DE2205690A1

DE2205690A1 - Schaltung zur Verarbeitung der von einem elektro optischen Wandler gehefer ten Signale

Info

Publication number: DE2205690A1
Application number: DE19722205690
Authority: DE
Inventors: George F Scotia N Y Skala (V St A )
Original assignee: Environment One Corp
Current assignee: Environment One Corp
Priority date: 1971-02-08
Filing date: 1972-02-07
Publication date: 1972-08-10
Also published as: FR2128315A1; GB1379922A; FR2128315B1; US3678488A; CA1003524A; CH549250A; GB1379921A; IT947365B

Description

Patentanwalt

Mönchen - Krailllng «. x. w ^ w ο ν Gartenstraße 13 H 1 P

Environment/One Corporation
2773 Balltown Road
Sehenectady, N.Y./USA

Schaltung zur Verarbeitung der von einem elektrooptischen Wandler gelieferten Signale

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Verarbeitung der von einem elektro-optischen Wandler gelieferten Signale, insbesondere von einem mit verschiedenen optischen Signalen beaufschlagten zentralen Wandler einer mehrere Gefahrenstellen überwachenden Feuerwarn- und Meldeanlage.

Nach einem nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag wird eine im Takt arbeitende Wilson*sehe Nebelkammer nacheinander in relativ kurzen Zeitabständen aus einer Vielzahl von Leitungen mit Luft versorgt. Die angesaugte Luft wird auf etwa loo# relative Feuchtigkeit gebracht und dann adiabatisch entspannt. Die angesaugte Luft stammt aus einer großen Zahl verschiedener Stellen, die hinsichtlich der Gefahr eines entstehenden Brandes oder dgl. überwacht werden müssen. Durchlicht oder Streulicht der Nebelkammer im Moment der Nebelbildung erzeugt dabei jeweils ein Signal an einem elektro-optischen Wandler, welches proportional bzw. umgekehrt proportional der Anzahl von Kondensationskernen in der angesaugten Luft ist. Es ist nämlich gefunden worden, daß bereits beim Entstehen von Schwelbränden die Staubdichte bzw. Teilchenladung der Umgebung eines solchen Schwelbrandes ganz erheblich ge-

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genüber einem nicht gefährlichen Zustand ansteigt.

Dabei ist zu berücksichtigen, daß die verschiedenen überwachten Stellen durchaus eine unterschiedliche Teilchenbeladung im nicht gefährlichen Zustand haben können. Beispielsweise wird die Luft im Kesselraum eines Schulhauses wesentlich stärker mit Kondensationskernen für die Wilson-Kammer beladen sein als ein normaler Klassenraum einer Schule, und zwar bereits ohne daß irgendein Gefahrenzustand besteht. Außerdem ist zu berücksichtigen, daß beispielsweise in einem Klassenraum am Tag ein anderer Hintergrundwert der Teilchenbeladung der Luft besteht als bei Nacht.

Die Erfindung schafft eine Schaltung zur Verarbeitung der von einem elektro-optischen Wandler gelieferten Signale, die z.B. die Signale des Detektors des genannten anderen Vorschlages vom gleichen Prioritätstage sein können. Die Erfindung kennzeichnet sich durch: (Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1).

Besonders zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den hier nicht erwähnten Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung eines Ausfuhrungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung.

Die beiden Figuren 1 und 2 der Zeichnung sind in der Gezeigten Weise übereinanderzulegen, wonach sie den gesamtschaltplan des zu beschreibenden Ausführungsbeispiels erstellen.

Die Figuren 1 und 2 sind in der angegebenen Weise zusammengenommen zu denken, wodurch dann die Gesamtschaltung des Meßkreises und des Anzeigekreises entsteht, der eine Fehl-

