DE2500179A1

DE2500179A1 - Alarmgeber

Info

Publication number: DE2500179A1
Application number: DE19752500179
Authority: DE
Inventors: Daniel Barbier; Jean Michel Ittel; Robert Poujois
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1974-01-04
Filing date: 1975-01-03
Publication date: 1975-07-17
Also published as: GB1500371A; FR2257118A1; FR2257118B1; DE2500179C2; CH591131A5; US4300048A; JPS50115496A; IT1027244B; US4065758A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. R. B E ETZ sen. Dipl.-Ing. K. LAMPRECHT Dr.-Ing. R. B E E T Z Jr.

8 München 99, steinedorfetr. 10

IeI. (O88> 2f»TTO1/227244/295Θ1Ο

Telegr. .Mlpu'.cnt München Telex B22O48

COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE, Paris (Frankreich)

Alarmgeber

Die Erfindung betrifft einen Alarmgeber, insbesondere einen Feuermelder zum Melden eines Brandes in einem Raum und zum Auslösen eines Alarms.

Zweckmäßigerweise kann der Feuer- oder Brand-Detektor oder -Melder gemäß der Erfindung einen thermischen oder Temperatur-Alarmgeber und einen Infrarot-Alarmgeber enthalten, die unabhängig voneinander wirken können oder miteinander verbunden sind.

Es sind bereits zahlreiche Feuermelder entwickelt worden. Als Beispiel sei ein Lösch-Auslöser angeführt, der aus einer eine Flüssigkeit

410-(B5178.3)-Me-r (8)

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enthaltenden Ampulle besteht, die durch Innenüberdruck springt, wenn die Temperatur ansteigt, wodurch die enthaltene Flüssigkeit verdampft wird. Das Springen der Ampulle setzt einen Löschflüssigkeitsregen frei. Diese Vorrichtung besitzt lediglich eine Einfach-Funktionsweise, in die keine Ergebnisse mehrerer Messungen eingehen.

Es wurden auch Temperaturgeber oder -meßfühler entwickelt, die aus mehreren reihengeschalteten Thermoelementen bestehen. Die eine Hälfte der Lötstellen der Thermoelemente befindet sich in freier oder Umgebungs-Luft, die andere Hälfte ist in einem Gießharz-Block, z. B. einem Araldit-Block, eingebettet, wobei die beiden Hälften in Differenzschaltung angeordnet sind. Die Temperatur änderungen wirken wesentlich stärker auf die Lötstellen in freier Luft als auf die eingebetteten Lötstellen. Dadurch wird am Ausgang unmittelbar ein Impulssignal erhalten, das zur Alarmauslösung verwendbar ist (Anstieg und anschließender Abfall der Ausgangs spannung, wobei die Anfangsspannung von neuem eingenommen ist, wenn das thermische oder Temperatur-Gleichgewicht zwischen den beiden Lötstellenarten erreicht ist). Dieser sehr oft verwendete Detektor ist aber nur temperaturempfindlich. Darüber hinaus verwendet er eine Informationsübertragung durch eine niedrige Spannung, deren Maximalwert erfaßt wird; er ist deshalb empfindlich gegenüber äußeren Schwankungen, die nicht brandbedingt sind und die die Spannung, die der Übertragung der Information dient, stören können.

Selbstverständlich muß ein Feuer-Melder große Zuverlässigkeit besitzen. Darüber hinaus muß er aber auch ein Auslösen eines Fehlalarms vermeiden können, z. B. bei einer sehr kurzen Temperaturerhöhung, die nicht brandbedingt ist.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Alarmgeber, insbesondere einen Feuer-Melder, zu schaffen, der unter Vermeidung der genannten Nachteile äußerst zuverlässig ist.

Die Aufgabe wird bei einem Alarmgeber in bezug auf mindestens eine signifikante physikalische Größe erfindungsgemäß gelöst durch mindestens ein Umsetzglied zum Umsetzen einer der festgehaltenen physikalischen Größen in ein elektrisches Signal, dessen Amplitude der Intensität der physikalischen Größe entspricht, eine Verarbeitungsanordnung des elektrischen Signals, einen Vergleicher zum Vergleichen des Signals mit einem Bezugssignal, und einen Alarmauslöser zum Auslösen des Alarmsignals abhängig vom Vergleich.

