DE2530848A1

DE2530848A1 - Electronic fire detection circuit - avoids false alarms by monitoring waveform shape of detected parameters over suitable period

Info

Publication number: DE2530848A1
Application number: DE19752530848
Authority: DE
Inventors: Hideo Ito; Masanori Kawamura
Original assignee: Nohmi Bosai Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 1974-07-20
Filing date: 1975-07-10
Publication date: 1976-02-05
Also published as: JPS5115886U; JPS5727109Y2

Abstract

An electronic circuit in more than one form for use processing the analogue signal from a basic transducer and for monitoring the waveform of this signal to avoid false alarms is used. The circuit finds the first and second derivatives of the waveform with respect to time, and if this is always positive over a certain period, triggers the alarm system. A detailed circuit for dealing with a temperature dependent waveform of this type consists of an amplifier (A) a shaping network (D, F, D, L) and a transistor switch (SW). The circuit can be applied to a thermocouple transducer (TP). A similar circuit for application to temperature dependent diodes (D1) and for application to ionization detection chambers, for smoke detection and for application to ionization detection chambers, for smoke detection (CH1, CH2) may be used.

Description

Brandmelder Die Erfindung betrifft einen Brandmelder mit einem Fühlerelement zur Umwandlung einer Brandkenngrösse in ein elektrisches Signal und einer Auswerteschaltung zur Alarmgabe bei Ueberschreitung des Schwellenwertes durch die Brandkenngrösse bzw. deren Anstiegsgeschwindigkeit. Fire alarm The invention relates to a fire alarm with a sensor element for converting a fire parameter into an electrical signal and an evaluation circuit to give an alarm if the threshold value is exceeded by the fire parameter or their rate of rise.

Brandmelder der genannten Art sind eingerichtet, einen Brandalarm auszulösen, wenn gewisse, von einem möglichen Brand herrührende Phänomene eine bestimmte Intensität erreichen. Als solche Brandkenngrössen dienen beispielsweise die Raumtemperatur, die Rauch-, Brandaerosol- oder Brandgaskonzentration oder andere geeignete Phänomene. In gewissen Fällen hat es sich als zweckmässig erwiesen, nicht die Brandkenngrösse selbst, sondern eine geeignete Funktion derselben, z, B. die Aenderungsgeschwindigkeit der Raumtemperatur oder Rauchdichte, zur Auswertung zu verwenden.Fire detectors of the type mentioned are set up, a fire alarm trigger when certain phenomena resulting from a possible fire cause a certain Reach intensity. Such fire parameters are, for example, the room temperature, the smoke, fire aerosol or fire gas concentration or other suitable phenomena. In certain cases it has proven to be useful, not the fire parameter itself, but a suitable function of the same, e.g. the rate of change the room temperature or smoke density, to be used for the evaluation.

Solche Brandmelder haben bei der praktischen Verwendung den Nachteil, dass sie bei Einwirkung gewisser Störgrössen, welche nicht mit einem Brand zu tun haben, einen falschen Alarm auslösen können.In practical use, such fire detectors have the disadvantage that they are affected by certain disturbance variables, which have nothing to do with a fire can trigger a false alarm.

Beispielsweise können Temperaturmelder einen Fehlalarm auslösen, wenn nach dem Einschalten eines Heizgerät es die Raumtemperatur ansteigt bzw. die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit infolge des Einschaltens des Heizgerätes den vorgegebenen Schwellenwert für.For example, temperature detectors can trigger a false alarm if After switching on a heater, the room temperature rises or the rate of temperature rise as a result of the heater being switched on, the specified threshold value for.

die Alarmgabe überschreitet. In ähnlicher Weise kann durch Rauchstösse, welche von Zigarettenrauchern herrühren, bei einem Rauchmelder ein Fehlalarm ausgelöst werden. Bei vorbekannten Brandmeldern war es daher nötig, die Empfindlichkeit auf einen so niedrigen Wert einzustellen, dass ein Fehlalarm durch solche Störeffekte vermieden wurde.exceeds the alarm. Similarly, bursts of smoke, which originate from cigarette smokers, triggered a false alarm in the case of a smoke detector will. In the case of previously known fire detectors, it was therefore necessary to increase the sensitivity set such a low value that a false alarm is generated by such interference was avoided.

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der erwähnten Nachteile und die Schaffung eines Brandmelders mit erhöhter Empfindlichkeit und trotzdem verbes serter F ehlalarmsicherheit.The aim of the invention is to eliminate the disadvantages mentioned and the creation of a fire detector with increased sensitivity and still verbes enhanced false alarm security.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung eine Einrichtung zur Bildung der zweiten Zeitableitung der Brandkenngrösse aufweist1 sowie eine Einrichtung zur Herabsetzung des Schw-ellenwertes für die Alarmgabe, wenn die zweite Ableitung der Brandkenngrösse einen positiven Wert hat.The invention is characterized in that the evaluation circuit has a device for generating the second time derivative of the fire parameter1 as well as a device for lowering the threshold value for the alarm, if the second derivative of the fire parameter has a positive value.

