DE2004584C - Ionisationskammer-Rauchmelder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rauchmelder mit einer offenen und einer geschlossenen Ionisationskammer, die in Reihe miteinander an eine Spannungsquelle angeschlossen sind, je zwei Elektroden sowie eine radioaktive Strahlungsquelle enthalten und deren Verbindungspunkt an die Steuerelektrode eines Feldeffekttransistors angeschlossen ist, dessen Quellen- und Abflußelektrode ebenfalls an die Spannungsquelle angeschaltet sind und der eine Alarmschaltung steuert.

Bei einem derartigen bekannten Rauchmelder (deutsches Patent I 259 227) ist die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors über einen Arbeitswiderstand mit einem Pol der Spannungsquelle verbunden, femer ist die Quellenelektrode an die Steuerelektrode eines gesieuerten Siliziumgleichrichters angeschlossen, dessen Anode mit der Abflußelektrode des Feldeffekttransistors zusammeng' schaltet ist und dessen Kathode eine Einstellspannung zur Bes*immung der Ansprechschwelle des Rauchmelders zugeführt wird. Bei derartigen Rauchmeldern besteht jedoch die Gefahr, daß sich im Laufe der Zeit Ablagerungen aus der Umgebungsluft auf den Isolatorteilen zwischen den Elektroden des Feldeffekttransistors absetzen, welche die Isolationswiderstände herabsetzen. Derartige Ablagerungen können das Ruhepotential an der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors so weit verschieben, daß im Falle eines Bsanüausbruches die Steuerspannung und damit der den Feldeffekttransistor durchfließende Strom nicht mehr den zur Alarmauslösung notwendigen Wert erreicht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese Schwierigkeit zu beseitigen und sicherzustellen, daß Ablagerungen auf den Isolatorteilen des Rauchmelders nicht zu einer unbemerkten Funktionsuntüchtigkeit führen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß rls Feldeffekttransistor ein solcher verwendet ist, dessen Abflußelektrodenstrom bei der Steuerelektrodenspannung Null größer afc der zum Ansprechen der Alarmschaltung erforderliche Abflußelektrodenstrom ist (Verarmungsbetrieb oder.Anreicherungsbetrieb).

Da der Ruhestrom des Feldeffekttransistors kleiner als der zum Ansprechen der Alarmschaltung erfor-Verliehe ^!rom ist, wird bei eü.er zunehmenden Verschmutzung infolge der dadurch bedingten Verschiebung des Steueielektrodenpolentials der Transisior-Mrom .-illmählich in Riclitt .ig auf den der Sleuerekklrodenvorspunnung Nuil entsprechenden Wert vergrößert, wobei jedoch vorher der Ansprechstroni für die Alarmschalliing erreicht wird, so daß eine Alarmauslösung ohne den tatsächlichen Ausbruch eines f'eucis einen derarligen Verschmutzungsgrad erkennen liiiit, worauf der Rauchmelder gereinigt werden kann.

Zwar ist es bekannt (deutsche Palente i 198 250 und 1210 829), bei Feueralarmanlage!! Falschwarnungui infolge von lilektrodenverschmutzungen /u vermeiden, damit insbesondere bei Flupzeugwarneinfügen die umfangreichen Sicherheitsmaßnahmen, wie Heu/in ablassen u.dgl.. nicht umsonst eingeleitet werden. Diese Fcueralarmanlagen arbeiten jedoch mit Tempeniiiirfühlern, bc; denen sich bei Temperaturerhöhungen Koniakte schließen, zu denen sich durch Verunreinigungen Nebenschlüsse bilden köniiu:, wriclie dann /u einer Falschwarnung führen. Im (isiil, vla/ii betrifft die Erfindung bei Ionisationskammer-Rauchmeldern das Problem der Vermeidung eti.es fehlerhaften Nichtansprcchens des Rauchmelders im echten Gefahrenfalle infolge von Isolator.erunreinigungen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert, es zeigt

Fig. ! ein Schaltbild zur Erläuterung des Ionisationskammer-Rauchmelders gemäß der Erfindung

Fig. 2 Abflußstroni-Steuerspannungs-Kennlinien von Feldeffekttransistoren verschiedenen Typs, auf die bei der Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung gemäß F i g. 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 3, eine zweite Ionisationskammer 20 mit zwei Elektroden 4 und 5 sowie einer radioaktiven Strahlungsquelle 6, und einen Feldeffekttransistor 30 mit Quellenelektrode S. Abflußelektrode /> und isolierter Steuerelektrode G enthält. Die erste Ionisationskammer 10 ist von der Umgebungsiuft abgeschlosen, was durch ein gestricheltes Rechteck 7 angedeu:ct ist, während die zweite Ionisationskammer 20 unbehindert mit der Umgcbungsluft in Verbindung steht.