Eine Weitergestaltung ist vorteilhaft, wenn die Verarbeitungsanordnung eine Meßanordnung zum Messen der relativen, zeitabhängigen Änderungen des elektrischen Signals ist, der Vergleicher die relativen Änderungen mit einem voreingestellten Schwellenwert vergleicht, und der Alarmauslöser den Alarm auslöst, wenn die Änderungen den Schwellenwert überschreiten.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist vorteilhaft angeordnet ein Umsetzer zum Umsetzen des elektrischen Signals in ein weiteres Signal, dessen Frequenz proportional der Amplitude des elektrischen Signals ist.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorteilhaft ein erster Fühler, der einen temperaturproportionalen ersten Strom abgibt, ein erster Umsetzer des ersten Stroms in ein erstes elektrisches Frequenz-

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Signal proportional der Stromstärke des ersten Stroms, ein zweiter Fühler, der einen der Gesamteinwirkung der Temperatur und der Infrarot-Strahlung auf den zweiten Fühler proportionalen zweiten Strom abgibt, ein dem ersten Umsetzer identischer zweiter Umsetzer des zweiten Stroms in ein zweites elektrisches Frequenz-Signal proportional der Stromstärke des zweiten Stroms, und ein Signalerzeugerglied zum Erzeugen eines dritten elektrischen Frequenz-Signals gleich der Differenz der beiden ersten elektrischen Frequenz-Signale, wobei die Verarbeitungsanordnung und der Alarmauslöser den Alarm auslösen, wenn die Frequenzänderung des dritten elektrischen Frequenz-Signals bei einer charakteristischen Frequenz erfolgt.

Bei der Erfindung ist ein Temperatur- und/oder Infrarot-Strahlungs-Fühler vorteilhaft, bei dem das Umsetzglied enthält: eine Fotodiode, eine Einrichtung zum Anlegen einer Sperrichtungs-Vorspannung an die Fotodiode, und eine Einrichtung zur Abnahme des Leckstroms der Fotodiode an deren Anschlüssen.

Gemäß einer Weitergestaltung ist es vorteilhaft, wenn die Fotodiode durch einen Schirm aus einem Infrarot undurchlässigen Werkstoff abgedeckt ist.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten A us führung s bei s pie Ie näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Alarmgebers,

Fig. 2 schematisch ein Blockschaltbild des Alarmgebers, wenn

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gleichzeitig die Erfassung der Temperatur und der Infrarot-Strahlung erfolgt,

Fig. 3 a und 3 b Ausführungsbeispiele eines Temperatur- und/oder Infrarot-Strahlungs-Fühlers,

Fig. 4 schematisch ein Ausführungsbeispiel des Strom-Frequenz-Um setzer s,

Fig. 4a - 4c gleichwertige Schaltungen verschiedener Fühler, Fig. 5 schematisch die Signalverarbeitung in der Logikschaltung.

In Fig. 1 ist schematisch der erfindungsgemäße Alarmgeber allgemein dargestellt. Der Alarmgeber enthält ein Umsetzglied A zum Umsetzen einer physikalischen Größe (Temperatur, Infrarot-Strahlung, Rauchdichte) in ein elektrisches Signal, dessen Amplitude der Intensität der betrachteten physikalischen Größe entspricht. Wie das weiter unten erläutert ist, kann dieses Signal eine elektrische Spannung oder ein elektrischer Strom sein. Das elektrische Signal wird einer Anordnung B zugeführt, die die zeitabhängigen relativen Änderungen des Signals mißt. D. h. einer Anordnung, die in regelmäßigen Abständen die Steigung der Kurve mißt, die dem zeitabhängigen Signal entspricht. Das Ergebnis dieser Messung wird einem Vergleicher C zugeführt, in dem es mit einer Bezugsgröße oder einem Bezugssignal S verglichen wird. Wenn das Meßergebnis größer als S ist, gibt der Vergleicher C ein Signal ab, das einen Alarmsignal-Sender oder Alarmauslöser D auslöst zum Aussenden oder Auslösen eines Alarmsignals, z. B. eines Licht- oder Schallsignals.

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In Fig. 2 ist schematisch die Einrichtung eines Feuermelders allgemein dargestellt, der das Durchführen einer Erfassung abhängig vom Temperatur pegel und vom Infrarot-Strahlungspegel ermöglicht. Die Einrichtung enthält einen einzig auf Temperatur ansprechenden ersten Detektor oder Fühler 2 und einen gleichzeitig auf Temperatur und Infrarot-Strahlung ansprechenden zweiten Detektor oder Fühler 4. Der temperaturempfindliche erste Fühler 2 kann vorzugsweise aus einer Fotodiode herkömmlicher Art bestehen, die durch eine Aluminiumfolie abgedeckt ist. Eine derartige, vorgespannte Fotodiode gibt einen Leckstrom ab, dessen Stromstärke (intensität) temperaturabhängig ist. Der zweite Fühler 4 besteht vorzugsweise aus einer Fotodiode der gleichen Art wie beim ersten Fühler 2. Die Fotodiode des zweiten Fühlers 4 gibt einen Leckstrom ab, der von gleichzeitig der Temperatur und der Infrarot-Strahlung abhängt.

