DE2035671B2

DE2035671B2 - IONIZATION CHAMBER SMOKE DETECTOR

Info

Publication number: DE2035671B2
Application number: DE19702035671
Authority: DE
Inventors: Akihiro Fujisawa; Tagashira Hiroshi Sagamihara; Takahashi Naoki Yokohama; Kanagawa Kobayashi (Japan)
Original assignee: Nittan Co Ltd
Current assignee: Nittan Co Ltd
Priority date: 1969-08-08
Filing date: 1970-07-17
Publication date: 1971-12-30
Also published as: ZA703756B; DE2035671A1; IL34813A0; GB1274376A; ES381359A1; FR2057720A5; IL34813A; NL7008947A; CH513479A

Description

Die Erfindung betrifft einen Ionisationskammer-Ruuchfiihler mit einer geschlossenen und einer offenen Ionisationskammer, die je ein Paar Elektroden und eine radioaktive Quelle aufweisen und bei deren offener die eine Elektrode einen auf die andere Elektrode zu ragenden Vorsprung hat, und mit einem Impedanzänderungen der offenen Ionisationskammer abl'iiblenden Feldeffekttransistor.The invention relates to an ionization chamber sensor with a closed and an open ionization chamber, each with a pair of electrodes and have a radioactive source and when it is open one electrode one on the other electrode has to protrude, and with a change in impedance of the open ionization chamber Abl'iiblenden field effect transistor.

Bei einer bekannten Ionisationskammer (deutsche Patentschrift I (17¹J 351) wird das Problem der Isolierung bei der Befestigung der Elektroden der Ionisationskammern gegenüber der Steuerelektrode der die Potcntialändcrungcn am Verbindungspunkt der Ionisationskammern abfühlenden Relaisröhre im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Relaisröhre auf der Seite der Ionisationskammer mit einer Metallicheibe abgeschlr sen ist, von welcher die Steuerelektrode in das Röhreninnere abragt und auf welcher das als erste Elektrode ausgebildete Gehäuse der ersten Ionisationskammer befestigt ist, innerhalb deren durch eine offene Durchführung deren Gegenelektrode gehaltert ist. während mit der Gehäuseelektrode die stabförmig ausgebildete Innenelektrode der offenen Ionisationskammer fest verschraubt ist, »eiche in die kappenförmige Gegenelektrode der Offenen Ionisationskammer hineinragt. Dringt Rauch durch die durchbrochene Kappe in die offene Ionisationskammer ein. so ändern sich die Ionisicrungsverliältnisse derart, daß sich di.s Pote .tial der, elektrisch gesehen, gleichzeitig den Ve.bindunuspunkt der beiden Ionisationskammer darstelienö~n Gchäuscclcktrode der geschlossenen Ionisationskammer so verändert, daß die Relaisröhre gezündet wird und einen Alarm auslöst.In a known ionization chamber (German Patent I (17 ¹ J 351), the problem of insulation when attaching the electrodes of the ionization chambers to the control electrode of the relay tube sensing the potential changes at the connection point of the ionization chambers is essentially solved by placing the relay tube on the side of the The ionization chamber is closed off with a metal disc, from which the control electrode protrudes into the inside of the tube and on which the housing of the first ionization chamber, which is designed as a first electrode, is fastened, inside which the counter-electrode is held by an open passage the open ionization chamber is firmly screwed, »which protrudes into the cap-shaped counter-electrode of the open ionization chamber. If smoke penetrates through the perforated cap into the open ionization chamber, the ionization reliability changes Conditions in such a way that, from an electrical point of view, the potential of the two ionization chambers simultaneously shows the connection point of the closed ionization chamber so that the relay tube is ignited and an alarm is triggered.

