DE2027545B2 - Schaltungsanordnung zur erfassung einer temperaturaenderung - Google Patents

Description

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stehende Potential ist abhängig von der zeitlichen aus einem temperaturabhängigen Widerstand und

Änderung der Temperatur am Ort der Wideistände. einem Festwiderstand sein, und ein zwischen den

Die bisher aufgeführten bekannten Feuermelder Widerständen liegender Punkt kann hierbei über arbeiten nach einem der beiden vorhergenannten eine den Strom zu diesem Punkt sperrende Diode Verfahren. Es ist jedoch auch eine Schaltungsanord- 5 an die Brückenschaltung angeschlossen sein. Erst nung bekanntgeworden» mit der sowohl eine Höchst- wenn das Potential an dem zwischen den Widertemperatur als auch eine zeitliche Temperaturände- ständen Hegenden Punkt einen vorgegebenen Wert rung gemessen -werden kann. Hierzu werden ein überschreitet, erfolgt eine Beeinflussung des Gleichtemperaturabhängiger Widerstand, ein hochwertiger gewichts der Brückenschaltung, so daß auf diesem Kondensator und eine hochwertige Diode verwendeL io Wege die Erfassung der vorgegebenen absoluten Hochwertig bedeutet für den Kondensator ein ge- Temperaturänderung durchgeführt wird,
nau definierter Leckstrom und für die Diode eine Als Ansprechglied kann ein Operationsverstärker für einen bestimmten Kennwert ausgesuchte Diode vorgesehen sein, dessen zwei Eingänge in der Brükbezüglich der Abhängigkeit von einer Temperatur- kendiagonalen liegen, oder es kann als Ansprechänderung mit einer Maximaltemperatur. Neben dem 15 glied ein Thyristor vorgesehen sein, von dem ein hohen Aufwand für die hochwertigen Bauteile ist Pol und die Zündelektrode in der Brückendiagonanachteilig, daß sich die Wirksamkeit dieses Feuer- len liegen. Im letzten Fall ist ein Einsatz bei vermeiders durch natürliche Alterung verschlechtert. hältnismäßig hohen Temperaturen möglich, d. h. bis Dies gilt vor allem für den Kondensator. Daneben zu 250° C.

ist ferner von Nachteil, daß eine Speisespannung ao Nachfolgend sollen Ausiührungsbeispiele der Er-

von verhältnismäßig großer Konstanz vorhanden findung an Hand von Zeichnungen näher erläutert

sein muß. werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schal- Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einem

tungsanordnung zur Erfassung einer Temperatur- Verstärker als Ansprechglied,

änderung zu schaffen, die sowohl nach dem Ver- 35 Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einem

fahren der Höchstwertmessung als auch nach dem Thyristor als Ansprechglied.

der Messung der zeitlichen Temperaturänderung Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einem

arbeitet und die jedoch einen geringen Bauaufwand Thyristor als Ansprechglied und mit temperaturab-

erfordert hängigen Widerständen mit positiven Temperatur-

Bei einer Schaltungsanordnung der eingangs ge- 30 koeffizienten.

nannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß F i g. 4 zeigt den räumlichen Aufbau der Schalein an eine Spannungsquelle angeschlossener tem- tungsanordnung nach den Fig. 1 bis 3.
peraturabhängiger Spannungsteiler vorgesehen ist, Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 weist eine dessen Abgriff an einem Punkt der Brückenschal- Brückenschaltung auf, die zwei temperaturabhängige tung so angeschlossen ist, daß bei Auftreten einer 35 Widerstände Al, R 2 mit negativem Temperaturvorgegebenen absoluten Temperaturänderung das koeffizienten und zwei Festwertwiderstände R 3, R 4 dieser Änderung entsprechende Potential am Ab- in ihren Zweigen enthält. Die Widerstände sind so griff auf den Punkt der Brückenschaltung geschaltet dimensioniert, daß sie durch den durch sie fließenwird, den Strom nicht aufgeheizt werden. In der einen

