DE2643470C3 - Ionisations-Brandmelder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ionisations-Brandmelder der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Ein derartiger Brandmelder ist aus dem Hauptpatent 26 36 778 bekannt.

Für einen Ionisations-Brandmelder mit zwei elektronischen Schaltungselementen, von denen das zweite zur Erzielung eines bistabilen Verhaltens positiv mit der Meßkammer rückgekoppelt ist, ist es auch aus der DE-PS 15 66 687 bekannt, die Katode des ersten elektronischen Schaltungselements durch einen Widerstand mit dem mit der Meßkammer verbundenen Anschluß des Melders zu verbinden, parallel zu diesem Widerstand die Hauptstromstrecke eines dritten elektronischen Schaltungselements zu schalten und die Steuerelektrode dieses dritten elektronischen Schaltungselementes derart mit einer Hauptelektrode des zweiten elektronischen Schaltungelements zu verbinden, daß das zweite elektronische Schaltungselement bei seinem Leitendwerden das dritte elektronische Schaltungselement leitend macht. Hierdurch wird eine zusätzliche Rückkopplung erzielt und sichergestellt, daß der Melder auch bei nach seinem Ansprechen auftretenden Verringerungen der Speisepannung angesprochen bleibt.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, bei einem Ionisations-Brandmelder nach dem Hauptpatent die Sicherheit zu erhöhen, daß der Melder beim Einschalten der Speisespannung, also bei einer betragsmäßigen Spannungserhöhung, nicht fälschlich anspricht. Diese Möglichkeit besteht dadurch, daß sich das erste und das zweite elektronische Schaltungselement während des Einschaltvorganges in einem Undefinierten I.eilfähigkeitszustand befinden können, der aufgrund der Rückkopplung zum Ansprechen führen kann, insbesondere dann, wenn mindestens eines dieser Schaltungselemente eine hohe Eingangsimpedanz aufweist, wie dies bei der Verwendung eines Feldeffekttransistors als erstes elektronisches Schaltungselement der Fall ist.

Die Aufgabe wird bei einem Ionisations-Brandmelder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die in dessen Kennzeichenteil angegebenen Maßnahmen gelöst.

Durch den zwischen die Katode des ersten elektronischen Schaltungselements und den mit der Meßkammer verbundenen Anschluß des Melders geschalteten Widerstand wird bei dem Ionisations-Brandmelder gemäß der Erfindung beim Einschalten der Speisespannung der Stromfluß über die Hauptstromstrecke des ersten elektronischen Schaltungselements so weit

begrenzt, daß in diesem Fall ein fälschliches Ansprechen ausgeschlossen ist. Spricht der Melder dagegen aufgrund des Eindringens von Brandfolgeprodukten in die Meßkammer an, so wird das dritte elektronische Schaltungselement leitend gemacht und behindert das Ansprechen nicht, sondern verstärkt in an sich bekannter Weise die Rückkopplung.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert; in F i g. 1 und 2 ist je ein Ausführungsbeispiel dargestellt.

