DE2442017C3 - 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 Aiarmanzeigeelement aufweist.

Ein Branddetektor der eingangs genannten Art im aus der DE-OS 20 50 719 bekannt. In der bekannten Anordnung ist zum Anschluß des Branddetektors der aus lormaiions 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 Brandfühler, z. B. 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 sprungartig 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-

'j 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 Alarmfaii, 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 diener, z. B. eine Glühlampe, eine Entladungslampe oder eine lichtemittierende Diode.

Die meisten derartigen Lampen, insbesondere Glüh-

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 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 dis Lich.jtärke der Lampe so 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 Brandmeldeanlagen, bei welchen häufig viele Branddetektoren über lange Leitungen an eine Signalzentrale angeschlossen sind, ist jedoch der Spannungsabfall in den Leitungen meist so groß, daß die bei den einzelnen Branddetektoren 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 verwendel wird. Bei der bekannten Anordnung wird jedoch keine Unabhängigkeit des Stroms von der Versorgungsspannung erreicht, sondern lediglich eine Konstanz des Stroms bei Änderung des Kollektorwiderstandes, welcher aus den einzelnen lichtemittierenden Dioden mit parallel geschalteten Transistoren besteht. Die bekannte Anordnung bezweckt bei Belastungsänderungen, wie sie bei der Ansteuerung eines der zu den lichtemittierenden 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 fc&nstante 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 zum Schaltelement una 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 erfindungsgemäßc 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 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 »Halbleiter-Schaltungstechnik«, Springer-Verlag 1969, Seite 333, Abschnitt 17.7 bekannt, jedoch kann auch bei Anwendung eines derartigen Feldeffekttransistors als Konstantstromquelle in der bekannten Branddetektorschaltung gemäß 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 der Versorgungsspannung vorhanden ist Die trfindungsgemäße Ausbildung des BranJdetektors ermöglicht es dagegen, die ordnungsgemäße Funktion einer Alarmanzeige des Branddetektors von der Leitungslänge unabhängig zu machen.

Die Erfindung wiro anschließend anhand zweier Ausführungsbeispiele beschrieben.

F i g. i zeigt das Schaltschema einer Brandmeldeanlage unter Verwendung von Branddetektoren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

F i g. 2 zeigt die Schaltung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches als Ionisationsfeuermelder ausgeführt ist.

In dem in Fig. I dargestellten Schaltschema sind mehrere Branddetektoren D₁, Di über gemeinsame Leitungen /ι, h parallel an eine Signalzentrale SC mit 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, z. B. eine Glühlampe, Entladungslampe oder lichtemittierende Diode. Zusätzlich zum Schaltelement Cund der Lampe L Hegt 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 l\ Hegt, 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

ίο Sobald das Schaltelement Cinfolge Ansprechens des Branddetektors Di. D₂ ... im Brandfalle geschlossen wird, fließt ein Strom zwischen den Leitungen U 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 h und h liegende Spannung groß ist so wird am variablen Widerstand VR ein großer Spannungsabfall verursacht so daß an der Gate-Elektrode de Feldeffekttransistors T eine große negative Vorspanaürg erzeugt wird, wodurch der Source-Drain-Strom des Feldeffekttransistors auf einen bestimmten Wert eingestellt wird. Wenn andererseits die Spannung an den Leitungen /i und h niedrg ist so wird auch der Spannungsabfall über dem variablen Widerstand VR klein und die negative Vorspannung der Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors Fwird herabgesetzt so daß sich der Source- Drain-Strom erhöht Durch geeignete Einstellung des Arbeitspunktes kann erreicht werden, daß der durch den Transistor 7"fließende Strom zwischen den Leitungen I₁ und h einen konstanten Wert annimmt welcher unabhängig von der Spannung zwischen den Leitungen h und /ι an den Anschlußpunkten des jeweiligen Branddetektors Di, D₂... wird. Son it fließt auch durch die jeweilige Alarmanzeigelampe L ein konstanter Strom, und die Lampe leuchtet im Alarmfall mit konstanter Intensität unabhängig vo.i Spinnungsschwankungen auf den Leitungen oder vom Spannungsabfall in mehr oder weniger langen Leitungen. Ein Fi-andmeldesystem 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 Üer 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 Ior^ationsbrandmelders, bei welchem ein weiteres Beispiel der Erfindung Verwendung findet. Zwischen den Leitungen .'; und h sind zwei Ionisationskammern IK\ und IK] in Serie angeschlossen. Die erste loniiationskammer IK\ ist luftzugänglich, während die andere Kammer IK₁ veitgehend abgeschlossen oder rauchuriempfindlich ausgebildet ist Im Brandfall steigt der Widerstand der offenen Ionisationskammer !K\ an und ein erster Feldeffekttransistor Ti, dessen Gate-Elektrode an den Verbindungspunkt beider Ionisationskammern angeschlossen ist, beginnt zu leiten. Die Source-Elektrode des Feldeffekttransistors 71 liegt an einem Spannungsteiler ti\, R]₁ während die Drain-Elektrode einerseits über den Widerstand R₂ 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 T2 und ein einstellbarer Widerstand VR. Dabei wird wiederum die Gate-Elektrode des weiteren Feldeffekttransistors Γ? vom Spannungsabfall Ober 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 £ 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

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' Wl nbllUUllg fWII HUI £.*▼<.! £U3O l£.llll ICM UaÜCICII fCII ICf I, einem Widerstand und einem Feldeffekttransistor. Im Vergleich zu anderen möglichen Schaltungen, z. B. der Parallelschaltung ein?s spannungskonstandialtenden 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 bein schriebenen 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 π 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)

Patentansprüche:

1. 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 Aiarmanzeigeelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zum Schaltelement (C; SCR) und dem Alarmanzeigeelement zwischen zur Zentraleinheit führenden Leitungen /|, k ein an sich bekannter, aus einem Feldeffekttransistor (T; Ti) 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 Bimetaü-SchaJter 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 Anspruchs dadurch gekennzeichnet daß der Brandfühler als brandempfindliches Element eine Ionisationskammer (TKi) aufweist

6. Branddetektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsabfall über der Ionisationskammer (IK_t } bei Überschreitung eines vorgegebenen Wertes einei. Feldeffekttransistor (Ti) auf Durchgang schaltet und daß mittels des durch den Feldeffekttransistor (T₁) fließenden Stromes der gesteuerte Halbleiter (SCR) auf Durchgang geschaltet wird.

7. Branddetektor nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Alarmanzeigeelement (L) als Glühlampe ausgebildet ist

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