Die Erfindung benützt die bei vorbekannten Brandmeldern bisher nicht im nötigen Umfang berücksichtigte Tatsache, dass der zeitliche Verlauf einer Brandkenngrösse oder die zeitliche Energieentwicklung bei einem echten Brand sehr verschieden von derjenigen bei einer Störgrösse, z. B. bei Einschaltung eines Heizgerätes, sind. Zur Erläuterung ist in Figur 1 die zeitliche Entwicklung nach Einschalten eines Heizgerätes und in Figur 2 nach Ausbruch eines Brandes dargestellt.The invention has so far not used the previously known fire alarms the fact that the temporal course of a fire parameter or the development of energy over time in a real fire is very different from those in the event of a disturbance, e.g. B. when switching on a heater are. For explanation, FIG. 1 shows the development over time after switching on a Heater and shown in Figure 2 after the outbreak of a fire.

Da Boiler, Elektroöfen und zur Raumheizung benützte elektrische Heizgeräte mittels eines kontinuierlichen Verbrennungsvorganges arbeiten oder eine konstante elektrische Leistungsaufnahme aufweisen, kann angenommen werden, dass die pro Zeiteinheit erzeugte Wärme-QH energie nahezu konstant ist. Daher kann die Zeitabhängigkeit der Wärmeentwicklung, wie in Figur 1A dargestellt, durch einen konstanten Wert nach dem Einschalten bei t = 0 wiedergegeben werden. Die Temperatur T an einem beliebigen Punkt der Raumdecke ändert sich dann mit der Zeit t wie in Figur als b dargestellt, d. h. der Temperaturanstieg beginnt nach einer gewissen Zeitverzögerung tl exponentiell und strebt einem bestimmten Sättigungswert zu.There boilers, electric ovens and electric heaters used for space heating work by means of a continuous combustion process or a constant one electrical power consumption, it can be assumed that the per unit of time generated heat-QH energy is almost constant. Therefore, the time dependency of the Heat generation, as shown in Figure 1A, by a constant value after switching on at t = 0. The temperature T at any The point of the ceiling then changes with time t as shown in figure as b, d. H. the temperature rise begins exponentially after a certain time delay tl and aims at a certain saturation value.

Dagegen erfolgt die Energie- und Temperaturentwicklung bei einem normalen Brand wie in Figur 2 dargestellt, sehr verschieden, ausgenommen spezielle Brandarten, z. B. explosionsartige Brände durch Zündung brennbarer Chemikalien. Normalerweise entsteht ein Feuer aus kleinen Brandherden, z. B. durch eine weggeworfene Zigarette oder durch Ueberhitzung eines Elektrogerätes, und am Anfang ist die Wärmeentwicklung pro Zeiteinheit relativ klein. Durch Ausdehnung des Brandherdes auf benachbarte, brennbare Stoffe nimmt die Energieentwicklung langsam und graduell zu. Daher ist im Frühstadium eines Brandes der Verbrennungsvorgang keine Konstante wie im Falle der Raumheizung, sondern nimmt umso mehr zu, je mehr brennbares Material in den Verbrennungsvorgang einbezogen wird. Die Wärmeerzeugung QF pro Zeiteinheit nimmt daher zu und kann in den meisten Fällen nach dem Ergebnis vieler Versuche durch die Formel: QF = dargestellt werden, wobei K und n entsprechende Konstanten sind (n>, 1).In contrast, the development of energy and temperature takes place in a normal one Fire as shown in Figure 2, very different, with the exception of special types of fire, z. B. Explosive fires caused by the ignition of flammable chemicals. Normally a fire arises from small sources of fire, e.g. B. by a discarded cigarette or by overheating an electrical appliance, and in the beginning there is the development of heat relatively small per unit of time. By expanding the source of the fire to neighboring, flammable substances, the energy development increases slowly and gradually. thats why in the early stages of a fire the combustion process is not a constant as in the case the space heating, but increases the more combustible material in the Combustion process is included. The heat generation QF per unit of time increases therefore to and can in most cases after the result of many attempts through the formula: QF = can be represented, where K and n are corresponding constants (n>, 1).

Dieser Zusammenhang gilt im Frühstadium eines Brandes. Bedingt durch die Erschöpfung brennbaren Materials und des Sauerstoffs im Laufe des Verbrennungsvorganges kann die Wärmeentwicklung QF im Laufe der Zeit einemSättigungsgradzustreben, wie in Figur 2a dargestellt. Jedoch hängt der Wert und die Zeitdauer bis zur Sättigung jeweils von den Umständen des einzelnen Brandfalles ab.This relationship applies in the early stages of a fire. Due the depletion of combustible material and oxygen in the run During the combustion process, the heat development QF can strive towards a degree of saturation in the course of time, as shown in Figure 2a. However, the value and the time to saturation depend each depends on the circumstances of the individual fire.