Die beiden Ionisationskammern 10 und 20 sine¹ in Reihe zwischen Klemmen 8 und 9 einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle geschaltet, und die Verbindung 11 der beiden Ionisationskammern ist mit der Steuerelektrode G des Feldeffekttransistors 30 verbunden. Die Abflußelektrode D des Feldeffekttransistors 30 ist an die Klemme 8 angeschlossen, während seine Quellenelektrode S mit einer Ausgangsklemme 13 und über einen Widerstand 12 mit der Klemn.c 9 verbunden ist.

Wenn eine Einrichtung der oben beschriebenen Art längere Zeit in Betrieb ist, können elektrische Defekte auftreten. Solche Defekte entstehen v.:·· 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 Vckleinerung von Widerständen R_x und R_v in Fig. 1. Ein Defekt kann außerdem dadurch auftreten, daß die Sieuereiektrodenimpedanz des FeldefFek(transistors 30 absinkt und daß eine Verschlechterung der Isolation zwischen den Anschlüssen des Feldeffekttransistors auftritt, was einer Verringerung des Widerstandes R.. und eines Widerstandes R in Fig. I entspricht.

In elektrischer Hinsic' · hat die Verringerung der WiJerstände R_x., R_v und R, folgende Wirkungen:

1. Wenn der Widerstand R_x kleiner wird, nähert sich das Potential an der Steuerelektrode G des Feldeffekttransistors 30 dem Potential an der Abflußelektrode D, was das Fließen eines Stromes zwischen der Quellen- und Abflußelektrode zur Folge hat. Dabei tritt dann an der Ausgangsklemme 13 ein Ausgangssignal auf, das einen Alarm auslöst. Es ist daher nie!:: notwendig, irgendwelche Gegenmaßnahmen zu treffen um einem Kleinerwerden des Widerstandes R_x Rechnung zu tragen.

2. Wenn der Widerstand R₁. kleiner wird, nähert sich das Potential an der Steuerelektrode G des Feldeffekttransistors 30 dem Potential an der Klemme 9 dcrCJIeichspanmingsquelle und der zwischen Quellen- und Abflußelektrode fließende Strom sinkt, so daß

kein Alarm ausgelöst wird. Als Maßnahme gegen den Einfluß des Kleinerwerdens des Widerstandes R_y könnte man in Betracht ziehen, keinerlei Verbindungs- oder Abstützelemente zwischen den Elektroden 4 und 6 vorzusehen. Man muß dann das Ende des isolators, der den hingangsteil der Steuerelektrode G mit den Elektroden 2 und 4 sowie der Verbindung 11 trägt, an einer Stelle befestigten, die das gleiche Potential hat wie die Abil.Seiekirode D des Feldeffekttransistors, nicht jedoch an der Flektrode 6 oder der Klemme 9.

3. Wenn der Widerstand R_T kk-'ner ~ird, nähert sich das Potential an ei,- Steuceiektr -z. G des Feldeffekttransistors 30 den Potenslui an der Quellenelektrode S. Ob in diesem Fn"; "in Alarm ausgelöst wirJ oder nicht, hängt \ >■ ^er Kennlinie des Feldeffekttransistors 30 und der jii die Ausgangsklemme 13 angeschlossenen Schaltung ab.

Feldeffekttransistoren können auf Gr nd ihrer Kennlinien im wesentlichen in drei Gruppen aufgeteilt werden, wie das Diagramm gemäß Fig. 2 zeigt, in dem der AbfluÜstrom I₁, längs der Ordinate und die Steuerspannung V längs der Abszisse aufgetragen sind. Die Kennlinie A gilt für einen mit Stromerhöhung arbeitenden Feldeffekttransistor, die KurveB für einen mit Stromdrosselung arbeitenden Feldeffekttransistor und die Kurve C für einen Sperrschicht-Feldeffekttransistor.