Die verwendeten Fotodioden können die folgenden Kenngrößen aufweisen:

Abmessungen: 350 χ 200 yum

Kapazität (der in Sperrichtung vorgespannten Diode): ca. 10 pF

Rand- oder Oberflächen-Leckstrom

bei 25 ⁰C: ca. 10~ A/|im

Volumen-Leckstrom: ca. 10 A/um

Empfindlichkeit der Fotodiode: ca. 25 nA/mW/cm

In der Fig. 3a ist der Aufbau der Diode des zweiten Fühlers 4 dargestellt, die in Sperrichtung zwischen der Spannung -V und der Masse M vorgespannt ist. An den Klemmen oder Anschlüssen B und B der Diode 2 ist der Leckstrom i abnehmbar.

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In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der abgedeckten Diode des ersten Fühlers 2 wiedergegeben, die lediglich temperaturempfindlich ist. Auf der wirksamen Fläche 2' ist ein Oxidniederschlag 2a, z. B. Siliziumoxid, aufgebracht, auf dem eine Aluminium schicht 2 b angebracht ist, die an Masse gelegt wird.

Die vom ersten Fühler 2 abgegebene Stromstärke I tritt in einen Strom-Frequenz-Umsetzer 6 ein. In gleicher Weise tritt die von dem zweiten Fühler 4 erhaltene Stromstärke I in einen zweiten Strom-Frequenz-Umsetzer 8 ein. Am Ausgang des ersten Umsetzers 6 wird ein elektrisches Signal F erhalten, dessen Frequenz proportional dem Strom bzw. der Stromstärke I ist, d. h. proportional der durch den ersten Fühler 2 erfaßten Temperatur, und am Ausgang des zweiten Umsetzers 8 wird ein elektrisches Signal F_ erhalten, dessen Frequenz proportional der Stromstärke I ist, d. h. proportional der Temperatur und Infrarot-Strahlung, die vom zweiten Fühler 4 aufgenommen sind. Diese Signale F und F₀ werden dem Eingang eines Glieds 10 zugeführt, das ein drittes elektrisches Signal F abgibt, dessen Frequenz gleich der Frequenz-Differenz der Signale F und F ist. Das dritte Signal F besitzt deshalb eine Frequenz, die direkt von nur der Infrarot-Strahlung abhängig ist. Die Signale F und F werden einer Verarbeitungs- und Auslöseanordnung oder Logikschaltung 12 zum Auslösen des Alarms zugeführt.

Die Umsetzer 6 und 8 sind so ausgeführt, daß sie das gleiche Umsetzungsverhältnis besitzen.

Anhand der Fig. 4, 4a - c und 5 werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Strom-Frequenz-Umsetzer 6, 8 und der Logikschaltung 12

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erläutert. Bei dem im folgenden beseht iobenan Strom-Froquenz-Umsetzer handelt es sich um einen an die Anwendungsbedingungen ancjopaßton Umsetzer. D. h. es handelt sich um ein«-ti Umsetzer, der relativ einfach ist, wobei eine. St rorn-Ft equenz-Umsct/ung erfolgt, die an die Anwendung anpaßbar ist. die durch das Ausgangssignal in der Logikschaltung 12 erfolgt. Selbstverständlich sind auch andere¹ Arten von Strom-Fr equenz-Umsetzern verwendbar .

In der Fig. 1 ist die Fotodiode des zweiten Fühlers 4 dargestellt und zwischen Masse oder der Erdleitung 11 und der Spannungsversorgungsleitung 16 der Spannung -V über einen Trennschalter 18 geschaltet.