Entsprechend dem in Figur 2 dargestellten Verlauf der Energieentwicklung bei einem Brand ändert sich die Raumtemperatur mit der Zeit bei einem echten Brand etwa gemäss der in Figur 2b dargestellten Kurve. Durch Vergleich der Figuren lb und 2b erkennt man als charakteristischen Unterschied, dass der Temperaturverlauf nach Einschaltung eines Heizgerätes gemäss Figur lb nach oben konvex verläuft, während der Temperaturverlauf bei einem Brand, wie in Figur 2b, nach unten konvex verläuft.Corresponding to the energy development curve shown in FIG in a fire, the room temperature changes over time in a real fire roughly according to the curve shown in FIG. 2b. By comparing the figures lb and 2b can be seen as a characteristic difference that the temperature profile after switching on a heater according to Figure lb is convex upwards, while the temperature profile in the event of a fire, as in FIG. 2b, is convex downwards.

Aehnlich liegen die Verhältnisse im Falle der Erzeugung von Zigarettenrauch in einem Büro oder Konferenzraum, wo angenommen werden kann, dass die Raucherzeugung pro Zeiteinheit nahezu konstant ist, so dass der zeitliche Verlauf der Rauchkonzentration im Fall von Zigarettenrauch ebenfalls wie in Figur lb nach oben konvex ist, während er im Falle eines Brandes wie in Figur 2b nach unten konvex ist.The situation is similar in the case of the production of cigarette smoke in an office or conference room where smoke can be presumed to be generating per unit of time is almost constant, so that the course of the smoke concentration over time in the case of cigarette smoke is also convex upwards as in FIG. 1b, while it is convex downwards in the event of a fire, as in FIG. 2b.

In den Figuren 3, 5 und 6 sind spezielle Schaltungen von Brandmeldern wiedergegeben, welche den genannten unterschiedlichen zeitlichen Verlauf einer Störgrösse und einer echten Brandkenngrösse zur Alarmgabe bzw. zur Fehlalarmunterdrtickung auswerten, und zwar am Beispiel eines Temperaturdifferentialmelders, eines Temperaturmaximalmelders und eines Ionisationsbrandmelders. Figur 4 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung an bestimmten Punkten der Schaltung dieser Brandmelder, d. h. den zeitlichen Verlauf verschiedener Funktionen der ausgewerteten Brandkenngrösse im Falle einer Störung und eines Brandes.In Figures 3, 5 and 6 are special circuits of fire alarms reproduced, which said different time course of a disturbance variable and a real fire parameter Alarm signaling or false alarm suppression evaluate, using the example of a temperature differential detector, a temperature maximum detector and an ionization fire detector. FIG. 4 shows the voltage curve over time at certain points in the circuit of these fire alarms, d. H. the course over time various functions of the evaluated fire parameter in the event of a malfunction and a fire.

Figur 3 gibt das Schaltbild eines erfindungsgemässen Temperaturdifferentialmelders wieder. Als Fühlerelement dient dabei ein Thermoelement TP, welches so angeordnet ist, dass seine heisse Lötstelle HJ der Wärme der Umgebung ausgesetzt ist und seine kalte Lötstelle CJ eine grössere thermische Zeitkonstante hat als die heisse Lötstelle HJ. Daher ist das Ausgangssignal V1 dieses Fühlerelementes TP proportional zur Temperaturanstiegsgeschwindigkeit. Diese kleine Spannung V1 wird durch einen Verstärker A verstärkt und die verstärkte Spannung V2 an die Enden eines Widerstandes R1 angelegt.FIG. 3 shows the circuit diagram of a temperature differential detector according to the invention again. A thermocouple TP, which is arranged in this way, serves as the sensor element is that his hot solder joint HJ is exposed to the heat of the environment and his cold solder joint CJ has a greater thermal time constant than the hot solder joint HJ. The output signal V1 of this sensor element TP is therefore proportional to the rate of temperature rise. This small voltage V1 is amplified by an amplifier A and the amplified Voltage V2 is applied to the ends of a resistor R1.

