DE2104790A1

DE2104790A1 - Elektronische Überwachungseinrichtung

Info

Publication number: DE2104790A1
Application number: DE19712104790
Authority: DE
Inventors: Lonme S Frohwein George E Huntsville Ala McMilhan jun (V St A )
Original assignee: SCI Systems Inc
Current assignee: Sanmina Corp
Priority date: 1970-02-02
Filing date: 1971-02-02
Publication date: 1971-08-12
Also published as: FR2078050A5; GB1352396A; CA969679A; CH527475A

Description

SCI Systems, Incorporated Huntsville, Alabama / USA

Elektronische Überwachungseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung,, die mit einer elektronischen Schaltung für die Größenänderung und einer Ionisationskammer durch Feuer und Gas verursachte Verunreinigungen erfaßt und überwacht. In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Ionisationskammer-Feuermelder beschrieben.

1Ö9833/U17

210A790

Durch die Erfindung soll eine Erfassungs- und Überwachungseinrichtung für durch Feuer und Gas verursachte Verunreinigungen geschaffen werden, die auf schnelle Änderungen im Zustand oder in der Zusammensetzung des umgebenden Gases anspricht, gegenüber langsamen Veränderungen dieser Parameter jedoch relativ unempfindlich ist. An die Ionisationskammer ist hierbei die Forderung zu stellen, daß ihre Strahlung für Menschen nicht schädlich ist. Dieses Ziel der Erfindung soll unter Verwendung einer sehr empfindlichen, auf Größenänderungen ansprechenden elektronischen Erfassungsschaltung erreicht werden.

Durch die Erfindung wird ein Ionisationskammer-Gasverunreinigungsdetektor geschaffen, der sich insbesondere als Feuermelder eignet und in dem Nickel 63 oder andere Substanzen, die vorwiegend energieschwache Betateilchen aussenden, z.B. Kohlenstoff 14 als Quelle der ionisierenden Strahlung in der Ionisationskammer verwendet werden· Bei plötzlichen Änderungen des Ionisationsstromes, die auf das Vorhandensein von Feuer hinweisen, spricht die Größenänderungsschaltung an und löst eine Melde- oder Alarmeinrichtung aus. Das Ausgangssignal der Ionisationskammer wird verstärkt und nach Erreichen eines vorgegebenen Niveaus des verstauten Ausgangssignales der Kammer löst ein Niveaudetektor die Meldeeinrichtung aus· Der Ausgang des Verstärkers wird durch eine Rückkopplungsschleife auf ein vorgegebenes Bezugsniveau zurückgeführt, wodurch die Einrichtung gegenüber normalen Veränderungen der umgebenden Atmosphäre relativ unempfindlich ist.

Die ausführlichere Erläuterung der Erfindung erfolgt unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Darin zeigt:

1Ö9833/U19

Fig. 1 ein schematisches Schaltschema einer Ausführungsform des elektronischen Erfassungssystems,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht der Ionisationskammer,

Fig. 3 ein detailliertes Schaltbild des in Fig. 1 gezeigten Systems,

Fig. 4 und 5 graphische Darstellungen zur Veränderung bestimmter Betriebsparameter der Ionisationskammer nach Fig. 2,

Fig. 6, 7, 8 und 10 Schaltbilder und Schemata weiterer Ausführungsformen der Erfindung und Λ

Fig. 9 eine graphische Darstellung bestimmter Betriebsparameter der Erfindung.

Das in Fig. 1 gezeigte System ist in erster Linie als Feuermelder vorgesehen. Es umfaßt eine Ionisationskammer 10 mit einer Strahlungsquelle, die die umgebende Luft ionisiert und einen Ionisationsstrom bewirkt, der der Menge in der Luft vorhandener größerer Gasmoleküle oder anderer Verunreinigungen umgekehrt proportional ist. Eine Erfassungsschaltung 40 löst eine Meldeeinrichtung 52 aus, wenn die Größe der Änderung des Ionisationsstromes über einen bestimmten Niveau liegt. Die Schaltung spricht nicht an auf relativ kleine Änderungsgrößen, die durch normale Druckänderungen der Luft, tiefe Temperatur und andere Veränderungen der Umgebungsverhältnisse verursacht werden.

Bekanntlich erzeugt ein Feuer, insbesondere ein in Entstehung begriffenes Feuer, noch bevor die eigentliche Verbrennung einsetzt eine plötzliche Zunahme der Konzentration großer Moleküle in der Luft, wodurch der Ionisationsstrom der Kammer entsprechend verringert wird. Durch das in Fig. 2 gezeigte System werden solche Veränderungen erfaßt, wobei die Meldeeinrichtung 52 das im Entstehen begriffene Feuer anzeigt.

109833/141?

Gemäß Fig. 2 umfaßt die Ionisationskammer 10 der Erfindung ein rohrförmiges Gehäuse 14, das bis auf eine Isolierplatte 12 am einen Ende aus Metall besteht. Damit das zu untersuchende Gas gut in das Gehäuse gelangen kann, besitzt dieses mehrere Schlitze oder Öffnungen 16.

An der metallenen Stirnseite des Gehäuses 14 sind zwei radioaktive Quellen 18 angebracht. An der isolierenden Basis 12 ist mittels mehrerer isolierender Stützen 22 eine (teilweise geschnittene) elektronische Schaltungsplatte 20 festgemacht. Mit der Schaltungsplatte 20 ist über ein Leitungsstück 26 eine metallene Kollektorscheibe 24 starr verbunden, wodurch auch eine elektrische Verbindung zwischen der Scheibe 24 und der Schaltung 40 auf der Schaltungsplatte 20 besteht.

Das Metallgehäuse 14 und die Kollektorscheibe 24 bilden die Elektroden der Ionisationskammer 10. Die radioaktiven Quellen emittieren Betateilchen in das zu untersuchende Gas im Gehäuse Diese von den radioaktiven Quellen 18 emittierten Betateilchen ionisieren bei ihrem Durchgang das Gas. Legt man an die Elektrode 14 und die Kollektorscheibe 24 eine Spannung, so fließt infolge der im Rohr 14 vorhandenen Ionen ein kleiner Ionisationsstrom.

Die von den radioaktiven Quellen 18 vorwiegend emittierten, energieschwachen Betateilchen sind für den Menschen weniger schädlich als andere radioaktive Strahlungsarten. Ein bevorzugtes Material für die Quellen 18 ist Kohlenstoff 14 (C¹⁴), Nickel 63 (Ni ³), Tritium (H„) oder Technetium 99 (Tc^⁹). Jaäes dieser Materialien emittiert fast ausschließlich Betateilchen, wodurch die erfindungsgemäße Ionisationskammer erheblich sicherer ist als Kammern, die mit Quellen reicher Alpha- und Gammastrahlung arbeiten.