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funktion der Anlage zeigt. Gemäß Fig. 1 sind eine Lampe 11 und eine Fotozelle 12 einander gegenüberliegend zwischen den beiden Enden einer Wilson*sehen Nebelkammer 15 angeordnet. Die Lampe Il und die Fotozelle 12 sind Teil eines elektro-optisehen Detektors, der die Anzahl von Kondensationskernen in der untersuchten Gasprobe erfaßt. Lampe und Fotozelle sind dabei derart angeordnet, daß Licht von der Lampe 11 normalerweise durch die Kammer der Wilson*sehen Kammer 15 hindurch auf die Fotozelle 12 fällt. Wenn nun in der Nebelkammer 13 tatsächlich ein Nebel um Kondensationskerne herum erzeugt wird, dann wird ein Teil des einfallenden Lichtes weggestreut und fällt also nicht auf die Fotozelle 12, deren elektrischer Widerstand mithin steigt. Dieser Anstieg des elektrischen Widerstandes steht in einem Verhältnis zur Dichtigkeit der Nebelwolke, wobei diese Dichte wiederum proportional zur Anzahl der Partikel ist, um die sich einzelne Wassertröpfchen bilden. Selbstverständlich kann man auch eine Dunkelfeldanordnung in der Weise vorsehen, daß nur gestreutes Licht aus der Kammer auf die Fotozelle 12 fällt, in welchem Falle also bei verstärkter Nebelbildung der Widerstandswert der Fotozelle kleiner wird. Der Fachmann entnimmt Einzelheiten eines solchen Detektors mit Nebelkammer beispielsweise der US-PS 2 694 008 vom 2o. Juli 1964. Selbstverständlich kann man sinngemäß an Stelle einer Fotozelle 12 als eigentlichem elektrischen Signalgenerator einen Fotoleiter, eine Selenzelle, eine Fotodiode, einen Fototransistor oder dgl. verwenden; alle diese Signalgeneratoren wandeln optische Signale in elektrische Signale um.

Die Fotozelle ist unmittelbar in den Rückkopplungspfad eines Umkehr-Rückkopplungsverstärkers Al geschaltet, der

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von beliebiger bekannter Rückkopplungs-Bauart sein kann. Zweckmäßigerweise verwendet man als Verstärker Al einen Verstärker des Typs 7741 der Fairchild Camera Company oder einen andern im Handel erhältlichen und aus integralen Schaltkreisen zusammengebauten Rückkopplungsverstärker. Der Umkehr-Rückkopplungs-Verstärker Al liegt zwischen den Betriebsspannungs-Versorgungsschienen 14 und 15, die +15 bzw. -15 Volt Gleichspannung liefern. Zwei Vorspann-Widerstände R6 und R7 liegen zwischen der -15-Volt-Schiene 15 und einer Erd-Schiene 16. Die Fotozelle 12 liegt unmittelbar zwischen dem Ausgang 6 des Verstärkers Al und dem umkehrenden, d.h. Vorzeichen tauschenden Signaleingang 2 dieses Verstärkers. Bei dieser Anordnung wird dann, wenn der Verstärker Eingangsstrom ständig auf einem gleichen Wert gehalten wird, die Spannung am Ausgang des Verstärkers unmittelbar proportional zu Änderungen des Widerstandes der Fotozelle 12.

Um nun den Eingangsstrom am Verstärker Al im wesentlichen konstant zu halten, ist eine zweite Fotozelle 17 mit einer zweiten Lampe 18 vorgesehen. Die Lampe 18 und die zweite Fotozelle 17 sind als Integral zusammengebautes Bauelement ausgebildet; derartige Bauelemente kann man von verschiedenen Herstellern erwerben. Diese Einheit mit der Lampe 18 und der zweiten Fotozelle 17 ist in einem dichten Gehäuse angeordnet, damit der optische Pfad zwischen Lampe und Fotozelle nicht durch Schmutz oder dgl. verändert werden kann. Die Lampe 18 liegt zwischen der Erd-Schiene 16 und dem Ausgang des Umkehr-Rückkopplungsverstärkers Al über eine RUckkopplungsschaltung mit langer Zeitkonstante, die ihrerseits einen Kondensator CJ und einen Widerstand r8 aufweist. Die Verbindungsstelle zwischen diesem Kondensator und dem Widerstand liegt ihrerseits an zwei in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise hintereinander geschalteten npn-Transistoren Ql. Dieser doppelte Transistor Ql liegt seinerseits in Reihe mit einem Vorspann-