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, die 40 Brückendiagonalen sind die Eingänge eines Versich vor allem zum Zwecke der Feuermeldung eignet, stärkers V geschaltet. An die andere Brückenschaldie jedoch auch zur Erfassung einer negativen Tem- tung ist eine nicht näher bezeichnete Spannungsperaturänderung herangezogen werden kann, weist quelle angeschlossen. An die Spannungsquelle ist mehrere Vorteile auf. Für die Schaltungsanordnung ferner ein Spannungsteiler angeschlossen, der aus können alterungsunabhängige Bauteile, z. B. Wider- 45 einem temperaturabhängigen Widerstand R 5 und stände, verwendet werden. Eine Stabilisierung der einem Festwertwiderstand R 6 hiestehenden Reihen-Speisespannung ist nicht erforderlich. Der Betrieb schaltung zusammengesetzt ist. Ein zwischen den ist daher äußerst zuverlässig, auch bei Einsatz in festen Widerständen R 3, R 4 liegender Punkt B und Räumen mit aggressiver Atmosphäre, wie sie in be- ein zwischen dem temperaturabhängigen Widerstimmten Industriezweigen auftritt. Außerdem ist so stand R 5 und dem festen Widerstand R 6 des Spander erforderliche Bauaufwand sehr gering. nungsteilers liegender Punkt A sind über eine

Die Schaltungsanordnung kann vorteilhaft derart Diode D miteinander verbunden. Die Diode D sperrt ausgeführt sein, daß in zwei Zweigen der Brücken- einen Strom von Punkt B nach Punkt A. Eine der schaltung je ein temperaturabhängiges Element ge- beiden temperaturabhängigen Widerstände R1 oder schaltet ist, von denen das eine von einem wärme- 55 R 2 der Brückenschaltung ist von einem wärmedämmenden Material umgeben ist. Das nicht mit dämmenden Material umgeben,
einem wärmedämmenden Material umgebene tem- Bei einer Temperaturänderung am Ort der Schalperaturabhängige Element der Brückenschaltung und tungsanordnung folgt einer der beiden temperaturein temperaturabhängiger Widerstand des Span- abhängigen Widerstände R 1 oder R 2 dieser Ändenungsteilers sind zweckmäßigerweise so angeordnet, 60 rung gegen die wärmeisolierende Umhüllung nur daß sie in gleichem Maße Temperaturänderungen zögernd. Die daraus resultierende Verstimmung der ausgesetzt sind. Brückenschaltung ist ein Maß für den zeitlichen

Vorzugsweise ist der Spannungsteiler parallel zu Temperaturanstieg, der mittels des Verstärkers V

der an der Spannungsquelle liegenden Brückendiago- erfaßt wird. Der Verstärker kann im übrigen als

nale geschaltet, so daß die Spannungsquelle sowohl 65 herkömmlich aufgebaute Schaltung oder auch als

die Brückendiagonale als auch den Spannungsteiler integrierter Baustein vorgesehen sein. Überschreitet

speist. der gemessene Temperaturanstieg einen vorgegebe-

Der Spannungsteiler kann eine Reihenschaltung nen Wert, dann erfolgt eine Alarmauslösung.

Mit einer Temperaturänderung am Ort der Schaltungsanordnung ändert sich auch der Widerstandswert des temperaturabhängigen Widerstandes RS. Damit ändert sich auch das Potential am Punkt ,4. Bei einer langsam vor sich gehenden Temperaturänderung tritt in der Diagonalen, in der der Verstärker V liegt, möglicherweise nur eine geringe oder überhaupt keine Potentialdifferenz auf. Übersteigt nun das Potential am Punkt/4 das Potential am Punkt B der Brückenschaltung, zuzüglich der Durchlaß-Spannung an der Diode D, dann erfolgt vom Spannungsteiler her eine Verstimmung der Brückerischaltung, die wiederum über den Verstärker V zu einer Alarmgabe führt.

Durch die Wahl der Widerstände R 3, R 4 und R 6 können die Schwellwerte für den zeitlichen Temperaturanstieg und die Maximaltemneratur beliebig festgelegt werden.