109833/1417

Die Quellen 18 bestehen aus im Abstand parallel angeordneten, zylindrischen Drahtstücken, so daß man einen relativ gleichförmigen Strahl von Betateilchen erhält·

Gemäß Fig. 1 sind die Elektroden 14 und 24 mit der Erfassungsschaltung 40 verbunden. Durch das Vorhandensein gasförmiger Verunreinigungen im Rohr 14» etwa durch bei Verbrennung entstandenen größeren Molekülen oder Staub, wird die Belegung der ionisierten Teilchen und Elektronen gestört, wodurch der Strom zwischen der . Elektrode 14 und der Kollektorscheibe 24 verringert wird. ^

Die Arbeitsweise der Erfassungsschaltung 40 wird an Hand von Fig. 1 erläutert. Die Elektrode 14 ist mit einer positiven Gleichspannung von z.B. + 30 Volt verbunden· Di« Kollektorscheibe 24 ist an einen Stromverstärker 42 angeschlossen, der mit einer negativen Spannung von ζ·Β. - 12 Volt in Verbindung steht. Die Betateilchen (Elektronen) treffen auf Luftmoleküle und erzeugen in der Kammer 10 positive und negative Ionen. Die positiven Ionen strömen zur Kollektorscheibe 24 und die negativen Ionen zur Elektrode 14· Damit fließt ein Strom von der Elektrode 14 zur Kollektorscheibe und durch den Stromverstärker 42· Ändert sich dieser Strom, so wird auch die Spannung der Elektrode 24 verändert· ä

Die Spannung an der Elektrode 24 wird durch einen Spanxongsverstärker 44 verstärkt. Ein Gatter 46 schaltet eine Gegemkopplumgsschleife des Verstärkers 44· Bei geschlossenem Gatter 46 ist der Ausgang des Verstärkers 44 mit dem Eingang des Verstärkers 42 verbunden, wodurch die entstehende Rückkopplung de« Ausgang des Verstärkers 44 durch Veränderung des durch den Verstärker 42 fließenden Stromes nach Hull steuert, wodurch auch die Spannung

109833/1417

an der Elektrode 24 gegen Null geht· Bei offenem Gatter 46 vird die Spannung an der Elektrode 24 zunächst durch einen Kondensator 48 auf ihren ursprünglichen Wert gehalten, der das ursprüngliche Rückkopplungssignal für den Stromverstärker 42 speichert und aufrechterhält· Da die Rückkopplung nun abgeschaltet ist bewirkt jede Stromänderung in der Ionisationskammer eine erhebliche Änderung der Ausgangsspannung des Verstärkers 44.

Eine mit dem Ausgang des Verstärkers 44 verbundene Rastschaltung 50 liegt in Reihe mit einer Meldeeinrichtung 52· Durch eine vorgegebene positive Spannung am Ausgang des Verstärkers 44 kippt die Rastschaltung 50 in den leitenden Zustand und speist die Meldeeinrichtung 52.

Das Gatter 46 vird von einer Taktschaltung 54 gesteuert, wodurch die Rückkopplungsschleife periodisch geöffnet und geschlossen wird. In den Zeitintervallen, in welchen das Gatter 46 geschlossen ist, wird der Strom durch den Verstärker 42 wieder auf die Korrektur von Änderungen der Kaauaerbedingungen, wie etwa Temperatur und Druck, und der Verstärkerdrift eingestellt. In den Zeitintervallen, in denen das Gatter offen ist, hier als Arfceitsiatervalle bezeichnet, arbeitet die Schaltung als größenempfindliche Meldeeinrichtuag, da zur Auslösung der Meldeeinrichtung 52 eine bestirnte Änderung des Ionisationsstromes während eines einzigen Arbeitsintervalles erforderlich ist· Die zur Auslösung der Meldeeinrichtung 52 erforderliche Größe läßt sich durch Verändern des Triggerniveaus der Rastschaltuag 50, der Rückkopplungsverstärkung des Verstärkers 44 oder der Länge der Arbeitsintervalle des Taktgebers 54 variieren.

1Ö§833/U1?

Zum Abschalten der Meldeeinrichtung dient ein Rucksteilschalter 56, der gleichzeitig die Rastschaltung 50 abschaltet und die Taktschaltung 54 so zurückstellt, daß das Gatter 46 offen ist, wodurch der Stromverstärker 42 auf die neuen Arbeitsbedingungen eingestellt wird.

In Fig« 3 ist die Elektronikschaltung 40 detailliert dargestellt.

Der Stromverstärker 42 umfaßt einen P-leitenden Metall-auf-Silizium-Feldeffekttransistor (FET ) 100 in Sourcefolgerschaltung, wobei die Ionisationskammer 10 als Lastviderstand dient. Da der Strom durch die Ionisationskammer 10 äußerst klein ist, vird als Stromverstärker zur Lieferung äußerst kleiner Ströme der FET 100 verwendet. Außerdem besitzt der FET 100 einen großen Eingangswiderstand und verhindert in den ArbeitsIntervallen, in denen das Gatter 46 offen ist» eine Entladung des Kondensators

Der Verstärker 44 ist ein dreistufiger Halbleiterverstärker.

Die erste mit der Elektrode 14 verbundene Stufe besteht aus einem FET 102 in Sourcefölgerschaltung, vobei ein Widerstand 104 als Belastungswiderstand dient. Der FET 102 besitzt einen

sehr hohen Eingangs wider stand und verhindert eine Aufladung (J

der Ionisationskammer. Ein an die Elektrode 14 angeschlossener Kondensator 106 verringert das Ansprechen des Verstärkers 44 auf Hochfrequenz und leitet Wechselstromsignale (z.B. 60 Hz), die in die Ionisationskammerschaltung eindringen könnten, nach Masse ab.

Der Ausgang der Sourcefolgerstufe ist mit der Basis eines zweiten Transistors 108 verbunden, der mit einem Widerstand

109833/Ul¹J

21047

als Emitterlastwiderstand in einer Emitterfölgeschaltung liegt.

Über einen Widerstand 114 liegt der Ausgang der Emitterfolgerstufe an einem Funktionsverstärker 112 in integrierter Schaltung. Ein Widerstand 116 verbindet den Ausgang des Funktionsverstärkers 112 mit seinem Eingang und bildet dadurch zur Verstärkungsbegrenzung des FunktionsVerstärkers eine Gegenkopplung. Der Sourcefolgertransistor 102 und der Emitterfolgertransistor 108 bewirken die Stromverstärkung des an der Elektrode 24 vorhandenen Spannungssignales. Durch den Funktionsverstärker 112 erfolgt die Spannungsverstärkung dieses Signales, so daß die Spannungsverstärkung des Verstärkers 44 im wesentlichen durch die Widerstände 114 und 116 bestimmt wird, die die Verstärkung des Funktionsverstärkers 112 festlegen.