Nachteili'i an den bekannten lonisations-Rauchnneldern dieser Art ist ihre Instabilität infolge von Schwankungen der Intensitäten der radioaktiven Strahlungsquelle!! und der elektrischen und OcIc; mechanischen Parameter der Bauteile u.dgl. Bei den bekannten Ionisations-Rauchmeldern mußten daher Vorkehrungen zur Einstellung der Ansprcchcmpfindlichkeit getroffen werden, z. B. indem als Arbcitstviderstand für den Feldeffekttransistor ein Potentiometer verwendet wurde, mit dessen Schleifer die l'mpfindlichkcit einstellbar ist. Diese Maßnahmen laben jedoch den Nachteil, daß sie teure Bauteile. t. B. ein Potentiometer, erfordern und daß der einstellbare Empfindlichkcitsbercich unerwünscht iL-in ist.Disadvantages of the known ionization smoke alarms of this kind is their instability due to fluctuations in the intensities of the radioactive Radiation source !! and the electrical and OcIc; mechanical parameters of the components and the like Precautions are taken to set the claims, e.g. B. by being a work resistance a potentiometer was used for the field effect transistor, with its wiper the The sensitivity is adjustable. However, these measures have the disadvantage that they are expensive components. t. B. a potentiometer, and that the adjustable Sensitivity range is undesirable iL-in is.

Eine andere bekannte Maßnahme (deutsche Auslcgcschrift I IM,S 712) zur Einstellung der Empfindlichkeit besteht darin, die radioaktive Strahlungsquelle mit länglicher Form (in einer Glasrohre eingeschlossenes radioaktives Gas) auszubilden und durch beide Ionisationskammern hindurdiragen zu lassen. Die Strahlenquelle ist dabei in ihrer Längsrichtung einstellbar, so daß sich das Verhältnis der Ionisierungsströme in beiden Ionisationskammern gegeiisinnig verändern läßt. Bei einer Änderung der lonisicrungsströmc ändern sich auch die Poicniialverhältnisse in beiden Kammern, so daß sich auf diese Wc'se der Ansprechwert der an ein die radioaktive Strahlenquelle umgebendes und durch beide Kammern verlaufendes Gitter mit ihrer Steuerelektrode angeschlossenen Relaisröhre verändern läßt. Die sich bei einer Verschiebung der radioaktiven Quelle ergebende Empfindlichkcitsvcräiulcrung ist jedoch in de; Praxis sehr gering, so daß der Vcrschicbungsbcreich der Strahlenquelle recht groß gemacht werden muß, und dies bedingt wiederum einen entsprechend großen konstruktiven Aufwand.Another known measure (German Auslcgcschrift I IM, S 712) to adjust the sensitivity is the radioactive radiation source with an elongated shape (radioactive gas enclosed in a glass tube) and through both ionization chambers permit. The radiation source is adjustable in its longitudinal direction, so that the ratio of Ionization currents in both ionization chambers can be changed in opposite directions. If the Ionization currents also change the political relationships in both chambers, so that the response value of the radioactive one is on this toilet The grid surrounding the radiation source and running through both chambers is connected to its control electrode Can change relay tube. The one resulting from a shift in the radioactive source Sensitivity highlighting, however, is in de; Practice very little, so the range of displacement the radiation source must be made quite large, and this in turn requires a corresponding great constructive effort.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Erweiterung des Einsteiliingsbereiches für die Ansprechempfindlichkeit bei relativ kleinen räumlichen Veränderungen, welche sich mit konstruktiv geringen Mitteln in einfacher Weise durchführen lassen sollen. Auf diese Weise soll ein preiswerter Rauchfühler mitThe object of the invention is to expand the adjustment range for the responsiveness in the case of relatively small spatial changes, which result in small structural changes Funds should be carried out in a simple manner. In this way, an inexpensive smoke sensor should have

ίο großem Einstellbereich für die Empfindlichkeit geschaffen werden.ίο Large adjustment range created for the sensitivity will.

