DE2453062C2 - Ionisationsfeuermelder - Google Patents

Description

a) die gemeinsame Elektrode (21) mit der einen Gleichspannung führenden Leitung verbunden ist.

b) die beiden weiteren Elektroden (22,23) mit den Gate-Elektroden der beiden Feldeffekttransistoren (3,4),

c) die Source-Elektroden der beiden Feldeffekttransistoren (3, 4) mit der anderen Gleichspannung führenden Leitung

und

d) die Drain-Elektroden der beiden Feldeffekttransistoren (3, 4) über Kondensatoren (7, 8) kreuzweise mit den Gate-Elektroden des anderen Feldeffekttransistors

verbunden sind.

7. Melder gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er eine weitere Schaltung mit einem Frequenzdetektor [FD), der bei einer vorbestimmten Änderung der Schwingungs frequenz des Multivibrators ein Alarmsignal auslöst, aufweht

8. Melder gemäü Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzdetektor so eingerichtet ist, daß er ein Signal auslöst, wenn die Schwingungsfrequenz des Multivibrators einen bestimmten Schwellwert unterschreitet. so

9. Melder gemäß Patentanspruch 8, dadurch gekeniueichnet, daß der Frequenzdetsktor so eingerichtet ist, daß ei zusätzlich ein Signal auslöst, wenn die Schwingungsfrequenz des Multivibrators einen anderen vorgegebenen Schwellenwert über* schreitet.

Die Erfindung geht aus von einem Ionisationsfeuermelder mit mindestens einer, ein die Luft in der Kammer ionisierendes, radioaktives Präparat enthaltenden, der Außenatmosphäre zugänglichen Ionisationskammer, die frequenzbestimmender Bestandteil einer Oszillatorschaltung ist.

Es sind Ionisationsfeuermelder bekannt, bei denen die Ionisationskammer mit einem Referenzwiderstand, z. B. einer geschlossenen oder rauchunempfindlichen zweiten Ionisationskammer, in Serie an Gleichspannung führende Leitungen angeschlossen wird. Am Verbindungspunkt von Ionisationskammer und Referenzwiderstand tritt dann ein Gleichspannungssignal auf, das vom Spannungsabfall über der Ionisationskammer abhängt und das einer Auswerteschaltung zugeleitet wird. Bekanntlich ist jedoch die Auswertung eines Gleichspannungssignales mit sehr hochohmigem Ausgangswiderstand mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, insbesondere bezüglich der Stabilität des Arbeitspunktes, des Verstärkungsgrades and der Funktionssicherheit.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, das Gleichspanriüngssigna! in eine digitale impulsfolge umzusetzen un⁽ mit einem fest vorgegebenen Impulsgenerator zv. vergleichen. Diese Art der Signalauswertung erfordert jedoch einen sehr hohen Schaltungsaufwand und ist entsprechend instabil und störanfällig. Beispielsweise wird in der DE-AS 12 79 513 eine Scha'tungsanordnung besenrieben, bei de/ ein Schwingkreis mit einem Strom bestimmter Frequenz und konstanter Schwingungsamplitude gespeist wird. Die Spannungsänderung über der Ionisationskammer bewirkt über eine Änderung der Kapazität einer Kapazitätsdiode eine Änderung der Abstimmfrequenz des Schwingkreises gegenüber der Frequenz des eingespeisten Stroms, wodurch Spannungsschwankungen im Schwingkreis entstehen, die über einen induktiv gekoppelten Verstärker zur Alarmsignalgabe ausgenutzt werden. Die Schaltungsanordnung erfordert einen erheblichen Aufwand, da die Frequenz des eingespeisten Stroms durch einen Schwingquarz absolut kons'ant gv. halten werden muß, während die notwendige Konstanz der Schwingungsamphtude eine sehr hohe Stabilisation der Stromquelle erfordert. Außerdem erfordert die Schaltung eine zusätzliche thermische Stabilisation etc. Die Schaltungsanordnung gemäß DE-AS 12 79 513 ist daher aufwendig und störanfällig