Die Ausgangsleitung 117 des Funktionsverstärkers 112 führt zu der Rastschaltung 50. Die Rastschaltung 50 enthält einen Transistor 118, mit dessen Basis die Leitung 117 über einen Widerstand 120 und eine Diode 122 verbunden ist. Der Transistor 118 ist in Emitterschaltung geschaltet, wobei ein Widerstand 124 und die Meldeeinrichtung 52 die Kollektorlast bilden. Der Transistor ist normalerweise nichtleitend. Beim Auftreten einer über einem vorgegebenen Niveau liegenden positiven Spannung auf der Ausgangsleitung 117 des Funktionsverstärkers 112 steuert der entstehende Basisstrom den Transistor 118 durch. Das erforderliche Spannungsniveau hängt vom Wert des Widerstands 120 ab. Die Diode 122 verhindert eine Zerstörung des Transistors 118 durch unzulässig große negative Vorspannung, venn der Ausgang des Funktionsverstärkers 112 negativ wird. An der Basis des Transistors 118 liegt ein Kondensator 126, der das Ansprechen der Rastschaltung 50 auf Hochfrequenz verringert und falschen Alarm durch vorübergehende Spannungsstoße am Ausgang des Funktionsverstärkers 112 verhindert.

109833/U17

Die Kollektorleitung des Transistors 118 steht mit der Basis eines weiteren Transistors 128 in Verbindung, der in Emitter- · schaltung mit einem Kollektorlastwiderstand 130 versehen ist.

Der Transistor 128 ist ebenfalls normalerweise nichtleitend.

Wenn der Transistor 118 leitet, leitet infolge der wesentlich verringerten Spannung an der Basis des Transistors 128 auch diesa?. Damit werden beim Auftreten des vorgegebenen positiven Spannungsniveaus am Ausgang des FunktionsVerstärkers 112 die Transistoren 118 und 128 durchgesteuert, die ihrerseits die

damit in Reihe liegende Meldeeinrichtung 52 einschalten. λ

Die Rastfunktion der Rastschaltung 50 wird durch die Verbindung des Kollektors von Transistor 128 mit der Basis von Transistor 118 erreicht, wodurch dieser eine Mitkopplung erhält. Das Mitkopplungssignal bewirkt, daß der Transistor 118 und damit auch der Transistor 128 auch bei Änderung der Ausgangsspannung des Funktionsverstärkers 112 im leitenden Zustand bleiben. Die Meldeeinrichtung 52 bleibt somit infolge des Mitkopplungssignales auch bei veränderter Ausgangsspannung des FunktionsVerstärkers 112 eingeschaltet.

Die Gatterschaltung 46 enthält einen P-leitenden Metall-auf-Silizium-FET 132, der als Schalter arbeitet. Das Ausgangssignal des Funktionsverstärkers 112 gelangt über einen Widerstand zum Sourceanschluß von Transistor 132. Der Drainanschluß von Transistor 132 liegt am Eingang des Stromverstärkers 742. Das Substrat von Transistor 132 ist mit der Gleichspannung von +12 Volt verbunden, so daß dieser bei negativer Spannung am Gateanschluß leitet, wobei das Ausgangssignal des Funktionsverstärkers 112 zum Eingang des Stromverstärkers 42 und zum Kondensator gelangt.

109033/1417

Das Signal für den Gateanschluß von "Transistor 132 wird durch die Taktschaltung 54 erzeugt, deren Arbeitsweise im folgenden beginnend mit dem Arbeitsintervall beschrieben wird. Ein Kondensator 136 läßt sich über einen Empfindlichkeitswählschalter in Reihe schalten mit einem der beiden Widerstände 138 und 140. Am Anfang des Arbeitsintervalles ist der Kondensator 136 im wesentlichen entladen. In Abhängigkeit von der Stellung des Schalters 142 wird nun dieser Kondensator mit einer von Widerstand 138 bzw, 140 und Kondensator 136 abhängigen RC-Zeitkonstante aufgeladen. Die Ladung von Kondensator 136 erfolgt so lange, bis ein Spannungsniveau erreicht ist, das einen Sperrschicht-FET 142 durchsteuert. Der Gateanschluß von Transistor 142 liegt am Verbindungspunkt von Kondensator 136 mit den Widerständen 138 und 140. Die Ladungszeitkonstante von Kondensator 136 bestimmt das Arbeitszeitintervall der Erfassungsschaltung 40, wobei die Länge des Zeitintervalls ein Faktor zur Ermittlung der Empfindlichkeit des Systems ist. Ein längeres Zeitintervall, entsprechend einer Verwendung des größeren der Widerstände 138 und 140, führt zu einer größeren Empfindlichkeit, da die erforderliche Änderung des Ionisationsstromes dann während eines längeren Zeitintervalles erfolgen kann. Die Empfindlichkeit der Schaltung 40 zur Erfassung der Änderungsrate läßt sich somit mittels des Schalters 142 ändern. Bei erfindungsgemäßen Feuermeldern liegt die Dauer des Arbeitszeitintervalles vorzugsweise zwischen 15 Sekunden und mehreren Minuten.

Die Basis eines Transistors 144 ist mit den Lastwiderständen 146 und 148 des Transistors 142 verbunden. Der Transistor 144 leitet normalerweise und wird gesperrt, wenn Transistor 142 leitet. Die Basis des Transistors 150 liegt an den Kollektorlas twider ständen 152 und 154 von Transistor 144. Der normalerweise nichtleitende Transistor 150 leitet, sobald Transistor

1Ö9833/UT7

nicht leitet. Ein Widerstand 156 dient als Kollektorlastwiderstand von Transistor 150. Der Kollektor des Transistors 150 ist mit dem Gateanschluß von Transistor 132 der Gatterschaltung 46 verbunden, so daß der Transistor 132 leitet, wenn der Transistor 150 leitet.

Die Basis eines Transistors 158 in Emitterschaltung, mit einem Widerstand 160 als Lastwiderstand, liegt über eine RC-Schaltung aus zwei Widerständen 162 und 164 und einem Kondensator 166 an den Transistoren 144 und 150. Der Transistor 158 leitet normaler- weise nicht. Nach dem Zeitintervall, nach dem Kondensator 166 ™ aufgeladen ist, leitet Transistor 158. Dadurch wird der Kondensator 136 über eine Diode 168 und den Transistor 158 eatladen, wodurch die Transistoren 142, 144 und 150 in ihren Ausgangszustand zurückkehren. Der Transistor 150 leitet wieder nicht mehr, wodurch auch der Transistor 132 nicht leitet· Dieses zweite Zeitintervall, in dem der Transistor 132 leitet, entspricht dem Zeitintervall, in dem die Gegenkopplungsschleife des Verstärkers 44 geschlossen ist. Bei einem typischen Feuerraeldesystem ist dieses Zeitintervall beträchtlich kurzer als das Arbeitszeitintervall und hat gewöhnlich eine Dauer von mehreren Sekunden.