Der in Fig. 1 dargestellte Ionisations-Brandmelder weist eine Meßkammer 10 und eine mit dieser in Reihe geschaltete Referenzkammer 12 auf. Die ggf. das äußere Gehäuse des Melders bildende, dem Verbindungspunkt 14 der Kammern abgewandte Außenelektrode 16 der Meßkammer 10 ist unmittelbar mit dem auf Null-Potential liegenden Anschluß 18 des Melders v-rbunden. Die mit dem Verbindungspunkt 14 verbundene Elektrode 20 der Meßkammer 10 sowie die mit dem Verbindungspunkt 14 verbundene Elektrode 22 der Referenzkammer 12 können baulich vereinigt sein. Beispielsweise durch Perforationen in der Außenelektrode 16 hindurch kann die Umgebungsluft in die Meßkammer 10 eindringen. Beim Eintritt von Brandfolgeprodukten, insbesondere Rauch, weist die Meßkammer 10 einen gegenüber dem Ruhezustand erhöhten Widerstandswert auf. Demgegenüber ist die Referenzkammer 12 gegenüber der Umgebungsluft stärker abgeschlossen und/oder weist beim Eintritt von Brandfolgeprodukien einen weniger stark erhöhten Widerstandswert auf. Baulich liegt die Referenzkammer 12 im Melder axial hinter der Meßkammer 10, oder die Referen/kammer 12 wird von der Meßkanimer 10 umgeben, so daß die dem Verbindungspunkt 14 abgewandte Innenelektrode 24 der Referenzkammer 12 gegen Störeinflüsse geschützt innerhalb des Melders untergebracht ist. In beiden Kammern 10, 12 sind radioaktive Quellen 26, 28 von geringer Aktivität vorgesehen, die im Kammervolumen Ionen erzeugen, wodurch bei angelegter Spannung ein lonenstrom fließen kann.

Die dem Verbindungspunkt 14 abgewandte Innenelektrode 24 der Referenzkammer 12 ist über einen Rückkopplungswiderstand 30 mit einem Anschluß 32 des Melders verbunden, an den eine negative Speisespannung von —20 V gegenüber dem Anschluß 18 gelegt ist.

Zwischen den Verbindungspunkt 34 der Referenzkammer 12 und des Rückkopplungswiderstands 30 einerseits und den der Meßkammer 10 zugeordneten Anschluß 18 andererseits und somit parallel zur Reihenschaltung der Kammern 10, 12 ist weiter ein Widerstand geschaltet, der aus der Reihenschaltung zweier Teilwiderstände 36, 38 sowie einer Leuchtdiode 52 besteht. Diese Teilwiderstände 36, 38 und die Leuchtdiode 52 bilden mit dem Rückkopplungswiderstand 30 einen Spannungsteiler, durch den die Reihenschaltung der Kammern 10, 12 im Ruhezustand mit der an den Teilwider^nden 36, 38 und der Leuchtdiode 52 abfallenu.u Spannung gespeist ist. Diese Spannung ist so gewählt, daß sich in der Meßkammer 10 ein für die Erfassung von Brandfolgeprodukten optimaler Wert der Feldstärke zwischen den Elektroden 16, 20 ergibt; beim Ausführungsbeispiel beträgt die Spannung an der Reihenschaltung der Kammern 10, 12 betragsmäOig 12 V. Gewünschtenfalls kann diese Spannung auch dadurch veränderlich gemacht werden, daß der Rückkopplungswiderstand 30 verstellbar gemacht wird.

An den Verbindungspunkt 14 der Kammern 10,12 ist als erstes elektronisches Schaltungselement mit seinei Steuerelektrode G ein Feldeffekttransistor 40 angeschlossen. Die Quellenelektrode S des Feldeffekttransistors 40 ist mit dem Verbindungspunkt 42 zweier Widerstände 44, 46 verbunden, die als Spannungsteiler zwischen die Anschlüsse 32, 18 des Melders geschaltet

ίο sind. Die Abflußelektrode D des Feldeffekttransistors ist über einen Widerstand 48 mit Anschluß 32 verbunden, der über den Rückkopplungswiderstand 30 mit der Referenzkammer 12 verbunden ist. Weiter ist an die Abflußelektrode D des Feldeffekttransistors 40 unmittelbar die Steuerelektrode eines zweiten elektronischen Schaltungselements, nämlich die Basis B eines bipolaren Transistors 50 angeschlossen. Dessen Emitter E liegt unmittelbar am Anschluß 32. während sein Kollektor C mit dem Verbindungspunkt 53 der Teilwiderstände 36, 38 verbunden ist, die mit dem Rückkopplungswiderstand 30 einen Spannungsteiler bilden.

