DE2442017B2 - Branddetektor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Branddetektor zum Anschluß an eine eine Alarmvorrichtung und eine Spannungsquelle aufweisende Zentraleinheit, wobei der Branddetektor, oder jeder mehrerer parallel liegender Branddetektoren, ein bei Brandeinwirkung betätigbares Schaltelement und ein Alarmanzeigeelcment aufweist.

Ein Branddetektor der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 20 50 719 bekannt. In der bekannten Anordnung ist zum Anschluß des Branddetektors der aus lonisations-Rauchfühlern besteht, neben den beiden Zuleitungen eine eigene Signalleitung erforderlich.

Branddetektoren, welche über Leitungen an eine Signalzentrale angeschlossen sind, besitzen ein Schaltelement, welches seinen elektrischen Widerstand im Brandfall von einem relativ hohen Wert auf einen wesentlich niedrigeren Wert sprungartig ändert. Dabei kann das Schaltelement selbst auf Brandfolgeerscheinungen reagieren, z. B. auf eine erhöhte oder schnell ansteigende Temperatur und beispielsweise als Bimetall-Schalter ausgebildet sein, oder es kann durch einen Brandfiihler, ζ,Β. eine ionisationskammer oder eine photoelektrische Einrichtung gesteuert werden, wobei es beispielsweise als gesteuerter Halbleiter ausgeführt sein kann oder als Transistor-Kippschaltung, In jedem Fall ändert dieses Schaltelement den Widerstand zwischen den Anschlußleitungen des Detektors bei Wahrnehmung eines Brandes sprungarü'g auf einen niedrigeren Wert, so daß plötzlich ein erhöhter

ίο Alarmstrom in den Leitungen zu fließen beginnt, welcher in der Signalzentrale zur Signalisation eines Alarmzustandes, z. B. mittels eines Alarmrelais ausgewertet wird. Häufig werden viele Branddetektoren parallel zuein-

s ander über die gleichen Leitungen an eine Signalzentrale angeschlossen. Dabei ist es notwendig, in den einzelnen angeschlossenen Branddetektoren in Serie zu dem jeweiligen Schaltelement eine individuelle Alarmanzeigelampe zu schalten, um einen angesprochenen Branddetektor lokalisieren und von nicht angesprochenen Detektoren unterscheiden zu können. Im Alarmfall, d. h. wenn das Schaltelement auf Durchgang geschaltet ist, fließt somit durch das Schaltelement und durch die Alarmanzeigelampe ein Alarmstrom und die Lampe leuchtet auf. Als Lampe kann hierbei eine beliebige lichtemittierende Einrichtung dienen, z. B. eine Glühlampe, eine Entladungslampe oder eine lichtemittierende Diode.

Die meisten derartigen Lampen, insbesondere Glüh-

jo lampen, weisen jedoch eine außerordentlich starke Abhängigkeit der Lichtstärke und ebenso der Lebensdauer von der Lampenspannung bzw. dem Lampenstrom auf. Dies kann dazu führen, daß beispielsweise eine Glühlampe oder eine lichtemittierende Diode

'^r> durchbrennt oder zerstört wird, wenn die Lampenspannung den zugelassenen Wert überschreitet, so daß der entsprechende Branddetektor funktionsunfähig wird. Andererseits kann bei Sinken der Spannung unter den vorgeschriebenen Wert die Lichtstärke der Lampe so

4" niedrig werden, daß eine einwandfreie Erkennbarkeit und damit eine sichere Identifikation eines angesprochenen Branddetektors nicht mehr möglich ist. Aus diesen Gründen war es bei vorbekannten Brandmeldeanlagen notwendig, eine aufwendige Versorgung der

■»'■ angeschlossenen Branddetektoren mit einer konstanten Spannung vorzusehen.

In ausgedehnten Brandmuldeanlagen, bei welchen häufig viele Branddetektoren über lange Leitungen an eine Signalzentra-ie angeschlossen sind, ist jedoch der

w Spannungsabfall in den Leitungen meist so groß, daß die bei den einzelnen Brand^elektoren ankommende Spannung sehr verschieden sein kann. Dieser Nachteil läßt sich auch durch eine konstante Spannungsversorgung von der Signalzentrale aus nicht beheben.