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Widerstand R9 zwischen der Erd-Schiene 16 und der +15 Volt-Schiene 14. Bei dieser Anordnung ändert sich die Leitfähigkeit der Transistorschaltung Ql nur bei relativ langdauernden Veränderungen am Ausgang des Verstärkers Al, um dadurch die der Lampe 18 zügeführte Speisespannung zu ändern. Dadurch wird die Intensität des auf die zweite Fotozelle 17 fallenden Lichtes umgekehrt entsprechend den Langzeit-Veränderungen am Ausgang des Verstärkers Al geändert. Da dieser Schaltkreis eine große Zeitkonstante hat, spricht er nicht auf kurzzeitige Änderungen der Spannung am Ausgang des Verstärkers Al an, die z.B. durch das Entstehen eines Nebels in der Wilson-Kammer 15 bewirkt wird..

Die zweite Fotozelle IJ liegt in Reihe mit einem Widerstand R5 zwischen dem Eingang 2 des Verstärkers Al und der -15 Volt-Schiene 15. Durch die lange Zeitkonstante des oben beschriebenen Schaltungsteiles und die Vorzeichenumkehr zwischen Eingangs- und Ausgangssignal am Verstärker Al wird der Widerstand der Fotozelle 17 in solcher Richtung verändert, daß die Spannung - über längere Zeiträume betrachtet - an der Fotozelle 12 der Nebelkammer konstant bleibt, was wiederum dazu führt, daß der Eingangsstrom an den Eingang 2 des Verstärkers Al konstant bleibt. Wenn also die Eigenschaften, z.B. die Lichtausbeute, der Lampe 11 aufgrund von Alterung oder durch Temperaturänderungen geändert werden, oder wenn beispielsweise die Reflektivität von den Wänden der Wilson-Kammer 15 sich ändert, oder wenn z.B. durch Staubansammlung im optischen Pfad die Langzeitcharakteristik der Fotozelle 12 (für den Verstärker) geändert wird, dann werden solche Langzeiteffekte durch den ebenfalls mit langer Zeitkonstante arbeitenden RUckkopplungspfad über die Lampe 18 und die zweite Fotozelle I7 kompensiert. Der Widerstand R5, welcher in

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Serie mit der zweiten Fotozelle I7 liegt, wird dazu verwendet, die Arbeitsweise dieser Schaltungsteile während der üblichen Wartungsarbeiten zu erkennen. Wenn die Beleuchtung der Fotozelle 12 aufgrund beispielsweise von Staubablagerungen an der Kammerwand oder dgl. schlechter wird, dann wird die über dem Widerstand R5 abfallende Testspannung kleiner. Ersichtlich kann man einen gewissen Mindestwert des Potentials über dem Widerstand II5 als Zeichen für die Notwendigkeit einer Reinigung der Kammer 15 verwenden.

Die das Signal darstellende Ausgangsspannung am Ausgang 6 des Verstärkers Al besteht aus einer Reihe von gepulsten, kurzzeitigen Spannungsänderungen, die für die Zählung der Partikel in der Kammer durch die Fotozelle kennzeichnend sind und eine Frequenz- oder Wiederholungsrate haben, die selbstverständlich abhängig ist vom Arbeitstakt der Nebelkammer. Die gepulsten Signale erscheinen an zwei in Serie geschalteten Widerständen Rl und Rio, welche die Verstärkung ändern, und werden über eine Kondensator-Widerstands-Kopplungsschaltung mit den Kondensatoren C2 und C4 sowie dem Widerstand R12 an den Eingang 3 eines nicht Vorzeichen umkehrenden Rückkopplungsverstärkers A2 gelegt. Der Verstärker A2 kann wieder vom oben bereits angegebenen Typ des Verstärkers Al sein. Die Energieversorgung dieses zweiten Verstärkers wird von den Schienen 14-16 über geeignete Vorspann-Widerstände bewirkt. Der zv/eite Rückkopplungsverstärker A2 weist mehrere Widerstände R1-R4 zur Verstärkungsänderung auf, die wahlweise in den RUckkopplungspfad des Verstärkers A2 einschaltbar sind. Zum Einschalten dieser Widerstände R1-R4 wird jeweils einer der Schalter SJA, S4A, S5A oder S6A geschlossen. Die Schalterkontakte S3A-S6A werden von einer Nockenwelle betätigt, und zwar automatisch und synchron mit dem Umschalten des Eingangs der Nebelkammer 15 von einer Zone zur nächsten Zone des Uberwachungsbereiches. Auf diese

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Besonderheiten wurde bereits oben hingewiesen.