Im Ruhezustand durchfließt die Meßkammer 10 und die Referenzkammer 12 ein Ruhestrom. Dabei stellt sich am Verbindungspunkt 14 eine Spannung tin, die betragsmäßig geringer ist als der Schwellenwert der Spannung des Verbindungspunkts 14 gegenüber dem Melderanschluß 18, bei welcher der Melder ansprechen soll. Tritt Rauch in die Meßkammer 10 ein, so steigt ihr Widerstandswert an. Hierdurch erfolgt eine Verschie-

3(i bung des Potentials am Verbindungspunkt 14. [Dadurch wird die Spannung an der Meßkammer 10 betragsmäßig bis zur Ansprechwelle vergrößert. Die Quellenelektrode 5 des Feldeffekttransistors 40 ist auf einer annähernd diesem Schwellenwert gleichen Spannung gegenüber

)5 dem Anschluß 18 gehalten, so daß der Feldeffekttransistor 40 beim Erreichen des Schwellenwertes leitend wird. Hierdurch wird die im Ruhezustand mittels des Widerstands 48 annähernd auf dem Potemiiai des Anschlußes 32 gehaltene Basis Bdes Transistors 50 jetzt mit einem höheren Potential verbunden, wodurch auch der Transistor 50 leitend wird.

Durch das Leitendwerden des Transistors 50 fließt einerseits ein Mcldestrom über die Leuchtdiode 52, den Teilwiderstand 38 und die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 50. Der Wert dieses Meldestroms kann durch geeignete Bemessung des Teilwiderstands 38 als Lastwiderstand beliebig festgelegt werden. Andererseits bilden bei leitendem Transistor 50 der Teilwiderstand 36 und die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 50 einen zum Rückkopplungswiderstand 38 parallelen Strompfad. Da die Teilwiderstände 36,38 und die Leuchtdiode 52 jetzt keinen Spannungsteiler mehr mit dem Rückkopplungswiderstand 30 bilden und da die Widerstandswerte des Rückkopplungswiderstands 30 und des Teilwiderstands 36 um mindestens eine Größenordnung geringer sind als die Widerstandswerte der Kammern 10, 12, steigt die Spannung an der Reihenschaltung der Kammern 10, 12, d. h. die Spannung des Verbindungspunktes 34 gegenüber dem Anschluß 18, betragsmäßig annähernd auf die Speisespannung von -20 V. Hierdurch wird auch die Spannung an der Meßkammer IO noch weiter über die Ansnrechschwelle hinaus vergrößert. Es ist also ersichtlich, daß eine positive Rückkopplung derart

erfolgt, daß nach einem Überschreiten des Schwellenwertes die Spannung am Verbindungspunkt 14 in derselben Änderungsrichtung weiter verschoben wird, so daß der Feldeffekttransistor 40 und der Transistor 50

in Selbsthaltung gehen und der Melder ein bistabiles Verhalten aufweist. Selbst wenn dann nach dem Ansprechen die Umgebungsluft wieder rauchfrei wird und die Meßkammer 10 ihren ursprünglichen Wider slandswert wieder annimmt, sinkt die Spannung des Verbindungspunktes 14 betragsmäßig nur bis zu einem Wert, der weiterhin oberhalb des Schwellenwertes liegt.