Aus der DE-OS 20 59 489 ist eine Schaltungsanordnung zur Steuerung von mehreren als Anzeigeelemente in Alarmeinrichtungen von Nachrichtensystemen dienenden lichtemittierenden Dioden bekannt, bei welcher ein Stromkonstanthalter mit einem Transistor verwen-

^w> del wird. Bei der bekannten Anordnung wird jedoch keine Unabhängigkeit des Stroms νοπ der Verwgungsspannung erreicht, sondern lediglich eine Konstanz des Stroms bei Änderung des Kollektorwiderstandes, welcher aus den einzelnen lichtemittierenden Dioden

^Μ mit parallel geschalteten Transistoren besteht. Die bekannte Anordnung bezweckt bei Belastungsändcrungen, wie sie bei der Ansteuerung eines der zu den lichiemitticrenden Dioden parallel geschalteten Transi-

stören entsteht, eine konstante Anzeige zu liefern, nicht jedoch eine Unabhängigkeit des Stroms von der Versorgungsspannung, d. h, Klemmenspannung zu ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Branddetektor der eingangs genannten Art zu schaffen, der unter minimalem Leitungsaufwand an die Zentraleinheit anschließbar ist und der in einer Brandmeldeanlage ohne konstante Spannungsversorgung betrieben werden kann und sich in ausgedehnten Brandmeldeanlagen mit großen Leitungslängen verwenden läßt, ohne daß dadurch die Funktion der Alarmanzeigelampe beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird bei dem Branddetektor der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in Serie is zum Schaltelement und dem Alarmanzeigeelement zwischen zur Zentraleinheit führenden Leitungen ein an sich bekannter, aus einem Feldeffekttransistor und einem dazu in Serie liegenden Widerstand bestehender Stromkonstanthalter geschaltet ist

Der erfindungsgemäße Branddetektor ist mit einem Minimum an Leitungsaufwand an die Zentraleinheit anschließbar, da er keine besonderen Steuerleitungen benötigt, so daß insgesamt zwei Leitungen genügen, während in der bekannten eingangs an erster Stelle 2> erwähnten Anordnung insgesamt drei Leitungen notwendig sind.

Gegenüber anderen bekannten Anordnungen, etwa gegenüber jener der bereits erwähnten DE-OS 20 59 489, ist die Einsparung an Leitungsaufwand noch erheblich höher, da dort für jeden einzelnen Branddetektor jeweils eine zusätzliche Leitung mit einem Widerstand erforderlich ist.

Die Verwendung eines Feldeffekttransistors als Konstantstromquelle ist aus U. Tietze/Ch. Schenk r> »Halbleiter-Schaltungstechnik«, Springer-Verlag 1969, Seite 333, Abschnitt 17.7 bekannt, jedoch kann auch bei Anwendung eines derartigen Feldeffekttransistors als Konstantstromqueile in der bekannten Branddetektorschaltung jemäß der DE-OS 20 59 489 nicht zur Erzielung des erfindungsgemäß erhaltenen Vorteils führen, da bei der bekannten Anordnung die Stromkonstanthaltung, wie erwähnt, lediglich bei einer Laständerung wirksam wird, jedoch dort keine Unabhängigkeit des Stroms von dtr Versorgungsspannung vorhanden 4^r> ist. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Branddetektors ermöglicht es dagegen, die ordnungsgemäße Funktion einer Alarmanzeige des Branddetektors von der Leilungslänge unabhängig zu machen.

Die Erfindung wird anschließend anhand zweier vi Ausführungsbeispiele beschrieben.

Fig. 1 Teigt das Schaltschema einer Brandmeldeanlage unter Verwendung von Branddetektoren gemäß einem ersten Alisführungsbeispiel der Erfindung.

Fig.2 zeigt die Schaltung eines zweiten Ausfüh- v> rungsbeispiels der Erfindung, welches als Ionisationsfeuermelder ausgeführt ist.