Diese Aufgabe wird bei einem Ionisationskammer-Rauchfühler mit einer geschlossenen und einer offenen Ionisationskammer, die je ein Paar Elektroden und eine radioaktive Quelle aufweisen und bei deren offener die eine Elektrode einen auf die andere Elektrode zu ragenden Vorsprung hat, und mit einem Impedanzänderungen der offenen Ionisationskammer abfühlenden Feldeffektransistor dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Länge und/oder der v> ':same Durchmesser des Vorsprungs einstellbar ist.This task is performed with an ionization chamber smoke sensor with a closed and an open ionization chamber, each with a pair of electrodes and have a radioactive source and when it is open one electrode one on the other electrode has to protrude, and with a change in impedance of the open ionization chamber sensing field effect transistor achieved in that, according to the invention, the length and / or the v> ': same diameter of the projection is adjustable.

Hierbei wird die Potentialverteilung in der offenen Ionisationskammer nicht primär über eine Veränderung des Ionisieruiigstromverhältnisses beider Kam-In this case, the potential distribution in the open ionization chamber is not primarily caused by a change the ionization current ratio of both chambers

mern verändert, was nur zu einer relativ kleinen Empfindlichkeitsänderung führt, sondern die Elektrodengcomctrie der einen Ionisationskammer wird mit Hilfe des einstellbaren Vorsprungs geändert, und auf diese Weise wird die Potentialverteilung in dieser Kammer verändert. Dadurch ergibt sich bei einer räumlichen Veränderung des Vorsprungs eine wesentlich größere Änderung der Empfindlichkeit als es bei einer gleich großen Verschiebung der Strahlenquelle bei dem bekannten Rauchfühler der Fall ist.changed mern, which only leads to a relatively small change in sensitivity, but the The electrode configuration of one ionization chamber is changed with the help of the adjustable projection, and in this way the potential distribution in this chamber is changed. This results in a spatial change in the projection a much greater change in sensitivity than it is the case with an equally large displacement of the radiation source in the known smoke sensor.

Da für einen bestimmten Einstc'lbcreich der Empfindlichkeit praktisch nur sehr geringe Veränderungen des Vorsprunrs erforderlich sind, läßt sich mit sehr geringem mechanischen Aufwand ein größerer Empfindlichkeitsbereich einstellen, als es bei dem bekannten Rauchfühler trotz größeren Aufwandes möglich ist.As for a certain level of sensitivity practically only very small changes in the projection are required, can be done with Set a greater sensitivity range with very little mechanical effort than is the case with the known Smoke sensor is possible despite greater effort.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert, es zeigtThe following is an embodiment of the invention explained in more detail with reference to the drawing, it shows

Fig. I ein Schaltbild eines lonisations-Rauchmeldcrs gemäß der Erfindung undFig. I is a circuit diagram of an ionization smoke alarm according to the invention and

F i g. 2 eine vereinfachte Darstellung einer bcispiclswciscn Ausfiihrungsform des mechanischen Aufbaus des Ionisationsmelder gemäß Fig. 1.F i g. 2 shows a simplified illustration of an example Embodiment of the mechanical Structure of the ionization detector according to FIG. 1.

In den F i g. 1 und 2 sind gleiche oder entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In the F i g. 1 and 2, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

Der Ionisationsrauchmelder, dessen Schaltbild in F i g. 1 dargestellt ist. enthält eine geschlosseneThe ionization smoke detector, the circuit diagram of which is shown in FIG. 1 is shown. contains a closed

r,5 Ionisationskammer 10 und eine offene Ionisationskammer 20, die in Reihe miteinander zwischen zwei Leitungen 1 und 2 geschaltet sind. Die geschlossene Ionisationskammer 10 enthält zwei Elektroden 11 und 12 sowie eine radioaktive Strahlungsquelle 13.r, 5 ionization chamber 10 and an open ionization chamber 20, which are connected in series with one another between two lines 1 and 2. The closed one Ionization chamber 10 contains two electrodes 11 and 12 and a radioactive radiation source 13.