Zwischen der positiven und negativen Leitung a und b, welche an eine Spannungsquelle angeschlossen sind, liegt eine elektrische Schaltung SW, welche einen Schaltkreis bildet, der bei Ueberschreitung eines bestimmten Schwellenwertes ein Alarmsignal, z. B. einen erhöhten Strom, über die Leitungen zu einer nicht dargestellten Alarmzentrale schickt. Diese Schaltung SW enthält einen Transistor T2, welcher über die Widerstände R7 und R8 an die Leitungen angeschlossen ist, sowie einen Transistor T3, dessen Basis durch den Spannungsabfall am Widerstand R8 angesteuert wird, und welcher über den Widerstand R9 mit Leitung b verbunden ist. Parallel zum Widerstand R8 liegt ein Kondensator C4. Weiterhin ist ein Widerstand R5 parallel mit einem Kondensator C3 und in Serie mit einem Widerstand R6 an den Verbindungspunkt von Transistor T2 und Widerstand R7 angeschlossen. Andererseits liegt der Widerstand R5 zusätzlich über einen Transistor T1 und dessen Emitter-Widerstand R4 zwischen den Leitungen a und b.Between the positive and negative lines a and b, which are connected to a Voltage source are connected, there is an electrical circuit SW, which forms a circuit which, when a certain threshold value is exceeded an alarm signal, e.g. B. an increased current through the lines to a not shown Alarm center sends. This circuit SW includes a transistor T2, which above the resistors R7 and R8 connected to the lines, as well as a transistor T3, the base of which is controlled by the voltage drop across resistor R8, and which is connected to line b via resistor R9. Parallel to the resistance A capacitor C4 is connected to R8. Furthermore, a resistor R5 is in parallel with one Capacitor C3 and in series with a resistor R6 at the junction of Transistor T2 and resistor R7 connected. On the other hand, there is resistance R5 additionally via a transistor T1 and its emitter resistor R4 between lines a and b.

Der Eingangstransistor T2 des Schaltkreises SW wird nun durch die Ausgangsspannung V2 des Verstärkers A bzw. durch den Spannungsabfall am Widerstand R1 angesteuert. Sobald die Spannung V2 die Summe des Spannungsabfalls V5 am Widerstand R7 und der Schaltspannung des Transistors T2 übersteigt, wird der Transistor T2 leitend und die Transistoren T3 und T4 werden ebenfalls zufolge des erhöhten Spannungsabfalls an Widerständen R8 und R9 leitend. Die Transistoren T3 und T4 bilden eine Rückkoppelungsschaltung, so dass der Schaltkreis SW in einen selbsthaltenden Schaltzustand übergeht.The input transistor T2 of the circuit SW is now through the Output voltage V2 of amplifier A or by the voltage drop across the resistor R1 controlled. As soon as the voltage V2 is the sum of the voltage drop V5 across the resistor R7 and the switching voltage of the transistor T2 exceeds, the transistor T2 conductive and the transistors T3 and T4 are also due to the increased voltage drop conductive at resistors R8 and R9. The transistors T3 and T4 form a feedback circuit, so that the switching circuit SW goes into a latching switching state.

Andererseits wird das Signal V2 über einen weiteren Kanal ausgewertet. Dieser enthält zunächst ein Differenzierglied DF bestehend aus dem Kondensator C1 und dem Widerstand R2, an deren Ausgang ein Signal V3 erscheint, welches dem zeitlichen Differentialquotienten der Spannung V2 entspricht. Dieses Signal V3 steuert über einen Verzögerungskreis DL,bestehend aus dem Widerstand R3 und dem Kondensator C2, den Eingang eines Emitter-Folgerverstärkers, bestehend aus den Transistoren T1 und dem Widerstand R4 an. Da dieser Transistor Tl parallel zu den Widerständen R6 und R7 des die Emitterspannung des Transistors T2 bestimmenden Spannungsteilers liegt und somit diese Emitterspannung beeinflusst, wird der Schaltkreis SW nicht nur durch die Eingangsspannung V2 beeinflusst, sondern zusätzlich durch den Leitungszustand des Transistors T1.On the other hand, the signal V2 is evaluated via a further channel. This initially contains a differentiating element DF from the Capacitor C1 and resistor R2, at the output of which a signal V3 appears, which corresponds to the time differential quotient of the voltage V2. This Signal V3 controls a delay circuit DL consisting of resistor R3 and the capacitor C2, the input of an emitter follower amplifier, consisting of the transistors T1 and the resistor R4. Since this transistor Tl parallel to the resistors R6 and R7 which determine the emitter voltage of the transistor T2 Voltage divider and thus affects this emitter voltage, the circuit is SW not only influenced by the input voltage V2, but also by the conduction state of transistor T1.

Anhand von Figur 4 wird die Wirkungsweise dieser Schaltung erläutert.The mode of operation of this circuit is explained with reference to FIG.