In dem in Fig. I dargestellten Schaltschema sind mehrere Branddetektoren D\, Eh über gemeinsame Leitungen A, h parallel an eine Signalzentrale SC mit mi einer Spannungsquelle E und einem Alarmrelais A angeschlossen. Die einzelnen Branddetektoren enthalten ein Schaltelement C, beispielsweise einen temperaturempfindlichen Bimetall-Schalter oder einen gesteuerten Halbleiter, z. B. einen Thyristor, sowie eine < <% dazu in Serie liegende Alarmanzeigelampe L. /.. B. eine Glühlampe, Entladungslampe oder lichtemittierende Diode. Zusätzlich zum Schaltelement Cund der LamDC L liegt in Serie zwischen den Leitungen ein Transistor T und ein variabler Widerstand VR, In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Transistor Tals Feldeffekttransistor ausgeführt, dessen Drain-Elektrode an der Leitung /| liegt, während die Source-Elektrode mit einem Ende des variablen Widerstandes VR verbunden ist, während die Gate-Elektrode des FET an die andere Seite des variablen Widerstandes VR angeschlossen ist, welche andererseits mit der Lampe L verbunden ist

Sobald das Schaltelement C infolge Ansprechens des Branddetektors D_u Di ... im Brandfalle geschlossen wird, fließt ein Strom zwischen den Leitungen /1 und k durch den Transistor T, den variablen Widerstand VR, die Alarmanzeigelampe L und den geschlossenen Kontakt C des entsprechenden Branddetektors, so daß die zu dem angesprochenen Detektor zugehörige Lampe L aufleuchtet Wenn die an den Leitungen A und k liegende Spannung groß ist so wird am variablen Widerstand VR ein großer Spannungsabfall verursacht so daß an der Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors T eine große negative Vorspannung erzeugt wird, wodurch der Source-Drain-Strom des Feldeffekttransistors auf einen bestimmten Wert eingestellt wird. Wenn andererseits die Spannung an den Leitungen A und h niedrig ist, so wird auch der Spannungsabfall über dem variablen Widerstand VR klein und die negative Vorspannung der Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors Twird herabgesetzt, so daß sich der Source-Dram-Strom erhöht. Durch geeignete Einstellung des Arbeitspunktes kann erreicht werden, daß der durch den Transistor Tfließende Strom zwischen den Leitungen A und /2 einen konstanten Wert annimmt, welcher unabhängig von der Spannung zwischen den Leitungen /2 und A an den Anschlußpunkten des jeweiligen Branddetektors Di, Di... wird. Somit fließt auch durch die jeweilige Alarmanzeigelampe L ein konstanter Strom, und die Lampe leuchtet im Alamifall mit konstanter Intensität unabhängig von Spannungsschwankungen auf den Leitungen oder vom Spannungsabfall in mehr oder weniger langen Leitungen. Ein Bnndmeldesystem mit derartigen Branddetektoren benötigt also keine spezielle Spannungskonstanthaltung in der Signalzentrale SC, und die Leitungslänge bis zu den einzelnen Detektoren hat keinen Einfluß auf den Betrieb der Alarmanzeigelampe L Der beschriebene Konstantstromkreis ist besonders einfach aufgebaut, kann in kompakter Form hergestellt werden und mit Leichtigkeit in übliche Brandmelder eingefügt werden. Der variable Widerstand VR ermöglicht zudem eine bequeme Einstellung auf einen gewünschten Arbeitspunkt.

Fig-2 zeigt die Schaltung eines an sich bekannten lonisaiionsbrandmelders, bei welchem ein weiteres Beispiel der Erfindung Verwendung findet. Zwischen den Leitungen A und I₂ sind zwei Ionisationskammern IK\ und IK2 in Serie angeschlossen. Die erste Ionisationskammer IK\ ist luftzugänglich, während die andere Kammer IK₂ weitgehend abgeschlossen oder rauchunempfindlich ausgebildet ist. Im Brandfall steigt der Widerstand der offenen Ionisationskammer IK\ an und ein erster Feldeffekflräiisistör T₁, dessen Gäfe-Elekffode an den Verbindungspunkt beider Ionisationskammern angeschlossen ist, beginnt zu leiten. Die Source-Elektrode des Feldeffekttransistors 7Ί liegt an einem Spannungsteiler Ri, R), während die Drain-Elektrode einerseits über den Widerstand /?2 an der Leitung A liegt, andererseits mit der Steuerelektrode eines gesteuerten Halbleiters SCR verbunden ist. welcher in diesem