Durch entsprechende Wahl der Bauelemente kann die Stromaufnahme der Schaltungsanordnung so klein gehalten werden, daß ihr Einsatz in explosionsgefährdeten Räumen möglich ist. Auch werden keine Induktivitäten oder Kapazitäten verwendet, die bei einem möglicherweise auftretenden Kurzschluß einen Zündfunken hervorrufen könnten.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist im. wesentlichen genauso aufgebaut wie die nach Fig. 1. An die Stelle des Verstärkers tritt hier ein Thyristor Th, dessen Zündelektrode und dessen einer Pol in der einen Brückendiagonalen liegen. Erreicht die Verstimmung der Brückenschaltung in der Diagonalen die Zündspannung für den Thyristor, dann wird dieser durchgeschaltet. Die in dem mit dem Thyristor in Reihe geschalteten Widerstand R 7 erfolgende Stromerhöhung kann zur Aiarmgebung ausgenutzt werden.

In der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 sind lediglich andere temperaturabhängige Widerstände verwendet, nämlich Silizium-Widerstände mit positivem Temperaturkoeffizienten. Der Vorteil dieser

ίο Schaltung liegt in der höheren maximal zulässigen Umgebungstemperatur für die Bauelemente. Hierdurch läßt sich eine Schaltungsanordnung erstellen, die noch bei einer Umgebungstemperatur von 250° C funktionsfähig ist.

Bei der Anordnung nach Fig. 4 sind die Festwiderstände R 3, R 4, R 6 auf einer Platine angeordnet, auf der auch ein temperaturabhängiger Widerstand Rl angeordnet ist, der von einem wärmedämmenden Material umgeben ist. Die Platine ist von einem halbkugelförmigen Wärmekollektor W umgeben, der mit der Platine luftdicht verbunden ist, so daß das Innere des Wärmekollektors weitgehend gegen die äußere Atmosphäre abgeschirmt ist. Die temperaturabhängigen Widerstände JR 2 der Brückenschaltung undÄ5 des Spannungsteilers sind im Gipfel des Wärmekollektors W angeordnet, so daß sie einer Änderung der Umgebungstemperatur nahezu verzögerungsfrei folgen können. Der dritte temperaturabhängige Widerstand R1, der wärmeisoliert ist, sitzt im Mittelpunkt der Kuppel auf der Platine. An KlemmenKl und Kl sind Versorgungsleitungen angeschlossen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

ι 2 Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs-Patentansprüche: anordnung zur Erfassung einer Temperaturände-

1. Schaltungsanordnung zur Erfassung einer rung, bei" der in mindestens zwei Zweigen einer Temperaturänderung, bei der in mindestens elektrischen Bruckenschaltung, deren eine Diagonale zwei Zweigen einer elektrischen Brückenschal- 5 an einer Spannungsquelle hegt, temperaturabhängige tung, deren eine Diagonale an einer Spannungs- Elemente mit unterschiedlichem Zeitansprechverhalquelle liegt, temperatarabhangige Elemente mit ten geschaltet sind, die bei einer vorgegebenen zeitunterschiedlichem Zeitansprechverhalten ge- liehen Temperaturänderung erne Verstimmung der schaltet sind, die bei einer vorgegebenen zeit- Brückenschaltung bewirken, die mittels eines Anlichen Temperaturänderung eine Verstimmung io sprechgiiedes in der anderen Bruckendiagonalen erder Brückenschaltung bewirken, die mittels eines faßt wird. , . - ,. , _η .
Ansprechgliedes in der anderen Brückendiago- Zu den wichtigsten Kriterien, die den Beginn oder nalen erfaßt wird, dadurch gekennzeich- das Vorhandensein eines Brandes in einem zu ubernet, daß ein an eine Spannungsquelle ange- wachenden Raum kennzeichnen, zahlt die Wanneschlossener temperaturabhängiger Spannungs- 15 entwicklung, die mit dem Auftreten von Flammen teiler (R 5, R€) vorgesehen ist, dessen Ab- oder Rauchgasen einhergehL Die Temperaturandegriff (A) an einem Punkt (B) der Brückenschal- rung in einem Raum ist daher ein Maß für die Emtung so angeschlossen ist, daß bei Auftreten stehung oder das Vorhandensem eines Brandes. Es einer vorgegebenen absoluten Temperaturände- ist nun allgemein bekannt, durch Temperaturmesrung das dieser Änderung entsprechende Poten- »o sung eine Feueriiberwachung vorzunehmen. Grundtial am Abgriff (Λ) auf den Punkt (B) der sätzlich bieten sich hierfür zwei Möglichkeiten an:
Brückenschaltung geschaltet wird. _ελ Messung der Temperatur an einem oder meh-

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- _reren Raumtmnkten; bei Überschreiten eines durch gekennzeichnet, daß in zwei Zweigen der vorgegebenen Höchstwertes erfolgt eine Feuer-Brückenschaltung je ein temperaturabhängiges 35 meldung.