Die offene Ionisationskammer enthält ebenfalls zwei Elektroden 21 und 22 sowie eine radioaktive Strahlungsquelle 23. Die Verbindung 3 der beiden Ionisationskammern 10 und 20 ist an die Steuerelektrode 31 eines Feldeffekttransistors 30 angeschlossen, dcssen Abflußclektrodc 32 mit der einen Leitung 1 verbunden ist und dessen Quellenelektrode 33 über einen Arbeitswiderstand 4 mit der anderen Leitung 2 und über eine Zenerdiode 5 mit der Steuerelektrode 41The open ionization chamber also contains two electrodes 21 and 22 and a radioactive radiation source 23. The connection 3 of the two ionization chambers 10 and 20 is to the control electrode 31 of a field effect transistor 30 connected, dcssen Abflussclektrodc 32 is connected to a line 1 and its source electrode 33 via a Working resistance 4 with the other line 2 and via a Zener diode 5 with the control electrode 41

eines Thyristors 40 verbunden ist. Die Anode 42 des Thyristors 40 ist an die eine Leitung 1 und die Kathode 43 des Thyristors 4') an die andere Leitung 2 angeschlossen. Die Leitungen 1 und 2 führen zu einer nicht dargestellten Schaltungsanordnung, die eine Spannungsquelle enthält.a thyristor 40 is connected. The anode 42 of the thyristor 40 is connected to a line 1 and the Cathode 43 of the thyristor 4 ') is connected to the other line 2. Lines 1 and 2 lead to one circuit arrangement, not shown, which contains a voltage source.