Der Rucksteilschalter 56 erfüllt eine doppelte Funktion. Bei | Betätigung des Rückstellschalters 56 wird der Spannungsanschluß +12 Volt von der Meldeeinrichtung 52 und der Rastschaltung 50 getrennt, wodurch beide abgeschaltet werden. Außerdem wird dem Gateanschluß von Transistor 142 über einen Widerstand 168 ein Steuerstrom zugeführt, wodurch Transistor 142 leitet und die Taktschaltung so schaltet, daß Transistor 132 leitet. Dadurch wird die Gegenkopplungsschleife des Verstärkers 44 geschlossen, so daß der Ausgang des Funktionsverstärkers 112 wieder auf Null gesteuert wird. Man erreicht damit, daß der Eingang der

1Ö9833/U17

Rastschaltung 50 auf Null ist und daß die Meldeeinrichtung unmittelbar nach dem Loslassen des Rückstellschalters 56 im ausgeschalteten Zustand bleibt.

Die Fig. 4 und 5 zeigen den Spannungs-Strom-Verlauf einer ausgeführten und getesteten Ionisationskammer 10. Die Kammer hatte folgende Abmessungen:

Durchmesser des Gehäuses 14 = 76 mm,

Durchmesser der Kollektorscheibe 24 = 51 mm, Abstand zwischen Kollektorscheibe 24 und den radioaktiven Quellen 18=4 cm.

Die radioaktiven Quellen 18 enthielten Ni von 100 Mikrocury.

Fig. 4 zeigt den Spannungs-Strom-Verlauf der Kammer 10 bei zwei verschiedenen Drücken P₁ und Pp des umgebenden Gases. Der Druck P--entspricht etwa atmosphärischem Druck in Meereshöhe, während der Druck P„ etwa mit dem Atmosphärendruck in 3300 Meter Höhe übereinstimmt. Die Erfindung hat erkannt, daß der Betrieb der Kammer 10 bei Vorspannungen unterhalb des "Knies" der Kurven P- und P₂, d.h. bei Spannungen unter etwa 20 Volt, den Ionisationsstrom unerwünscht empfindlich gegenüber Druckänderungen des umgebenden Gases macht. Die Erfindung berücksichtigt ebenfalls, daß der Abstand zwischen den Kurven P₁ und P₂ ansteigt, wenn die Spannung über etwa 40 Volt steigt, so daß beim Anstieg der Kammerspannung über dieses Niveau die Empfindlichkeit gegenüber Druckänderungen zunimmt. Damit liegt der ideale Vorspannungsbereich in der Sättigungszone der Kammer, die durch die fast horizontalen Abschnitte der Kurven P₁ und P₂ gekennzeichnet ist,

1Ö9833/U17

21047

jedoch nicht weit in der Sättigungszone. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4 und 5 beträgt der bevorzugte Bereich 20 bis 40 Volt mit einer bevorzugten Spannung von 30 Volt. Die bevorzugte Arbeitszone wird als "Niederspannungs-Sättigungszone" bezeichnet.

Die graphische Darstellung nach Fig. 5 hat Ähnlichkeit mit derjenigen nach Fig. 4, mit der Ausnahme,^aer Gasdruck konstant bleibt, während die Gastemperatur von T- nach T₂ geändert wird. Tp beträgt ca. 10° C und T- ca. 60° C. Auch hier zeigt sich, daß die beste Arbeitszone die Niederspannungs-Sättigungszone ist, " da Spannungen über oder unter dieser Zone eine größere Empfindlichkeit gegenüber GastemperatürSchwankungen bewirken. Für die Ausführungsform mit der in Fig. 5 gezeigten Arbeitsweise ist eine Spannung von 30 Volt besonders geeignet.

Der Verbrennungsdetektor 200 gemäß Fig. 6 enthält ein-e Ionisationskammer 202 mit einem Betateilchen-Kollektorgehäuse 204 und einer Strahlungsquelle 206, die an einer Anodenplatte 208 befestigt ist. Außerdem ist ein "Schutzring" 210 vorhanden. Letzterer umschließt die Anode 208 und wird etwa auf Anodenspannung gehalten um Streuströme aufzunehmen, die sonst zur Anodeijiatte gelangen wurden. Die Umgebungsluft kann die Kammer durch den | Spalt zwischen der Platte 208 und dem Gehäuse 204 passieren.

Die Strahlungsquelle 206 erzeugt ebenso wie die Quelle 18 vor allem Betateilchen und besteht vorzugsweise aus Kohlenstoff 14 (C¹⁴).

109833/U17

Das Kollektorgehäuse 204 der Kammer 202 ist mit einer Leitung 2 20 von Nullpotential verbunden· Die Anodenplatte 208 der Kammer erhält über eine Leitung 218 eine negative Vorspannung. Dadurch steht die Ionisationskammer unter Spannung.

Die Leitung 218 führt zur Gateelektrode eines ersten FET 214 von zwei gepaarten (212) Sperrschicht-FET-en 214 und 216. Ebenso wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen ergibt die Verwendung eines FET als erste Stufe der Verstärkerkette einen sehr hohen Eingangswiderstand für die Anode 208. Das Signal der beiden FET-en gelangt auf eine der beiden Eingangsleitungen eines hochverstärkenden Funktionsdifferenzverstärkers 222. Durch die Verwendung der gepaarten FET-en sind die Anteile des FET-Gate-Source-Spannungsabfalls der Spannungen an den beiden Eingängen zum Verstärker 222 annähernd gleich und werden infolge der Differenzfunktion des Verstärkers ausgeglichen.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 222 kommt zu einer Integrationsschaltung 223, bestehend aus einem Widerstand 234, einem Kondensator 236, einem Widerstand 237 und einem Transistor 238. Der Ausgang dieser Integrationsschaltung erscheint am Lastwiderstand 248 und wird über eine Widerstandsschaltung mit den Widerständen 240, 242, 244 und 246 zum Eingang des FET-Paars 212 zurückgekoppelt. Der Verstärker 222 verstärkt das Signal der Ionisationskammer 202. Das Signal wird von der Integratxonsschaltung integriert und zur Änderung des Vorspannungssignales an dem FET-Paar 212 zurückgekoppelt, wodurch die Eingangsvorspannung des Verstärkers 222 wechselt und dessen Ausgangssignal kleiner wird.

1Ö9833/U17

·■*

Der Ausgang des Verstärkers 222 führt zu einer (noch zu beschreibenden) MeIdeschaltung, die ein Meldesignal erzeugt, wenn der Ausgang des Verstärkers 222 einen vorgegebenen Wert erreicht.

