DE2707409B1 - Ionisations-Brandmelder - Google Patents

Description

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

Ein derartiger Brandmelder ist bekannt (DE-AS 17 66 440, Fig. 6 in Verbindung mit Fig. 5). Hierbei ist die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors der Verstärkerschaltung an den Verbindungspunkt von Meßkammer und Referenzkammer angeschlossen, und der Substratanschluß dieses Feldeffekttransistors ist an einen Spannungsteiler angeschlossen, der zwischen zwei Kondensatoren liegt, die auf denjenigen positiven bzw. negativen Spannungswert aufgeladen sind, zwischen denen die pulsierende Speisespannung des Melders wechselt. Die Maßnahme hat den Zweck, eine Elektrode der Meßkammer unmittelbar mit einem Melderanschluß verbinden zu können, ohne daß hierdurch bei der einen Polarität der in ihrer Polarität wechselnden Speisespannung der Melder fälschlich ansprechen kann. Der Widerstand der Verstärkerschaltung, mit dem der Feldeffekttransistor in Reihe geschaltet ist, liegt hierbei an demjenigen Melderanschluß, mit dem die Meßkammer verbunden ist, und der von zwei ohmschen Widerständen gebildete Lastwiderstand der Meldeschaltung ist mit demjenigen Melderanschluß verbunden, mit dem die Referenzkammer verbunden ist.

Bei dem bekannten Brandmelder wird das bistabile Verhalten, d. h. die Aufrechterhaltung des leitenden Zustands der Meldeschaltung auch nach Fortfall der Ansprechursache, dadurch erreicht, daß die Meldeschaltung einen weiteren, mit dem bipolaren Transistor positiv rückgekoppelten Transistor aufweist, so daß die Meldeschaltung eine bistabile Kippstufe bildet. Der zusätzliche Transistor der Meldeschaltung bedingt hierbei einen erhöhten konstruktiven Aufwand.

Es sind auch lonisations-Brandmelder bekannt, bei denen der Substratanschluß des Feldeffekttransistors der Verstärkerstufe mit der Quellenelektrode dieses Feldeffekttransistors kurzgeschlossen ist und bei denen die Meldeschaltung einen Thyristor aufweist (DE-AS 15 16 529, US-PS 37 28 706). Ein Thyristor ist jedoch gegen Schwankungen der Speisespannung empfindlich und kann bei kurzzeitigen, durch Störungseinflüsse erzeugten Spannungserhöhungen fälschlich ein Meldesignal erzeugen. Dieser Nachteil erhält dann besonderes Gewicht, wenn der Brandmelder in üblicher Weise in einer Brandmeldeeinrichtung verwendet ist, bei der eine größere Anzahl von Meldern parallel zueinander zwischen zwei Leiter einer an eine Signalzentrale angeschlossenen Linie geschaltet ist, da sich entlang derartiger Linien starke Spannungsunterschiede ergeben können und die Linien nur schwierig gegen die s Einwirkung von Störungsursachen abzuschirmen sind.

Es sind auch lonisations-Brandmelder ähnlich der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art bekannt, wobei der Widerstand der Verstärkerschaltung an demjenigen Melderanschluß liegt, mit dem das ίο Referenzelement verbunden ist und wobei der Lastwiderstand der Melderschaltung an demjenigen Melderanschluß liegt, mit dem die Meßkammer verbunden ist, wobei jedoch der Feldeffekttransistor der Verstärkerschaltung keinen gesonderten Substratanschluß is aufweist (US-PS 35 59 169, DE-OS 23 28 872). Hierbei ist der dem Verbindungspunkt von Meßkammer und Referenzelement abgewandte Anschluß der Meßkammer mit dem Verbindungspunkt des Transistors der Meldeschaltung und des Lastwiderstands verbunden, so daß die Meßkammer nur indirekt über den Lastwiderstand mit dem zugeordneten Melderanschluß verbunden ist und der Transistor der Meldeschaltung parallel zur Reihenschaltung von Meßkammer und Referenzelement liegt. Hierdurch wird beim Leitendwerden des Transistors der Meldeschaltung die Reihenschaltung von Meßkammer und Referenzelement kurzgeschlossen, wodurch das Potential am Verbindungspunkt von Meßkammer und Referenzelement im Sinne einer positiven Rückkopplung über denjenigen Wert hinaus verschoben wird, der dem zum Ansprechen des Melders erforderlichen Schwellenwert des Rauchgehalts der Umgebungsluft entspicht, so daß der Melder in Selbsthaltung geht. Auch hierdurch ist somit ein bistabiles Verhalten erreicht. Die Lösung hat jedoch den Nachteil, daß keine der in der Meßkammer enthaltenen Elektroden unmittelbar mit einem Melderanschluß verbunden werden kann, während es im Hinblick auf eine sichere Abschirmung der Meßkammer gegen Fremdfelder und auf einfache Wartung des Melders erwünscht ist, die äußere, meist luftdurchlässig ausgebildete Elektrode auf ein festes Potential, meist Massepotential, zu legen und sie hierzu unmittelbar mit einem Melderanschluß zu verbinden.