Ferner ist aus der DE-AS 10 81 356 ein Feuerdetektor bekannt, der als Fühler ein Geiger-Müller-Zählrohr enthält Der Melder spricht an. wenn der Fühler von ionisierender Strahlung getroffen wird, die ein Kennzeichen des nachzuweisenden Zustands ist. Solche Strahlung tritt bei Bränden jedoch erst auf. wenn offene Rammen vorhanden sind, die UV-Licht aussenden Fiir den Nachweis von Bränden im Frühstadiuir, wenn noch keine Strahlung ausgesendet wird, sind diese Feuerde tektorei) nicht geeignet. Zur Friiherkennung eignen sich am besten Ionisationsfeuermelder, die vorzugsweise in de- Ionisationskammer wenigstens ein radioaktive Präparat enthalten, welches d>e Luft in der Kamrrrr ionisiert und bei angelegter Spannung einen lonenstrom in der Kammer erzeugt. Bei Eindringen von Brandaero sol oder Rauch (wie er bereits bei Schwelbränden auftritt) in die Ionisationskammer ändert sich durch Anlagerungseffekte die Beweglichkeit der geladenen Partikeln und der lonenstrom Vermindert sich, bzw. der elektrische Widerstand der Ionisationskammer wird vergrößert. Diese Widerstandsvergrößerung wird von

der Auswerteschaltung zur Alarmsignalgabe benutzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ionisationsmelder der gattungsgemäßen Art zu schaffen, dessen Oszillatorschaltung nur wenige elektronische Bauelemente benötigt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Oszillator-Schaltung ein freischwingender Multivibrator mit zwei Transistoren ist und die Ionisationskammer mit ihrer einen Elektrode mit der Basis eines der Transistoren verbunden ist.

Als Kriterium für eine Signalgabe oder Alarmauslösung dient also nicht wie bei den bekannten Ionisationsfeuermeldern zur Früherkennung von Bränden ein Gleichspannungssignal sondern eine Frequenz, die sich wesentlich sicherer und stabiler überwachen und auswerten läßt Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Schaltschemata von Ausführungsbeispielen beschrieben und erläuiert.

Fig. 1 zeigt einen Ionisationsfeuermelder mit einer Ionisationskammer.

Fig. 2 zeigt einen ähnlichen Melder mit zwei Ionisationskammern.

F i g. 3 zeigt eine andere Ausführung eines Melderi mit zwei Ionisationskammern.

Fig. 4 zeigt einen Ionisationsfeuermelder bei wei >~> ehern zwei Ionisationskammern zu einer Doppelkammer vereinigt sind.

Im Beispiel nach Fig. i ist eine !unzugängliche Ionisationskammer It mit 2 Elektroden und einer radioaktiven Quelle als frequenzbestimmendes Glied v, eines astabilen Multivibrators geschaltet. Dieser enthalt zwei Feldeffekttransistoren 3 und 4. deren Souree-Elektroden miteinander und mit einer Speiseleitung bzw Erde verbunden sind. Die beiden Drain-Widerstände 5 und 6 liegen ebenso wie der Gate-Widerstand 2 des einen Transistors 4 an der anderen gleichspannungführenden Speiseleitung. Die Ionisationskammer 11 ist mit einer Elektrode ebenfalls mit dieser anderen Speiseleitung und mit der anderen Elektrode mit dem Gate des entgegengesetzten Transistors 3 verbunden. Über die Kondensatoren 7 und 8 sind die Gate- und Drain-Elektroden der beiden Feldeffekttransistoren 3 und 4 wechselweise rückgekoppelt

Die Ionisationskammer 11 bildet also zusammen mit der beschriebenen elektrischen Schaltung einen freischwingenden astabilen Multivibrator. Die Schwingungsfrequenz dieses Oszillators hängt von der Große der verschiedenen Widerstände und Kapazitäten ab. Bei einer Vergrößerung des Widerstandes der lonisations kammer 11 infolge Eindringen von Brandaerosoi oder >o Rauch in die Kammer wird wird die Aufladezeit von Kondensator 7 bis zum umkippen des Multivibrators in die andere Lage verlängert. Am Ausgangspunkt 10 ändern sicn daher die Schaltzeiten und es tritt eir Wechseispannungssignal mit einer verkleinerten Fre « quen? auf.

Von einem an diesem Ausgangspunkt 10. eventupll über einen Verstärker, angeschlossenen f-requenzde tektor FD wird die Änderung der Schwingungsfrequenz ausgewertet, beispielsweise wird bei einer Abnahme der Frequenz unter einen vorbestimmten Wert ein Signal gegeben, bzw, ein Feueralarm ausgelöst Am A.ysgang des Ionisationsfeuermelders tritt also kein Gleichspan· hüngssigriäl auf« sondern ein Wechselspannungssignal, das sich erheblich einfacher, sicherer, stabiler und mit geringerem Aufwand weiter verarbeiten läßt. Als Alarmkriterium wird darüber hinaus keine Amplitude benützt sondern eine Frequenz, so daß an die verwendeten Verstärkerelemente und Schaltungen erheblich geringere Anforderungen bezüglich Verstärkungsgrad und Stabilität des Arbeitspunktes gestellt werden können.

F i g. 2 zeigt einen völlig analog aufgebauten Ionisationsfeuermelder, bei dem lediglich im Vergleich zu F i g. 1 der Gate-Widerstand 2 des Transistors 4 durch eine zweite ionisationskammer 12 ersetzt ist. Die Funktion ist dabei genau die gleiche, durch die zweite Ionisationskammer werden jedoch auch die Schaltzeiten in der anderen Phase in gleichem Maße verlängert, so daß der Ionisationsfeuermelder die doppelte Empfindlichkeit aufweist, d. h. die doppelte Frequenzänderung bei gleicher Rauchkonzentration im Vergleich zum Ionisationsfeuermelder nach Fig. !.

Wie in F i g. 3 gezeigt, können die Ionisationskammern auch anstelle der Kondensatoren 7 und 8 benützt werden, da sich bei Eindringen von Rauch oder Brandaerosol in die lonisationskar ier nicht nur der

tät. In diesem Beispiel sind im Vergleich zu Fig. 1 die Kondensatoren 7 und 8 durch je eine Ionisationskammer 17 und 18 ersetzt, während anstelle der urspiünglichen Ionisationskammer U der Widerstand i tritt. Die Funktion dieses lonisationsfeuermelders ist genau die gleiche wie bei den anderen Ausführungsbeispielen, d. h. bei Eindringen von Rauch und Brandaerosol in die Ionisationskammern 17 oder 18 rndert sich die Schwingungsfrequenz am Ausgang 10 des Multivibrators.

Die beiden Ionisationskammern 11 und 12 im Beispiel nach F 1 g. 2 können, wie in F i g. 4 dargestellt ist, auch zu einer einzigen Doppelionisationskammer 20 zusammengefaßt sein. Eine solche Kammer weist beispielsweise eine gemeinsame mit der Speiseleitung verbundene Elektrode 21 sowie je eine getrennte Elektrode 22 und 23 auf, die mit den Gate-Elektroden der beiden Feldeffekttransistoren 3 und 4 verbunden sind. Auf diese Weise läßt sich eine besonders einfache und kompakte Ko .strukiion eines lonisationsfeuermelders mit besonders hoher Empfindlichkeit herstellen. Weiterhin können auch die beiden Feldeffekttransistoren 3 und 4 zusammen mit weiteren Bauteilen zu einer einheitlich integrierten Schaltung zusammengefaßt sein, wodurch die Konstruktion noch vereinfacht werden kann.

Die Auswertung der Frequenzänderungen kann an sich in bisheriger Weise erfolgen, z. B. mittels direkter Frequenzmessung oder durch Zählung der in einer vorbestimmten Zeit auftretenden Perioden.

Zus.i'zlich kann der Frequenzdetektor so ausgebildet sein, daß nicht nur bei Abnahme der Schwingungsfre ■quen' dss Oszillators unter einen bestimmten Schwellenwert ein Signal gegeben wird, sondern ebenfalls bei Zunahme der Freq-senz über einen änderet, vorgegebenen Schwellenwert Eine solche Frequenz-Zunahme kann z. B. durch eine Widerstandsabnahme der Ionisationskammer infolge Verschlechterung des Isolations Widerstandes zwirnen den Elektroden versursacht sein Da in diesei.i Falle der Feuermelder unempfindlich oder funktionsunfähig würde, ist eine Signalisatior,, dieses Zustandes durch ein zusätzliches StÖrUngssignal im Interesse der Betriebssicherheit sogar erwünscht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Ionisationsfeuermelder mit mindestens einer, ein die Luft in der Kammer ionisierendes, radioaktives Präparat enthaltenden, der Außenatmosphäre zugänglichen Ionisationskammer, die frequenzbestimmender Bestandteil einer Oszillatorschaltung ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorschaltung ein freischwingender Multivibrator mit zwei Transistoren (3, 4) ist und die Ionisationskammer (11) mit ihrer einen Elektrode mit der Basis eines der Transistoren (3) verbunden ist.

Z Melder gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transistoren (3, 4) Feldeffekttransistoren sind.

3. Melder gemäß Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationskammer (11) als Gate-Widerstand eines der beiden Feldeffekttransistoren (3,4) dient.

4. Melder gemäß Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei Ionisationskammern (11, 12) Hiifweist, die als Gate-Widerstände der beiden Feideffekitransisioren (3,4) dienen.

5. Melder gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Ionisationskammer (11) als Koppelkapazität des Multivibrators ausgebildet ist.

β. Melder gemäß Patertanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ionisationskammern zu einer Doppelkammer (20) mit einer gemeinsamen Elektrode (21) und zwei weiteren Elektroden (22,23) zusammengesetzt sind, wobei