F i g. .i zeigt die mechanische Konstruktion der geschlossenen Ionisationskammer 10 und der offenen Ionisationskammer 20. Die Elektrode 22 der offenen Ionisationskammer 20 besteht ganz oder teilweise aus einem Netz oder irgendeinem anderen durchbrochenen Bauteil, so daß Rauch in das Innere dieser Kammer eindringen kann. Der untere Teil der Elektrode 22 ist an einer Grundplatte 50 befestigt. Die geschlossene Ionisationskammer 10 ist innerhalb der Elektrode 22 angeordnet, und ihre eine Elektrode 11 fct mit einem nach außen führenden Leiter 15 verbunden. Die andere Elektrode 12 der geschlossenen Ionisationskammer 10 und die andere Elektrode 21 tier offenen Ionisationskammer 20 werden beide durch ein einziges becherförmiges Bauteil 38 gebildet, das auf der einen Seite die radioaktive Strahlungsquelle 13 für die geschlossene Ionisationskamrner 10 und auf der anderen Seite die radioaktive Strahlungsquelle 23 für die offene Ionisalionskammer 20 trägt. Der unterste Teil der geineinsamen Elektrode 38 kann als die Verbindung 3 der beiden Ionisationskammern angesehen werden. Oben an der Hlektrode 22 der offenen Ionisationskammer 20 ist eine Gewindebuchse 24 angebracht, in die eine Hrnpfindlichkeitssteuerelektrode 7 eingeschraubt ist, die von der Unterseite der Elektrode 22 nach unten vorspringt. Die Empfindlichkeitsstcuerelektrode 7 bildet einen Teil der Elektrode 22, und die Länge L des in Richtung auf die radioaktive Strahlungsquelle 23 vorspringenden Teiles läßt sich durch Drehen ändern. Bei dem dargestellten Ionisationsrauchmelder wird der Qucllcnstrom des Feldeffekttransistors 30 im Ruhezustand (also bei ansprechbereitem Rauchmelder und rauchfreier offener Ionisationskammer) auf Null oder zumindest auf einen so kleinen Wert eingestellt, daß die Spannung an der Quellenelektrode 33 des Feldeffekttransistors 30 kleiner ist als die Zcncrspannung der Zcnerdiodc 5. Wenn nun Rauch in die effene Ionisationskammer 20 eindringt, sinkt der sie durchfließende Ionisationsstrom ab. Dies cn'spricht einer Zunahme des Innenwiderstandes der offenen Ionisationskammer 20, und die Spannung an der Verbindung 3, d. h. an der Steuerelektrode 3i des Feldeffekttransistors 30 steigt an. Mit zunehmender Spannung an der Steuerelektrode 31 des Feldeffekttransistors 30 nimmt auch der die Qucllcn-Abfluß-Strcckc des Feldeffekttransistors 30 durchfließende Strom zu, und die Spannung an der Quellenelektrode 33, die mit dem Arbeitswiderstand 4 verbunden ist, steigt an. Wenn die Quellenspannung über die Zenerspannung der Zenerdiode 5 ansteigt, wird der Steuerelektrode 41 des Thyristors 40 ein Zündsignal zugeführt, so daß der 'Thyristor 40 zündet und ein das Auftreten von Rauch anzeigendes Signal über die Leiter 1 und 7 zur Spannungsquellc überträgt.F i g. .i shows the mechanical construction of the closed ionization chamber 10 and the open ionization chamber 20. The electrode 22 of the open ionization chamber 20 consists wholly or partly of a mesh or some other perforated component, so that smoke can penetrate into the interior of this chamber. The lower part of the electrode 22 is attached to a base plate 50. The closed ionization chamber 10 is arranged inside the electrode 22, and one of its electrodes 11 fct is connected to a conductor 15 leading to the outside. The other electrode 12 of the closed ionization chamber 10 and the other electrode 21 of the open ionization chamber 20 are both formed by a single cup-shaped component 38, which on the one hand contains the radioactive radiation source 13 for the closed ionization chamber 10 and on the other hand the radioactive radiation source 23 for the open ionization chamber 20 carries. The lowest part of the common electrode 38 can be regarded as the connection 3 of the two ionization chambers. At the top of the electrode 22 of the open ionization chamber 20 is a threaded bushing 24 into which an auditory sensitivity control electrode 7 is screwed, which protrudes downward from the underside of the electrode 22. The sensitivity control electrode 7 forms part of the electrode 22, and the length L of the part protruding in the direction of the radioactive radiation source 23 can be changed by rotating it. In the ionization smoke detector shown, the source current of the field effect transistor 30 is set to zero or at least to such a small value that the voltage at the source electrode 33 of the field effect transistor 30 is less than the voltage of the generator diode in the idle state (i.e. with the smoke detector ready to respond and the smoke-free open ionization chamber) 5. If smoke now penetrates into the effene ionization chamber 20, the ionization current flowing through it drops. This cn 'speaks of an increase in the internal resistance of the open ionization chamber 20, and the voltage at the connection 3, that is to say at the control electrode 3i of the field effect transistor 30, increases. As the voltage at the control electrode 31 of the field effect transistor 30 increases, the current flowing through the source drain line of the field effect transistor 30 also increases, and the voltage at the source electrode 33, which is connected to the load resistor 4, increases. When the source voltage rises above the Zener voltage of the Zener diode 5, the control electrode 41 of the thyristor 40 is supplied with an ignition signal so that the thyristor 40 ignites and transmits a signal indicating the occurrence of smoke via the conductors 1 and 7 to the voltage source.