Figur 4al zeigt wiederum den Temperaturverlauf nach Einschalten eines Heizgerätes, während Figur 4bl den Temperaturverlauf bei einem Brand wiedergibt. Die verstärkten Ausgangsspannungen V2, welche die Temperaturanstiegsgeschwindigkeiten in den beiden Fällen darstellen, sind in den Figur 4a2 und 4b2 dargestellt. Nach Differentiation durch den Differenzierkreis DF ergeben sich die in den Figuren 4a3 und 4b3 wiedergegebenen Spannungen V3.FIG. 4al again shows the temperature profile after switching on one Heater, while Figure 4bl shows the temperature curve in a fire. The amplified output voltages V2, which the temperature rise rates represent in the two cases are shown in Figures 4a2 and 4b2. To Differentiation by the differentiating circle DF results in those in FIGS. 4a3 and 4b3 reproduced voltages V3.

Dabei entsprechen die gestrichelten Kurventeile dem theoretischen Verlauf, während die durchgezogenen Linien dem wirklichen Verlauf entsprechen. Die Unterschiede sind auf die thermischen Zeitkonstanten des Thermoelementes TP zurückzuführen, d. h. auf die obere Frequenzgrenze bei der zeitlichen Differentiation der Temperatur.The dashed parts of the curve correspond to the theoretical Course, while the solid lines correspond to the real course. the Differences are due to the thermal time constants of the thermocouple TP returned, d. H. to the upper frequency limit for the time differentiation the temperature.

Es zeigt sich also gemäss Figur 4a3, dass die Spannung V3, welche dem zweiten Differentialquotienten der Temperatur entspricht, nach der Einschaltung eines Heizgerät es zunächst während einer kurzen Zeit eine positive Spitze aufweist, dann schnell auf einen negativen Wert fällt und dann langsam auf 0 zurückgeht.It is thus shown according to Figure 4a3 that the voltage V3, which corresponds to the second differential quotient of the temperature after switching on of a heater it initially shows a positive peak for a short period of time, then quickly drops to a negative value and then slowly goes back to 0.

Im Falle eines Brandes hat die Spannung V3 oder die zweite Ableitung der Temperatur während des gesamten Brandverlaufes einen positiven Wert, wie Figur 4b3 zeigt. Dieser charakteristische Unterschied des Verlaufs der zweiten Ableitung der Brandkenngrösse wird nun zur Unterdrückung eines Fehlalarms im Störungsfalle und zur Erhöhung der Empfindlichkeit im Brandfall ausgenützt. Dabei ist es zweckmässig, die positive Einschaltspitze von V3 im Störungsfall durch eine Zeitverzögerungseinrichtung mit einer längeren Zeitkonstante als V zu unterdrücken. Dies kann durch geeignete Wahl der Widerstände R3 und R5, sowie der Kondensatoren C2 und C3 geschehen, so dass während der Zeit t der Spannungsabfall V4 am Widerstand R5 fast auf 0 oder zumindest auf einem sehr kleinen Wert gehalten werden kann und damit die Emitterspannung des Transistors T2 ebenfalls nicht durch die sehr kurzzeitige positive Spitze von V3 beeinflusst wird.In the event of a fire, the voltage has V3 or the second derivative the temperature during the entire course of the fire has a positive value, as shown in the figure 4b3 shows. This characteristic difference in the course of the second derivative the fire parameter is now used to suppress a false alarm in the event of a malfunction and used to increase sensitivity in the event of fire. It is useful to the positive inrush of V3 in the event of a fault by a time delay device with a longer time constant than V. This can be done through appropriate Choice of resistors R3 and R5, as well as capacitors C2 and C3 happen like this that during the time t the voltage drop V4 across the resistor R5 almost to 0 or can at least be kept at a very small value and thus the emitter voltage of the transistor T2 also not due to the very brief positive peak of V3 is influenced.

Nach diesem Einschwingvorgang bleibt im Störungsfall V3 während langer Zeit negativ. Dadurch wird T1 gesperrt gehalten und damit ändert sich die Emitterspannung V5 des Transistors T2 ebenfalls kaum.After this transient process, V3 remains for a long time in the event of a fault Time negative. This keeps T1 blocked and the emitter voltage changes V5 of the transistor T2 also hardly.

Der Schwellenwert des Schaltkreises SW wird daher auf einem hohen Wert gehalten und der Brandmelder bleibt unempfindlich, so dass ein Fehlalarm unterdrückt werden kann.The threshold value of the switching circuit SW therefore becomes high Value and the fire detector remains insensitive, so that a false alarm is suppressed can be.

Im Brandfall hat dagegen V3 dauernd einen positiven Werts und T1 bleibt leitend, so dass der Spannungsabfall V4 am Widerstand R5 ansteigt und die Emitterspannung V5 des Transistors T2 absinkt. Dadurch wird der Schwellenwert herabgesetzt und die Empfindlichkeit des Brandmelders erhöht, so dass dieser bereits in einem früheren Stadium eines Brandes ein Alarmsignal gibt, jedoch andererseits trotz der erhöhten- Empfindlichkeit nicht auf Störgrössen, wie z. B. die Einschaltung eines Heizgerätes, reagiert.In the event of a fire, on the other hand, V3 has a permanently positive value and T1 remains conductive, so that the voltage drop V4 across the resistor R5 increases and the emitter voltage V5 of transistor T2 drops. This lowers the threshold and the Sensitivity of the fire detector increased, so that this was already in an earlier At the stage of a fire, but on the other hand despite the increased Sensitivity not to disturbances such as B. switching on a heater, reacted.

