DE2614487C2 - Schaltungsanordnung zum Auswerten einer Zufallsimpulsfolge von einem strahlungsempfindlichen Gasentladungsdetektor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Auswerten einer Impulsfolge, mit einem Gasentladungsdetektor, der sowohl aufgrund radioaktiver als auch ultravioletter Strahlung eine Zufallsfolge von Kurzimpulsen abgibt, mit einem Zeitkreis, welcher auf eine vorbestimmte Kurzimpulsrate abgestimmt ist und Langimpulse liefert, mit einer Torschaltung und mit einer mit dem Ausgang der Torschaltung verbundenen Anzeige- und/oder Alarmeinrichtung.

Bekannte Gasentladungsdetektoren erzeugen eine der Intensität der Strahlung, für die sie empfindlich sind, proportionale Impulsrate. Gleichermaßen sprechen derartige Gasentladungsdetektoren jedoch auch auf die immer vorhandene radioaktive Erd- und Raumstrahlung an, die eine Störstrahlung mit allerdings niedriger ImDulsrate und statistische Verteilung bildet; der Mittelwert liegt bei ca, 2 bis 10 Impulsen pro Minute, Bei der Anwendung von Gasentladungsdetektoren, insbesondere in Feuerüberwachungsanlagen und Flammeldern, muß jedoch die genannte Störstrahlung von der Nutzstrahlung, welche durch ein Feuer, Lichtbogen oder Oberschläge an unter Spannung stehenden Isolatoren herrührt, unterschieden werden.

In der US-PS 36 21262, von welcher bei der vorliegenden Erfindung ausgegangen wird, ist eine ίο Alarmvorrichtung bzw. Schaltungsanordnung beschrieben, weiche einen Gasentladungsdetektor und einen Zeitkreis aufweist Der Zeitkreis ist als ein Multivibrator ausgebildet, welcher gemäß einer vorgegebenen Frequenz Impulse an einen Zähler mit drei Kippstufen abgibt Der Zähler wird von Kurzimpulsen des Gasentladungsdetektors angesteuert und immer nach einer vorgegebenen Zeit von dem genannten Multivibrator zurückgesetzt Dem Zähler ist eine Torschaltung nachgeschaltet deren Ausgang auf eine Anzeige-2Q und/oder Alarmeinrichtung geführt ist Der Zeitkreis bzw. Multivibrator wird nicht von den Kurzimpulsen des Gasentladungsdetektors synchronisiert sondern er liefert lediglich mit vorgegebener Frequenz die Rückstellimpulse für den Zähler, wodurch eine Abstimmung auf eine vorbestimmte Kurzimpulsrate erfolgt Werden vom Gsisentladungsdetektor während der Zeitspanne zwischen zwei Rückstellimpulsen genügend Kurzimpulse, hier sieben Kurzimpulse, geliefert so wird über die nachgeschaltete Torschaltung auch die Anzeige- und/oder Alarmeinrichiung angesteuert Treten jedoch weniger Kurzimpulse auf, so wird die Torschaltung nicht durchgesteuert Eine einlaufende Kurzimpulsfolge aufgrund einer Nutzstrahlung kann somit auf zwei Meßperioden aufgeteilt werden, wodurch die Impulsrate scheinbar halbiert wird und nicht zu einer Alarmauslösung führt Hierdurch kann eine nicht unerhebliche Ansprechverzögerung eintreten, wenn beispielsweise zwischen wei Rückstellimpulsen Kurzimpulse infolge einer Nutzstrahlung auftreten und bis zum Rückstellimpuls nicht genügend Kurzimpulse, hier bis zu sieben Impulse, vom Gasentladungsdetektor erzeugt werden. Es ist ersichtlich, daß eine derartige Ansprechverzögerung, welche nahezu so lang sein kann wie die Zeitspanne zwischen zwei Rückstellimpulsen, für die schnelle Erkennung von UV-Strahlenquellen unerwünscht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art so

auszubilden, daß Störimpulse, die in einem größeren als einem einer einstellbaren Impulsrate entsprechenden

Mindestabstand aufeinander folgen, die Anzeige- bzw.

