DE2004584A1 - Ionisationskammer-Rauchmelder - Google Patents

Description

SHO 447P

filed April 4, 1969

Nittan Company Limited , 11-6,- 1-chome, Hatagaya, Shibuyz-ku, Tokio, Japan

Ionisationskammer-Rauchmelder.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rauchmelder mit zwei Ionisationskammern, die in Reihe miteinander an eine Spannungsquelle angeschlossen sind, jeweils zwei einander gegenüberliegende Elektroden sowie eine radioaktive Strahlungsquelle enthalten', und von denen die eine mit der Umgebungsluft in Verbindung steht, während die Verbindung zwischen der anderen und der Umgebungsluft behindert ist, ferner mit einem Feldeffekttran- ' sistor, dessen Steuerelektrode an die Verbindung zwischen den ,,beiden Ionisationskammern angeschlossen ist, Und mit einer durch ^: den Feldeffekttransistor gesteuerten Alarmschaltüng'.

Bei den bekannten Rauchmeldern der· oben genannten Art besteht die Gefahr, daß im Laufender Zeit unbemerkt ^ elektrische Defekte auftreten und der Rauchmelder dann das Auftreten von Rauch und den Ausbruch eines Feuers nicht ordnungsgemäß anzeigt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die -Aufgabe zugrunde, diesen schwerwiegenden Mangel zu beseitigen und sicherzustellen, daß das Auftreten eines elektrischen Defektes angezeigt wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Ionisationskammer-Rauchmelder der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, .daß für den Feldeffekttransistor ein Typ verwendet wird, bei welchem bei der Steuerelektrodenspannung null ein nennenswerter Ab- ■ flußstrom fließt und daß der Ansprechstrom der Alarmschaltung unter dem Wert des Abflüßstromes bei der Steuerelektrodenspannung ' null liegt, .

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BADORlQiNAL

Weitere Merkmale der Erfindung sind in der folgenden Erläuterung erwähnt und In den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild zur Erläuterung des Ionisationskanmer-Rauchmelders gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 Abflußstrom/Steuerspannungs-Kennlinien und Feldeffekttransistoren verschiedenen Typs, auf die bei der Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung gemäß Fig. 1 Bezug genommen werden wird.

Fig. 1 zeigt das Schaltbild eines im Prinzip bekannten Rauchmelders, der eine erste Ionisationskammer 10 mit zwei Elektroden 1 und 2 sowie einer radioaktiven Strahlungsquelle j>/ eine zweite Ionisationskammer 20 mit zwei Elektroden 4 und 5 sowie einer radioaktiven Strahlungsquelle 6, und einen Feldeffekttransistor j50 mit Quellenelektrode S, Abflußelektrode D und isolierter Steuerelektrode G enthält. Die erste Ionisationskammer 10 ist von der Umgebungsluft abgeschlossen, was durch ein gestricheltes Rechteck 7 angedeutet ist, während die zweite Ionisationskammer 20 unbehindert mit der Umgebungsluft in Verbindung steht.

Die beiden Ionisationskammern 10 und 20 sind in Reihe zv/ischen Klemmen δ und 9 einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle geschaltet und die Verbindung 11 der beiden Ionisationskammern ist mit der Steuerelektrode G des Feldeffekttransistors 30 verbunden. Die Abflußelektrcde D des Feldeffekttransistors 30 ist an die Klemme 3 angeschlossen, während seine Quellenelektrode S mit einer Ausgangsklemme 1J> und über einen Widerstand 12 mit der Klemme 9 verbunden ist.

Wenn eine Einrichtung der oben beschriebenen Art längere Zeit in Betrieb ist, können elektrische Defekte auftreten. Solche Defekte entstehen vor allem durch Verunreinigungen der Isolation zwischen den Elektroden durch Niederschläge auf den Isolatorplatten, durch die die Elektroden in den jeweiligen Ionisationskammern 10 und 20 gehaltert sind. Diese Verunreinigungen wirken wie eine Verkleinerung von Widerständen Η_χ und R in Fig. 1. Ein Defekt kann außerdem dadurch auftreten, daß die Steuerelektroden-

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impedanz des Feldeffekttransistors 30 absinkt und daß eine Verschlechterung der Isolation zwischen den Anschlüssen des Feldeffekttransistors auftritt, was einer Verringerung des Widerstandes R und eines Widerstandes B_ in Fig. 1 entspricht,,

In elektrischer Hinsicht hat die Verringerung der Widerstände R ,'R und R„ folgende Wirkungen: ;

1.) V/r-nn der Widerstand R kleiner wird, nähert sich das Potential an der Steuerelektrode G des Feldeffekttransistors pO dem Potential an der Abflußelektröde D, was das Fließen eines Stromes-zwischen der Quellen-Und Abflußelektrode zur Folge, bat. Dnbe~ tritt dann an der Ausgangsklemme 1/J ein Ausgangs signal auf, das einen Alarm auslöst.. Es ist daher nicht notwendig, irgendwelche Gegenmaßnahmen- zu treffen um einem Kleinerwerden des Viiderrtandes R. Rechnung zu tragen*

2.) Wenn der Widerstand R_-1, kleiner wird, nähert sich das Potential an der Steuerelektrode G des Feldeffekttransistors j>Q dem Potential an der Klemme 9 der Gleichspannungsquelle und der zwischen Quellen- und Abflußelektrcde fließende Strom sinkt, se da.i kein Alarm ausgelöst wird. Als KaSnahme gegen den Einfluß des Kleinerwerdens des Widerstandes R 'konnte man in Betracht ziehen, keinerlei Verbindungs- oder Abstut-zelemjente zwiscnen den Elektroden 4 und 6 vorzusehen. Man muß dann das Ende des Isolators, der den Eingangsteil der Steuerelektrode G mit den Elektroden 2 und sowie der Verbindung 11 trägt, an-einer Stelle befestigen, die das gleiche Potential hat wie die Abflußelektrode D des Feldeffekttransistors, n-icht jedoch an der Elektrode 6 oder der Klemme 9.