Figur 5 zeigt das Schaltbild eines erfindungsgemässen Temperaturmaximalmelders. Dabei dient ein Paar von Siliziumdioden D1 als Temperaturfühlerelement. Diese sind in Serie miteinander und mit einem Widerstand Rl zwischen den mit einer Spannungsquelle verbundenen positiven Anschlüssen a und b angeordnet. Mittels eines zweistufigen Transistorverstärkers Al, bestehend aus den Transistoren T1 und T2, sowie den Widerständen R2, R3, R4, wird die am Verbindungspunkt p auftretende Fühlerausgangsspannung auf einen Wert VO verstärkt.FIG. 5 shows the circuit diagram of a maximum temperature detector according to the invention. A pair of silicon diodes D1 serve as a temperature sensor element. These are in series with each other and with a resistor Rl between those with a voltage source connected positive terminals a and b arranged. By means of a two-stage Transistor amplifier Al, consisting of the transistors T1 and T2, and the resistors R2, R3, R4, the sensor output voltage occurring at connection point p is applied amplifies a value VO.

Andererseits ist zwischen den Leitung a und b wiederum ein genau gleich aufgebauter Schaltkreis SW wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 angeordnet. Dieser Schaltkreis SW besteht wiederum aus einem Eingangstransistor T4 und den beiden Schalttransistoren T5 und T6 sowie den zugehörigen Emitter- und Kollektorwiderständen Rll, R12 und R13, den zusätzlichen Spannungsteiler-Widerständen R9 und R10 für die Einstellung der Emitterspannung von T4 sowie den Kondensatoren C3 parallel zu R9 und C4 parallel zu R12. Wiederum wird die Basis des Eingangstransistors T4 direkt von der Fühlerausgangsspannung VO angesteuert.On the other hand, one is exactly the same between lines a and b built-up circuit SW arranged as in the embodiment according to FIG. This Circuit SW again consists of an input transistor T4 and the two switching transistors T5 and T6 and the associated emitter and collector resistors Rll, R12 and R13, the additional voltage divider resistors R9 and R10 for the setting the emitter voltage of T4 and capacitors C3 in parallel with R9 and C4 in parallel to R12. Again, the base of the input transistor T4 is taken directly from the sensor output voltage VO controlled.

Andererseits wird die Fühlerausgangsspannung VO einer ersten Differenzierschaltung DF1, bestehend aus einer Diode D2 mit einem Parallelwiderstand R14, dem Kondensator C1 und dem Widerstand R58 Deren Ausgangs spannung V 1, welche dem zeitlichen Differentialquotienten der Fühlerspannung VO entspricht, wird mittels eines Verstärkers A2 mit einem Ausgangswiderstand R6 auf eine Ausgangsspannung V2 verstärkt. Diese am Ausgangswiderstand R6 des Verstärkers A2 abfallende Spannung V2 wird durch ein zweites Differenzierglied DF2, bestehend aus dem Kondensator C2 und dem Widerstand R7, ein zweites Mal differenziert und das zweimal differenzierte Signal V3cem Eingang eines Emitterfolgerkreises> bestehend aus Transistor T3 und Widerstand R8, zugeführt. Dieser Emitterfolgerkreis überbrückt wiederum die Widerstände R10 und Rll des die Emitterspannung V5 des Transistors T4 des Schaltkreises SW bestimmenden Spannungsteilers.On the other hand, the sensor output voltage VO of a first differentiating circuit DF1, consisting of a diode D2 with a Parallel resistor R14, capacitor C1 and resistor R58 whose output voltage V 1, which corresponds to the time differential quotient of the sensor voltage VO, is amplified to an output voltage V2 by means of an amplifier A2 with an output resistor R6. This voltage V2 falling at the output resistor R6 of the amplifier A2 is differentiated a second time by a second differentiating element DF2, consisting of the capacitor C2 and the resistor R7, and the twice differentiated signal V3c is fed to the input of an emitter follower circuit> consisting of transistor T3 and resistor R8 . This emitter follower circuit in turn bridges the resistors R10 and Rll of the voltage divider which determines the emitter voltage V5 of the transistor T4 of the circuit SW.