In der Fig. 1a ist schematisch ein Äquivalenzschaltbild oder eine gleichwertige Schaltung der Diode des zweiten Fühlers 4 dargestellt, wobei ein Kondensator C die Kapazität der in Sperrichtung vorgespannten Diode und der parasitären Kapazitäten wiedergibt; ein Stromgenerator G ist der Erzeuger des Leckstroms dieser Diode, der wiederum abhängig von der Temperatur und der empfangenen Strahlung ist. Die Spannung an den Anschlüssen der Fotodiode des zweiten Fühlers 4 liegt an den Eingängen von Schwellenwertschaltungen 20, 22. Die eine Schwellenwertschaltung 20 entspricht einem vorgegebenen oberen Schwellenwert S und die andere Schwellenwertschaltung 22 einem vorgegebenen unteren Schwellenwert S . Die Ausgangssignale der Schwellenwertschaltungen 20, 22 wirken auf ein herkömmliches bistabiles Glied 21 ein. Das Ausgangssignal F¹ des bistabilen Glieds 24 bildet das Ausgangssignal des Strom-Frequenz-Umsetzers. Dieses Ausgangssignal wird auch über eine Steuerleitung 26 dem Trennschalter 18 zugeführt.

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Die Wirkungsweise des Umsetzers ist folgende: Der Kondensator C der Fotodiode wird bei geschlossenem Abtrennschalter 18 aufgeladen, bis die Spannung an den Anschlüssen den oberen Schwellenwert S erreicht. In diesem Augenblick öffnet der Trennschalter 18. Die Diode 4 entladt sich durch den eigenen Leckstrom, bis der untere Schwellenwert S erreicht ist. Der Trennschalter 18 wird wieder geschlossen, und der Takt beginnt von neuem. Das Ausgangssignal F hat deshalb eine Frequenz, die gleich der des bistabilen Gliedes 24 ist, das von den Schwellenwerten S und S gesteuert wird. In Fig.

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ist schematisch der prinzipielle Aufbau des Umsetzers wiedergegeben. Er kann durch einen integrierten Schaltkreis mit Hilfe von MOS-Transistoren einfach verwirklicht werden. Insbesondere kann der Trennschalter 18, der schematisch durch ein mechanisches Schaltglied dargestellt ist, vorteilhaft mit Hilfe eines MOS-Transistors aufgebaut sein, wobei die'Steuer leitung 26 auf den Steuereingang des MOS-Transistors einwirkt. Darüber hinaus kann zwischen dem Ausgang des bistabilen Gliedes 24 und dem Steuereingang des Trennschalters 18 ein Koorekturschaltglied angeordnet werden, durch das kompensiert wird, daß das bistabile Glied 24 keinen unendlichen Verstärkungsfaktor oder Gewinn besitzt, sobald sein Schwellenwert der Schwingungen erreicht wird. Gemäß Fig. 2 werden zwei abgeglichene Fotodioden der Fühler 4 und einander zugeordnet. Die beiden Strom-Frequenz-Umsetzer, die die Auf- und die Entladung des die Fotodioden bildenden Kondensators C verwenden, müssen nämlich das gleiche Umsetzungsverhältnis besitzen, damit die Differenz der beiden Frequenzen auch wirklich proportional lediglich der Infrarot-Strahlung ist.

In Fig. 5 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel enes Teils der Signalverarbeitungs-Logikschaltung 12 zur Verarbeitung des vom Um-

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setzer 6 abgegebenen Signals F dargestellt. Diese Schaltung soll nämlich nur einen Alarm auslösen, wenn eine ausreichende Erhöhung der Temperatur während einer bestimmten Zeit erfolgt. Die Schaltung soll also einen Alarm nur dann auslösen, wenn die Temperatur, d. h. die Stromstärke des Signals I oder auch - dazu äquivalent - die Frequenz des Signals F ansteigt und wenn dieser Anstieg während einer bestimmten Zeit erhalten bleibt.

Bevor die Signalverarbeitungs-Logikschaltung 12 der Fig. 5 im einzelnen erläutert wird, sei kurz das Funktionsprinzip erläutert. Die Schaltung enthält im wesentlichen einen ersten Zähler C , der die für die Temperatur charakteristischen Impulse, z. B. des Signals F , zählt, und einen zweiten Zähler C , der die Impulse eines Zeitsignals H konstanter Frequenz zählt. Zunächst werden die Impulse des Signals F und des Signals H während eines bestimmten ersten Zeitintervalls Q gezählt. Während des Zeitintervalle θ werden die vom Signal F abgegebenen Impulse im ersten Zähler C und die vom Zeitsignal-Generator 30 abgegebenen Impulse im Zähler C gezählt. Mit der Frequenz F des Signals F während des Zoitintervalls O hat der erste Zähler

C dann C Impulse gezählt (C = F * θ ) und hat der zweite 1 1}1 1,111 1

Zähler C dann C Impulse gezählt, was dem Wert H · O ent-

spricht. Dann zählen die Zähler C , C während eines zweiten Zeitintervalls O- die von den Signalen F und H erhaltenen Impulse wieder zurück. Das zweite Zeitintervall O wird so bestimmt, daß der erste Zähler C sich auf dem Zählerstand Null befindet, nachdem die Impulse des Signals F während des zweiten Zeitintervalls O zurückgezählt sind.