die Alarmeinrichtung nicht betätigen, und daß die

Anzeige bzw. der Alarm unabhängig vom Zeitpunkt des Auftretens der Nutzimpulse mit größerer Wahrschein-

lichkeit nach Auftreten einer einstellbaren Maximalzahl von Nutzimpulsen erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kurzimpulse auf den Zeitkreis und den ersten Eingang der Torschaltung wirken, daß der Zeitkreis ein Verzögerungsglied enthält und von einem ersten Kurzimpuls angestoßen an den zweiten Eingang der Torschaltung mit einer Verzögerungszeit jeweils einen Langimpuls liefert, wobei die Verzögerungszeit größer ist als die Dauer eines Kurzimpulses, und die Dauer des Langimpulses zusammen mit der Verzögerungszeit kleiner ist als der Kehrwert der vorbestimmten Kurzimpulsrate, daß während der Dauer des Langimpulses auftretende weitere Kurzimpulse über den ersten

Eingang der Torschaltung zu deren Ausgang gelangen, und daß zwischen der Torschaltung und der Anzeigeoder Alarmeinrichtung ein monostabiler Multivibrator oder ein voreinstellbarer Zähler angeordnet ist

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird der Zeitkreis von einem ersten Kurzimpuls angestoßen bzw. synchronisiert, so daß Ansprechverzögerungen infolge eines festen vorgegebenen Taktes des Zettkreises in einfacher Weise vermieden werden. Der Zeitkreis liefert nach Auftreten eines ersten Kurzimpulses einen Langimpuls, dessen Dauer auf die vorbestimmte Kurzimpulsrate abgestimmt ist Werden während der Dauer des Langimpulses vom Gasentladungsdetektor weitere Kurzimpulse geliefert, so gelangen diese über die Torschaltung, welche von dem Langimpuls aktiviert wird, an den Ausgang der Torschaltung, um die nachgeschaltete Anzeige- und/ oder Alarmeinrichtung anzusteuern. Der Langimpuls wird mit einer geringen Verzögerungszeit der Torschaltung zugeführt um sicherzustellen, daß der Langimpuls nicht schon während der Dauer des ersten Kurzimpulses zu der Torschaltung gelangt Auch für den Faii, daß der den Langimpuls auslösende Kurzimpuls von einer Störimpulsfolge stammt, wird beim Auftreffen von Kurzimpulsen infolge einer Nutzstrahlung nur eine sehr kleine Zeitverzögerung eintreten. Steht nämlich bereits ein Langimpuls aufgrund eines Kurzimpulses einer Störstrahlung an der Torschaltung an, so werden weitere Kurzimpulse, welche nunmehr durch eine Nutzstrahlung hervorgerufen sind, sofort am Ausgang der Torschaltung anstehen. Da die Langimpulse selbst auf eine einem vorbestimmten mittleren Impulsabstand der Kurzimpulse entsprechende Zeit eingestellt sind, wird erreicht, daß Kurzimpulse, deren Abstand größer als die Zeitdauer eines Langimpulses ist, nicht den Ausgang der Torschaltung erreichen und somit unterdrückt werden.

Vorteilhaft ist der Zeitkreis als ein monostabiler Multivibrator ausgebildet da ein derartiger Multivibrator einen geringen schaltungstechnischen Aufwand erfordert Der monostabile Vibrator wird zweckmäßig ' aus diskreten Bauteilen, nämlich zwei NAND-Gattern, wobei das eine NAND-Gatter als Inverter geschaltet ist, einem Kondensator und einem Widerstand aufgebaut. Durch geeignete Dimensionierung von Kondensator und Widerstand läßt sich ohne Schwierigkeiten die Dauer des Langimpulses vorgeben.

Das Verzögerungsglied wird zweckmäßig als ein /?C-Glied ausgebildet, dessen Zeitkonstante und letztlich die Verzögerungszeit geringfügig größer ist als die Dauer der Kurzimpulse.

Durch geeignete Dimensionierung des /?C-GIiedes ist somit die Verzögerungszeit in einfacher Weise vorgebbar.