Die Wirkungsweise ist wiederum die gleiche wie bei dem in Figur 3 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel. Wiederum wird der Schaltkreis SW einerseits direkt durch die verstärkte Fühlerausgangsspannung VO angesteuert, andererseits wird der Schwellenwert dieses Schaltkreises SW über die beiden Differenzierglieder DF1 und DF2 so geregelt, dass er einen niedrigeren Wert hat, d. h. dass die Empfindlichkeit für eine Brandkenngrösse besser wird, wenn die zweite zeitliche Ableitung der Brandkenngrösse, also der Temperatur, positiv ist. Hierdurch wird wiederum erreicht, dass im Falle eines Temperaturanstieges, wie er beispielsweise durch elektrische Heizgeräte erzeugt wird, die Empfindlichkeit herabgesetzt wird und ein Fehlalarm vermieden wird, dass jedoch der Brandmelder trotzdem bei einem Temperaturverlauf entsprechend einem normalen Brand eine verbesserte Empfindlichkeit aufweist.The mode of operation is again the same as that in FIG. 3 reproduced embodiment. Again, the circuit SW is on the one hand controlled directly by the amplified sensor output voltage VO, on the other hand becomes the threshold value of this circuit SW via the two differentiating elements DF1 and DF2 regulated so that it has a lower value, i. H. that sensitivity for a fire parameter is better if the second time derivative of the fire parameter, so the temperature is positive. This in turn ensures that in the event a rise in temperature, such as that generated by electrical heaters the sensitivity is reduced and a false positive is avoided that however, the fire detector is still with a temperature curve corresponding to a normal one Brand has improved sensitivity.

Zusätzlich sei darauf hingewiesen, dass durch die Diode D2 und den Widerstand R14, welcher wesentlich grösser gewählt ist als der Widerstand R5 im Differenzierkreis DF1, bewirkt werden kann, dass die Ausgangsspannung V1 nur auftritt, solange die Eingangsspannung VO des Differenzierkreises DF1 infolge einer Temperaturerhöhung ansteigt, während keine Ausgangsspannung auftritt, wenn die Temperatur abnimmt Figur 6 zeigt das Schaltbild eines als Ionisationsbrandmelder ausgeführten Ausführungsbeispieles der Erfindung. Die Schaltung dieses Ionisationsbrandmelders ist weitgehend identisch mit der Schaltung des Temperaturmelders gemäss Figur 5, mit der Ausnahme, dass als Fühlerelement eine luftzugängliche Ionisationskammer GHo in Serie mit einer weitgehend geschlossenen inneren Ionisationskammer CHi verwendet wird und dass anstelle des Verstärkers Al ein Feldeffekttransistor FET verwendet wird. Am Source-Widerstand R4 dieses Feldeffekttransistors FET tritt ein Signal VO auf, welches weftgehend proportional der Rauch- oder Brandaerosoldichte ist.In addition, it should be noted that the diode D2 and the resistor R14, which is selected to be significantly larger than the resistor R5 in the differentiating circuit DF1, can ensure that the output voltage V1 only occurs as long as the input voltage VO of the differentiating circuit DF1 rises as a result of an increase in temperature , while no output voltage appears when the temperature decreases FIG. 6 shows the circuit diagram of an embodiment of the invention designed as an ionization fire detector. The circuit of this ionization fire detector is largely identical to the circuit of the temperature detector according to Figure 5, with the exception that an air-accessible ionization chamber GHo is used in series with a largely closed inner ionization chamber CHi and that a field effect transistor FET is used instead of the amplifier A1. A signal VO occurs at the source resistor R4 of this field effect transistor FET, which signal is proportional to the density of smoke or fire aerosol.