Als erstes elektronisches Schaltungselement ist der Feldeffekttransistor 40 verwendet, der eine relativ hohe Eingangskapazität (Steuerelektroden-Quellenelektroden-Kapazität) aufweist. Hierdurch könnte bei nicht vorhandenem Widerstand 46 möglicherweise eine auftretende geringe Leitfähigkeit des Feldeffekttransistors 40 ausreichen, den Transistor 50 leitend zu machen und den Melder fälschlich ansprechen zu lassen. Durch den der Quellenelektrode S vorgeschalteten Widerstand 46 — allgemeiner durch einen der Katode des zweiten elektronischen Schaltungselements vorgeschalteten Widerstand — wird die Gefahr eines unerwünschten Ansprechens in dem genannten Fall jedoch vermieden. Werden dagegen beim Ansprechen infolge des Eintritts von Brandfolgeprodukten in die Meßkammer 10 der Feldeffekttransistor 40 und der Transistor 50 leitend, so wird hierdurch ein drittes elektronisches Schaltungselement in Gestalt eines weiteren bipolaren Transistors 84 leitend gemacht, um die Wirkung des Widerstands 46 aufzuheben und die Rückkopplung zu verstärken. Der weitere Transistor 84 ist nämlich mit seiner Hauptstromstrecke, der Emitter-Kollektor-Strecke E'—C, parallel zu dem Widerstand 46 geschaltet. Die Basis S'des weiteren Transistors 84 ist über einen den Basisstrom begrenzenden Begrenzungswiderstand 86 mit dem Kollektor C des Transistors 50 verbunden.

Wird wie in Fig. 1 die Steuerelektrode des dritten elektronischen Schaltungselementes ausschließlich über einen Begrenzungswiderstand mit einer Hauptelektrode des zweiten elektronischen Schahungselements verbunden, so hat dies den Vorteil eines besonders einfachen Schaltungsaufbaus. Andererseits ist dies ebenfalls möglich, die Steuerelektrode des dritten elektronischen Schaltungselements an einen Spannungsteiler anzuschließen, der zwischen einer Hauptelektrode des zweiten elektronischen Schaltungselements und dem mit der Meßkammer verbundenen Anschluß des Melders liegt. Dies kann dann, wenn der Melder einen zwischen einer Hauptelektrode des zweiten elektronischen Schallungselements und dem genannten Melderanschluß liegenden Lastwiderstand aufweist, in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß dieser Lastwiderstand als Spannungsteiler ausgebildet ist, an den die Steuerelektrode des dritten elektronischen Schaltungselements angeschlossen ist. So wäre es beispielsweise bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel in Abweichung vom Dargestellten ίο möglich, den als Lastwiderstand dienenden Teilwiderstand 38 in zwei weitere ohmsche Widerstände von dem Teilwiderstand 38 gleichem Gesamtwiderstandswert zu unterteilen und die Basis S'des Transistors 84 mit dem Verbindungspunkt der genannten Widerstände zu verbinden. Ebenfalls wäre es möglich, anstelle des Teilwiderstands 38 ein Potentiometer vorzusehen, an dessen Abgriff die Basis B' des Transistors 84 angeschlossen ist.

In manchen Fällen ist es nicht möglich oder nicht zweckmäßig, den Lastwidersland als Spannungsteiler auszubilden. In solchen Fällen kann dem Lastwiderstand ein gesonderter Spannungsteiler parallel geschaltet werden. Eine entsprechende Lösung zeigt F i g. 2.