Die Wirkung der Einschaltung unterschiedlicher Widerstände R1-R4 in den Rückkopplungspfad des Verstärkers A2 besteht darin, wahlweise die Verstärkung dieses Verstärkers A2 zu verändern, so daß er dadurch auf jeweils eine der verschiedenen Hintergrundbedingungen der jeweils vermessenen Probe angepaßt ist. Infolgedessen wird während des automatischen und schrittweisen Umschaitens des Detektors 11-13 auf die verschiedenen Zonen, die ihrerseits verschiedene Hintergrundbedingungen haben, die Verstärkung des Rückkopplungsverstärkers A2 synchron entsprechend den Umschaltungen auf die jeweiligen Hintergrundbedingungen der gerade vermessenen Zone eingestellt. Wenn also z.B. die Überwachungsanlage in einer Schule angeordnet ist, und in einem bestimmten Augenblick z.B. ein relativ staubiger Raum überwacht wird, z.B. der Kesselraum der Heizung, in der üblicherweise, d.h. auch dann, wenn keinerlei Gefahr besteht, eine relativ Staubkonzentration in der Luft besteht, die Verstärkung des Rückkopplungsverstärkers A2 nach unten verstellt wird, so daß dieses Hintergrundsignal weniger verstärkt wird. Während derjenigen Zeiten, in denen aber ein relativ staubfreier Raum überwacht wird, z.B. ein Unterrichtsraum, wird die Verstärkung erhöht, um wieder einen im wesentlichen gleichen Hintergrundausgang am Ausgang des Verstärkers für den Fall zu haben, daß keinerlei Gefahr besteht.

Zusätzlich zu den Verstärkern R1-R4 zur Anpassung des Verstärkungsgrades an die verschiedenen Hintergrundbedingungen der verschiedenen Uberwachungszonen können weitere Widerstände zur Veränderung des Verstärkungsgrades im Tag-Nachtrhythmus vorgesehen sein, wie z.B. der Widerstand RNl.

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Dieser, den Verstärkungsgrad in Abhängigkeit von der Tageszeit in einem Tag-Nachtrhythmus verändernde Widerstand wird in den Rückkopplungspfad des Verstärkers A2 durch einen Zeit-gesteuerten Schalter DNl betätigt. Es soll z.B. angenommen werden, daß die Zone 2 ein Arbeitsraum in einer Fabrik sei, in der sich am Tage eine Anzahl Menschen befindet, so daß also aufgrund der stattfindenden Produktion und der vielen Menschen eine relativ starke Hintergrundsignalhöhe zu erwarten ist, weil der Raum relativ staubig ist. Zur Nacht sind jedoch keine Personen in diesem Raum, so daß die Hintergrundzählung zurückgehen muß. Durch Umschalten des Widerstandes RNl durch ein entsprechendes Zeitsignal wird erreicht, daß das Hintergrundsignal dieses Raums am Ausgang des Verstärkers Al trotz unterschiedlicher Staubdichte bei Tag und Nacht stets gleich ist.

Das kompensierte und verstärkte Signal am Ausgang β des zweiten Rückkopplungsverstärkers A2 wird an einen Spitzen-Gleichrichterkreis gelegt, der u.a. einen Diodengleichrichter CRl aufweist, in dem das Signal entsprechend bearbeitet wird und der Spitzenwert in einem Kondensator Cö gespeichert wird. Der Widerstand R17 dient zur Entladung des Kondensators C6 zwischen den einzelnen Probeentnahmen, d.h. den einzelnen Arbeitsvorgängen des Detektors 11-15. Das am Speicherkondensator C6 erscheinende Spitzensignal wird über eine Emitter-Polger-Transistorschaltung Q2 mit dem Verstärkungsfaktor 1 an den Eingang eines Schaltkreises zur Erfassung und zum Vergleichen des Signalpegels gelegt. Diese Detektor- und Vergleicherschaltung weist einen npn-Transistor Q3 auf, in dessen Emitterkreis eine Zenerdiode CR3 liegt. Die Zenerdiode hat eine Schwellwertspannung, die eine maximale Bezugsspannung darstellt, die ihrerseits übertroffen werden muß, um den

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Transistor Q3 leitend zu machen.