Daraus ergeben sich nun C= F · O und C=H^-Q,

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- Ii -

wobei die Frequenz F die Frequenz des Signals F während der Zeit dauer O ist, sowie die Beziehung C = C = C. Am Ende der 2 1,2 1,1

Zeitdauer θ ist der Zählerstand A C des zweiten Zählers C :

L·* L* £t

F F

το _ τι

= C -C - HiO -Q)C -^= —

^C2,l ^C2,2 - ^H(O1 2^;CF_T1F_T2

— = konstant;

^FT1

daraus ergibt sich

FF
^T2 - ^T1

Folglich ist also nach dem ersten oder Vorwärtszähl-Zeitintervall θ und dem zweiten oder Rückwärtszähl-Zeitintervall Q der Zählerstand des zweiten Zählers C proportional der relativen Temperaturerhöhung. Damit nun die Anzeigen durch den Fühler tatsächlich einem Brand entsprechen, muß die relative Temperaturerhöhung für jede Meßperiode (Θ + θ ) größer als ein bestimmter Schwellenwert sein, was durch Vergleichen des Wertes von -^C mit einem vorbestimmten Schwellenwert N festgestellt wird. Um sich zu vergewissern, daß es sich tatsächlich um einen Brand handelt, muß außerdem während η aufeinanderfolgender Meßperioden der Schwellenwert N der relativen Temperaturerhöhung überschritten werden. Das sind zwei Betriebsschritte, die die logische Schaltung, die in Fig. 5 dargestellt ist und im folgenden erklärt wird, bewirkt.

Das Signal F tritt in den ersten Zweirichtungszähler C über

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einen ersten Ausschalter 28 ein. In gleicher Weise ist der Zeitsignal-Generator 30 mit dem Eingang des zweiten Zweirichtungszählers C über einen zweiten Ausschaltet J2 verbunden, wobei die Ausschalter 28 und 32 miteinander gekoppelt sind. Die Steuerung der Vorwärtszählung und Rückwärtszählung der Zählet C und C ist so geschaltet, daß während des ersten Zeitintervalls O vorwärtsgezählt und während des zweiten Zeitintervalls O ι ückwärtsgezählt wird. Im ersten Zeitintervall θ sind die Ausschalter 28, 32 während dieses festen und voreingestellten Zeitintervalls O geschlossen.

Während des zweiten Zeitintervalls Q wird das Schließen der Ausschalter 28, 32 gesteuert mit einer voreingestellten Zeitverzögerung gegenüber dem Öffnungsaugenblick der Ausschalter 28, 32 am Ende des ersten Zeitintervalls θ , und sie werden wieder geschlossen, sobald der erste Zähler C auf Null zurückgegangen ist. Zu diesem Zweck ist der erste Zähler C mit einem Null-Fühler oder ersten Vergleicher 34 verbunden, dessen Ausgangssignal das Öffnen der Ausschalter 28, 32 steuert. Der zweite Zähler C ist mit einem zweiten Vergleicher 36 verbunden, der auf den ersten Wert N voreingestellt ist . Der zweite Vergleicher 36 ist so geschaltet, daß er an seinem Ausgang ein Signal nur am Ende des Rückwärtszähl-Zeitintervalls O abgibt. Wenn der Zählerstand des zweiten Zählers C größer als der Wert N ist ( AC größer N), gibt der zweite Vergleicher 36 ein Signal ab, das den Zählerstand eines dritten Zählers 38 um Eins erhöht, der rückwärtszählt und auf den zweiten Wert η voreingestellt ist. Wenn dagegen der Zählerstand des zweiten Zählers C kleiner als der erste Wert N ist, gibt der zweite Vergleicher 36 ein Signal ab, das den dritten Zähler 38 zum Rückstellen auf Null (RAZ) ansteuert. Beim Ausführungsbeispiel stellt das Rückstellen auf Null den

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dritten Zähler 38, der ja als Rückwärtszähler wirkt, auf den voreingestellten zweiten Wert n. Der dritte Zähler 38 ist mit einem Null-Detektor oder dritten Vergleicher 40 verbunden. Wenn der dritte Vergleicher 40 den Zählerstand Null am dritten Zähler 38 erfaßt hat, löst er ein Alarmsignal aus.