Die Werte der Widerstände 234 und 237 sowie des Kondensators 236 und der anderen Bauteile der Rückkopplung werden so gewählt, daß diese eine relativ große Zeitkonstante erhält. Beispielsweise hat sich eine Zeitkonstante von 2Ö Minuten als erwünscht und praktisch erwiesene Die Integrationsschaltung liefert somit ein Gegenkopplungssignal, das mit der Zeit nur langsam ansteigt. Dies hat den Zweck die Einrichtung empfindlich für Verbrennungsprodukte λ zu machen, die sich relativ schnell ansammeln und dadurch ein Feuer bzw» einen im Entstehen begriffenen Brand anzeigen, aber dennoch ein Ansprechen der Einrichtung auf relativ langsam wechselnde Atmosphärische Bedingungen zu vermeiden. Bei einer Zeitkonstante von ca. 20 Minuten spricht die Einrichtung auf Rauch an, der sich aus schwelendem Holz gebildet hat, ohne aber eine Alarmmeldung zu geben, wenn sich Atmosphärendruck oder -temperatur usw. im üblichen Maße verändern. Nach relativ langer Zeit hat die Gegenkopplungsschaltung das Vorspannungssignal am FET-Paar 212 annähernd auf den ursprünglichen Wert zurückgeführt. Dadurch werden relativ kleine Veränderungen des Ionisationsstromes durch das System ausgeschaltet.

Fig. 6 zeigt rechts eine Meldeeinrichtung 274, die über einen Transistor 260 gesteuert wird, der einen steuerbaren Siliziumgleichrichter (SCR) 266 schaltet, der seinerseits ein Relais 270 speist, das einen Schalter 272 schließt und die Alarm- oder Meldeeinrichtung einschaltet. Die Basisleitung des Transistors 260 steht über einen Widerstand 250 mit dem Ausgang des Verstärkers

109833/1 41 7

222 in Verbindung. Zwischen der Basisleitung und der Emitterleitung von Transistor 260 liegt ein Kondensator 256. Die aus dem Widerstand 250 und dem Kondensator 256 gebildete RC-Schaltung verzögert den Aufbau eines Eingangssignals für Transistor 260 um relativ lange Zeit und gewährleistet damit, daß das empfangene Signal nicht durch vorübergehende Strom- oder Spannungsstöße verursacht wurde, wie sie etwa infolge eines Luftzugs oder durch Einblasen von Luft in die Ionisationskammer 202 entstehen können.

Wenn der Ausgang des Verstärkers 222 ein vorgegebenes Niveau erreicht, das von zwei als Spannungsteiler geschalteten Widerständen 252 und 254 bestimmt wird, und nach Ablauf der oben erwähnten geringen Verzögerungszeit, schaltet sich der Transistor 260 ein, so daß Strom über einen Lastwiderstand 262 fließt. Der Laststrom fließt über einen weiteren Widerstand 264 mit einem parallel geschalteten Kondensator 268 zur Einschaltung des SCR-266 über seine Basisleitung· Dadurch fließt Strom durch den SCR, durch einen Spannungsaballwiderstand 268 und die Relaiswicklung 270, so daß sich der Kontakt 272 schließt und die Meldeeinrichtung 274 eingeschaltet wird. Außerdem zeigt eine Lampe 276 die Meldung der Einrichtung 200 an. Die Meldeeinrichtung 274 selbst kann sich an einer anderen Stelle befinden, insbesondere wenn die Feuererfassungseinheit 200 lediglich ein Teil eines ausgedehnten Feuermeldesystems bildet.Der SCR 266 bleibt solange eingeschaltet, bis die ihm zugeführte Spannung für ca. 15 Sekunden verschwindet. Dies kann über einen (nicht gezeigten) Schalter erfolgen, durch dessen Arbeitsweise die Meldeeinrichtung 274 zurückgestellt wird.

Der Integrator 223 ist gewöhnlich als Miller-Integrator bekannt. Der Transistor 238 erfüllt eine Verstärkungs- und Umkehrfunktion

1Ö9833/U17

und arbeitet außerdem in der Integrationsschaltung. Der Widerstand 237 stabilisiert die Schaltung und verringert den Einfluß von vorübergehenden Spannungs- oder Stromstößen.

Die Widerstände 240 und 242 umfassen einen Spannungsteiler, der die Verstärkung in der Rückkopplungsschleife und die Anstiegsrate der Rückkopplungsspannung reduziert. Der Widerstand 240 ist etwa zehnmal so groß als der Widerstand 242. Der Widerstand 240 hat vorzugsweise zwei Megohm und der Widerstand 242 zweihundert Kiloohm. ■

Der Widerstand 244 ist relativ hochohmig (z.B. 4_f7 Megohm) und dient zur Einstellung des Vorspannungsniveaus des Kammergehäuses 204. Der Widerstand 246 ist sehr groß (z.B_o 1000 Megohm) und formt die Änderungen des Ionisationsstromes ohne unzulässige Ladung der Kammer in Spannungswerte um. Zum Ausfiltern von Wechselspannungen (z.B. 60 Hz) und Hochfrequenzsignalen, die in die Schaltung gelangt sind, ist ein Kondensator 245 an den Widerstand 246 gelegt. Zum gleichen Zweck liegt ein weiterer Filterkondensator 232 zwischen dem Ausgang des Verstärkers 222 und einer zum Gateanschluß von FET 216 führenden Leitung. Ein variabler Widerstand 230 ist an die zwei gleichen Punkte angeschlossen zur Einstellung der vom FET-Paar 212 und dem Ver- i stärker 222 bewirkten Verstärkung.

Der Schutzring 210 steht mit der Gateleitung des FET 216 über einen sehr großen Widerstand 226 (von z.B. 1000 Megohm) in Verbindung. Infolge des hohen Eingangs-Gatewiderstandes der FET-en bleibt der Schutzring 210 praktisch auf dem gleichen

1Ö9Ö33/U17

Potential wie die Anodenplatte 208.

Zur Stromversorgung wird den Eingangsanschlüssen 300 und 302 Gleichstrom von 24 Volt zugeführt. Durch eine Zenerdiode 2ö2 und einen Filterkondensator 278 zwischen der Eingangsleitung 300 und dem Punkt 279 erhält man auf der Leitung 229 eine feste, auf -10 Volt einregulierte Spannung. Auf die gleiche Weise steht zwischen den Punkten 279 und 281 über eine zweite Zenerdiode 284 mit Filterkondensator 280 eine geregelte Spannung von -20 Volt an.

Es sind zwei "Störungs-"Kontakte 296 vorhanden. Wenn diese Kontakte einen geschlossenen Stromkreis bilden, so zeigt dies an, daß die Versorgungsspannung dem Feuermeldesystem zugeführt wird und daß die Zenerdioden 280 und 284 nicht kurzgeschlossen sind. Das Relais bleibt durch den über einen Transistor 290 seine Wicklung durchfließenden Strom angezogen und hält Jen. KoLUikt 295 geschlossen. Der Transistor 290 erhält seine Vorspannung über einen Spannungsteiler aus den Widerständen 286 und 288, deren Verbindungspunkt zum Basisanschluß des Transistors 290 führt und die zwischen der Leitung mit -24 Volt und dem Punkt 281 liegen. Bei Leitungsunterbrechung oder Kurzschluß einer der Zenerdioden 282 oder 284 schaltet das Relais 294 ab und die Störung wird durch den über die Störungskontakte 296 geöffneten Stromkreis angezeigt. Zwischen dem Emitter des Transistors 290 und der Eingangsleitung 302 liegt eine Diode 298.