Die Wirkungsweise ist genau analog des in Figur 5 dargestellten Temperaturmelders, jedoch mit dem Unterschied, dass anstelle der Temperatur als Brandkenngrösse die Rauch- oder Brandaerosoldichte zur Auswertung und Alarmgabe benützt wird. Dadurch lassen sich die bei der Verwendung von Ionisationsbrandmeldern in Büro-oder Konferenzräumen durch Zigarettenraucher auftretenden Störungen verbeiden. Wie bereits einleitend er,.iutert, folgt die Rauchproduktion in solchen Räumen etwa den gleichen Gesetzen wie die Wärmeabgabe von Heizgel äten, d. h. die pro Zeiteinheit erzeugte Rauchmenge kann in erster Näherung als einigermassen konstant angesehen werden. Bei einem Brand wird jedoch im Laufe der Zeit umso mehr Rauch und Brandaerosol erzeugt, je grösser die Menge brennbaren Materials ist, die bereits vom Brand erfasst ist, d. h. die Rauchproduktion pro Zeiteinheit nimmt exponentiell zu. Dadurch ergibt sich in den beiden Fällen ein ähnlicher zeitlicher Rauchdichteverlauf,wie er für die Temperatur in Figur 4al und 4bl dargestellt ist, d. h. die Rauchdichtekurve ist im Störungsfall nach oben konvex und im Brandfall nach unten konvex gestaltet, und die zweite Zeitableitung der Rauchdichte ist im Störungsfall abgesehen von einer sehr kurzen Einschwingzeit negativs während sie im Brandfall dauernd positiv ist. Durch die in Figur 6 wiedergegebene Auswerteschaltung wird wiederum erreicht, dass bei einem Brandverlauf, wie er bei einem normalen Schadenfeuer aufzutreten pflegt, d. h. bei positiver zweiter Zeitableitung der Rauchdichte, die Empfindlichkeit vergrössert wird, dass jedoch der Ionisationsbrandmelder bei Auftreten eines Brandverlaufes mit negativer zweiter Z eitableitung der Brandkenngrösse eine herabgesetzte Empfindlichkeit aufweist, so dass bei einem solchen Brandverlauf ein Fehlalarm unterdrückt werden kann. Dadurch wird einerseits eine Alarmgabe zu einem früheren Zeitpunkt der Brandentwicklung erreicht und damit eine schnellere Auslösung von Brandschutz- und Löschmassnahmen, jedoch gleichzeitig eine fehlerhafte Alarmgabe mit den daraus resultierenden Folgen vermieden. Dabei kann, wie die Ausführungsbeispiele zeigen, der zusätzliche Schaltungsaufwand ausserordentlich klein gehalten werden.The mode of operation is exactly analogous to the temperature detector shown in Figure 5, but with the difference that instead of the temperature as the fire parameter, the Smoke or fire aerosol density is used for evaluation and alarm signaling. Through this can be used when using ionization fire detectors in office or conference rooms Avoid disturbances caused by cigarette smokers. As in the introduction he, .iutert, smoke production in such rooms follows roughly the same laws like the heat dissipation of heating gels, d. H. the amount of smoke generated per unit of time can be regarded as fairly constant in a first approximation. At a fire however, over time, the more smoke and fire aerosol is generated, the larger it is is the amount of combustible material already affected by the fire, d. H. the Smoke production per Unit of time increases exponentially. Through this in both cases there is a similar temporal course of smoke density, such as it is shown for the temperature in FIGS. 4al and 4bl, d. H. the smoke density curve is convex upwards in the event of a fault and convex downwards in the event of fire, and the second time derivative of the smoke density is apart from one in the event of a fault very short settling time negative while it is permanently positive in case of fire. The evaluation circuit shown in FIG. 6 again achieves that in the event of a fire as it usually occurs in a normal damaging fire, d. H. if the second time derivative of the smoke density is positive, the sensitivity increases that the ionization fire detector will, however, be activated in the event of a fire with a negative second transmission of the fire parameter, a reduced sensitivity has, so that a false alarm can be suppressed in the event of such a fire can. As a result, on the one hand, an alarm is given at an earlier point in time when the fire develops achieved and thus a faster triggering of fire protection and extinguishing measures, but at the same time a faulty alarm with the resulting consequences avoided. In this case, as the exemplary embodiments show, the additional circuit complexity can be kept extremely small.

Claims

PATENT CLAIMS

1. Fire detector with a sensor element for converting a fire parameter into an electrical signal and an evaluation circuit for generating an alarm when exceeded a threshold value through the fire parameter or its rate of increase, characterized in that the evaluation circuit has a device for forming the second time derivative of the fire parameter, as well as a device for Reduction of the threshold value for the alarm generation when the second time derivative the fire parameter has a positive value.

2. Fire detector according to claim 1, characterized in that the device to lower the threshold value in the event of positive development of the fire parameter has a time delay device with a predetermined time constant.

3. Fire detector according to claim 1 or 2, characterized in that the evaluation circuit has a switching device, the input of which is from the electrical Signal of the sensor element is activated, and its switching threshold by the Output signal of the device for forming the second time derivative of the sensor signal is controlled.

4. Fire detector according to claim 3, characterized in that a switching transistor is provided, which with its emitter or collector resistance one the switching threshold the switching device-determining resistance or resistance combination bridged and which of the output signal of the means for forming the second derivative the fire parameter is controlled in such a way that, with positive values of the second Time derivative is conductive, but with negative values of the second time derivative Is blocked.

5. Fire detector according to one of the preceding claims, characterized in that that a component with a temperature-dependent resistance serves as the sensor element.

6. Fire detector according to one of claims 1 to 4, characterized in that that a thermocouple serves as a fire sensor, which forms the first derivative the temperature used as a fire parameter provides thermal insulation from the cold Soldering point of the thermocouple is provided and that an electrical differentiating element is provided for the formation of the second time derivative.

7. Fire detector according to one of claims 1 to 4, characterized in that that an air-accessible ionization chamber is provided as the sensor element.

8. Fire detector according to claim 5 or 7, characterized in that the device for forming the second time derivative of the fire parameter has two electrical differentiating elements connected in series, the sensor output signal being fed to the first differentiating element and the output signal of the second differentiating element for controlling the threshold value serves.

L e r s e i t e