Die Logikschaltung 12 enthält auch eine (nicht dargestellte) Alarmschaltung, die ausgelöst wird, wenn die Temperatur einen bestimmten Maximalwert überschreitet; sie enthält lediglich einen die Frequenz F aufnehmenden Zähler, der während einer festen Zeit offen ist und eine logische Auslöseschaltung, die auslöst, wenn der Zählerstand des Zählers einen bestimmten Wert erreicht.

Die vorstehende Beschreibung betrifft die Verarbeitung des Frequenzsignals bzw. der Frequenz F₁ die der Temperaturerhöhung entspricht. Die Logikschaltung zur Verarbeitung des Frequenzsignals F„,

das der Erfassung der Infrarot-Strahlungs-Frequenz entspricht, ist sehr verschieden. Es handelt sich dabei um eine Schaltung, die dazu bestimmt ist, Änderungen des Frequenzsignals F zu erfassen, die bei

einer für einen Brand charakteristischen Frequenz F bewirkt werden. Z. B. wird das Signal F bei der Frequenz F in bei dieser Frequenz und während einer festen Zeit offenen Zählern überprüft und eine Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Zählungen gebildet; wenn diese Differenz einen Schwellenwert genügend oft hintereinander überschreitet, gilt die Frequenz F als ausgesendet und wird der Alarm ausgelöst. Um den Aufbau der Schaltung zu vereinfachen, kann übrigens zur Durchführung dieser aufeinanderfolgenden Prüfungen die Schaltung gemäß Fig. 5 wenigstens im Teil bis zum zweiten Vergleicher 36 verwendet

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werden, wobei die Abfrageschaltung der von dem zweiten Vergleicher abgegebenen Elementar- oder Einzelalarme verschieden ist.

Die Logikschaltung 12 kann andere Logik-Bauelemente enthalten, durch die ein Alarm nur dann ausgelöst wird, wenn die Erfassung der Temperatur und die Erfassung der Infrarotstrahlung gleichzeitig eine positive Antwort gibt oder, im Gegenteil, sobald die eine oder die andere Erfassung ein positives Ergebnis zeigt. Es kann auch eine gewichtete Summe der Einzelalarme, abhängig von der Temperatur und der Infrarot-Strahlung, erzeugt werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Falsch- oder Fehlalarmen vermindert wird. Derartige Schaltungen sind dann so einfach ausführbar, daß sie nicht näher erläutert werden müssen.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel entspricht einem Gesamt-Geber, der gleichzeitig eine Erhöhung der Temperatur und die Änderungen der Infrarot-Strahlung berücksichtigt. Selbstverständlich kann auch ein Brand- oder Feuermelder ausgeführt sein, der lediglich auf die Temperatur anspricht. Es werden dann lediglich der erste Fühler 2, der erste Strom-Frequenz-Umsetzer 6 und eine vereinfachte Verarbeitungs- oder Logikschaltung 12 verwendet, je nachdem, wie der in Fig. 5 enthaltene Teil umfaßt wird. Es ist auch ein Feuermelder aufbaubar, der lediglich auf die Infrarot-Strahlung anspricht. In diesem Fall erhält die Logikschaltung 12 nur das Signal F und weist nur den Teil auf, der der Erfassung der Frequenz der Infrarot-Strahlung entspricht. Eine Vereinfachung kann dabei übrigens dadurch erreicht werden, daß nur der zweite Fühler 4 verwendet wird, nämlich die nicht abgedeckte Fotodiode, die gleichzeitig empfindlich für Temperatur und für Infrarot-Strahlung ist. Oft bringt nämlich die Änderung des Leck-

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Stroms infolge der Temperaturänderung keine merkbare Schwierigkeit mit sich, um die zum Auslösen des Infrarot-Alarms verwendete Frequenz zu erkennen,und die Differenzschaltung erweist sich als unnötig. Selbstverständlich können auch andere besondere Fühlerarten verwendet werden, die die direkte Umsetzung oder indirekte Umsetzung, z. B. der Temperatur, in eine Stromstärke ermöglichen. Es können auch Fühler verwendet werden, die die (z. B.) Temperatur in eine Spannung umsetzen, wobei der Fühler mit einem Spannungs-Strom Umsetzer verbunden ist.