Es ist weiter auch ein lonisations-Brandmelder ähnlich der eingangs genannten Art bekannt (GB-PS 10 88 976, Fig. 2), bei dem ein Widerstand der Verstärkerstufe an demjenigen Melderanschluß liegt, mit dem das Referenzelement verbunden ist, und bei dem die Meldeschaltung außer einem an demselben Melderanschluß liegenden Lastwiderstand die Reihenschaltung der widerstandsbehafteten Spulen einer Anzeigevorrichtung und eines Relais aufweist, die zwischen die Hauptstromstrecke des Transistors der Meldeschaltung und denjenigen Melderanschluß geschaltet sind, an den eine Elektrode der Meßkammer angeschlossen ist. Hierbei ist der Substratanschluß des Feldeffekttransistors der Verstärkerstufe mit dessen Quellenelektrode kurzgeschlossen, und es sind keine Mittel vorgesehen, mittels derer erreicht würde, daß der Transistor der bo Meldeschaltung bei einem Absinken des Rauchgehalts unter den Schwellenwert leitend bleibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen lonisations-Brandmelder mit in der Meldeschaltung liegendem und nach dem Ansprechen bei einer H. Unterschreitung des Schwellenwerts des Rauchgehalts leitend bleibendem bipolarem Transistor schaltungstechnisch zu vereinfachen, dabei jedoch die unmittelbare Verbindung einer Elektrode der Meßkammer mit

einem Melderanschluß beizubehalten. Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Ionisations-Brandmelder der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem lonisations-Brandmelder gemäß der Erfindung liegt das Substrat des Feldeffekttransistors der Verstärkerstufe im Ruhezustand in üblicher Weise auf dem Potential der Quellenelektrode dieses Feldeffekttransistors. Beim Ansprechen des Melders wird jedoch durch die am Lastwiderstand oder zumindest an einem Teilwiderstand des Lastwiderstands abfallende Spannung verwendet, um dem Substrat des Feldeffekttransistors ein gegenüber dessen Quellenelektrode um diese Spannung verschobenes Potential zu geben. Hierdurch wird der Feldeffekttransistor im leitenden Zustand gehalten, selbst wenn der Rauchgehalt der Umgebungsluft und damit der Betrag der Steuerspannung des Feldeffekttransistors unter denjenigen Schwellenwert absinken, bei dem zuvor das Ansprechen erfolgte.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigt

F i g. 1 das Schaltbild einer Ausführungsform eines Brandmelders gemäß der Erfindung,

F i g. 2 das Schaltbild einer weiteren, verbesserten Ausführungsform eines Brandmelders gemäß der Erfindung.

Der in Fig. 1 dargestellte lonisations-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 Massepotential liegenden Anschluß 18 des Melders verbunden. 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 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 Rauch einen weniger stark erhöhten Widerstandswert auf. Baulich liegt die Referenzkammer 12 im Melder axial hinter der Meßkammer 10, oder die Referenzkammer 12 wird von der Meßkammer 10 umgeben, so daß die dem Verbindungspunkt 14 abgewandte innenelektrode 24 der Referenzkammer 12 und die am Verbindungspunkt 14 liegenden Elektroden 20, 22 beider Kammern 10, 12 gegen Störeinflüsse geschützt innerhalb des Melders untergebracht sind. In beiden Kammern 10,12 sind radioaktive Quellen 26,28 von geringer Aktivität vorgesehen, die im Kammervolumen Ionen erzeugen, wodurch bei angelegter Spannung ein Ionenstrom fließen kann.

Die dem Verbindungspunkt 14 abgewandte Innenelektrode 24 der Referenzkammer 12 ist mit einem Anschluß 32 des Melders verbunden, an den die im Ausführungsbeispiel negative Speisespannung gelegt ist; diese kann beispielsweise einen Betrag von 20 V haben.

Vom Potential am Verbindungspunkt 14 ist eine

Verstärkerstufe 34 gesteuert. Diese besteht im Ausführungsbeispiel aus der Reihenschaltung eines ohmschen Widerstands 36 und eines Feldeffekttransistors Ti. Es handelt sich hierbei um einen MOS-Feldeffekttransistor mit isolierter Steuerelektrode G11 sowie mit der Quellenelektrode S1. der Abflußelektrode D1 und dem als gesonderter Anschluß herausgeführten Substrat G12. Das Substrat G12 hat eine ähnlich steuernde Wirkung wie die Steuerelektrode GIl, ist jedoch nur

to durch eine Sperrschicht vom Kanal K 1 des Feldeffekttransistors Ti isoliert. Die Quellenelektrode 51 ist unmittelbar mit dem Anschluß 18 verbunden, so daß die Steuerstrecke GIl-Sl des Feldeffekttransistors Ti der Meßkammer 10 unmittelbar parallel geschaltet ist.