Es folgt nun eine Tabelle mit der Aufstellung der Bauteile, die bei einer realisierten und getesteten Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig· 6 verwendet wurden:

109833/U1 7

Teile-Nummer

FET-Paar 212
Verstärker 222

Transistoren 238 und Transistor 290 Widerstand 234 Widerstand 237 Kondensator Widerstand 24Ö Widerstand 240 Widerstand 242 Widerstand 244 Widerstand 246 Kondensator Widerstand 226 Widerstand 228 Kondensator Widerstand 254 Widerstand 254 Widerstand 250 Kondensator Widerstand 262 Widerstand 254 Kondensator SCR 266

Kondensatoren 278 und Zenerdioden 282 und Widerstand 286 Widerstand 288 Widerstand 268 Widerstand 292 Diode 298

Wert oder Bezeichnung

2 N 3958

Funktionsdifferenzverstärker SN 72741, Texas Instruments Corp.

2 N 2907 2 N 697 4,7 Megohm 470 Kiloohm 640 Mikrofarad 110 Kiloohm 2 Megohm 200 Kiloohm 4,7 Megohm 1000 Megohm 500 Picofarad 1000 Megohm 100 0hm 2 Mikrofarad 4,7 Kiloohm 4,7 Kiloohm 10 Kiloohm 4,7 Mikrofarad 2 Kiloohm

1 Kiloohm

4,7 Mikrofarad

2 N 5960

125 Mik-ofarad 1 N 758 160 0hm 500 0hm 570 0hm 860 0hm 1 N 4006

10 9 8 3 3/1417

2104796

Jeder der 1000-Megohmwiderstände besteht vorzugsweise aus einer Stange Keramikmairerial mit Metalloxyd und keramischen Überzug (Welwyn, Inc.). Der Kondensator 236 ist vorzugsweise ein Kondensator mit geringem Reststrom und einem Polycarbonatfilm als Dielektrikum (Cornell-Dublier).

Fig. 7 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Die Schaltung stimmt im wesentlichen mit derjenigen nach Fig. 6 überein mit dem Unterschied, daß die Schaltung zur Herabsetzung der Anzahl der Bauelemente wesentlich vereinfacht wurde. Die wichtigsten Änderungen befinden sich in der Rückkopplung vom Verstärker 222 und werden detailliert beschrieben.

Ein Widerstand 354 von 100 Kiloohm'ist am Anschluß 350 mit der Ausgangsleitung des Verstärkers 222 verbunden. Ein Polycarbonatkondensator 356 mit geringem Reststrom, 5 Mikrofarad, liegt am anderen Anschluß des Widerstandes 354, ebenso wie ein Widerstand 352 von 100 0hm. Der andere Anschluß des Widerstandes 352 führt über die niederohmige Relaiswicklung 294 zum negativen Anschluß der Stromversorgung. Ein keramischer Widerstand 358 von 5000 Megohm ist zwischen dem Anschluß 350 und dem anderen Ende des Kondensators 356 angeschlossen. Der gemeinsame Anschluß 357 zwischen Widerstand 358 und Kondensator 356 liegt an einer Parallelschaltung aus einem Kondensator 360 von 500 Picofarad und einem weiteren keramischen Widerstand 362 von 5000 Megohm. Diese Parallelschaltung ist mit der Anodenplatte 208 der Ionisationskammer 202 und der Gateleitung des FET 216 verbunden, so daß die Rückkopplung geschlossen ist. Zur Einstellung des Vorspannungsniveaus der Meldespannung liegt eine Zenerdiode zwischen dem Punkt 350 und dem Eingang des SCR 266.

109833/U1 1

210Α79Θ IA

Fig. 8 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild des Rückkopplungsverstärkers und der Ionisationskammer in der Schaltung nach Pig· 7. Die folgenden Gleichungen sollen den Zusammenhang zwischen einer Veränderung der Eingangsspannung E₁ und der Ausgangsspannung E₀ am Ausgangsanschluß 350 verdeutlichen:

AE₂ = (R₁ + R₂) _t

wobei: ' ^

n ⁼ Änderung der Ausgangsspannung am Anschluß 350, ™

Δ E^ = Änderung der Eingangsspannung,
R₁ und Rp sind die in Fig. 8 gezeigten Widerstände.

In obiger Gleichung wurde mit Rücksicht auf folgende Zusammenhänge eine Annäherung getroffen:

a) R₄» E_z,

b) (-K) die Verstärkung des Verstärkers 222 bei offener Rückkopplung ist:

» (R₁ + R₂)A₂,

c) E₁ = Änderung des Kammerstromes I₁, dividiert durch R.,

. d) Veränderung des Eingangsstromes für den Verstärker 222« I₁.

Die obige Gleichung gilt für Veränderungen des Ionisationskammerstromes die in einem Zeitraum erfolgen, der im Vergleich zur Zeitkonstante von Widerstand 358 und Kondensator 356 relativ kurz und im Vergleich zur Zeitkonstante von Widerstand 362 und Kondensator 360 relativ lang ist. Fig. 9 zeigt den Zusammenhang

10Ö833/U17

2a

zwischen der Spannungsverstärkung der Schaltung und der Frequenz der Eingangssignale. In Fig. 9 gelten folgende Gleichungen:

ρ _

2 * R₃

2 η

wobei C. und C„ die Kondensatoren nach Fig. 8 und f.. und f₂ die Frequenzen sind, bei denen die Verstärkung um 3 Dezibel vom Maximalwert abgefallen ist. Diese Frequenzen geben die Bandbreite der Schaltung an.

Wie Fig. 9 zeigt liefert die Schaltung nur eine geringe oder gar keine Verstärkung bei Eingangssignalen mit sehr hoher und sehr kleiner Frequenz. Dadurch wird verhindert, daß der Detektor auf elektrisches Rauschen oder Wechselspannung=^ treusignale (von z.B. 60 Hz) anspricht (beide haben Anteile mit relativ hoher Frequenz) oder auf sich langsam verändernde Eingangssignale, die durch normale atmosphärische Veränderungen bewirkt sind.

Die Verstärkung der Schaltung beträgt vorzugsweise 1,0 bei Gleichstromeingangssignalen. Ohne Verstärkung sind jedoch Signale aus der Ionisationskammer zur Auslösung der Meldeeinrichtung nicht groß genug. Langsam variable Eingangssignale, wie sie etwa durch atmosphärische Veränderungen bedingt sind, bewirken nur eine geringe Erhöhung der Ausgangsspannung des Verstärkers 222. Diese Veränderungen sind so klein, daß das Meldeniveau des Verstärkers nicht erreicht wird, da die Gegenkopplungsspannung der Gegenkopplung schnell genug ansteigt, um zu verhindern, daß der Verstärkerausgang das Meldeniveau erreicht.