Der Ausgang dieser Schaltung zur Erfassung des Pegels des erhaltenen Signals wird nun einer Alarm- und Sicherheitsschaltung zugeleitet, die zunächst einen Transistor Q4 aufweist, dessen Basis über zwei Spannungsteilerwiderstände R2o und R]54 am Kollektor des Transistors Q3 liegt. Der Transistor Q4 ist durch die Widerstände RI9, R2o und R34 in den leitenden Zustand als Normalzustand vorgespannt! solange der Kondensator Q4 leitet, ist die Wicklung Kl erregt, und solange die Wicklung Kl erregt ist, sind die davon gesteuerten Kontakte geschlossen, wodurch eine konstante Beaufschlagung des Kondensators C7 durch die +15-Volt-Schiene 14 andauert. Der Kondensator C7 ist seinerseits an die Basis einer aus zwei Transistoren bestehenden Transistor-Reihenschaltung Q5 gelegt, und entlädt sich über einen Parallelwiderstand R22. Die Ausgangstransistoren Q5 liegen in Reihe mit der Erregerwicklung eines Relais K2 zwischen Erde und der +15-Volt-Schiene 14. Solange also die Kontakte Kl geschlossen sind, bleibt der Kondensator CJ geladen, dieser hält die Transistoren Q5 leitend und diese Transistoren speisen das Relais K2 und halten dessen mit dem gleichen Bezugszeichen versehene Kontakte geschlossen.

Wenn nun im Fall einer einen Qefahrenzustand anzeigenden übermäßigen Staubteilchenkonzentration in einer der überwachten Zonen und Erfassung dieses Gefahrenzustandes durch den Detektor 11-15 die Spannung am Punkt A so hoch steigt, daß der Schwellwert (Zenerdiode CRJ) überschritten wird, wird der Transistor Q5 leitend, wodurch die Basis-Emitter-Spannung an Q4 so weit abfällt, daß Q4 sperrt· Daraufhin hört die Speisung des Relais Kl auf und dessen Kontakte öffnen. In diesem Augenblick beginnt

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sich nun der Kondensator C7 über den Widerstand R22 relativ schnell zu entladen, und zwar nach Maßgabe der Zeitkonstante C7-R22, die so eingestellt ist, daß kurzzeitige Spannungsspitzen den Transistor Q5 nicht sperren können. Bei einer einem Alarmzustand entsprechenden Spitzenspannung oberhalb des Schwellwertes der Zenerdiode CR^ wird aber der Transistor Q5 wegen der fortgesetzten Entladung von C7 über R22 abgeschaltet bzw. gesperrt, wodurch K2 öffnet. Das öffnen der Kontakte von K2 betätigt dann eine Alarm-Relaisschaltung, die einen entsprechenden Alarm auslöst.

Ersichtlich ist die Schaltung derart ausgebildet, daß die Alarmschaltung gespeist sein muß, um nicht anzusprechen, d.h. keinen Alarm zu signalisieren. Wenn sich nun aufgrund des Ausfalls der.Versorgungsspannung, eines wichtigen Bauteils oder dgl. eine Entregung der Relais ergibt, dann wird - wegen des Abfalls der entsprechenden Relais ein Alarmzustand erzeugt, wodurch in der zentralen Überwachungsstation festzustellen ist, daß entweder tatsächlich ein Alarmzustand besteht, oder daß die Überwachungsanlage ausgefallen ist, und demnach die Anlage überprüft werden muß.