Schließlich ist auch der erfindungsgemäße Alarmgeber keineswegs auf die Erfassung oder Meldung von Bränden beschränkt, sondern umfaßt jede Erfassung oder Meldung, bei der ein Fühler ein Signal abgibt, das in eine Frequenz umgewandelt wird, wobei diese Frequenz weiter verarbeitet wird, insbesondere durch Differenzbildung von aufeinanderfolgenden Zählungen, um das Alarmsignal zu bilden.

Z. B. kann der in Fig. 4a dargestellte zweite Fühler 4 durch die Schaltungen gemäß den Fig. 4b und 4c ersetzt werden.

In der Fig. 4d besitzt der Fühler 4 einen veränderlichen Widerstand R und ist mit einem Festkondensator C verbunden; die Entladungsgeschwindigkeit des Kondensators C und damit die Ausgangsfrequenz des Signal-Frequenz-Umsetzers ist abhängig vom Widerstand R, der selbst abhängig von der Alarmgröße ist (z. B. Temperatur, Feuchte usw.) ·

In der Fig. 4c ist der Fühler 4 kapazitätsempfindlich und mit einer festen Entladeschaltung verbunden, wobei z. B. der Widerstand P

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die Entladungsgeschwindigkeit des Kondensators C bestimmt, weshalb die Ausgangsfrequenz des Signal-Frequenz-Umsetzers eine Funktion der Kapazität des Kondensators C ist, die ihrerseits eine Funktion der Alarmgröße ist (z. B. Druck, Feuchte, Annäherung usw.).

Der Fühler kann ebenso durch einen Ionisationskammer-Rauchdetektor gebildet sein. Ein derartiger Fühler gibt nämlich ein elektrisches Signal ab, dessen Amplitude umgekehrt proportional der Rauchdichte ist. In diesem Fall sind die relativen Frequenzänderungen nicht mehr Erhöhungen, sondern Erniedrigungen. Die geringen Änderungen, die bei der beschriebenen Schaltung durchgeführt werden müssen, sind einfach.

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Claims

Pa tentaηsprüche

ι 1./Alarmgeber in bezug auf mindestens eine signifikante physikalische Größe,

gekennzeichnet durch

mindestens ein Umsetzglied (A) zum Umsetzen einer der festgehaltenen physikalischen Größen in ein elektrisches Signal, dessen Amplitude der Intensität der physikalischen Größe entspricht,

eine Verarbeitungsanordnung (B) des elektrischen Signals,

einen Vergleicher (C) zum Vorgleichen des Signals mit einem Bezugssignal (S ), und '

einen Alarmauslöser (D) zum Auslösen des Alarmsignals abhängig vom Vergleich.
2. Alarmgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Verarbeitungsanordnung (B) eine Meßanordnung zum Messen der relativen, zeitabhängigen Änderungen des elektrischen Signals ist,

der Vergleicher (C) die relativen Änderungen mit einem voreingestellten Schwellenwert vergleicht, und

der Alarmauslöser (D) den Alarm auslöst, wenn die Änderungen den Schwellenwelt überschreiten.

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3. Alarmgeber nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Umsetzer (6, 8) zum Umsetzen des elektrischen Signals in ein weiteres Signal, dessen Frequenz proportional der Amplitude des elektrischen Signals ist.
4. Alarmgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

das Umsetzglied (A) ein Fühler (2) ist, der einen temperaturabhängigen Strom I) abgibt,

der Umsetzer (6) den elektrischen Strom (i ) in ein elektrisches Frequenz-Signal (F ) proportional der Stromstärke umsetzt, und eine Meßanordnung die relativen zeitabhängigen Änderungen der Frequenz mißt.
5. Alarmgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Umsetzglied (A) enthält:

eine Fotodiode,

eine Einrichtung zum Anlegen einer Sperrichtungs-Vorspannung an die Fotodiode, und

eine Einrichtung zur Abnahme des Leckstroms der Fotodiode an deren Anschlüssen (B , B).
6. Alarmgeber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotodiode durch einen Schirm aus einem Infrarot undurchlässigen Werkstoff abgedeckt ist.