Ausführungsbeispiel als Schaltelement Cdient. In Serie zum SCR liegt wiederum eine Alarmanzeigelampe L ein weiterer Feldeffekttransistor Ti und ein einstellbarer Widerstand VR. Dabei wird wiederum die Gate-Elektrode des weiteren Feldeffekttransistors T2 vom Spannungsabfall über dem variablen Widerstand VR gesteuert, so daß der durch die Lampe L und den SCR im Alarmfall fließende Strom von der Spannung zwischen den Leitungen l\ und h unabhängig wird.

Es sei bemerkt, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern sich bei jedem Brandmelder anwenden läßt, welcher ein unter der Einwirkung von Brandfolgeerscheinungen eine sprungartige Widerstandabnahme zeigendes Schaltelement aufweist, unabhängig von der Art des Brandfühlerelementes und des ausgewerteten Brandphänomens. Die beschriebene Erfindung zeigt nicht nur einen besonders einfachen Aufbau unter Verwendung von nur zwei zusätzlichen Bauelementen, einem Widersland und einem Feldeffekttransistor. Im Vergleich zu anderen möglichen Schaltungen, z. B. der Parallelschaltung eines spannungskonstanthaltenden Elementes parallel zur Alarmanzeigelampe, weisen die beschriebenen Schaltungen erhebliche Vorteile auf. Mit einem Spannungskonstanthalter läßt sich in einem gewissen Bereich zwar die Zerstörung der Alarmanzeigelampe verhindern, jedoch nicht das Absinken der Intensität unterhalb der Ansprechspannung. Die beschriebenen Schaltungen mit einem Stromkonstanthalter bestehend aus einem Feldeffekttransistor und einem Widerstand haben demgegenüber einen wesentlich größeren Regelbereich, so daß damit Brandmeldeanlagen mit erheblich größeren Leitungslängen und größeren Leitungswiderständen als bisher hergestellt werden können. Zudem treten bei Überschreitung der Regelgrenzen keine sprungartigen Änderungen, die zu einer Funktionsgefährdung führen können, auf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

PatentanspriJche;

1. Branddetektor zum Anschluß an eine eine Alarmvorrichtung und eine Spannungsquelle aufweisende Zentraleinheit, wobei der Branddetektor, oder jeder mehrerer parallel Hegender Branddetektoren, ein bei Brandeinwirkung betätigbares Schaltelement und ein Alarmanzeigeelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zum Sehaltelement (C; SCR) und dem Alarmanzeigeelement zwischen zur Zentraleinheit führenden Leitungen A, h ein an sich bekannter, aus einem Feldeffekttransistor (T; T₂) und einen dazu in Serie liegenden Widerstand (VR) bestehender Stromkonstanthalter geschaltet ist

2. Branddetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (VR) einstellbar ist

3. Branddetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (C) ein Bimetail-St'halter ist, welcher bei Überschreitung einer vorgegebenen Temperatur kurzschließt.

4. Branddetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (SCR) ein von einem Brandfühler gesteuerter Halbleiter ist, welcher bei Wahrnehmung eines Brandphänomens durch den Brandfühler auf Durchgang schaltet.

5. Branddetektor nach Anspruch^ dadurch gekennzeichnet, daß der Brandfühler als brandempfindliches Element eine Ionisationskammer (IK\) aufweist.

6. Branddetektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsabfall über der Ionisationskammer (IKt) bei Überschreitung eines vorgegebenen Wertes einen Feldeffekuransistor (T,) auf Durchgang schaltet und daß mittels des durch den Feldeffekttransistor (T\) fließenden Stromes der gesteuerte Halbleiter (SCR) auf Durchgang geschaltet wird.

7. Branddetektor nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Alarmanzeigeelement (L) als Glühlampe ausgebildet ist.

8. Branddetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Alarmanzeigeelement (L) als lichtemittierende Diode ausgebildet ist.