Zusätzlich zu den oben beschriebenen Schaltungsmerkmalen ist ein schematisch bei 21 angedeuteter, Nockenwellen-betätigter Mikroschalter vorgesehen, der synchron mit dem Umschalten der die Verstärkung verändernden Widerstände R1-R4 im Rückkopplungspfad des zweiten Verstärkers A2 geschaltet wird. Dieser Nocken-betätigte Mikroschalter dient dazu, den Ladetransistor für eine kurze Zeit an die +15-Volt-Schiene zu schalten, und zwar während der Zeit, in welcher der Eingang des eigentlichen Detektors 11-15 von einer Überwachungszone auf die nächste umge-

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schaltet wird. Dies verläuft synchron mit dem wahlweisen Einschalten eines der verschiedenen Widerstände R1-R4 zur Veränderung der entsprechenden Verstärkung von A2. Diese Maßnahme hat folgenden Sinn: wenn die Überwachung von einem relativ stark mit Staub beladenen Raum, z.B. einem Kesselraum, auf einen relativ wenig Staub beladenen Raum, z.B. ein Klassenzimmer, umgeschaltet wird und demnach auch die Verstärkung des Verstärkers A2 geändert werden muß, dann ist nicht auszuschließen, daß im Moment des Umschaltens eine Spannungsspitze am Ausgang des Verstärkers A2 erscheint, weil die zuvor entnommene Probe aus dem stark verstaubten Raum noch nicht vollständig aus der Nebelkammer ausgespült worden ist. In diesem eben geschilderten Fall könnte also ein Alarm ausgelöst werden, wenn nicht - wie erläutert - der Kondensator C7 zumindest kurzfristig nach dem Umschalten auf seiner zuvor anliegenden Spannung gehalten wird, wodurch Q5 leitend bleibt und das Alarmrelais K2 geschlossen bleibt. Nach einem kurzen Intervall entsprechend der Bauart des Nockenbetätigten Schalters 21 und entsprechend der Zeit, die man zum Ausspülen der Nebelkammer braucht, öffnet sich der Schalter 21 wieder. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Größe des Spitzensignals am Emitter des Emitter-Polger-Verstärkers Q2 immer noch hoch genug ist, um die von der Zenerdiode bestimmte Schwelle zu überschreiten, dann kann tatsächlich das Alarmrelais abfallen und es wird ein Alarm ausgelöst. Mit anderen Worten: die eben beschriebene Maßnahme dient dazu, falsche Alarmabgaben wegen der Trägheit des Systems zu verhindern.

Die Schaltung des hier zu beschreibenden Ausführungsbeispiels weist fernerhin einen Schaltungsteil auf, der in Fig. 2 dargestellt ist und zur Anzeige einer möglicherweise falschen Arbeitsweise der Anlage dient. So führt eine Leitung 22 vom Ausgang β des Verstärkers Al, also

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praktisch das Vorzeichen-verkehrte Ausgangssignal des Verstärkers Al über einen Verstärkung regelnden weiteren Widerstand R3 (diesmal in Fig. 2!) an den Eingang 3 des somit das Signal nicht umpolenden Verstärkers A3. Der Verstärker A3 kann wieder im wesentlichen der oben bereits angesprochene Fairchild-VerstärliBr 77²H sein. Der Ausgang des Verstärkers A3 geht nun an einen mit Zenerdioden CR4 und CR5 bestückten Kappkreis mit einem in Reihe liegenden Belastungswiderstand R27· Die Zenerdioden dienen dazu, die Ausgangsgröße des Verstärkers A3 auf einen vorherbestimmten Spannungspegel, z.B. 5 Volt entsprechend den Eigenschaften der Zenerdioden zu begrenzen. Die "gekappten" Spannungsimpulse werden dann einer Gleichrichterund Filterschaltung mit einem Diodengleichrichter CR2, einem Filterkondensator CIl und Widerstand R3o zugeführt. Die über dem Filterkondensator CIl erscheinende Spannung wird dann an die Basis zweier in der gezeigten Weise in Reihe geschalteter Transistoren Q,6 gelegt, die zusammen in Emitter-Folger-Schaltung liegen. Der Emitterwiderstand R32 des Emitter-Folgers Q5 liegt seinerseits an der Basis eines npn-Transistors Q7> an dessen Kollektorkreis die Relaiswicklung eines Relais K3 mit daneben dargestellten Kontakten liegt.