Die Ausbildung der Torschaltung als ein NAND-Gatter erfordert einen geringen schaltungstechnischen Aufwand.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, welche in Verbindung mit speziellen Gasentladungsdetektoren, wie z. B. zur Erkennung von radioaktiver Strahlung (Geiger-Müller-Zählrohre) bzw. UV-Strahlung benutzt werden kann, ermöglicht es, die hohe Empfindlichkeit derartiger Detektoren zur schnellen Alarmgabe bei Vorhandensein entsprechender Strahlung auszunutzen. Sie findet bevorzugt Verwendung in Meldeeinrichtungen, welche auf UV-Strahlung ansprechen, z. B. zur Erkennung von elektrischen Überschlägen und in Explosionsunterdrückungsanlagen sowie Feuermeldeanlagen, Ferner gelangt die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Detektion von Lichtbögen und Überschlägen an unter Spannung stehenden Isolatoren zum Einsatz.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert Der Gasentladungsdetektor ist als ein UV-Detektor mit einem Detektionselement 1 mit Anode A und Kathode K ausgebildet Anodenseitig sind Widerstände 3 und 4 und ein Kondensator 5 vorgesehen, und kathodenseitig ist ein Widerstand 6 angeordnet Hinter dem Widerstand 6 sind an einem Verzweigungspunkt 7 parallel zueinander ein Widerstand 8 und eine Zenerdiode 9 angeschlossen, die anderseitig an Masse 10 liegen. Weiterhin besteht von dem Verzweigungspunkt 7 eine Verbindung zu einem als Inverter geschalteten NAND-Glied 11 sowie zu einem ersten Eingang 12 einer Torschaltung 13, welche als ein zweites NAND-Glied ausgebildet ist Der Ausgang des als Inverter geschalteten ersten NAND-Gliedes 11 ist mit dem ersten Eingang 14 eines dritten NAND-Gliedes V- verbunden, dessen Ausgang 16 über einem Kondensdlo-r 17 mit dem Eingang 18 eines vierten NAND-Gliedes 19 verbunden ist Das NAND-Glied 19 ist ebenfalls als ein Inverter geschaltet und mit dem zweiten Eingang 20 des genannten dritten NAND-Gliedes 15 verbunden. Der Ausgang 16 des dritten NAND-Gliedes 15 ist auf ein Verzögerungsglied in Form eines ÄC-GIieds mit einem Widerstand 2 und einem Kondensator 21 geführt Zwischen dem Eingang 18 des vies ten als Inverter geschalteten NAND-Gliedes 19 und Masse 10 liegt ein Widerstand 22.

Der Verbindungspunkt 23 zwischen dem Widerstand 2 und dem Kondensator 21 des Verzögerungsglieds ist an den zweiten Eingang 24 des zweiten NAND-Gliedes 13 angeschlossen, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang 25 eines monostabilen Multivibrators 26 verbunden ist Am zweiten Eingang 27 des monostabilen Multivibrators 26 liegt ein mit dem Bezugjpotei?tial Ub verbundener Widerstand 28, der zusammen mit einem an Masse 10 liegenden Kondensator 29 ein ÄC-Glied bildet Der Ausgang 30 des monostabilen Multivibrators 26 ist auf einen ersten Stromzweig mit einem Relais 31 und einer Freilaufdiode 32 sowie einen zweiten, parallelen Stromzweig mit einem Widerstand 33 und einer lichtemittierenden Diode 34 geführt

Die am Widerstand 8 anstehenden und durch die Zenerdiode 9 begrenzten, positiven Kurzimpulse, welche einige MikroSekunden lang sind, werden sowohl dem als Inverter geschalteten NAND-Glied 11 als auch der Torschaltung bzw. dem zweiten NAND-Glied 13 zugeführt. Vom NAND-Glied 11 wird der aus dem NAND-Glied 15 und dem als Inverter geschalteten vierten NAND-Glied 19 bestehende Zeitkreis angestoßen. Die Zeitkonstante des Zeitkreises ist durch den Kondensator 17 ut.d den Widerstand 22 bestimmt und beträgt in einem ausgeführten Beispiel ca. eine Sekunde.

Der am Ausgang 16 des dritten NAND-Gliedes 15 entstehende positive Langimpuls wird durch das Verzögerungsglied aus dem Widerstand 2 und dem Kondensator 21 um ca, 3 msec verzögert dem zweiten Eingang 24 der Torschaltung 13 zugeführt. Da der Kurzimpuls am ersten Eingang 12 der Torschaltung 13 kürzer ist als die Verzögerung des über das Verzögerungsglied 2, 21 verzögerten Impulses am zweiten Eingang 24, kann am Ausgang der Torschaltung bzw. des NAND-Gliedes 13 keine Potentialänderung auftreten, d. h. der genannte Kurzimpuls wird unterdrückt.