Der Widerstand 36 ist einerseits mit der Abflußelektrode D1 und andererseits mit demjenigen Anschluß 32 verbunden, an dem auch die Elektrode 24 der Referenzkammer 12 liegt. Der Verstärkerstufe 34 ist die von ihr gesteuerte Meldeschaltung 38 wirkungsmäßig nachgeschaltet. Die Meldeschaltung 38 besteht aus der Reihenschaltung eines bipolaren Transistors Tl und eines Lastwiderstands 40. Die Basis B des Transistors Tl ist an den Verbindungspunkt 42 von Feldeffekttransistors TX und Widerstand 36 angeschlossen, während der Emitter E unmittelbar mit dem Anschluß 32 verbunden ist, an den auch die Referenzkammer 12 und der Widerstand 36 angeschlossen sind. Der Lastwiderstand 40 liegt zwischen dem Kollektor Cdes Transistors Tl einerseits und demjenigen Anschluß 18 andererseits, an den die Meßkammer 10 und der Feldeffekttransistor 7Ί angeschlossen sind. Das Substrat G12 des Feldeffekttransistors Ti ist unmittelbar mit dem Verbindungspunkt 44 des Transistors Tl und des Lastwiderstands 40 verbunden.

Im Ruhezustand hat das Potential des Verbindungspunkts 14 und damit die Steuerspannung des Feldeffekttransistors Tl, die Spannung zwischen dem Verbindungspunkt 14 und dem Anschluß 18, einen Wert, bei dem der Feldeffekttransistor 7*1 nichtleitend ist. Das Potential des Verbindungspunkts 32 entspricht daher demjenigen des Anschlusses 32, und auch der Transistor Tl ist nichtleitend. Das Potential des Verbindungspunkts 44 entspricht daher demjenigen des Anschlusses 18, d. h. das Substrat G12 hat dasselbe Potential wie die Quellenelektrode 51.

Tritt Rauch in die Meßkammer 10 ein, so verschiebt sich das Potential des Verbindungspunkts 14 aufgrund des erhöhten Widerstandswertes der Meßkammer 10 in

so Richtung auf das Potential des Anschlusses 32, d. h. die Steuerspannung des Feldeffekttransistors TX nimmt betragsmäßig zu. Beim Überschreiten eines durch die Wahl des Feldeffekttransistors Ti vorgegebenen Schwellenwertes der Steuerspannung und eines ent sprechenden Schwellenwertes der Rauchkonzentration in der Meßkammer 10 wird der Feldeffekttransistor Ti merklich leitend. Der hierdurch über den Widerstand 36 fließende Strom läßt an diesem eine Spannung abfallen, die ausreicht, den Transistor Tl ebenfalls leitend zu

wi machen. Aufgrund des nunmehr über den Lastwiderstand 40 fließenden Stromes steigt das Potential des Verbindungspunkts 44 annähernd auf dasjenige des Anschlusses 32; zwischen Substrat G12 und Quellenelektrode 51 liegt annähernd die volle Speisespannung.

Hi Da das Substrat G12, wie bereits erwähnt, eine ähnliche Steuerwirkung wie die Steuerelektrode GH hat, wird nun der Feldeffekttransistor Π leitend gehalten, gleich ob die Steuerspannung oberhalb des vorerwähnten

Schwellenwerts bleibt oder etwa bei Verringerung der Rauchdichte wieder bis auf den Ruhewert absinkt. Der Melder hat somit ein bistabiles Verhalten. Der leitende Zustand des Feldeffekttransistors Ti und des Transistors Tl kann nur beendet werden, indem die Speisespannung zumindest annähernd auf den Wert Null abgesenkt wird.

Je nach dem verwendeten Typ des Feldeffekttransistors 7"! und insbesondere bei höheren Speisespannungen kann es zweckmäßig sein, die Spannung des Substrats G 12 gegenüber der Quellenelektrode SI nicht auf die volle Speisespannung zu erhöhen, wenn der Melder anspricht. Zu diesem Zweck kann an Stelle des einzelnen Lastwiderstands 40 ein aus Teilwiderständen gebildeter Last widerstand vorgesehen sein, und das is Substrat G 12 kann an einen Abgriff des so gebildeten Spannungsteilers angeschlossen sein. In jedem Fall ist jedoch das Substrat G12 vom Potential eines dem Anschluß 18 abgewandten Anschlusses des Lastwiderstands bzw. eines Teilwiderstands dieses Lastwider- » stands gesteuert.

Eine nicht dargestellte, mögliche Abwandlung des Melders gemäß F i g. 1 besteht darin, daß das Substrat G12 des Feldeffekttransistors 7*1 nicht unmittelbar, sondern über einen hochohmigen Widerstand mit dem Verbindungspunkt 44 des Transistors Tl und des Lastwiderstands 40 bzw. mit dem Abgriff eines aus Teilwiderständen gebildeten Lastwiderstands verbunden wird. Hierdurch wird dann eine nur schwächere Rückkopplung erzielt, was zur Folge hat, daß nach dem Ansprechen des Melders dieser zwar zunächst in Selbsthaltung übergeht, daß diese jedoch wieder fortfällt, wenn die Steuerspannung des Feldeffekttransistors Ti einen zweiten, gegenüber dem Ansprech-Schwellenwert betragsmäßig geringeren Schwellenwert unterschreitet. Der Melder bleibt dann also nur angesprochen, wenn die Rauchdichte der Umgebungsluft sich nach dem Erreichen des Ansprech-Schwellenwerts nicht unter eine untere Schwelle verringert, die dem genannten zweiten Schwellenwert der Steuerspannung entspricht; wird die Umgebungsluft wieder völlig von Rauch frei, so fällt der Melder wieder in den Ruhezustand zurück. Er hat dann also kein völlig bistabiles Verhalten, sondern lediglich ein Hystereseverhalten mit einer höheren Ansprech- oder Einschaltschwelle und einer niedrigeren Abschaltschwelle.