Solange der Filterkondensator CIl aufgrund fortgesetzten Betriebes des Gleichrichters CR2 positiv geladen bleibt, hält der Emitter-Folger Q6 den Transistor Q7 im Leitzustand, und das zur Anzeige eines Fehlers in der Anlage dienende Relais K3 bleibt erregt, und die zugeordneten Kontakte K3 bleiben geschlossen. Wenn aber beispielsweise die vom Detektor 11-13 durchgeführte Staubteilchenzählung unter den Bezugspegel fällt, der von den Dioden CR4 und CR5 bestimmt wird, sperrt der Gleichrichter CR2 und der Filterkondensator CIl kann sich über den Widerstand R3o entladen. Dadurch wird der Emitter-Widerstand

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R32 des Emitter-Folgers Q6 soweit negativ, daß der Transistor Q7 sperrt, wodurch das einen Fehler in der Anlage anzeigende Relais KJ abfällt und die Kontakte sich öffnen. Diese öffnung der Kontakte K3 bewirkt nun die Abgabe eines Signals in der Zentralstation, welches einen Fehler in der Anlage anzeigt. Ein solcher Gerätefehler kann z.B. dann angezeigt werden, wenn das Luft-(und Staub-) Ansaugsystem verstopft wird, oder im Befeuchter der Nebelkammer kein Wasser mehr ist, und infolgedessen die Nebelbildung in der Kammer viel schwächer sein muß, als dem normalerweise in der jeweils überwachten Zone entsprechenden Hintergrund an Staubbeladung entspricht. Wenn in der Regelung der Stromversorgung der Lampe 11 beispielsweise ein Fehler auftritt, so daß z.B. die Lichtabgabe dieser Lampe zu groß wird, dann wird diese ähnlicherweise ebenfalls von der gerade erläuterten Schaltung zur Anzeige eines Fehlverhaltens der Anlage angezeigt. Weitere "Fehler" der Anlage, die in der erläuterten Weise angezeigt würden, sind ein Abfallen des Ausgangssignales des Verstärkers Al unter den von den Zenerdioden CR4 und CR5 bestimmten Bezugspegel, ein genereller Ausfall der Stromversorgung und dgl. Alle diese "Oerätefehler" bewirken ein Ansprechen der Schaltung nach Fig. 2.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die beschriebene Schaltung in idealer Weise dazu geeignet ist, mit einem als Nebelkammer ausgebildeten Detektor als Signalgenerator eine Vielzahl von verschiedenen Zuständen zu überwachen. Insbesondere können die sogenannten Hintergrundbedingungen, d.h. im wesentlichen die Staubbeladung, innerhalb sehr kurzer Schaltzeiten geändert werden. Besonders wichtig ist dabei, daß im wesentlichen die Anpassung an verschiedene Hintergrundbedingungen durch "das Merkmal der automatischen Umschaltung des Verstärkungsgrades erreicht wird.

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Patentansprüche

Claims

Patentanwalt

Dfpl.-Ing. Michael Korn München - Kreitling

GartenstraÖe 13 -14- HlP

Patentansprüche

1.) Schaltung zur Verarbeitung der von einem elektrooptischen Wandler gelieferten Signale, insbesondere von einem mit verschiedenen optischen Signalen beaufschlagten zentralen Wandler einer mehrere Gefahrenstellen überwachenden Feuerwarn- und Meldeanlage, gekennzeichnet durch:

Einen zur Erfassung von kurzzeitigen Änderungen geeigneten elektro-optischen Wandler (12),

einen zweiten elektro-optischen Wandler (17) an der gleichen Versorgung wie der erste Wandler (12);

einen Rückkopplungs-Umkehr-Verstärker (Al), in dessen Rückkopplungsschleife der erste Wandler (12) mit kurzer Zeitkonstante liegt und der sowohl auf kurzzeitige Änderungen des Signals vom Wandler wie auch auf Langzeitänderungen von demselben anspricht;

eine mit langer Zeitkonstante arbeitende Rückkopplungsschleife am Verstärker mit einer in dieser RUckkopplungsschleife liegenden Lichtquelle zur Beleuchtung des zweiten Wandlers zur Steuerung der Speisung der zweiten Lichtquelle (18) in dem Sinne, daß der erste Wandler (12)

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Im Sinne einer Langzeitsteuerung im wesentlichen konstant erregt ist;

und eine Anzeige- bzw. Auslöseeinrichtung (K2) am Ausgang des Verstärkers (Al) zur Signalabgabe nur dann, wenn die kurzzeitigen Signaländerungen am ersten Wandler auf einen zu signalisierenden Zustand an diesem Wandler hinweisen.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Rückkopplungsschleife liegende, den zweiten Wandler (17) beleuchtende Lichtquelle (18) zusammen mit diesem Wandler in einem dichten Gehäuse angeordnet ist.

5. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem zweiten Wandler (17) ein Widerstand (R5) liegt, und daß die Spannung über diesem Widerstand als Testsignal für den Zustand des zweiten Wandlers (17) abnehmbar ist.

4. Schaltung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen weiteren, am ersten Verstärker (Al) liegenden Rückkopplungsverstärker (A2), in dessen Rückkopplungsschleife wahlweise einer von mehreren verschiedenen Widerständen (R1-R4) durch zu diesen Widerständen gehörende Schalter (SJA-S6A) einschaltbar ist, wobei diese Schalter im Abtastrhythmus verschiedener, auf den ersten Wandler (12) fallender Signale mit unterschiedlicher Gefahrenansprechschwelle betätigbar sind.

5. Schaltung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des

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zweiten Verstärkers (A2) ein Impulshöhendetektor (CRl) angeschlossen ist, daß auf diesen Detektor ein Impulshöhenspeicher (C6) und darauf eine Impulshöhenvergleichsschaltung (QjJ, CR^) folgt, und daß dann, wenn die Impulshöhe eines ersten Signales eine gegebene maximale Impulshöhe übersteigt, ein Alarmsignal erzeugt wird.

6. Schaltung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß synchron mit dem Umschalten von einem zum anderen der den Verstärkungsgrad ändernden Widerstände (R1-R4) im Rückkopplungspfad des ersten Verstärkers (Al) während einer kurzen Zeit beginnend mit dem Umschalten eine Alarmabgabe unterdrückt wird (C7# R22).

7. Schaltung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher hinter der Detektor- und Vergleichsschaltung ein Kondensator (C7) ist, und daß während der kurzzeitigen jeweiligen Verhinderung einer Alarmabgabe dieser Kondensator in einem dem Nichtvorliegen eines Alarmzustandes entsprechenden Ladezustand verbleibt.

8. Schaltung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen dritten Verstärker (A3) am Ausgang des ersten Verstärkers (Al) und parallel zum zweiten RUckkopplungsverstärker (A2), wobei dem dritten Verstärker eine Impulsbegrenzungsschaltung (CR4, CR5) nachgeschaltet ist, dieser Schaltung ein Oleichrichter- und Olättungskreis (CR2, CIl, R3o) folgt, und daß dem Signalbegrenzer eine Anzeigeeinrichtung (q6, KjJ) nachgeschaltet ist, die anspricht, wenn das geglättete und gleichgerichtete Signal einen vorbestimmten minimalen Wert nicht erreicht.

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9» Schaltung nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnetj daß die angesteuerten Signalgeneratoren zur Abgabe eines Alarms oder zur Anzeige des Nichterreichens der Mindestspannung nach Anspruch 8 Ruhestrom-Relais sind, die bei Entregung Ausgangssignale abgeben, bzw. deren Erzeugung steuern.

10. Schaltung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 4, gekennzeichnet durch den jeweils eingeschalteten Widerständen (R1-R4) zur Verstärkungsänderung zuschaltbare Widerstände (RNl) in Abhängigkeit eines Zeitsignalgebers, insbesondere zur Veränderung des Verstärkungsgrades während der Tag- bzw. Nachtzeit.

11. Schaltung nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wandler (12) vom Streulicht oder durch Licht einer zentralen Wilson¹sehen Nebelkammer beaufschlagt ist, an die im Takt üer Umschaltung der Verstärkungs-ändernden Widerstände (Rlr4) von verschiedenen Stellen einer Anlage Qas zugeführt und adiabatisch nach Feuchtigkeitsbeladung entspannt wird.

12. Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen, in den Rückkopplungskreis des zweiten Verstärkers (A2) einschaltbaren Widerstände (R1-R4) jeweils so gewählt sind, daß sie den keine Gefahr bedeutenden Hintergrundbedingungen an den zugeordneten Überwachungsstellen entsprechen.

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