Element (Al, RZ) geschaltet ist, von denen das _b. _Messung des zeitlichen Temperaturgradienten

eine von einem wärmedämmenden Material um- _{m emem} oder mehreren Raumpunkten; bei

geben ist. Überschreiten einer vorgegebenen Änderungs-

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 geschwindigkeit der Temperatur erfolgt eine oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Span- 30 Feuermeldung.

nungsteiler parallel zu der an der Spannungsquelle liegenden Brückendiagonalen geschaltet Beide Überwachungsmethoden bringen Nachteile ist. mit sich. Bei der Methode der Höchstwertmessung

4. Schaltungsanordnung nach einem der An- ist die Zeit die bis zum Erreichen des vorgegebenen spräche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 35 Höchstwertes am Meßort verstreicht, abhängig von der Spannungsteiler eine Reihenschaltung aus der Umgebungstemperatur und von der Intensität einem temperaturabhängigen Widerstand (R S) des Feuers. Dadurch können möglicherweise eine und einem Festwiderstand (R 6) ist, und daß ein Brandentstehung gar nicht und das Vorhandensein zwischen den Widerständen liegender Punkt (A) eines Brandes unter Umständen zu spät erfaßt werüber eine den Strom zu diesem Punkt sperrende 40 den. Ferner muß bei diesem Verfahren eine verDiode (D) an die Brückenschaltung angeschlos- hältnismäßig hohe Ansprechtemperatur eingestellt sen ist. werden, um Fehlalarme zu vermeiden. Die An-

5. Schaltungsanordnung nach einem der An- Sprechtemperatur muß auf jeden Fall höher gelegt sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als werden als eine irgendwann einmal auftretende Ansprechglied ein Operationsverstärker vorge- 45 Raumtemperatur, die noch nicht die Folge eines sehen ist, dessen zwei Eingänge in der Brücken- Feuers ist.

diagonalen liegen. Diese Nachteile treten bei dem Verfahren der

6. Schaltungsanordnung nach einem der An- Messung des zeitlichen Temperaturanstiegs nicht sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als auf. Dennoch besitzt auch dieses Verfahren einen Ansprechglied ein Thyristor (Th) vorgesehen ist. 50 schwerwiegenden Nachteil. Wenn die Feuerentwickvon dem ein Pol und die Zündelektrode in der lung so langsam vonstatten geht, daß der hervor-Brückendiagonalen liegen. gerufene zeitliche Temperaturanstieg unterhalb des

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 vorgegebenen Wertes bleibt, erfolgt in diesem Fall oder nach Anspruch 2 und einem der An- überhaupt keine Feuermeldung.

sprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß 55 Die meisten die Temperatur erfassenden Feuersämtliche Schaltelemente auf einer Platine ange- meider arbeiten nach dem einen oder dem anderen ordnet sind, die von einer luftundurchlässigen, Verfahren. So ist z. B. ein Feuermelder bekannt, bei gut wärmeleitenden Kuppel (W) überdeckt ist, dem die Eigenschaft eines temperaturabhängigen daß ein temperaturabhängiges Element (R 2) der Widerstands ausgenutzt wird. Über- oder unter-Brückenschaltung und ein temperaturabhängiges 60 schreitet die an dem Widerstand abfallende Span-Element (R S) des Spannungsteilers (R 5, i?6) nung einen vorgegebenen Wert, so erfolgt über ein im oberen Bereich in der Nähe der Kuppelwand Auslösglied eine Alarmauslösung,
angeordnet sind, und daß das von wärmedäm- Bei einem anderen Feuerdetektor sind zwei temmendem Material umgebene Element (R 1) etwa peraturabhängige Widerstände mit unterschiedlichem in der Kuppelmitte auf der Platine angeordnet 65 zeitlichen Temperaturverhalten in die Zweige einer ist. elektrischen Brückenschaltung geschaltet. Die Verstimmung der Brücke und damit das in einem in der Diagonalen der Brücke liegenden Meldeglied an-