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7. Alarmgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß

das Umsetzglied (A) ein Fühler (4) ist, der einen im wesentlichen der von ihm empfangenen Infrafot-Strahlung proportionalen Strom (I) abgibt, und

der Alarmauslöser (D) über die Verarbeitungsanordnung (B) den Alarm auslöst, wenn die Frequenzänderung des elektrischen Signals bei einer charakteristischen Frequenz (F) erfolgt.
8. Alarmgeber nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

einen ersten Fühler (2), der einen tempeiaturproportionalen ersten Strom (I ) abgibt,

einen ersten Umsetzer (6) des ersten Stroms (I) in ein erstes elektrisches Frequenz-Signal (F ) proportional der Stromstärke des ersten Stroms (I ),

einen zweiten Fühler (4), der einen der Gesamteinwirkung der Temperatur und der Infrarot-Strahlung auf den zweiten Fühler (4) proportionalen zweiten Strom (I ) abgibt,

einen dem ersten Umsetzer (6) identischen zweiten Umsetzer (8) des zweiten Stroms (I) in ein zweites elektrisches Frequenz-Signal (F ) proportional der Stromstärke des zweiten Stroms (I), und

ein Signalerzeugerglied (10) zum Erzeugen eines dritten elekien Frequenz-Signals (F ) gleich der Difft

elektrischen Frequenz-Signale (F , F), wobei

trischen Frequenz-Signals (F ) gleich der Differenz der beiden ersten

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die Verarbeitungsanordnung (8) und der Alarmauslöser (D) den Alarm auslösen, wenn die Frequenzänderung des dritten elektrischen Frequenz-Signals (F ) bei einer charakteristischen Frequenz (F) erfolgt.
9. Alarmgeber nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß der erste Fühler (2) eine in Sperrichtung vorgespannte und

von einem Schirm abgedeckte Fotodiode ist, und

daß der zweite Fühler (4) eine in Sperrichtung vorgespannte Fotodiode ist.
10. Alarmgeber nach einem der Ansprüche 3-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (6, 8) in eine Frequenz enthält: einen Kondensator (C), eine Entladeschaltung (R; G), zwei Schwellenwertschaltungen (20, 22) für einerseits einen oberen Schwellenwert (S ) und andererseits einen unteren Schwellenwert (S ), die mit den Anschlüssen des Kondensators (C) und mit je einem Eingang eines bistabilen Glieds (24) verbunden sind, dessen Ausgangssignal das Ausgangssignal (F') des Umsetzers (6, 8) ist und außerdem einen Trennschalter (18) betätigt, der den Kondensator (C) von einer Spannungsversorgung (14, 16) abtrennt.
11. Alarmgeber nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

einen Fühler (2), der ein Signal abgibt, dessen Intensität abhängig von einer ersten physikalischen Größe ist,

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einen Umsetzer (6) des Signals in ein elektrisches Frequenz-Signal (F₁) proportional der Intensität des Signals,

einen ersten Zweirichtungszähler (C-), der mit dem Ausgang des Umsetzers (6) über einen ersten Ausschalter (28) verbunden ist,

einen zweiten Zweirichtungszähler (C ), der mit dem Ausgang eines Zeitsignal-Generators (30) fester Frequenz über einen mit dem ersten Ausschalter (28) gekoppelten zweiten Ausschalter (32) verbunden ist,

einen mit dem ersten Zweirichtunaszähler (C) verbundenen

ersten Vergleicher (34), der einen die öffnung der Ausschalter (28, 32) steuernden Impuls abgibt, wenn der erste Zweirichtungszähler (C ) den Zählerstand Null besitzt, und

einen mit dem zweiten Zweirichtungszähler (C ) verbundenen zweiten Vergleicher (36), der auf einen ersten Wert (N) voreingestellt ist.
12. Alarmgeber nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch

einen mit einem auf einen zweiten Wert (n) voreingestellten dritten Vergleicher (40) verbundenen dritten Zähler (38), dessen Zählerstand durch die von dem zweiten Vergleicher (36) abgegebenen Impulse steigt, wenn der Zählerstand des zweiten Zweirichtungszählers (C ) größer oder gleich dem ersten Wert (N) ist,

die Zufuhr eines Signals (RAZ) zur Rückstellung auf Null des

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dritten Zählers (38) aufgrund von vom zweiten Vergleicher (36) abgegebenen Impulsen, wenn der Zählerstand des zweiten Zählers (C ) kleiner als der erste Wert (N) ist, und

Auslösen eines Alarms durch den dritten Vergleicher (40), wenn der Zählerstand des dritten Zählers (38) den zweiten Wert (n) erreicht-
13. Alarmgeber nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch einen Vergleicher zum Vergleichen der vom Umsetzer (6) abgegebenen Frequenz (F ) mit einer voreingestellten Frequenz f .

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