Die Zeiikonstante des Zeitkreises mit dem dritten und vierten NAND-Glied 15 und 19 ist durch den Kondensator 17 und den Widerstand 22 derart vorgegeben, daß einzelne Störimpulse, welche mit großen Zeitabständen auftreten nicht in die Impulszeit des vom Zeitkreis erzeugten Langimpulses fallen. Beim Auftreten einer Nutzstrahlung, welche eine erhöhte Impulsfolgefrequenz erzeugt, wird jedoch jeder auf den ersten, den Zeitkreis ansteuernden Kurzimpuls folgende Kurzimpuls auch am Ausgang der Torschaltung bzw. des zweiten NAND-Gliedes 13 erscheinen. Dies gilt für Kurzimpulse, deren Abstand kleiner ist als die Impulszeit des Zeitkreises, d. h. die Dauer des jeweils am zweiten Eingang 24 der Torschaltung 13 anstehenden Langimpulses.

Der oder die am Ausgang der Torschaltung 13 erscheinenden Nutzimpulse werden ferner dem nachgeschalteten monostabilen Multivibrator 26 zugeführt, welcher das Alarmrelais 31 betätigt; dieses zieht so lange an, wie am Ausgang der Torschaltung 13 Kurzimpulse anstehen, bei einzelnen Kurzimpulsen jedoch mindestens für die Eigenzeit des monostabilen

ί Multivibrators 26 von ca. 1 see. Eine zusätzliche optische Anzeige wird durch die Leuchtdiode 34 bewirkt. Diese kann auch zur opto-elektronischen Kopplung für weitere Schalthandlungen dienen.

Der Torschaltung 13 kann auch anstelle eines

ι» monostabilen Multivibrators 26 ein hier nicht dargestellter Zähler nachgeschaltet sein, welcher mit Beginn eines Langimpulses die am Ausgang der Torschaltung 13 anstehenden Kurzimpulse addiert und erst bei Erreichen einer vorgewählten Impulszahl die nachfolgende

ι"' Anzeigeschaltung ansteuert und nach Ablauf des Langimpulses automatisch auf Null zurückgestellt wird. So läßt sich in vorteilhafter Weise eine vorwählbare Empfindlichkeitsreduzierung erreichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   I. Schaltungsanordnung zum Auswerten einer Impulsfolge, mit einem Gasentladungsdetektor, der sowohl aufgrund radioaktiver als auch ultravioletter Strahlung eine Zufallsfolge von Kurzimpulsen abgibt, mit einem Zeitkreis, welcher auf eine vorbestimmte Kurzimpulsrate abgestimmt ist und Langimpulse liefert, mit einer Torschaltung und mit einer mit dem Ausgang der Torschaltung verbundenen Anzeige- und/oder Alarmeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzimpulse auf den Zeitkreis (2,15 bis 22) und den ersten Eingang (12) der Torschaltung (13) wirken,

   daß der Zeitkreis (2, 15 bis 22) ein Verzögerungsglied (2, 21) enthält und von einem ersten Kurzimpuls angestoßen an den zweiten Eingang (24) der Torschaltung (13) mit einer Verzögerungszeit jeweils einen Langimpuls liefert, wobei die Verzögerungszeit größer ist als die Dauer eines Kurzimpulses, und die Dauer des Langimpulses zusammen mit der Verzögerungszeit kleiner ist als der Kehrwert der vorbestimmten Kurzimpulsrate, daß während der Dauer des Langimpulses auftretende weitere Kurzimpulse über den ersten Eingang (12) der Torschaltung (13) zu deren Ausgang gelangen,

   und daß zwischen der Torschaltung (13) und der Anzeige- od«r Alarmeinrichtung (30 bis 34) ein monostabiler Multivibrator (26) oder ein voreinstellbarer Zähler angeordnet ist

   ZSchaltungsanordnungrnach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitk/eis (2, 15 bis 22) als ein monostabiler Multivibrator ausgebildet ist

   3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der monostabile Multivibrator zwei NAND-Gatter (15,19) aufweist, wobei das eine NAND-Gatter (19) als Inverter geschaltet ist, sowie einen Kondensator (17) und einen Widerstand (22) enthält

   4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsglied (2,21) ein ÄC-Glied ist

   5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Torschaltung (13) als ein NAND-Gatter ausgebildet ist.