109833/1417

ai

Eingangssignale relativ hoher Frequenz, wie etwa Rauschspitzen und Signale von 60 Hz gehen über die Kondensatoren 360 und 365 und den Widerstand 352 von 100 Ohm nach Masse und nicht über den hochohmigen Widerstand (10 0hm) der Gateleitung von FET 16. Derart hohe Frequenzkomponenten werden somit aus dem Verstärkereingang herausgefiltert.

Die Frequenzen f. und f„ wurden so gewählt, daß Eingangssignale mit den gewöhnlich von Feuer verursachten Frequenzkomponenten voll verstärkt werden, während Signale ohne diese Komponenten eine geringere Verstärkung erfahren. Da die Frequenz der Kompo- f nenten eines Signales eine Funktion der Änderungsrate des Signales ist spricht die Meldeeinrichtung auf die Änderungsrate der Signale von Verbrennungsprodukten an.

DieMeldeeinrichtung besitzt eine "tote Zone", wobei, unabhängig VDn der Änderungsrate des Eingangssignales, wenn die Größe des Ausgangssignales des Verstärkers nicht einen bestimmten minimalen Wert erreicht, die Meldeeinrichtung nicht anspricht. Die Wahrscheinlichkeit eines falschen Alarmes infolge sehr kleiner Verbrennungsvorgänge, z.B. durch Zigarettenrauch usw. ist dadurch minimal.

Das beschriebene Überwachungs- oder Erfassungssystem besitzt eine Reihe von Vorteilen. Es stellt einen äußerst empfindlichen Detektor gegenüber Feuer und Gasverunreinigungen dar, ist aber dennoch relativ unempfindlich gegenüber ormalen Veränderungen von Druck und Umgebungstemperatur. Erreicht werden diese Eigenschaften mit lediglich einer Ionisationskammer und mit einer zuverlässigen Festkörperschaltung.

10 9 8 3 3/1417

21047

Außerdem ist der Detektor relativ klein und kann dadurch unauffällig in Werkhallen, Büros und anderen Gebäuden eingesetzt werden. Der Detektor ist ferner relativ leicht, was für viele Anwendungen äußerst vorteilhaft ist.

Der Detektor arbeitet mit einer Strahlungsquelle, z.B. Kohlenstoff 14 oder Nickel 63, die vorwiegend Betateilchen emittiert, also eine praktisch unschädliche Strahlung. Die Vorrichtung ist dadurch von sich aus in Wohnungen verwendbar und ermöglicht eine Verringerung der Kosten für den Sicherheitsaufwände Außerdem sind solche Materialien zur Verwendung als Strahlungsquellen relativ preiswert.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform ist ein sogenannter "Rauchdetektor¹¹, d.h. ein Detektor bei dem eine Lichtquelle 384 über ein Linsensystem einen Strahl 388 aussendet. Der Lichtstrahl 388 wird von einer Alarmeinheit 390 mit einem Linsensystem 392 und einem Photoleiter 394 aufgenommen.

Wenn Rauch oder eine andere undurchsichtige Verunreinigung in den Lichtstrahl 388 gelangt, steigt der Widerstand des Photoleiters 394 an. An den Photoleiter 394 ist eine bekannte Alarm- oder Meldeschaltung angeschlossen, die bei Widerstandsänderungen anspricht und dadurch das Vorhandensein von Rauch anzeigt. Der soweit beschriebene Rauchdetektor ist bekannt.

Die Linsen eines solchen Systems zeigen oft Staubablagerungen oder andere Flecken. Die Arbeitsweise des Rauchdetektors wird dadurch nachteilig beeinflußt. Gemäß vorliegender Erfindung wird anstelle der üblichen Meldeschaltung die erfindungsgemäße Meldeschaltung 396 eingesetzt. Die Schaltung wird beispielsweise gemäß Fig. 7 angeschlossen, wobei jedoch der Photoleiter 394

1Ö9833/U17

2104793

anstelle der Ionisationskammer tritt. Der resultierende Detektor besitzt den Vorteil, daß die üblichen Ablagerungen auf den Linsen als Quelle störender Meldesignale ausgeschaltet werden, da die durch solche Ablagerungen bewirkten Signalveränderungen relativ langsam zunehmen· Der Einfluß solcher Veränderungen wird auf die gleiche Weise wie atmosphärische Veränderungen eliminiert. Der Detektor arbeitet dadurch zuverlässiger und erfordert geringere Unterhaitung.

109833/1417

Claims

Patentansprüche :

1· Verunreinigungsdetektor, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung eines mit der Konzentration der Verunreinigungen in dem umgebenden Medium veränderlichen, elektrischen Signale und durch eine ein Meldesignal gebende Meldeeinrichtung, wenn die Veränderungsrate des elektrischen Signales einen vorgegebenen Wert erreicht oder überschreitet.
2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Erzeugung eines elektrischen Signals eine nach dem umgebenden Medium offene Ionisationskammer enthält·
3« Detektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zur Abschaltung der Meldeeinrichtung, so lang die Größe des elektrischen Signales einen vorgegebenen, minimalen Wert nicht überschreitet·
4. Detektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel die verhindern, daß hochfrequente Komponenten des elektrischen Signales ein Meldesignal erzeugen·
5· Detektor nach Angruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Erzeugung des Signals Mittel zur Verstärkung des elektrischen Signals enthält, daß das Mittel zur Erzeugung des Meldesignales einen Signalniveaudetektor zur Erfassung des Niveaus des Ausgangssignales des Verstärkers enthält und daß eine Gegenkopplung vorgesehen ist, die ein Signal, das eine zeitverzögerte Punktion des Ausgangssignales des Verstärkers ist, zum Eingang des Verstärkers zurückkoppelt.