Wie erwähnt, kann sich die Empfindlichkeit eines lonisations-Rauchmelders durch Schwankungen der Eigenschaften der verschiedenen Bauteile, insbesondere der Ionisations-Kammern, ändern. Bei dem vorliegenden Ionisationsrauchmelder können die Eigenschaften der offenen lonisationskanimt r 20 direkt beeinflußt werden, indem die Steuerelektrode 7 gedreht und damit die Länge L des von der ElektrodeAs mentioned, the sensitivity of an ionization smoke detector can change due to fluctuations in the properties of the various components, in particular the ionization chambers. In the case of the present ionization smoke detector, the properties of the open ionization channel 20 can be influenced directly by rotating the control electrode 7 and thus the length L of the electrode

22 in Richtung auf die radioaktive Strahlungsquelle22 in the direction of the radioactive radiation source

23 vorspringenden Teiles geändert wird. Wenn nämlich die Steuerelektrode 7 in einer solchen Richtung gedreht wird, daß der Abstand zwischen ihrem vorderen Ende und der radioaktiven Strahlungsquelle 23 abnimmt, nehmen die elektrische Feldstärke in der offenen Ionisationskammer und damit der Ionisationsstrom zu, während bei Vergrößerung des Absiandes die elektrische Feldstärke und der Ionisationsstrom in der offenen Ί -nisationskammer 20 herabgesetzt werden. Die Charakteristik der offenen Ionisationskammer 20 läßt sich auf diese Weise also unmittelbar beeinflussen und einste'Ien. Dies hat die gleiche Wirkung wie wenn bei der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 der Widerstandswert eines der offenen Ionisationskammer 20 parallel geschalteten, gestrichelt dargestellten Widerstandes 17 verändert würde. Die Spannung an der Verbindung 3 und damit an der Steuerelektrode 31 des Feldeffekttransistors 30 kann also durch Drehen der Steuerelektrode 7 und Veränderung der Länge L des von der Elektrode 22 vorspringenden Teiles so eingestellt werden, daß sich optimale Betriebsverhältnisse ergeben. Die Empfindlichkeit des Ionisations-Rauchmelders läßt sich hierdurch optimal einstellen.23 protruding part is changed. If the control electrode 7 is rotated in such a direction that the distance between its front end and the radioactive radiation source 23 decreases, the electric field strength in the open ionization chamber and thus the ionization current increase, while the electric field strength and the Ionization current in the open Ί -nisationskammer 20 can be reduced. The characteristics of the open ionization chamber 20 can thus be influenced and adjusted directly in this way. This has the same effect as if in the circuit arrangement according to FIG. 1 the resistance value of a resistor 17 connected in parallel to the open ionization chamber 20 and shown in dashed lines would be changed. The voltage at the connection 3 and thus at the control electrode 31 of the field effect transistor 30 can thus be adjusted by rotating the control electrode 7 and changing the length L of the part protruding from the electrode 22 so that optimum operating conditions are obtained. This allows the sensitivity of the ionization smoke detector to be optimally adjusted.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Steuerelektrode 7 aus einer Sch/aube mit konstantem Durchmesser. Statt dessen könnte jedoch auch z. B. eine Steuerelektrode mit einer kegelförmigen oder kejzelslumpfförmigcn Spitze verwendet werden, so daß sich beim Drehen die mittlere Qucrschnittsflache ihres vorspringenden Vorderteiles änden.In the illustrated embodiment, the control electrode 7 consists of a screw with a constant Diameter. Instead, however, could also, for. B. a control electrode with a conical or lump-shaped tips are used, so that when turning the middle cross-sectional area their protruding front part.

Bei dem Ionisationsrauchmelder gemäß der Erfindung kann trotz seiner äußerst einfachen Konstruktion die Empfindlichkeit ohne Schwierigkeiten auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden.In the ionization smoke detector according to the invention despite its extremely simple construction, the sensitivity can be increased without difficulty can be set to a specified value.

Claims

Patent claims:

1.Ionization chamber smoke sensor with one closed and one open ionization chamber, which each have a pair of electrodes and a radioactive source and are more open one electrode has a protrusion that protrudes onto the other electrode. unci with one Changes in impedance of the official ionization chamber sensing field effect transistor, thereby marked that the length and / or the effective diameter of the projection (7) is adjustable.

2. ionization chamber smoke sensor according to claim 1, characterized in that the projection (7) can be moved towards the other electrode (38) is.

1 sheet of drawings