■>.) Wenn der Widerstand R„ kleiner wird, nähert sicn das Potential an der Steuerelektrode G des Feldeffekttransistors 50-dem Potential an der Quellenelektrode S. Ob in diesem Falle ein Alarm ausgelost wird oder nicht hangt von der Kennlinie des Feldeffekttransistors 50 und der an die Ausgangsklemme 13 angeschlossenen Schaltung ab*

Feldeffekttransistoren können aufgrund ihrer Kennlinien im wesentlichen in drei Gruppen aufgeteilt werden, wie das Diagramm gemäB Fig. 2 zeigt, in dem der AbfluSstrom I^ längs der Ordinate und- sie Steuerspannung V₀ längs der Abszisse aufgetragen sind.

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Die Kennlinie A gilt für einen mit Stromerhöhung arbeitenden Feldeffekttransistor, die Kurve B für einen mit Stromdrosselung arbeitenden Feldeffekttransistor und die Kurve C für einen Sperrschicht-Feldeffekttransistor.

Eine Verringerung des Widerstandes R (Fig. 1) hat, wie gesagt, zur Folge, da£ sich das Steuerelektrodenpotential dem Q,uellenelektrodenpotential des Feldeffekttransistors 20, d.h. die Steuerspannung V_Q dem Wert null (Fig. 2) nähern.

Damit an der Klemme Ij? ein Ausgangssignal auftreten kann, wenn "die Steuerspannung V_G null wird, muß ein Feldeffekttransistor verwendet werden, bei dem ein Abflußstrom Ι_ησο* der erheblich größer als null ist, fließt, wenn die Steuerelektrodenspannung null ist. Bei einem mit Stromerhöhung arbeitenden Feldeffekttransistor, dessen Kennlinie der Kurve A in Fig. 2 entspricht, ist der Abflußstrom jedoch bei der Steuerspannung null verschwindend klein, so daß er für den vorliegenden Zweck nicht verwendet werden kann.

Um den schädlichen Einfluß einer Abnahme des Widerstandes R auszuschalten, ist es also erforderlich, einen Feldeffekttransistor ^O zu verwenden, bei dem ein konstanter Abflußstrom I_n„<·., fließt, wenn die Steuerspannunp- V„ null ist, z.B. ein mit Stromdrosseluniarbeitender Feldeffekttransistor oder ein Sperrschicht-Feldeffekttransistor, und es muß außerdem an die Ausgangsklemme φ IJ eine .'Schaltung angeschlossen v/erden, die einen Alarm bei einem Ausgangssignal liefert, das einem Strom entspricht, der kleiner als der Abflußstrom' L₃₃ bei der Steuerspannung null ist.

Da bei Verwendung eines Feldeffekttransistors mit der Kennlinie B oder C ein Alarm ausgelöst wird, wenn der Widerstand R unzulässig klein wird, kann das Ende des Isolators, der den Eingangsteil für die Steuerelektrode G mit den Elektroden 2 und 4 und der Verbindung 11 trägt, mit der O.uellenelektrode S des Feldeffekttransistors 30 verbunden werden.

Wenn man also als Feldeffekttransistor JO einen Sperrschicht-Feldeffekttransistor oder einen Feldeffekttransistor vom Stromdrosselungstyp verwendet und das Ende des Isolators, der die mit der Steuerelektrode des Feldeffekttransistorqverbundenen Elektro-

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BAD ORIGINAL

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den-2" und: k anv der Quellen- oder Abflußelektrode des Feldeffekttransistors ^O befestigt, ist gewährleistet, -daß ein Alarm ausgelöst wird, weim'die' Widerstände R und R- zu klein werden.

Der- oben beschriebene Rauchmelder gemäß der Erfindung löst also auch' bei elektrischen Defekten einen Alarm aus, so daß er

dann repariert werden kann. Die Zuverlässigkeit der Alarmanlage ; wir el dadur eh ganz wesentlich erhöht,.

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Claims (1)

200Λ584 - 6 Patentansprüche

1.J Rauchmelder mit zwei Ionisationskammern, die in Reihe miteinander an eine Spannungsquelle angeschlossen sind, jeweils zwei einander gegenüberliegende Elektroden sowie eine radioaktive Strahlungsquelle enthalten, und von denen die eine mit der Umgebungs- ; luft in Verbindung steht, während die Verbindung zwischen der anderen und der Umgebungsluft behindert ist, ferner mit einem Feldeffekttransistor, dessen Steuerelektrode an die Verbindung zwisehen den beiden Ionisationskammern angeschlossen ist, und mit reiner durch den Feldeffekttransistor gesteuerten Alarmschaltung, !dadurch gekennzeichnet, daß als Feldeffekttransistor (50) ein Typ verwendet wird, in dem bei der Steuerelektrodenspannung null ein von null verschiedener Abflußstrom fließt, und daß der Ansprechstrom der Alarmschaltung unter dem ' Wert des Abflußstromes bei der Steuerelektrodenspannung null liegt.

f 2.) Rauchmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende eines Isolators, der die Verbindung (11) der beiden Ionisationskammern (10, 20) trägt, an einem Teil befestigt ist, dessen Potential gleich dem Potential der

; Quellen- oder Abflußelektrode des Feldeffekttransistors (^O) ist.

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