10Ä833/U17

210479Θ
6. Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückkopplungssignal dem Zeitintegral des Verstärkerausgangssignales proportional ist.
Verbrennungsdetektor, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung eines mit der Konzentration der Verunreinigungen in einem umgebenden Medium veränderlichen, elektrischen Signal und durch eine ein Meldesignal gebende Meldeeinrichtung, wenn die Veränderungsrate des elektrischen Signales einen vorgegebenen Wert überschreitet.
8. Detektor nach Anspruch 7» gekennzeichnet zur Abschaltung der Meldeeinrichtung so lange, bis das elektrische Signal einen vorgegebenen, minimalen Wert erreicht und zur Verhinderung der Erzeugung eines Meldesignales in Abhängigkeit von hochfrequenten Komponenten des elektrischen Signales.
9. Gasverunreinigungsdetektor, gekennzeichnet durch eine für das zu untersuchende Gas leicht zugängliche Ionisationskammer, durch Mittel zum Ionisieren des Gases in der Kammer, durch Mittel zur Leitung eines elektrischen Stromes durch die Kammer, durch einen Verstärker zur Erzeugung eines Ausgangssignales in Abhängigkeit von diesem Strom, durch einen Niveaudetektor zur Erfassung eines vorgegebenen Signalniveaus am Ausgang des Verstärkers und durch ein Bandpassfilter zur Abschvächung der Verstärkung des Verstärkers bei sehr langsamen und sehr schnellen Veränderungen des Stromes.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Ionisieren des Gases in der Kammer eine

109833/U17

21047

radioaktive Quelle umfaßt, die vorwiegend Betateilchen erzeugt·
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß

go A Λ QQ

als radioaktives Material Ni ^J , C , H~ oder Tc gewählt wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Niveaudetektor eine Meldeeinrichtung einschließt und Mittel zum Einschalten der Meldeeinrichtung, wenn der Ausgang des zweiten Verstärkers das vorgegebene Meldeniveau erreicht und um die Meldeeinrichtung anschließend im eingeschalteten Zustand zu halten.
13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker mindestens einen Feldeffekttransistor und einen hochverstärkenden Spannungsverstärker enthält.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gateanschluß dieses Transistors mit der Ionisationskammer verbunden ist und daß der Spannungsverstärker ein Funktionsverstärker ist.
15· Gasverunreinigungsdetektor, gekennzeichnet durch eine für das zu untersuchende Gas leicht zugängliche Ionisationskammer, durch Mittel zum Ionisieren des Gases in der Kammer, durch eine Reihenschaltung aus Stromverstärker und Kammer, durch Mittel zum Anlegen einer Spannung an diese Reihenschaltung, durch ehen zweiten Verstärker zur Verstärkung der Spannung am Verbindungspunkt von Kammer und Stromverstärker, durch Mittel zur Erfassung eines vorgegebenen Meldeniveaus am Ausgang des zweiten Verstärkers, durch eine Speichereinrichtung, die mit dem Stromverstärker so verbunden ist, daß der Strom durch die Reihen-

1O9033/U1 7

1104790

schaltung eine Funktion der Spannung an der Speichereinrichtung ist und durch eine Gateeinrichtung zum periodischen Verbinden des Ausganges des zweiten Verstärkers mit dem genannten Speicher, wobei der Ausgang des zweiten Verstärkers periodisch auf ein vorgegebenes Bezugsniveau zurückgeführt wird, so daß der Gasverunreinigungsdetektor auf die Veränderungsrate des Verunreinigungsniveaus des zu untersuchenden Gases anspricht.
16. Verbrennungsdetektor, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung eines elektrischen Erfassungssignales, das sich mit ' ä der Konzentration der Verbrennungsprodukte in der umgebenden Luft ändert, doch Mittel zur Erzeugung eines Meldesignales in Abhängigkeit vom Empfang eines Signales mit vorgegebenem Alarmniveau durch die Erfassungseinrichtung und durch eine zeitverzögernde Gegenkopplung, die der Erfassungseinrichtung ein zeitverzögertes Kopplungssignal zuführt, das den Ausgang der Erfassungseinrichtung auf ein unter dem Meldeniveau liegendes Bezugsniveau aussteuert.
17· Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Signalspeichereinrichtung zur Speicherung des Ausgangssignales der Rückkopplungseinrichtung, wenn die Rückkopplungseinrichtung eingeschaltet ist, und zur Abgabe des Ausgangssignales an den Eingang der Erfassungseinrichtung, venxi die Rückkopplungseinrich- * tung abgeschaltet ist.
18. Detektor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungseinrichtung einen Detektor für Verbrennungsprodukte umfaßt, einen Verstärker und einen Integrator zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Verstärkers.

109833/U17

£104790
19· Verbrennungsdetektor, gekennzeichnet durch die Kombination einer Ionisationskammer, von Mitteln zur Leitung eines elektrischen Stromes durch die Kammer, von Mitteln zur Erzeugung eines dem Strom proportionalen Detektorsignales, von Mitteln zur Verstärkung dieses Detektorsignales, durch eine zeitverzögernde Gegenkopplungseinrichtung zur Rückkopplung eines Rückkopplungssignales, das eine zeitverzögerte Funktion des Ausgangssignales der Verstärkungseinrichtung ist, vom Ausgang zum Eingang des Verstärkers, und von einer Meldeeinrichtung zur Erzeugung eines Meldesignales, wenn der Ausgang des Verstärkers ein vorgegebenes Meldeniveau erreicht.
20. Detektor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungseinrichtung einen Integrator enthält.
21. Detektor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker zwei Stufen umfaßt, daß die er* te Stufe mindestens einen Feldeffekttransistor enthält, dessen Gateanschluß mit der Ionisationskammer verbunden ist, und daß die zweite Stufe einen hochverstärkenden Funktionsverstärker enthält.
22. Detektor nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe zwei gepaarte Feldeffekttransistoren enthält, wobei der Gateanschluß eines Feldeffekttransistors mit der Kammer verbunden ist, und daß der Funktionsverstärker ein Differenzverstärker mit zwei Eingangsleitungen ist, wobei je eine Eingangsleitung zu je einem Transistor führt.
23· Detektor nach Anspruch 19» gekennzeichnet durch Zeitverzögerungsmittel, die zur Verzögerung der Veränderung des Ausganges und zur Verhinderung von falschem Alarm infolge von Übergangsvorgängen den Ausgang des Verstärkers mit der Meldeeinrichtung verbindet.

10Ö833/U17
24. Gasdetektor, gekennzeichnet durch eine für das zu untersuchende Gas frei zugängliche Ionisationskammer, durch eine vorwiegend Betateilchen erzeugende radioaktive Quelle, durch Mittel zur Leitung von Strom durch die Ionisationskammer und durch Mittel zur Erfassung dieses Stromes.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß

ß-3 14. QQ

als radioaktive Quelle Ni , C , H„ oder Tc gewählt ist.
26. Gasverunreinigungsdetektor, gekennzeichnet durch eine ä für das zu untersuchende Gas frei zugängliche Ionisationskammer, durch radioaktive Mittel zur Ionisation des Gases in der Kammer, durch Mittel zum Anlegen einer Spannung an die Kammer, wobei die Spannung innerhalb der Niederspannungs-Sättigungszone des Strom-Spannungs-Verlaufs der Ionisationskammer liegt, und durch Mittel zur Erfassung von Veränderungen des Stromes durch die Ionisationskammer.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das radioaktive Mittel eine Menge radioaktiven Materials enthält, das vorwiegend Betateilchen emittiert.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das radioaktive Mittel Ni⁶³, C¹⁴, H oder Tc" ist.
29. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Signal erzeugende Einrichtung einen Lichtsender zur Aussendung eines Lichtstrahles enthält und einen Lichtempfänger, der den Lichtstrahl aufnimmt und auf ein lichtempfindliches Schaltungselement richtet·

109833/U17