Das in F i g. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel eines lonisations-Brandmelders stimmt mit demjenigen nach Fig. 1 weitgehend überein; übereinstimmende Teile sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Bei dem Melder gemäß F i g. 2 ist der Lastwiderstand von der Spule 38' eines Relais gebildet, das beim Ansprechen des Melders einen potentialfreien Schließkontakt 88 betätigt. Hierbei ist es nicht in einfacher Weise möglich, den Lastwiderstand als Spannungsteiler auszubilden. Stattdessen ist der Begrenzungswiderstand 86 in Reihe mit einem weiteren Widerstand 90 in Reihe zwischen dem Verbindungspunkt 53 und dem Anschluß 18 geschaltet, so daß diese Widerstände 86, 90 einen Spannungsteiler bilden. An diesen ist die Basis B' des Transistors 84 angeschlossen. Hierdurch wird ebenso wie bei den anhand von Fig. 1 erläuterten weiteren Möglichkeiten der Ausbildung des Spannungsteilers erreicht, daß beim Ansprechen des Melders die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 84 einen vorgegebenen Wert annimmt, der nur einen durch das Spannungsteilerverhältnis des Widerstand 90 und des Begrenzungswiderstands 86 bestimmten Bruchteil der Speisespannung beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Ionisations-Brandmelder mit einer für die Umgebungsluft zugänglichen Meßkammer, einer damit in Reihe geschalteten Referenzkammer, einem mit seiner Steuerelektrode an den Verbindurgspunkt der Kammern angeschlossenen, eine hohe Eingangsimpedanz aufweisenden, bei einem vorgegebenen Schwellenwert des Potentials des Verbindungspunktes seinen Leitfähigkeitszustand ändernden ersten elektronischen Schaltungselement, vorzugsweise einem im Ruhezustand nicht leitenden Feldeffekttransistor, einem von diesem bei der Änderung von dessen Leitfähigkeitszustand in den leitenden Zustand steuerbaren zweiten elektronischen Schaltungselement, vorzugsweise einem bipolaren Transistor, einem in Reihe mit der Reihenschaltung der Kammern zwischen den Anschlüssen des Melders liegenden Rückkopplungswiderstand und einem parallel zur Reihenschaltung der Kammern geschalteten, mit dem Rückkopplungswiderstand einen Spannungsteiler bildenden Widerstand, wobei das zweite elektronische Schaltungselement derart mit dem Rückkopplungswiderstand gekoppelt ist, daß beim Leitendwerden des zweiten elektronischen Schaltungselements das Potential am Verbindungspunkt der Kammern im Sinne einer positiven Rückkopplung über den vorgegebenen Schwellenwert hinaus verschiebbar ist, wobei der Rückkopplungswiderstand zwischen der Referenzkammer und einem Anschluß des Melders liegt und wobei die Hauptstromslrecke des zweiten elektronischen Schaltungselements in einem zu dem Rückkopplungswiderstand parallelen Strompfad liegt, nach Patent 26 36 778, dadurch gekennzeichnet, daß die Katode (S) des ersten elektronischen Schaltungselements (40) über einen Widerstand (46) mit dem mit der Meßkamnier (10) verbundenen Anschluß (18) des Melders verbunden ist und daß parallel zu diesem Widerstand -to (46) die Hauptstromstrecke (E'—C) eines dritten elektronischen Schaltungselements (84) geschaltet ist, das von dem zweiten elektronischen Schaltungselement (50) bei dessen Leitendwerden in den leitenden Zustand steuerbar ist.

2. Bandmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte elektronische Schaltungselement ein Transistor, vorzugsweise ein bipolarer Transistor (84) ist.

3. Brandmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (B') des dritten elektronischen Schaltungselements (84) über einen Begrenzungswiderstand (86) ausschließlich mit einer Hauptelektrode (C) des zweiten elektronischen Schaltungselements (50) verbunden ist (Fig. 1).

4. Brandmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (B') des dritten elektronischen Schaltungselements (84) an einen Spannungsteiler (86, 90) angeschlossen ist, der !wischen einer Hauptelektrode (C) des zweiten elektronischen Schaltungselements (50) und dem mit der Meßkammer (10) verbundenen Anschluß (18) des Melders liegt (F i g. 2).

5. Brandmelder nach Anspruch 4, wobei zwischen der einen Hauptelektrode (C)des zweiten elektronischen Schaltungselements (50) und dem mit der Meßkammer (10) verbundenen Anschluß (18) des Melders ein Lastwiderstand (38) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastwiderstand (38) als Spannungsteiler ausgebildet is!, an den die Steuerelektrode (B') des dritten elektronischen Schaltungselements (84) angeschlossen ist.

6. Brandmelder nach Anspruch 4, wobei zwischen der einen Hauptelektrode (C) des zweiten elektronischen SchaltungselementE (50) und dem mit der Meßkammer (10) verbundenen Anschluß (18) des Melders ein Lastwiderstand, vorzugsweise eine Relaisspule (38') liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (86, 90) dem Lastwiderstand (38') parallel geschaltet ist (F i g. 2).