunkt 69, wodurch der Transistor Q7 über den Widerstand 68 eine größere Vorspannung erhält und durchschaltet. Der auf diese Weise geschlossene, aus dem Widerstand 65 und dem Transistor Q7 bestehende, erste Schaltkreis bildet einen Strompfad zwischen den Anschlußklemmen 21 und 22, der einen Teil des über die Leitung l6 in Figur 1 fließenden Stromes zur Leitung hin abzweigt und damit den Signalstrom I_siff vermindert. Aufgrund des verkleinerten Signalstroms I_siß fällt das Fehlerüberwachungsrelais 51 in der Zentralstation 10 ab und löst damit ein entsprechendes Signal aus.

Der Widerstand 65 1st so gewählt, daß bei durchgeschältetem Transistor Q7 fast der gesamte von der Konstantstromschaltung bis 27 abgegebene Strom I über ihn zur Verbindungsleitung 15 abge-

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leitet wird. Der Widerstand 6k ist so gewählt, daß bei durchgeschaltetem Transistor ein genügend großer zusätzlicher Strom zur Anschlußklemme IJ> gelangt, der auch dann noch zur Betätigung des Alarmrelais j50 in der Zentralstation 10 ausreicht, wenn von einer anderen Überwachungsschaltung ein Fehler angezeigt und damit ein Teil dieses zusätzlichen Stromes abgezweigt wird. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Zentralstation 10 auch dann ein Alarmsignal abgibt, wenn eine der Uberwachungsschaltungen ausgefallen ist und auf Reparatur wartet.

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Claims (7)

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   Patentansprüche

   \1J Elektrische Alarmanlage, vorzugsweise Feuer- oder Rauchmeldeanlage, dadurch gekennzeichnet, daß von einer zur Energieversorgung der Anlage mit einer Spannungsquelle (11,12) versehenen Zentralstation (10) eine erste und zweite Verbindungsleitung (14,15) zur Energieübertragung sowie eine dritte Verbindungsleitung (16) zur Signalübertragung ausgehen, die durch eine Konstantstromsehaltung (2;5-27) an ihrem anderen Ende abgeschlossen sind, welche eine erste und eine zweite Impedanz (25,27) sowie eine zumindest mit drei Elektroden versehene Stromsteuereinrichtung (26) aufweist, deren Steuerelektrode den ihrer Energieversorgungselektrode zugeführten und von ihrer Ausgangselektrode abgegebenen Strom (i) steuert, daß in der Konstantstromsehaltung die Steuerelektrode über die erste Impedanz (25) an die zweite Verbindungsleitung (15)> die Energieversorgungselektrode direkt an die erste Verbindungsleitung (14) und die Ausgangselektrode Über die zweite Impedanz (27) an die dritte Verbindungsleitung angeschlossen ist, wodurch die Stromsteuereinrichtung einen konstanten Strom (I)an die Verbindungsleitung abgibt und daß an die Verbindungsleitungen (14-16) zumindest eine ihre Betriebsenergie über die erste und zweite Verbindungsleitung aufnehmende überwachungsschaltung (20-22) angeschlossen ist, die im.Falle des Alarmzustandes bzw. bei in der Anlage auf-tretenden Fehlern den zur Zentralstation fließenden Signalstrom (I_sjg) in unterschiedlichem Sinne beeinflußt und dadurch in der Zentralstation geeignete Neidevorrichtungen (30,31) auslöst·

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2. 2. Alarmanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromsteuereinrichtung ein Transistor (26) ist.
3. J5. Alarmanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgungselektrode die Emitterelektrode und die Ausgangselektrode die Kollektorelektrode des Transistors (26) ist.
4. 4. Alarmanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltung (20-22) sowohl auf Fehler- als auch auf Alarmzustände anspricht und hierzu mit einer ersten, zweiten und dritten Anschlußklemme an jeweils eine der Verbindungsleitungen (14,15 bzw.l6) angeschlossen ist,

   daß in der Überwachungsschaltung bei Pehlerzustand über einen ersten Schaltkreis (65,Q7) die dritte mit der einen der beiden restlichen Verbindungsleitungen (l6 mit 15) verbunden ist, wobei wegen des veränderten über die dritte Verbindungsleitung (16) zur Zentralstation fließenden Signalstroms (l_gifi) ein in der Zentralstation (10) angeordnetes Fehlerüberwachungsrelais (31) anspricht und

   daß in der Überwachungsschaltung beim Auftreten eines Alarmzustandes über einen zweiten Schaltkreis (64,q6) die dritte mit der anderen der beiden restlichen Verbindungsleitungen (l6 mit 14) verbunden ist, wobei wegen des veränderten über die dritte Verbindungsleitung zur Zentralstation fließenden Signalstroms ein in der Zentralstation angeordnetes Alarmrelais (30) anspricht.
5. 5. Alarmanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der im Normalzustand nicht leitende erste Schaltkreis (65,Q7) eine dritte strombegrenzende Impedanz (65) sowie einen mit dieser zwischen der zweiten und der dritten Anschlußklemme' in Reihe geschalteten ersten Stromschalter (Q7) und der im Normalzustand nicht leitende zweite Schaltkreis (64,Q6) eine strombegrenzende vierte

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   Impedanz (64) und einen mit dieser zwischen der ersten und der dritten Anschlußklemme in Reihe geschalteten zweiten Stromschalter (q6) aufweist,

   daß die Überwachungsschaltung (20-22) mit einer den ersten Stromschalter und damit den ersten Schaltkreis beim Auftreten eines Fehlers durchschaltenden sowie den zweiten Stromschalter und damit den zweiten Schaltkreis beim Auftreten eines Alarmzustandes durchsehaltenden Schalteinrichtung (35-63) versehen ist, wobei beim Durchsehalten des ersten Schaltkreises ein Teil des auf der dritten Verbindungsleitung (lö) fließenden Stroms direkt über den ersten Schaltkreis zur zweiten Verbindungsleitung (15) abgezweigt und damit der über die dritte Verbindungsleitung der Zentralstation zugeführte Signalstrom (I . ) vermindert wird und wobei beim Durchschalten des zweiten Schaltkreises ein Teil des über die erste Verbindungsleitung (14) fließenden Stromes direkt über den zweiten Schaltkreis zur dritten Verbindungsleitung abgezweigt und damit der über diese Verbindungsleitung der Zentralstation zugeführte Signalstrom vermehrt wird.
6. 6. Alarmanlage nach Anspruch 5* dadurch gekennze i chnet, daß die Vermehrung des Signalstroms auf der dritten Leitung im Alarmfall größer ist als dessen Verminderung im Falle eines Fehlers.
7. 7. Alarmanlage naph Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (53-6?) mit einer abgeschirmten Ionisationskammer (51) versehen ist, die einen zu einem ersten Differenzverstärker (Ql,Q2) gehörenden Feldeffekttransistor (Ql) ansteuert und daß die Schaltein·· richtung einen zur Ionisationskammer rückgekoppelten, vom ersten Differenzverstärker angesteuerten zweiten Differenzverstärker (Q3,Q4) besitzt, welcher über einen weiteren Verstärker (Q5) die beiden Schalter (q6 bzw. Q7) betätigt.

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