Eine Verringerung des Widerstandes/?, (Fig. 1) hat, wie gesagt, zur Folge, daß sich das Steuerelektrodenpotential dem Quellenelektrodenpoteniial des Feldeffekttransistors 30, d. h. die Steuerspannung V dem Wort Null (Fig. 2) ni'hern.

Damit an der Klemme 13 ein Ausgangssignal auftreten kann, wenn die Steuerspannung V Null wird. muß ein Feldeffekttransistor verwendet werden, bei dem ein Abflußstrom I,_)SS, der erheblich größer als Nuil ist. Hießt, wenn die Steuerelektmdeiispannung Null ist. Bei einem mit Stromerröhung arbeitenden Feldeffekttransistor, dessen Kennlinie der Kurve A in F ί g. 2 entspricht, ist der Abflußstrom jedoch bei der Steuerspanni;ng Null verschwindend klein, so daß er für den vorliegenden Zweck nicht verwendet werden kann.

Um den schädlichen Einfluß einer Abnahme des Widersiandes /\₂ auszuschalten, ist es also erforderlich, einen Feldeffekttransistor 30 zu verwenden, bei dem ciii konstanter Abflußstrom l„_ss fließt, wenn die Slcucr^pannung V Null ist, z. B. ein mit StromdrosM.·- lung arbeitender Feldeffekttransistor oder pin Sni-rrschicht-Feldeffekttransistor, und es muß außerdem an die Aiisj;angsklenime 13 eine Schaltung angeschlossen werden, die einen Alarm bei einem Ausgangssignal liefert, das einem Strom entspricht, der kleiner als der Abflußstrcm /_wss bei der Steuerspannung Null ist.

Da bei Verwendung eines Feldeffekttransistors mit der Kennlinie B oder C ein Ala;m ausgelöst v-ird, wenn der Widerstand R_z unzulässig klein wird, kann das Ende des Isolators, der den Eingangsteü für die Steuerelektrode G mit den Elektroden 2 und 4 und der Verbindung Il trägt, mit der Quellenelektrode .V des Feldeffekttransistors 30 verbunden werden.

Wenn man also als Feldeffekttransistor 30 einen Sperrschicht-Feldeffekttransistor oder einen Feldeffekttransistor vom Stromdrosselungstyp verwendet und das Ende des Isolators, der die mit der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors verbundenen Elektroden 2 und 4 an der Quellen- οΛ&τ Abflußelektrode des Feldeffekttransistors 30 befestigt, ist gewährleistet, daß ein Alarm ausgelöst wird, wenn die Widerstände A₁ und R₁ zu klein werden.

Der oben beschriebene Rauchmelder gemäß der Erfind'ing lost also auch bei elektrischen Defekten einen Alarm aus, so daß er dann repariert werden kann. Die Zuverlässigkeit der Alarmanlage wird dadurch ganz wesentlich erhöht.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   I. Rauchmelder mit einer offenen und einer geschlossenen Ionisationskammer, die in Reihe miteinander an eine Spannungsquelle angeschlossen sind, je zwei Elektroden sowie eine radioaktive Strahlungsquelle enthalten und deren Verbindungspunkt an die Steuerelektrode eines Feldeffekttransistors angeschlossen ist, dessen Quellen- und Abflußelektrode ebenfalls an die Spannungsquelle angeschaltet sind und der eine Alarmschaltung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß als Feldeffekttransistor (30) ein solcher verwendet ist, dessen Abflußelektrodenstrom bei der Steuerelektrodenspannung Null größer als der zum Ansprechen der Alarmschaltung erforderliche Abllußelektrodenstrom ist (Verarmungsbetrieb oder Anreicherungsbetrieb).
2. 2. Rauchmelder nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende eines Isolators, der die Verbindung (11) der beiden Ionisationskammern (10, 20) trägt, an einem ^Teil befestigt ist.

   len- oder Abflußdektrode (.V, />) des Feldeffekttransistors (30) im.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen