DE2462261A1

DE2462261A1 - Rauchalarmsystem

Info

Publication number: DE2462261A1
Application number: DE19742462261
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 1973-10-25
Filing date: 1974-10-24
Publication date: 1976-07-08
Also published as: FR2249394B1; SE7413148L; US3934145A; CH574652A5; DE2450601C3; NL7412929A; JPS5075093A; AU474800B2; GB1483781A; GB1483782A; AU7372574A; CA1017466A; DE2462261B2; FR2249394A1; DE2450601A1; IT1025187B; DE2450601B2; CH584950A5; BR7408684D0

Description

IhrZeichen/Yourref. Unser Zeichen/Our ref. Datum/Oate

Anwaltsakte: E 144

Emhart Corporation, Bloomfield, Connecticut, V.St.A.

Rauchalarmsystem

Die Erfindung betrifft ein sich nicht verriegelndes, pulsierendes Rauchalarmsystem, mit einer lonisationsmeßkammer zum Abfühlen des Rauchzustandes und mit einer auf die Meßkammer ansprechenden Schalteinrichtung zum Einschalten und Ausschalten einer Alarmvorrichtung.

Rauchalarmsysteme sind beispielsweise aus der US-PS 3 728 bekannt. Derartige Systeme arbeiten nach dem Prinzip,

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daß ein Ionisations strom, der auf eine Strahlungsquelle zurückzuführen ist, durch das Vorhandensein von Teilchenmaterial beeinflußt wird, wie es etwa in schwebestoffhaltiger Luft oder in von einem Feuer ausgehendem Rauch enthalten ist. Die Teilchen verringern den Ionisations strom und eine derartige Stromverringerung kann festgestellt und mit der Dichte des Teilchenmaterials korreliert werden, so daß eine ziemlich genaue Anzeige eines Rauchzustandes geliefert wird.

Ein solches System soll, insbesondere in Wohnhäusern und Wohnungen, möglichst aus einer Batterie gespeist werden. Zum Erzeugen eines deutlichen Alarmsignals kann ein durch die Batterie gespeister Pulsationsstromkreis durch den in dem System enthaltenen Ionisationsrauchdetektor getriggert werden.Ein Pulsationsstromkreis spart Battiestärke,so daß der Alarm über eine ausgedehnte Zeitspanne selbst dann fortgesetzt werden kann, wenn die Batterie bereits teilweise erschöpft ist.

Damit einem Rauch alarmsystem vertraut werden kann, insbesondere in einer Wohnumgebung, müssen Sicherheitsüberlegungen sorgsam beachtet werden. Die begrenzte Lebensdauer einer Batterie könnte zu der Annahme verleiten, daß sie für ein ALarmgerät ungeeignet ist;es ist jedoch auch zu beachten, daß Feuer äussere Stromquellen zerstören oder unterbrechen kann, bevor das Feuer festgestellt wird. Das batteriegespeiste System arbeitet unabhängig und auf es ist sicherer VerlaS, wenn es eine Schaltung zur Feststellung niedriger Spannung enthält, die den Alarm ertönen läßt, wenn sich der Batteriepegel einem Schwach- oder Randzustand nähert.

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Ein batteriebetriebener Ionisationsrauchdetektor und seine Alarmschaltung bilden gemäß der Erfindung ein zuverlässiges Rauchmeldesystem. Der Rauchdetektor hat eine Meßkammer, die einen durchlöcherten Metallmantel aufweist, welcher an einer Seite auf einer Halteplatte abgestützt ist. Eine Elektrode ist auf der Halteplatte montiert und innerhalb des offenen Innenraumes des Metallmantels elektrisch isoliert von dem Mantel angeordnet. Die Elektrode hat eine von der Halteplatte abgewandte, zu dem Mantel hinweisende Fläche, so daß in dem Innenraum des Mantels ein elektrisches Feld erzeugt werden kann. Der Mantel und die Elektrode sind mit dem einen bzw. dem anderen Pol der Batterie verbunden. Die Elektrode legt eine Öffnung in der Mitte der za. dem Innenraum hinweisenden Fläche fest, und eine Strahlungsquelle ist durch die Halteplatte in der Öffnung so abgestützt, daß sie innerhalb des metallischen Mantels freiliegt.

Die Strahlungsquelle erzeugt Alphateilchen, die auf Atome treffen, damit in dem Innenraum des Mantels Elektronen freigesetzt werden und ein Ionisationsstrom erzeugt wird, wenn die Elektrode und der Mantel betriebsmäßig mit einer Batterie verbunden sind. Rauchteilchen oder anderes Teilchenmaterial in schwebestoffhaltiger Luft verringern den Ionisationsstrom und vergrößern effektiv den Widerstand der Meßkammer. Der größere Widerstand kann in einer elektrischen Alarmschaltung festgestellt werden, die mit der Kammer verbunden ist, und ein Alarm wird immer dann ausgelöst, wenn ein bestimmter Pegel von Rauch oder anderem Teilchenmaterial überschritten wird.

In der Alarmechaltung wird eine Koppelungseinrichtung mit hoher

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Impedanz verwendet, wie etwa ein Metall-Oxyd-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), um die Widerstandsänderungen in der Meßkammer abzufühlen und eine Schalteinrichtung in der Alarmschaltung zu triggern, damit der Alarm eingeschaltet wird. Eine Inaktivierungseinrichtung stellt die Schalteinrichtung zurück und schaltet den Alarm ab, wenn eine vorbestimmte Zeitspanne nach dem Einschalten des Alarms vergangen ist, und eine Wiederholeinrichtung, die die Koppelungseinrichtung enthält, triggert wieder die Schalteinrichtung, damit der Alarm ein Intervall nach dem Abschalten des Alarms wieder eingeschaltet wird, vorausgesetzt, daß die Meßkammer noch den Rauchzustand feststellt. Eine solche Alarmschaltung und Meßkammer bilden deshalb ein sich nicht verriegelndes, pulsierendes Alarmsystem, in welchem das Alarmsignal sich in einem EIN- und -AUS-Muster solange fortsetzt, bis das System abgeschaltet wird oder der Rauchzustand verschwindet.

Als eine Sicherheitsmaßnahme enthält das batteriegespeiste System eine Schaltung zur Feststellung eines niedrigen Batteriepegels, die ebenfalls mit der Alarmschaltung verbunden und so eingestellt ist, daß der Alarm ertönt, bevor die Batteriestärke einen Wert erreicht, bei welchem der Alarm nicht länger mit vernünftiger Gewißheit aus gelöst werden kann.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Halte platte für die Meßkammer die gedruckte Schaltungsplatte, die die elektrische Schaltung des Alarmsystems trägt. Aus Gründen der Kompaktheit, Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit werden in dem gesamten System Festkörperbauelemente verwendet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht das Kussere eines Rauchalarmsystems nach der Erfindung,

Fig. 2 in einer Vertikalschnittansicht das System, das auf der Haltefläche der Gehäusebasis ruht,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das in Fig. 2 dargestellte System, wobei der obere Teil oder der Deckel des Gehäuses abgenommen ist, damit die inneren Bauteile sichtbar sind,

Fig. 4 eine Teilquerschnittansicht der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Meßkammer,

Fig. 5 in einer Teilquerschnittansicht Einzelheiten der Elektrode und der Quellenhalterungsstruktur, und

Fig. 6 ein Schaltbild des gesamten Rauchalarmsystems, einschließlich der Bestandteile der Fulsationsschaltung und der Schaltung zur Feststellung niedriger Spannung.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Form, die das

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Rauchalarmsystems nach der Erfindung haben kann. Das System ist aLs ein Fetzeralarmsystem in Wohnungen und Wohnhäusern von besonderem Nutzen, da er batteriegespeist und aus Bauteilen hergestellt ist, die leicht zu einer kompakten Einheit zusammengebaut werden können, welche an einer Wand oder Decke installiert werden kann. Fig. 1 zeigt das Aussehen des Systems bei einer DeckeninstalLation«

Das in seiner Gesamtheit mit der Bezugszahl IO bezeichnete System hat ein Gehäuse 12, das aus einem Material, wie etwa Polypropylen, durch Spritzen oder aus Metall, wie etwa Aluminium, durch Tiefziehen hergestellt sein kann, damit es in der Wohnumgebung ein anziehendes Aussehen hat. Das Gehäuse hat eine insgesamt zylindrische Form und ein Ausführungsbeispiel mit einem Durchmesser von etwa 15 cm nimmt leicht sämtliche Bauteile auf, die zum Herstellen eines in sich abgeschlossenen, unabhängig arbeitenden Feueralarmsystems erforderlich sind.

Das Gehäuse 12 ist ein zweiteiliges Gebilde, welches aus einem Unterteil 14 und einem Deckel 16 besteht. Um den Umfang des Unterteils 14 herum sind mehrere öffnungen 18 oder Schlitze angeordnet, die sich radial durch die Gehäusewanderstrecken, damit eine vollständige Verbindung zwischen der Umgebung des .Systems und den inneren Teilen des Systems hergestellt ist. Der Deckel 16 hat eine zentrale Öffnung, welche eine belüftete Meßkammer 2O freigibt. Es ist zu erkennen, daß Rauch oder andere schwebstoffhaltige Luft durch die Öffnungen 18 und durch die in der MeBkaznmer 2O dargestellten Öffnungen hindurch frei in das Gehäuse 12 hinein- und aus demselben hinausgelangt. .

Die Umfangswand 17 des Unterteils 14 ist geneigt und erweitert sich von dem ebenen Boden 19 aas, damit Rauch an den Öffnungen 18 einge-

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fangen wird, wenn das System- bündig an einer Wand oder Decke befestigt ist. Der Deckel 16 hat eine konkave Oberfläche 21, welche die die Meßkammer 2O freigebende Öffnung umschließt, damit bei einer Deckeninstallation Rauch eingefangen und der Rauch zu der Kammer geleitet wird.

Gemäß der Darstellung in den Fig. 2 und 3 hat das Unterteil 14 eine ebene äussere Befestigungsfläche 28 und eine Gruppe von Befestigungsaugen 3O und 32, die von dem Boden 19 aus nach innen vorstehen und zum Befestigen des .Systems IO an einer Wand, Decke oder anderen Befestigungsmöglichkeit dienen, wo das System von einem Feuer ausgehendem Rauch ausgesetzt sein könnte. Das Unterteil 14 dient außerdem als diejenige Struktur, an welcher die inneren Bestandteile des Systems jeweils befestigt sind. Beispielsweise ist die Batterie B auf einem Paar federnder Winkel 34 und 36 abgestützt, die, wie dargestellt, einstückig mit dem Unterteil hergestellt sein können. Batteriehalter 38 und 39 können ebenfalls an dem Unterteil angeformt sein, und zwar mit ausreichender Flexibilität, so daß sie sich leicht spreizen lassen, wenn eine Batterie entnommen oder eingesetzt wird. Zusammen mit den Winkeln 34 und 36 halten die Halter die Batterie sicher fest und ermöglichen, daß die Batterie eingesetzt und entnommen werden kann.

Die Alarmvorrichtung 4O, die ebenfalls mit dem Unterteil 14 verbun-

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den ist, kann eine Hupe, ein Läutewerk, ein Summer oder irgendeine andere Vorrichtung sein, die einen hörbaren Warnton erzeugt. Es ist außerdem möglich, in dem System eine optische Warnvorrichtung vorzusehen, die gemeinsam mit der Alarmvorrichtung 4O betätigt wird.

In dem Zentrum des Unterteils 14 sind die Hauptfunktionsteile des Systems montiert, zu welchen eine Meßkammer 2O und die auf einer gedruckten Schaltungsplatte 44 angebrachte Alarmschaltung gehören. Die Kammer 2O ist direkt auf der Schaltungsplatte 44 montiert, und die Schaltungsplatte 44 ist auf nicht dargestellten Ansätzen an dem Unterteil mittels Schrauben 46 und 48 montiert. Ein leitender Er dungs schirm 5O, der an dem Unterteil durch einen Schnapphalter51 festgehalten ist, erstreckt sich von dem Gehäuse der Alarmvorrichtung 4O zu der Plattierung auf der Unterseite der Schaltungsplatte 44, und eine getrennte isolierte Leitung 52 erstreckt sich zwischen dem Innenraum der Alarmvorrichtung 4O und der gedruckten Schaltungsplatte 44. Leitungen 54 und 56 verbinden die Batterie B und die Schaltungsplatte 44 miteinander, auf welcher die übrigen elektrischen Bauelemente der Alarmschaltung montiert sind.

Die Fig. 4 and 5 zeigen im einzelnen den Aufbau der Meßkammer 2G, die auf der gedruckten Schaltungsplatte 44 montiert ist. Die Meßkammer besteht hauptsächlich aus einem porösen oder durchlöcherten Metallmantel 6O, der als eine Anode dient und durch den Deckel (vgl. Fig. 1 und Z) freigegeben ist, und aus einer Masseelektrode und einer Strahlungsquelle 64.

Der Metallmantel 6O hat insgesamt eine zylindrische Form mit einem tellerförmigen Deckel oder einer tellerförmigen Trennwand 66 auf einer Seite oder einem Ende des Zylinders und einem offenen Innen-

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raum, der auf der gegenüberliegenden Seite durch die gedruckte Schalungsplatte 44 zwar verschlossen ist, ansonsten jedoch durch die Öffnungen in den anderen Seiten belüftet ist. Der Mantel 6O ist ausreichend durchlöchert, damit Hauch oder andere schwebestoffhaltige Luft in den offenen Innenraum eindringen kann. Eine kreisförmige Platte 68 is.t an dem Mittelpunkt der Trennwand 66 angenietet. Diese Platte bildet eine Emissionsfläche, die sich insgesamt parallel zu der Schaltungsplatte 44 direkt gegenüber der entsprechenden Emissionsfläche an der Elektrode 62 erstreckt. Der Mantel 6O ist an der gedruckten Schaltungsplatte 44 befestigt und mit den Plattierungsabschnitten 7O auf der Unterseite der Schaltungsplatte durch zwei Nieten 72 und 74 elektrisch verbunden.

Die Elektrode 62 hat eine symmetrische, hornförmige Gestalt, die in einen kreisförmigen Rand übergeht, der die sich parallel zu und direkt gegenüber der Platte 68 erstreckene Emissionsfläche bildet.Das Zentrum der Elektrode bildet deshalb eine Öffnung 8O, in welcher die Strahlungsquelle 64 auf einem Fuß 82 montiert ist. Die Höhe des Fußes 82 über der Schalungsplatte 44 ist so gewählt, daß die Strahlungsquelle 64 im wesentlichen in der Ebene der emittierenden Fläche auf dem Elektrodenrand angeordnet ist. Zwischen einem Bund an dem Fuß 82 und der Schaltungsplatte 44 ist ein Distanzstück 84 eingesetzt, welches bei einer Ausführungsform der Erfindung eine PolypropylenhüLse ist, die den Fuß 82 und die Quelle 64 von der Elektrode 62 isoliert. Das untere Ende des Fußes 82 ist breitgedrückt, damit sowohl der Fuß als auch das Distanzstück 84 mit der Schaltungsplatte 44 vernietet sind. Die Strahlungsquelle 64 ist auf dem oberen Ende des Fußes mittels eines gekröpften Kopfes festgehalten.

Fig. 5 zeigt im einzelnen, wie die Elektrode 62 mit den Plattierungsabschnitten 88 auf der Schaltungsplatte 44 elektrisch verbunden ist. Einander diametral gegenüberliegende Lötfahnen 9O und 92 erstrecken

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sich von dem Mittelteil der Elektrode 62 aus abwärts durch Schlitze in der gedruckten Schaltungsplatte 44 und durch Anschlußlöcher in den Plattierungsabschnitten 88 hindurch. Die Lötfahnen werden dann mit der Plattierung verlötet, damit die Elektrode an der Schaltungsplatte 44 so befestigt ist, daß sich die Strahlungsquelle 64 zentrisch innerhalb der Elektrodenöffnung 8O befindet.

Funktionsmäßig ist der mit der Platte 68 versehene durchlöcherte Mantel 6O mit dem positiven Pol der Batterie B verbunden, und die Elektrode 62 ist mit dem negativen Pol verbunden. Durch die Strahlungsquelle 64 in den offenen Raum zwischen der Platte 68 und der Elektrode 62emittierte Alphateilchen ionisieren die Luft und andere Moleküle und erzeugen freie Elektronen und positive Ionen. Die Elektronen bewegen sich durch Schwerkraft zu dem positiv geladenen Mantel 6O und der Platte 68, während die positiven Ionen sich zu der negativ geladenen Elektrode 62 bewegen. Somit fließt zwischen dem Mantel 6O und der Elektrode 62 ein Ionisationsstrom.

Wenn Rauch oder andere schwebestoffhaltige Luft in den Innenraum der Meßkammer 2O eindringt, werden die Kollisionen zwischen Alphateilchen aus der Strahlungsquelle 64 und den Sauerstoff- und Stickstoffmolekvilen der Luft geringer, weil nun Kollisionen mit den verhältnismäßig größeren und schwereren Verbrennungsprodukten und dem in dem Rauch schwebenden Teilchenmaterial erfolgen. Es kann zwar ebenfalls eine Ionisation der Verbrennungsprodukte und des Teilchenmaterials vorkommen, die Geschwindigkeit jedoch, mit welcher sich die schweren positiv geladenen Ionen zu der negativ geladenen Elektrode 62 bewegen, ist kleiner als die der Stickstoff- und Sauerstoffionen und es erfolgt eine größere Neutralisation der Ionen, bevor sie den Mantel 6O und die Elektrode 62 erreichen. Weniger Kollisionen, eine geringere Anzahl von Ionen und eine geringere Geschwindigkeit der

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schwereren Ionen tragen zu einer Gesamtverringerung des Ionisationsstroms and zu einer seheiiterenZunahme des Widerstandes der Meßkammer 2O bei. Der geringere Strom oder der erhöhte Widerstand bei einem bestimmten Rauchpegel werden zum Auslösen der Alarmvorrichtung 4O verwendet.

Fig. 6 zeigt ein elektrisches Schaltbild des vollständigen Rauchalarmsystems einschließlich der Batterie B und der Meßkammer 2O. In dem rechten Teil des Schaltbildes ist die Schaltung zur Feststellung niedriger Spannung dargestellt, die eine Schwächung der Batterie ermittelt und die Alarmvorrichtung 4O auslöst. Neben der Schaltung zur Feststellung niedriger Spannung ist eine Pulsations schaltung dargestellt, welche Bauteile enthalt, die ermöglichen, die Alarmvorrichtung 4O für begrenzte Zeitspannen einzuschalten, so daß ein zyklisches Alarmsignal gehört wird, wenn Rauch festgestellt wird oder wenn ein niedriger Batteriespannungszustand festgestellt wird. Der übrige Teil des elektrischen Schaltbildes zeigt die Alarmschaltung mit Bauteilen zum Verbinden der Meßkammer 2O mit der Alarmvorrichtung 4O und zum zyklischen Auslösen des Alarms, wenn der Rauchzustand einen vorbestimmten Pegel überschreitet.

Die Meßkammer 2O ist in Reihenschaltung mit einem Lastwiderstand lOO an die Batteriepole angeschlossen. Es ist ausserdem möglich, die Erfindung in einem Alarmsystem mit zwei Kammern zu verwenden. In diesem Fall wird der Lastwiderstand lOO durch eine mit der ersten Meßkammer zusammenpassende .zweite Meßkammer ersetzt, die Umgebungsveränderlichen, wie etwa Temperatur und Druck, ausgesetzt wird, nicht aber dem zu ermittelnden Rauch. In einer solchen Anordnung kompensiert die zweite Kammer verschiedene Faktoren, die,ausser dem Rauch selbst₍den Widerstand der Kammern beeinflußen. Dadurch wird ein genaueres rauch-

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empfindliches System geschaffen.

Die elektrischen Widerstände des Lastwiderstandes 100 und der Kammer 20 sind angenähert gleich; sie liegen beispielsweise in dem Bereich von 3OO OOO Megohm. Bei Verwendung einer 12, 5 V Batterie beträgt die mittlere Spannung an der Verbindungsstelle des Lastwiderstandes lOO und der Kammer 2O angenähert 6 V. Wenn der scheinbare Widerstand der Kammer 2O aufgrund eines höheren Rauchpegels zunimmt, kann sich die Spannung an der Verbindungsstelle des Widerstandes lOO und der Kammer 2O um 1 V oder 2 V ändern. Diese Änderung ist es, die zum Auslösen der Alarmvorrichtung 4O festgestellt werden muß. Infolge des hohen Widerstandes der Kammer 2O und des Lastwider stan des lOO würde jedoch der durch die Meßschaltung entnommene Strom eine unzulässige Belastung verursachen und die durch die Kammer allein erzeugte Fluktuation verwischen. Aus diesem Grund wird ein MOS-FeIdeffekttransistor 1Ο2, der eine sehr hohe Eingangsimpedanz hat, als eineKoppe!einrichtung zwischen der Kammer 2O und der übrigen Alarmschaltung verwendet. Demgemäß ist der Gate-Anschluß des Transistors 1O2 mit der Verbindung zwischen der Kammer und dem Widerstand lOO, der Drain-Anschluß mit dem positiven Pol der Batterie und der Source-Anschluß mit dem negativen Pol der Batterie über einen Vorspannungswiderstand 1O4 verbunden. Eine Vorspannung Null wird durch einen Leiter 1O6 an das Substrat des Transistors 1Ο2 angelegt. Mit den beschriebenen Spannungswerten ist der Transistor 1O2 in Durchlaßrichtung vorgespannt und, wenn die Gate-Spannung aufgrund eines erhöhten Widerstandes der Kammer 2O abfällt, folgt die Sour ce-Spannung der Gate-Spannung und fällt entsprechend ab.

Der Source-Anschluß des Transietors 1O2 ist mit dem Emitter E

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(Sperrschichtkontakt) eines programmierbaren Unijunction - Transistors 1O8 verbunden. Wenn die Alarmvorrichtung 4O ausgeschaltet ist, erhält die Basis 2 des Transistors 1O8 eine Spannung, die durch die Widerstände HO und 112 und ein Potentiometer 114 festgelegt ist. Ein Kondensator 116 ist ebenfalls mit der Basis 2 des Transistors 1O8 verbunden, und zwar in Parallelschaltung mit dem Widerstand 112 und einem Teil des Potentiometers 114. Ein Lastwider stand 118 ist mit der Basis 1 des Transistors 1O8 verbunden, damit eine Spannung gebildet wird, wenn der Transistor eingeschaltet ist. Die Basis 1 des Transistors 1O8 ist mit dem Steueranschluß G eines Thyristors 12O verbunden, der in Reihe mit der Alarmvorrichtung 4O an die Pole der Batterie B angeschlossen ist und als eine Schalteinrichtung zum Einschalten und Abschalten des Alarms dient. Ausserdem ist ein Haltewiderstand 122 mit dem Thyristor 12O in Parallelschaltung mit der Alarmvorrichtung 4O verbunden, damit ein Haltestrom durch den Thyristor fließt, nachdem dieser eingeschaltet ist. Eine Sperrdiode 124 überbrückt die Alarmvorrichtung 4O, um den Thyristor 12O zu schützen, wenn die Alarmvorrichtung abgeschaltet wird.

Zum Inbetriebsetzen der Alarmvorrichtung 4O , wenn der Rauchzustand einen vorbestimmten Wert überschreitet und bewirkt, daß der Widerstand der Meßkammer 2O zunimmt, sinkt die Spannung an dem Gate-Anschluß des Transistors 1Ο2 und die Spannung an dem Source-Anschluß des Transistors 1O2 und dem Emitter E d_es Transistors 1O8 sinkt entsprechend. Der Transistor 1Ο8 wird eingeschaltet, wenn die Gegenspannung des Emitters E und der Basis 2 den T ransistor um angenähert O, 6 V in Durchlaßrichtung vorspannt. Durch Programmieren der Spannung der Basis 2 des Transistors 1O8 mit Hilf· des Potentiometers 114 kann der Rauchpegel eingestellt werden, durch den der Transistor 1Ο8 eingeschaltet wird. Wenn der Transistor 1O8 eingeschaltet

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ist, empfängt der Steueranschluß des Thyristors 12O aufgrund der Entladung des Kondensators 116 durch den Transistor 1O8 einen Stromimpuls, schaltet den Thyristor in den leitenden Zustand und dadurch die Alarmvorrichtung 4O ein. Das Alarmsignal ertönt deshalb, so bald der Rauchpegel in der Kammer 2O einen vorbestimmten Wert erreicht. Ein mit dem Emitter E des Transistors 1O8 verbundener Kondensator 126 beseitigt störende Ausgleichs vorgänge, die den Alarm unbeabsichtigt auslösen könnten.

Pulsations schaltung

Um zu verhindern, daß die Alarmvorrichtung 4O eingeschaltet bleibt, wenn der Rauchpegel wieder unter den Wert abfällt, bei welchem der Alarm ausgelöst wird, oder um den Alarm bei Vorhandensein eines andauernden Rauchzustandes zyklisch ein- und auszuschalten, ist die in Fig. 7 dargestellte Pulsationsschaltung vorgesehen, die die Alarmvorrichtung nach einem festgelegten Intervall nach dem Einschalten derselben inaktiviert.

Vor dem Einschalten der Alarmvorrichtung 4O wird ein Kommutierungskondensator 13O mit der dargestellten Polung hauptsächlich durch einen Widerstand 122, der einen niedrigen Wider stands wert hat, die Alarmvorrichtung 4O und einen Widerstand 132 aufgeladen, welcher mit einem Widerstand 134 einen Spannungsteiler bildet. Außerdem wird ein Kondensator 136 in gleicher Weise über eine Diode 138 aufgeladen. Der durch die Widerstände 132 und 134 gebildete Spannungsteiler ist mit der Basis 2 eines programmierbaren Unijunction-Transistors 14O verbunden und bildet eine in Sperrichtung vorspannende Gegenspannung zwischen der Basis 2 und dem Emitter, der mit dem Kondensator 136 verbunden ist, welcher den Transistor sperrt.

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Wenn die Alarmvorrichtung 4O eingeschaltet wird, sinkt die Spannung an der Anode des Thyristors 12O fast auf Massepotential, der Kommutierungskondensator 13O entlädt sich über den Thyristor 12O und lädt sich über den Widerstand 134 mit einer Polung wieder auf, die zu der dargestellten entgegengesetzt ist. Gleichzeitig entlädt sich der Kondensator 136 über einen Widerstand 142 und beginnt den Spannungspegel an dem Emitter des programmierbaren Unijunction-Transistors 14O zu senken. Wenn die Gegenspannung zwischen der Basis 2 und dem Emitter angenähert O, 6 V beträgt, ist der Transistor in Durchlassrichtung vorgespannt und schaltet ein. Folglich entlädt der Transistor 14O den Kommutierungskondensator 13O, welcher den Thyristor 12O in Sperrichtung vorspannt und ihn durch Blockieren des durch die Alarmvorrichtung 4O und den Widerstand 122 fließenden Haltestroms abschaltet. Der Kondensator 136 lädt sich anschließend wieder auf und der Transistor 14O wird abgeschaltet. Eine Sperrdiode 144 schützt den Transistor 14O vor zu großen Gegenspannungen.

Es ist somit ersichtlich, daß der Kondensator 136 und der Widerstand 142 eine Zeitgeberschaltung bilden und in Verbindung mit den Programmierungswiderständen 132 und 134 das Intervall festlegen, während welchem die Alarmvorrichtung 4O eingeschaltet bleibt. An dem Ende dieses Intervalls wird der Transistor 14O eingeschaltet und die Alarmvorrichtung 4O wird durch den Kommutierungskondensator 13O inaktiviert, der in der oben beschriebenen Weise auf den Thyristor 12O einwirkt. Es ist zu erkennen, daß der Thyristor 12O durch den Widerstand 122 bei Abwesenheit der von dem Kondensator 13O erhaltenen Gegenspannung eingeschaltet gehalten würde. Durch die Blockierung des Haltestroms durch den Kondensator wird jedoch der Stromkreis, der sonst ein Haltestromkreis wäre, in einen sich nicht verriegelnden Stromkreis umgewandelt und das Alarmsignal eine feste Zeltspanne nach seinem Einschalten abgeschaltet.

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Sich wiederholender Alarm

Gemäß der Erfindung wird die Alarmvorrichtung 4O pulsierend ein- und ausgeschaltet, so lange der Rauchpegel in der Meßkammer oberhalb eines vorbestimmten Wertes ist, der durch das Potentiometer 114 eingestellt wird.

Das Wiederholen des Alarmsignals erfolgt durch den Kondensator 116 und die Diode 148, die den Kondensator mit der Anode des Thyristors 12O verbindet. Der Kondensator 116 wird durch die Diode 148 und den Thyristor 12O vollständig entladen, wenn die Alarmvorrichtung 4O eingeschaltet ist. Das Entladen des Kondensators 116 in dieser Weise beseitigt die Spannung an der Basis 2 des Transistors 1O8 und schaltet ihn kurz nach dem Einschalten des Alarmsignals ab. So lange die Alarmvorrichtung 4O eingeschaltet bleibt, hält die Koppeldiode 148 die Basis 2 des Transistors 1O8 nahe dem Massepotential, statt auf dem Potential, das durch das Potentiometer 114 eingestellt ist, und der abgeschaltete Transistor kann nicht eingeschaltet werden. Wenn der Thyristor. 12O durch den Kommutierungskondensator 13O in Sperrichtung vorgespannt wird und die Alarmvorrichtung 4O abschaltet, lädt sich der Kondensator 116 über den Widerstand HO und das Potentiometer 114 wieder auf einen Wert auf, der sich dem durch das Potentiometer 114 in dem Ruhezustand der Alarms.chaltung gebildeten Spannungswert nähert. Während des Wiederaufladens des Kondensators 116 bringt die Gegenspannung des EmittersÜ und der Basis 2 des Transistors 1O8 den Transistor aus einem in Sperrrichtung vorgespannten Zustand in einen in Durchlaßrichtung vorgespannten Zustand. Wenn die Gegenspannung angenähert O₁ 6 V beträgt, ist der Transistor wiederjleitend und triggert den Thyristor 12O, damit die Alarmvorrichtung 4O betätigt wird. Die Puls ation«- schaltung wiederholt ihre Inaktivierungstätigkeit und der Alarm

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wird in dem EIN-AUS-Signalmuster solange wiederholt, solange der durch die Kammer 2O festgestellte Rauchpegel vorhanden ist. Wenn aus irgendeinem Grund der Rauchzustand aufhört, beispielsweise weil ein den Rauch erzeugendes Feuer erlischt, unterbricht die Alarmvorrichtung 4O die zyklische Signalgabe und die Alarmschaltung nimmt wieder ihren Ruhezustand an, welcher vor der Feststellung des Rauchzustandes vorhanden war.

Es sei außerdem bemerkt, daß die Wiederholungsfrequenz des zyklischen Alarmsignals mit höheren Rauchpegeln zunimmt und Personen, die das Alarmsignal hören, eine größere Dringlichkeit anzeigt. Die höhere Wiederholungsfrequenz ergibt sich, weil der höhere Rauchpegel den Widerstand der Meßkammer 2O vergrößert und die Spannung an dem Gate-Anschluß des Transistors 1O2 und dem Emitter E des Transistors 1O8 unterdrückt. Infolgedessen ist die Spannung, auf welche sich der Kondensator 116 aufladen muß, um die Gegenspannung zu erreichen, die zum Vorspannen in Durchlaßrichtung des Transistors 1O8 erforderlich ist, niedriger und deshalb ist die Aufladungszeitspanne oder das Abschaltintervall zwischen Alarmsignalen kleiner.

Schaltung zum Feststellen niedriger Spannung

Die Speisung des Rauchdetektors aus einer Batteriequelle ist besonders erwünscht, denn dadurch ist es möglich, das System an Stellen zu installieren, die von vorhandenen elektrischen Stromanschliisisenentfernt sind. Gleichzeitig könnte jedoch die begrenzte nutzbare Lebensdauer der Batterie ein Risiko darstellen und dazu führen, daß das System im ausschlaggebendsten Zeitpunkt versagt. Gemäß der Erfindung ist deshalb die Schaltung zum Feststellen niedriger Spannung, die in Fig. 7 gezeigt ist, zu der Schaltung parallel geschaltet, die mit der Meßkammer 2O gekoppelt ISt₁ um die Alarm-

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vorrichtung 4O ertönen zu lassen und um anzuzeigen, daß sich das Ende der nutzbaren Batterielebensdauer nähert.

Die Schaltung zur Feststellung niedriger Spannung enthält einen programmierbaren Unijunction-Transistor 15O₁ dessen Basis 1 direkt mit dem Thyristor 12Ο zum Einschalten der Alarmvorrichtung 4O verbunden ist. Der Emitter E des Transistors 15Ο ist mit dem Ausgang eines Spannungsteilers verbunden, welcher an die Pole der Batterie B angeschlossen und durch einen Widerstand 152 und eine in Sperrichtung vorgespannte Z-Diode 154 gebildet ist. Der Spannungsteiler wird durch einen Kondensator 156 gegenüber vorübergehenden Schwankungen der Batterieausgangsspannung unempfindlich gemacht.

Die Basis 2 des Transistors 15Ο ist ebenfalls mit einem Spannungsteiler verbunden, welcher an die Pole der Batterie B angeschlossen and durch eine in Sperrichtung vorgespannte Z-Diode 158 und einen Widerstand 16Ο gebildet ist. Es ist ersichtlich, daß der Widerstand 152 zwischen den Emitter E des Transistors 15Ο und den negativen Pol der Batterie geschaltet ist, während die Z-Diode 154 zwischen den Emitter E und den positiven Pol der Batterie geschaltet ist. Die Z-Diode 158 ist zwischen die Basis 2 des Transistors 15Ο und den negativen Pol der Batterie geschaltet. Der Widerstand 16Ο ist zwischen die Basis 2 und den positiven Pol der Batterie geschaltet.

In der Schaltung zum Feststellen niedriger Spannung vergleicht der Transistor 15Ο die Spannung an dem Emitter E, die die Batteriespannung darstellt, mit einer Referenzspannung an der Basis 2. Durch geeignete Wahl der Z-Dioden 154 und 158 wird der Transistor 15Ο durch die Spannungswerte an seinem Emitter E und seiner Basis Z in Sperrichtung vorgespannt, wenn die Ausgangsspannung der Batterie hoch ist und die Batterie neu ist. Wenn die Batterie altert, nimmt

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jedoch die Ausgangsspannung ab und die Spannung an dem Emitter E des Transistors 15O wird in bezug auf die Referenzspannung an der Basis 2 aufgrund der Positionen der Z-Dioden 154 und 158 in den beiden Spannungsteilern verringert. Insbesondere setzt die Z-Diode 154 den Emitter E des Transistors 15O auf einen Spannungswert, der um eine festgelegte Differenz unterhalb der ausgehenden Batterie -spannung liegt, während die Z-Diode 158 die Basis 2 mit einem Zenerspannungswert programmiert, der um beispielsweise 8 V oder etwas weniger als die volle Batter ie spannung über dem Massepotential liegt. Die Emitter-Spannung folgt deshalb der Batteriespannung, während die Basis 2 auf einen Referenzwert eingestellt ist, der durch die Z-Diode 158 festgelegt ist.

Wenn sich das Ende der nutzbaren Batterielebensdauer nähert und die Batteriespannung sinkt, wird ein Punkt erreicht, an welchem die SpannungsVersetzung des Emitters E und der Basis 2 den Transistor

1 5O in Durchlaßrichtung vorspannt. Ein Kondensator 162, der zu der Z-Diode 158 parallel geschaltet und vorher über den Widerstand 16O auf die Zenerspannung aufgeladen worden ist, entlädt sich mindestens teilweise über den Transistor 15O, den Widerstand 118 und den Steueranschluß des Thyristors 12O, so daß der Thyristor 12O und die Alarmvorrichtung 4O eingeschaltet werden. In dieser Hinsicht ist die Funktionsweise des Kondensators 162 mit der des Kondensators 116 identisch. Wenn die Alarmvorrichtung 4O eingeschaltet ist, entlädt sich der Kondensator 162 vollständig über die Diode 164 and den Thyristor 12Ο und unterdrückt die Spannung an der Basis

2 des Transistors 150, damit dieser Transistor abgeschaltet wird.

Bei eingeschalteter Alarmvorrichtung 4O beginnt die den Zeitgeberkondensator 136 und den Widerstand 142 enthaltende Pulsationsschaltung so zu arbeiten, wie es oben in bezug auf die Feststellung von Rauch beschrieben worden ist, und schaltet die Alarmvorrich-

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tung 4θ ab, wenn derKommutierungskondensator 13O den Haltestrom durch den Thyristor 12O blockiert. Die Wiederholung des Alarmsignals wird fortgesetzt, wenn sich der Kondensator 162 wieder über den Widerstand 16O auf die Spannung auflädt, welche die Emitter-Basis 2-Gegenspannung erzeugt, die den Transistor 15O in Durchlaßrichtung vorspannt und leitend macht. Um festzuhalten, welche restliche Lebensdauer in der Batterie vorhanden sein kann, und um ein Batteriewarnsignal zu erzeugen, das von dem aufgrund eines Feuer- oder anderen Rauchzustandes deutlich verschieden ist, wird die Zeitkonstante des Lade wider Standes 1 6O und Kondensatorsl62 wesentlich größer gemacht als die Zeitkonstante des Netzwerks aus dem Kondensator 116 und den Widerständen HO und 114 für Rauchalarmsignale. Demgemäß ist die Wiederholungsfrequenz für einen Zustand niedriger Batterie spannung viel kleiner als die Wiederholungsfrequenz für einen Rauchzustand, und zwar wegen des längeren Intervalls zwischen A lärm tönen.

Das sich nicht verriegelnde

PulsationsKaüchalarmsystem , das oben beschrieben worden ist, ist in Wohnungen oder Wohnhäusern von besonderem Nutzen, da 6icher, zuverlässig und wartungsfrei über lange Zeitspannen aus einer Batteriequelle gespeist wird. Die Strahlungsquelle 64 erzeugt eine solche Strahlung, daß die Meßkammer 2O auf Empfindlichkeitswerten arbeitet, die zur Rauchfeststellung geeignet sind; gleichzeitig erzeugt die Strahlungsquelle jedoch keine Strahlung, die für Menschen in unmittelbarer Nähe gefährlich ist. Die durch die Schaltung zur Feststellung niedriger Spannung getroffenen Sicherheitsmaßnahmen informieren einen Benutzer über die begrenzte restliche Lebensdauer der Batterie, bevor eine Betätigung der Alarmvorrichtung 4O nicht mehr möglich ist. Die Pulsationsschaltung spart Batterie stärke ein, wenn ein unsicherer Rauchpegel abgefühlt worden ist.

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Die besonderen Bauelemente in der Detektorschaltung können geändert werden, obgleich die programmierbaren Unijunction-Transistoren eine vielseitige Auslegung der Schaltung für unterschiedliche Betriebswerte ermöglichen, und die Verwendung eines einzelnen Thyristors und einer Pulsationsschaltung zum Betätigen der Alarmvorrichtung in Abhängigkeit sowohl von Rauch als auch von niedrigen Batteriespannungen trägt dazu bei, daß ein für Wohnungen und Wohnhäuser geeignetes Rauchalarmsystem wirtschaftlich hergestellt werden kann. Die Erfindung ist somit nur anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben worden, auf das die Erfindung nicht beschränkt ist.

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Claims

Patentansprüche :

1.J Sich nicht verriegelndes, pulsierendes Rauchalarmsystem, mit einer Ionisationsmeßkammer zum Abfühlen des Rauchzustandes und mit einer auf die Meßkammer ansprechenden Schalteinrichtung zum Einschalten und Ausschalten einer Alarmvorrichtung, gekennzeichnet durch eine zwischen der Meßkammer (20) und der Schalteinrichtung (120) angeordnete Koppeleinrichtung (102) zum Triggern der Schalteinrichtung und zum Einschalten der Alarmvorrichtung (40) bei Vorhandensein eines Rauchzustandes, durch eine Inaktivierungseinrichtung (130, 134, 136, 142) zum Zurückstellen der Schalteinrichtung und zum Abschalten der Alarmvorrichtung eine vorbestimmte Zeitspanne nach dem Einschalten derselben, und durch eine Wiederholeinrichtung (116, 148), welche die Koppeleinrichtung (102)enthält, zum Wiedertriggern der Schalteinrichtung und zum Wiedereinschalten der Alarmvorrichtung nach einem Intervall nach dem Abschalten der Alarmvorrichtung, wenn die Meßkammer (20) einen andauernden Rauchzustand feststellt.

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2. Rauchalarmsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Wiederholeinrichtung (1O2, 116, 148) aaf den Wert des durch die Meßkammer (2O) abgefiihlten Rauchzustandes anspricht und eine Einrichtung enthält, die die Dauer des Ausschaltintervalls der Alarmvorrichtung mit zunehmenden Rauchzustandswerten verringert.

3. Rauchalarmsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiederholeinrichtung (1O2, 116, 148) mit der Schalteinrichtung (12O) verbunden ist und durch die Schalteinrichtung während der vorbestimmten Zeitspanne außer Betrieb gesetzt wird, während welcher die Schalteinrichtung die Alarmvorrichtung (4O) einschaltet.

4. Rauchalarmsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

mit Batteriespeisung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung zur Feststellung niedriger Batteriespannung betriebsmäßig mit der Schalteinrichtung (12O) für die Alarmvorrichtung (4O) in Parallelschaltung mit der Koppeleinrichtung (1O2) zum Einschalten der Alarmvorrichtung bei Vorliegen eines Zustandes niedriger Batteriespannung verbunden ist, und daß die Inaktivierungseinrichtung (13O, 134, 136, 142) außerdem bewirkt, daß die Schalteinrichtung eine vorbestimmte Zeitspanne nach dem Einschalten der Alarmvorrichtung (4O) durch die Schaltung zur Feststellung niedriger Batterie spannung zurückgestellt wird.

5. Rauchalarmsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Feststellung niedriger Batterie spannung eine Batteriealarmwiederholeinrichtung enthält, welche die Alarmvorrichtung (4O) zyklisch einschaltet, damit das Alarmsignal in Ab·

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hängigkeit von dem Zustand niedriger Batterie spannung wiederholt wird.

6. Rauchalarmsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Batteriealarmwiederholeinrichtung ein charakteristisches Intervall zwischen Alarmsignalen hat, welches sich von dem Ausschaltintervall wesentlich unterscheidet, das durch die Wiederholeinrichtung (102, 116, 148) gebildet wird, die auf die Meßkammer (20) anspricht.

7. Rauchalarmsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zum Feststellen niedriger Batteriespannung einen programmierbaren Unijunction-Transistor (15O), eine erste Z-Diode (158), welche durch die Batterie in Sperrrichtung vorgespannt ist und die max. Spannung an der Basis 2 (B 2) des Transistors programmiert, und eine Spannungsteilerschaltung (152, 154) enthält, die durch die Batterie gespeist ist und einen mit dem Emitter (E) des Transistors (15O) verbunden Ausgang hat.

8. Rauchalarmsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis 1 (B 1) des programmierbaren Unijunction - Transistors (15O) mit der Schalteinrichtung (12O) verbunden ist, damit die Schalteinrichtung getriggert wird, wenn die Emitter-Basis

2-Gegenspannung überschritten wird, daß ein Kondensator (162) in Parallelschaltung mit der ersten Z-Diode mit der Schalteinrichtung (12O) verbunden ist, damit er, wenn die Alarmvorrichtung durch die Schalteinrichtung eingeschaltet wird, entladen wird und die Basis 2-Spannung unter die Gegenspannung verringert wird, und daß ein Widerstand (16O) an der Verbindungsstelle mit der Basis 2 (B2) in Reihe mit dem Kondensator (162) an die Batteriepole angeschlossen ist, damit der Kondensator geladen wird, wenn die Schalteinrichtung die Alarmvorrichtung abschaltet, wodurch ein zyklisches Laden und

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Entladen des Kondensators und Triggern der Alarmvorrichtung erfolgt, wenn die Basis 2-Spannung des Transistors über und unter den Wert gebracht wird, den die Gegenspannung in einem Zustand niedriger Batteriespannung liefert.

9. Rauchalarmsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeleinrichtung (1O2) einen programmierbaren Unijunction-Transistor 1O8 enthält, dessen Emitter (E) mit der Meßkammer (2O) verbunden ist, dessen Basis 1 (B D mit der Schalteinrichtung (12O) verbunden ist und dessen Basis 2 (B 2) mit einer Spannungsquelle (114) verbunden ist, die den Transistor so programmiert, daß er bei einem bestimmten Ausgangssignal der Meßkammer leitend ist, und daß die Wiederholeinrichtung einen Kondensator (116) enthält, der mit der Basis 2 (B 2) und der Basis (B D des Transistors (1O8) und mit der Schalteinrichtung (12O) verbunden ist, damit der Transistor nebengeschlossen wird, wenn die Schalteinrichtung die A larnvor richtung (4O) abschaltet, und damit eine Aufladung über den Spannungsteiler erfolgt, nachdem die Schalteinrichtung die Alarmvorrichtung abgeschaltet hat.

10. Raüchalarmsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, daß die Inaktivierungseinrichtung (13O, 134, 136, 142) eine Widerstands-Kondensator-Schaltung enthalt.

11. Rauchalarmsystem nach Anspruch 10, bei welcher die Schalteinrichtung ein Thyristor ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Inaktivierungseinrichtung (13O, 134, 136, 142) einen Transistor (14O) enthalt, welcher mit der Widerstands-Kondensator-Schaltung verbunden ist und durch diese in den leitenden Zustand getriggert wird, und daß ein Kommutierungskondensator (13O) mit der Anode des Thyristors (12O) verbunden ist und durch den Transistor 14O aktiviert wird,

damit der Haltestrom von dem Thyristor entfernt wird und der Thyristor und die Alarmvorrichtung (40) abgeschaltet werden.

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