Der Melder kann mit seinen Anschlüssen 32, 18 zwischen die beiden Adern einer Linie geschaltet sein, die zu einer Signalzentrale führt, wo sie mit einer Gleichspannung gespeist ist. In der Signalzentrale sind dann Mittel vorgesehen, die das Ansprechen eines Melders aufgrund des dann erhöhten, über den Lastwiderstand 40 des angesprochenen Melders fließenden Linienstromes festzustellen gestatten. Außerdem wird man in der Zentrale einen Unterbrecherschalter vorsehen, mittels dessen die Linienspannung abgeschaltet werden kann, um angesprochene Melder zurückzustellen.

In Fig.2 sind mit dem Melder gemäß Fig. 1 übereinstimmende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Auch hinsichtlich des Melders gemäß F i g. 2 gelten die anhand F i g. 1 gemachten Ausführungen bezüglich möglicher Abwandlungen (aus Teilwiderständen bestehender Lastwiderstand 40, Widerstand zwischen Substrat G 12 und Verbindungspunkt 44) sowie bezüglich der Verwendung in einer Brandmeldeeinrichtung mit einer Signalzentrale und daran über eine Linie angeschlossenen Meldern.

Bei dem Melder gemäß F i g. 2 weist die hier nicht gesondert bezeichnete Verstärkerstufe außer dem Widerstand 36 und dem Feldeffekttransistor Ti einen zweiten Feldeffekttransistor 7"3 auf. Bei diesem handelt es sich ebenfalls um einen MOS-Feldeffekttransistor mit isolierter Steuerelektrode G 31 sowie mit als gesonderter Anschluß herausgeführtem Substrat (732. Der zweite Feldeffekttransistor 73 ist mit seiner Hauptstromstrecke in Reihe mit derjenigen des Feldeffekttransistors Ti und dem Widerstand 36 geschaltet; die Quellenelektrode 53 des zweiten Feldeffekttransistors T3 liegt unmittelbar am Anschluß 18, mit dem die Meßkammer 10 verbunden ist, während die Abflußelektrode D 3 des zweiten Feldeffekttransistors 7"3 unmittelbar mit der Quellenelektrode 51 des Feldeffekttransistors Ti verbunden ist.

Die Steuerelektrode G 31 des zweiten Feldeffekttransistors T3 ist mit dessen Abflußelektrode D 3 kurzgeschlossen. Das Substrat G 32 ist wie dasjenige des Feldeffekttransistors Ti unmittelbar mit dem Verbindungspunkt 44 des Transistors Tl und des Lastwiderstands 40 verbunden. Es liegt daher im Ruhezustand bei nichtleitendem Transistor Tl auf dem Potential des Anschlusses 18 und damit demjenigen der Quellenelektrode 53. Wegen der Verbindung zwischen Steuerelektrode G 31 und Abflußelektrode D 3 wirkt der weitere Transistor 7"3 im Ruhezustand wie ein ohmscher Widerstand; der Widerstandswert ist der Kehrwert der Steilheit.

Beim Ansprechen des Melders steigt die Spannung zwischen Substrat G 32 und Quellenelektrode 53 des zweiten Feldeffekttransistors 7"3 annähernd auf die Speisespannung an, wie dies zuvor anhand von F i g. 1 für den Feldeffekttransistor Tl erläutert wurde. Hierdurch wird der zweite Feldeffekttransistor 7"3 wesentlich stärker leitend. Daher wird jetzt auch der Feldeffekttransistor Π durch das seinem Substrat G 12 zugeführte Potential des Verbindungspunkts 44 leitend gehalten, wie dies anhand von F i g. 1 erläutert wurde. Insgesamt ergibt sich jedoch gegenüber F i g. 1 eine erhöhte Steilheit der Verstärkerstufe 36, Ti, T3, d.h. der Schwellenwert, bei dem der Melder anspricht, ist genauer festgelegt und wird beispielsweise von Fabrikationstoleranzen der elektronischen Elemente Ti, Tl, 7~3 und von Auswirkungen von Umgebungstemperaturänderungen auf deren elektrischen Verhalten weniger beeinflußt.

Die Meldeschaltung 38 (Fig. 1) ist in Fig.2 nicht gesondert dargestellt, besteht jedoch hier wie in F i g. 1 aus der Reihenschaltung des Transistors Tl und des Lastwiderstands 40. Dagegen sind in F i g. 2 durch eine strichpunktierte Umrandung alle Schaltungselemente der Verstärkerstufe 34 (Fig. 1) und der Transistor Tl zusammengefaßt, um anzudeuten, daß der Feldeffekttransistor Ti, der zweite Feldeffekttransistor T3 sowie im Ausführungsbeispiel auch der Widerstand 36 und der Transistor Tl eine integrierte Schaltung bilden; diese Schaltungselemente können beispielsweise als epitaxiale Schaltung auf einer gemeinsamen Unterlage (Chip) ausgebildet sein. Die Herstellung des Melders unter Verwendung der integrierten Schaltung ist dann äußerst einfach.

Abweichend von dem in F i g. 2 Dargestellten kann es in einigen Anwendungsfällen auch vorteilhaft sein, die Steuerelektrode G 31 des zweiten Feldeffekttransistors Γ3 nicht unmittelbar, sondern über einen Widerstand mit dessen Abflußelektrode D3 zu verbinden, der zwischen die Abflußelektrode D3 des zweiten Feldef-

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fekttransistors 73 und die Quellenelektrode 51 des Feldeffekttransistors 71 geschaltet ist. Der zweite Feldeffekttransistor 73 bildet dann zusammen mit dem genannten Widerstand einen Strombegrenzer. Im Ruhezustand wird hierdurch die Wirkungsweise der Verstärkerstufe 36, Ti, 73 gegenüber Fi g. 2 praktisch nicht verändert; ein Strom kann über den zweiten Feldeffekttransistor 73 nicht fließen, da der Feldeffekttransistor Ti nicht leitet. Die Steuerspannung des Feldeffekttransistors 7"! wird jedoch durch diese Maßnahme betragsmäßig herabgesetzt, d. h. der Schwellenwert, bei dem der Melder anspricht, wird niedriger. Bei vorgegebenem Schwellenwert bedeutet dies andererseits, daß man mit einem Feldeffekttransistor Ti mit niedrigerer Schwellenspannung auskommen kann. Nach dem Ansprechen des Melders hat dann der Strombegrenzer die vorteilhafte Wirkung, daß der durch die Reihenschaltung des Widerstands 36 und der Kanäle Ki, K3 der Feldeffekttransistoren Ti, Ti fließende Strom auf einen konstanten, niedrigen Wert begrenzt wird.

Die Erfindung, soweit sie in Fig.2 in der Steuerung des Substrats G 32 des Feldeffekttransistors 73 durch das Potential am Anschluß 44 des Lastwiderstands 40 zum Ausdruck kommt, ist auch mit Vorteil in solchen Fällen anwendbar, in denen abweichend von F i g. 2 anstelle des Feldeffekttransistors Ti ein beliebiger Transistor vorgesehen ist, dessen Steuerelektrode an den Verbindungspunkt 14 von Meßkammer 10 und Referenzkammer 12 angeschlossen ist. Dabei ist dann also der ggf. einzige vorgesehene Feldeffekttransistor T3 mit seiner Quellenelektrode an den Melderanschluß 18 angeschlossen, mit dem die Außenelektrode 16 der Meßkammer verbunden ist, und in der Reihenschaltung des Kanals K 3 des Feldeffekttransistors Γ3 und des Widerstands 36 der Verstärkerstufe ist die Hauptstromstrecke des eingangsseitigen Transistors zwischen den Kanal K 3 des Feldetfekttransistors Γ3 und den Widerstand 36 geschaltet. Auch in diesem Fall sorgt die beim Ansprechen des Melders am Lastwiderstand 40 abfallende Spannung und das dementsprechend geänderte Potential am Verbindungspunkt 44 für eine Rückkopplung, durch die nicht nur der Feldeffekttransistor T3, sondern auch der eingangsseitige Transistor leitend gehalten werden, so daß ein bistabiles Verhalten auftritt. Günstig ist es allerdings auch in diesem Fall, wenn der eingangsseitige Transistor ein weiterer Feldeffekttransistor ist. Sofern dieser einen gesonderten Substratanschluß aufweist, kann dieser in üblicher Weise mit der Quellenelektrode verbunden sein, jedoch hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn in diesem Fall der eingangsseitige Feldeffekttransistor ein anschlußfreies Substrat aufweist. Damit ergibt sich insgesamt eine Schaltungsanordnung wie in Fig.2, wobei jedoch der Anschluß des Substrats G 12 des Feldeffekttransistors Ti sowie die Verbindung dieses Substrats G 12 mit dem Verbindungspunkt 44 wegfällt.

Bei lonisations-Brandmeldern besteht die Tendenz, die Meßkammer 10 und ggf. die Referenzkammer 12 im Interesse einer geringen Baugröße und eines geringen Bauaufwands volumenmäßig klein auszubilden und im Interesse einer geringen Strahlenbelastung der Umgebung radioaktive Quellen 26, 28 von äußerst geringer Aktivität zu verwenden. Beide Gründe führen dazu, daß der die Reihenschaltung der Meßkammer 10 und der Referenzkammer 12 durchfließende Strom sehr geringe Werte aufweist. Der Steuerstrom des eingangsseitigen Feldeffekttransistors 7Ί, der je nach Polung der Speisespannung von der Steuerelektrode GH zum Verbindungspunkt 14 von Meßkammer 10 und Referenzkammer 12 oder in umgekehrter Richtung fließt, sollte einen für jeden Betriebszustand genau definierten und vorzugsweise gegenüber dem die Kammern 10, 12 durchfließenden Strom geringen Wert aufweisen, um bei auf Temperaturänderungen oder Alterungserscheinungen beruhenden Änderungen dieses Steuerstroms keine unkontrollierbare Verfälschung des Potentials am Verbindungspunkt auftreten zu lassen, die den Ansprechschwellenwert unerwünschterweise verändern würde. Nun führt jedoch die Maßnahme, das Substrat G 12 des eingangsseitigen Transistors Ti auf ein festes Potential zu legen, im allgemeinen zu einer Erhöhung

is des Steuerstroms, die aus den vorgenannten Gründen unerwünscht ist. Daher ist es zweckmäßig, als eingangsseitigen Feldeffekttransistor Π einen Typ zu wählen, bei dem der Einfluß einer Beaufschlagung des Substrats G 12 mit einem festen Potential einen nur

» geringen Einfluß auf den Steuerstrom zur Steuerelektrode GH oder von dieser fort hat. Allgemein kann man sagen, daß der eingangsseitige Feldeffekttransistor Ti bei auf einem festen Potential liegendem Substrat G 12 einen Steuerelektrodenstrom aufweisen sollte, der höchstens so groß wie derjenige Strom und vorzugsweise geringer als ein Zehntel desjenigen Stromes ist, der die Reihenschaltung der Meßkammer 10 und des Referenzglieds — in Fig. 1 und 2 der Referenzkammer 12 — im Ruhezustand durchfließt. Als festes Potential

» des Substrats G12 kann dabei dasjenige der Quellenelektrode S i, dasjenige der Abflußelektrode D1 oder ein Potential gewählt werden, das zwischen den letztgenannten beiden Werten liegt. Ein geeigneter Transistortyp wird beispielsweise unter der Bezeich-

M nung D 80-52 von der Firma detectomat Brandmeldesysteme GmbH in Timmendorfer Strand vertrieben.

Nichi nur beim eingangsseitigen Feldeffekttransistor Ti, sondern auch in Fig. 2 bei dem zweiten Feldeffekttransistor T"3 bzw. bei sonstiger Ausbildung

*° des eingangsseitigen Transistors ausschließlich bei demjenigen Feldeffekttransistor 73, dessen Quellenelektrode S3 mit dem Melderanschluß 18 verbunden ist, sollte eine starke Beeinflussung des Steuerstromes durch die Beaufschlagung des Substrats G 32 mit einem im Ruhezustand festen Potential vermieden werden. Daher gelten die vorstehend für den eingangsseitigen Feldeffekttransistor Ti gemachten Überlegungen auch für den Feldeffekttransistor 73, und auch für diesen ist der angegebene Typ mit Vorteil verwendbar.

W Eine weitere, nicht gezeigte Ausgestaltung der Melder gemäß F i g. 1 oder 2 geht von der Überlegung aus, daß ein geringer Steuerstrom des eingangsseitigen Feldeffekttransistors 71 nur dann besonders wichtig ist, wenn sich der Rauchgehalt der Umgebungsluft dem

^JS vorgegebenen Schwellenwert nähert, bei dem der Melder ansprechen soll, damit in diesem Fall der Schwellenwert genau eingehalten wird, daß jedoch bei praktisch rauchfreier Luft eine gewisse Verfälschung des Potentials am Verbindungspunkt 14 von Meßkammer 10 und Referenzkammer 12 durch einen ei höhten Steuerstrom des Feldeffekttransistors 71 hingenommen werden kann.

Daher gibt man dem Substrat G 12 des eingangsseitigen Feldeffekttransistors 71 im Ruhezustand dasjenige Potential, das es in nicht angeschlossenem Zustand dann annehmen würde, wenn der Rauchgehalt der Umgebungsluft den vorgegebenen Schwellenwert und damit das Potential des Verbindungspunkts 14 den entspre-

chenden Schwellenwert gerade eben erreicht, bei dem der Melder anspricht. Das Potential des Substrats G12 ist dann in nicht angeschlossenem Zustand annähernd gleich dem Schwellenwert des Potentials am Verbindungspunkt 14. Um das gewünschte Potential des Substrats G 12 im Ruhezustand zu erhalten, kann man der Hauptstromstrecke C-E des Transistors 72 der Meldeschaltung 72, 40 einen Spannungsteiler parallelschalten, der beispielsweise aus der Reihenschaltung eines festen Teilwiderstands und eines verstellbaren Teilwiderstands besteht, und man kann das Spannungsteilerverhältnis dieses Spannungsteilers so wählen, daß im Ruhezustand an seinem Abgriff — im genannten Beispiel am Verbindungspunkt der beiden Teilwiderstände — dasjenige Potential herrscht, das bei nicht angeschlossenem Substrat G 12 des Feldeffekttransistors 71 an diesem Substrat G 12 auftritt, wenn der Rauchgehalt der Umgebungsluft den vorgegebenen Schwellenwert hat. Sobald dann der Melder anspricht, wird der erwähnte Spannungsteiler vom Transistor 72 der Meldeschaltung 72, 40 kurzgeschlossen, und das Potential am Abgriff des Spannungsteilers wird zumindest annähernd demjenigen des im Ausführungsbeispiel negativen Melderanschlusses 32 gleich, der mit der Referenzkammer 12 verbunden ist.

Zur Einstellung des erwähnten, dem Transistor 72 parallelliegenden Spannungsteilers kann so vorgegangen werden, daß man zunächst das Substrat G 12 des Feldeffekttransistors 71 anschlußfrei läßt und beispielsweise durch Zuführung von Rauch in die Meßkammer 10 das Potential am Verbindungspunkt 14 von Meßkammer 10 und Referenzkammer 12 so lange ändert, bis der Melder anspricht, also Feldeffekttransistor 71 und Transistor 72 der Meldeschaltung 72, 40 leitend werden. Durch Messung des Potentials am J5 Substrat G 12 läßt sich derjenige Wert ermitteln, der beim vorgegebenen Schwellenwert herrscht, und dieser Wert wird im Ruhezustand, d. h. bei nichtleitendem Transistor 72 am Spannungsteiler eingestellt, bevor das Substrat mit dessen Abgriff verbunden wird. Alternativ kann jedoch, wie bereits oben angedeutet, einfachheitshalber am Spannungsteiler im Ruhezustand dasjenige Potential eingestellt werden, das der Verbindungspunkt 14 von Meßkammer 10 und Referenzkammer 12 und damit die Steuerelektrode GIl des Transistors 71 beim Erreichen des vorgegebenen Schwellenwertes annehmen, da dieses Potential dann annähernd dem gewünschten Potential des Substrats G 12 entspricht.

Ähnlich wie dies vorstehend für den Anschluß des Substrats G 12 des eingangsseitigen Feldeffekttransistors 7beschrieben wurde, kann auch das Substrat G 32 desjenigen Feldeffekttransistors 73, der mit seinem Kanal K 3 zwischen die Anschlußklemme 18 und den eingangsseitigen Transistor geschaltet ist, mit dem Abgriff eines Spannungsteilers verbunden werden, der parallel zur Hauptstromstrecke E-C des Transistors 72 der Meldeschaltung 72, 40 geschaltet ist. Auch hierbei gibt man zweckmäßigerweise dem Substrat G 32 im Ruhezustand einen Wert, der demjenigen Potential gleicht, das bei nicht angeschlossenem Substrat G 32 an diesem auftritt, wenn der Rauchgehalt der Urngebungsluft seinen vorgegebenen Schwellenwert gerade eben erreicht. Beim Ansprechen des Melders wird dann wieder dadurch, daß der Transistor

72 leitend wird, der dem Feldeffekttransistor 73 zugeordnete Spannungsteiler kurzgeschlossen, und das Potential des Substrats G 32 wird annähernd auf dasjenige des Melderanschlusses 32 verschoben, so daß eine starke Rückkopplung auftritt.

Sind wie beim Ausführungsbeispiel in F i g. 2 die beiden Feldeffekttransistoren 71, 73 vorgesehen und wird das Substrat G 12, G 32 jedes dieser Feldeffekttransistoren 71, 73 mit dem Abgriff eines Spannungsteilers verbunden, der der Hauptstromstrecke E— Cdes Transistors 72 parallel geschaltet ist, so sind zwei getrennte, jeweils einem der Feldeffekttransistoren 71,

73 zugeordnete Spannungsteiler erforderlich, da die Substrate G 12, G 32 der beiden Feldeffekttransistoren 71, 73 beim Erreichen des vorgegebenen Schwellenwertes der Rauchdichte unterschiedliche Potentiale annehmen, wenn sie nicht mit den Abgriffen der Spannungsteiler verbunden wären, und da diese unterschiedlichen Potentiale an den Spannungsteilern einzustellen sind. Bei einer vereinfachten Ausführungsform kann jedoch auch ein einziger, der Hauptstromstrecke E-C des Transistors 72 parallelgeschalteter Spannungsteiler verwendet werden, an dessen Abgriff dasjenige Potential eingestellt wird, das das Substrat G 12 des eingangsseitigen Feldeffekttransistors 71 im anschlußfreien Zustand beim Erreichen des vorgegebenen Schwellenwertes der Rauchdichte annehme, und auch das Substrat G 32 des Feldeffekttransistors 73 kann an den Abgriff dieses Spannungsteilers angeschlossen werden. Auch in diesem Fall erreicht man noch eine merkliche Verbesserung der Stabilität des vorgegebenen Schwellenwerts.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

Patentansprüche:

1. lonisations-Brandmelder, vorzugsweise zur Verwendung in einer Brandmeldeeinrichtung mit parallel zueinander zwischen zwei Leiter einer an eine Signalzentrale angeschlossenen Linie geschalteten Meldern, mit einer der Umgebungsluft zugänglichen, ionisierten Meßkammer, einem mit der Meßkammer in Reihe zwischen die Melderan-Schlüsse geschalteten, vorzugsweise als gegenüber der Umgebungsluft stärker als die Meßkammer abgeschlossene, ionisierte Referenzkammer ausgebildeten Referenzelement, einer zwischen den Melderanschlüssen liegenden, vom Potential am is Verbindungspunkt von Meßkammer und Referenzelement gesteuerten, einen Feldeffekttransistor mit einem gesonderten Substratanschluß und' einen mit der Hauptstromstrecke des Feldeffekttransistors in Reihe geschalteten Widerstand aufweisenden Verstärkerstufe sowie einer zwischen den Melderanschlüssen liegenden, die Reihenschaltung eines vorzugsweise bipolaren Transistors und eines Lastwiderstands umfassenden, von der an dem Widerstand der Verstärkerstufe abfallenden Spannung gesteuerten Meldeschaltung, wobei eine Elektrode der Meßkammer unmittelbar mit einem Melderanschluß verbunden ist und wobei beim Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwerts des Rauchgehalts der Umgebungsluft die Verstärkerstufe den Transistor der Meldeschaltung leitend macht und dieser auch bei einem anschließenden Absinken des Rauchgehalts unter den Schwellenwert leitend bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (36) der « Verstärkerstufe (34; 36, Tl, T3) an demjenigen Melderanschluß (32) liegt, mit dem das Referenzelement (12) verbunden ist, daß der Lastwiderstand (40) der Meldeschaltung (38; T2, 40) an demjenigen Melderanschluß (18) liegt, an den eine Elektrode (16) "o der Meßkammer (10) angeschlossen ist, und daß das Substrat (G 12; G 32) des Feldeffekttransistors (Tl; T3) vom Potential eines dem letztgenannten Melderanschluß (18) abgewandten Anschlusses (44) des Lastwiderstands (40) gesteuert ist. «5

2. lonisations-Brandmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (G 1) des Feldeffekttransistors (Tl) an den Verbindungspunkt (14) der Meßkammer (10) und des Referenzelements (12) angeschlossen ist (F i g. 1).

3. lonisations-Brandmelder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstrecke CC 11 -51) des Feldeffekttransistors (TX) unmittelbar der Meßkammer (10) parallel geschaltet ist.

4. lonisations-Brandmelder nach Anspruch 1, wobei die Verstärkerstufe einen mit seiner Steuerelektrode an den Verbindungspunkt von Meßkammer und Referenzelement angeschlossenen Transistor aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekttransistor (T3) mit seiner Quellenelektro- «> de (S3) an denjenigen Melderanschluß (8) angeschlossen ist, mit dem eine Elektrode (16) der Meßkammer (10) verbunden ist, daß die Hauptstromstrecke (KX) des mit seiner Steuerelektrode (G 11) an den Verbindungspunkt (14) von Meßkam- ^ mer (10) und Referenzelement (12) angeschlossenen Transistors (TX) zwischen die Hauptstromstrecke (K 3) des Feldeffekttransistors (T3) und den Widerstand (36) der Verstärkerstufe (36, Tl, T2) geschaltet ist und daß die Steuerelektrode (G 31) des Feldeffekttransistors (T3) mit seiner Abflußelektrode (D3) verbunden ist (F i g. 2).

5. lonisations-Brandmelder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (G 31) des Feldeffekttransistors (T3) mit seiner Abflußelektrode (D3) unmittelbar verbunden ist.

6. lonisations-Brandmelder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode CC 31) des Feldeffekttransistors (T3) mit seiner Abflußelektrode (D3) über einen Widerstand verbunden ist.

7. lonisations-Brandmelder nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mit seiner Steuerelektrode (G X X) an den Verbindungspunkt (14) von Meßkammer (10) und Referenzelement (12) angeschlossene Transistor ein weiterer Feldeffekttransistor ^Tl) ist.

8. lonisations-Brandmelder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Feldeffekttransistor (TX) ein gesondert angeschlossenes Substrat (G 12) aufweist und daß auch dieses Substrat (G 12) von dem Potential eines Anschlusses (44) des Lastwiderstands (40) gesteuert ist, der dem mit einer Elektrode (16) der Meßkammer (10) verbundenen Melderanschluß (18) abgewandt ist.

9. lonisations-Brandmelder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Feldeffekttransistor (TX) ein anschlußfreies Substrat aufweist.

10. lonisations-Brandmelder nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekttransistor (T3) und der mit seiner Steuerelektrode (U*¹) an den Verbindungspunkt (14) von Meßkammer (10) und Referenzelement (12) angeschlossene Transistor (TX) sowie vorzugsweise auch der Widerstand (36) der Verstärkerstufe (36, Tl, T3) und/oder der Transistor (T2) der Meldeschaltung (T2, 40) als integrierte Schaltung ausgebildet sind.

11. lonisations-Brandmelder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekttransistor (TX; T3) bei auf einem festen Potential liegendem Substrat (G 12; G 32) einen Steuerstrom aufweist, der höchstens so groß wie derjenige Strom ist, der die Reihenschaltung der Meßkammer (10) und des Referenzelements (12) im Ruhezustand durchfließt, und der vorzugsweise höchstens ein Zehntel dieses Stromes beträgt.

12. lonisations-Brandmelder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (G 12; G12, G 32) des Feldeffekttransistors (TX; TX, T3) unmittelbar mit dem Anschluß (44) des Lastwiderstands (40) verbunden ist (F i g. 1,2).

13. lonisations-Brandmelder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (G 12; G12, G 32) des Feldeffekttransistors (TX; TX, T3) über einen Widerstand mit dem Anschluß (44) des Lastwiderstands (40) verbunden ist.

14. lonisations-Brandmelder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastwiderstand (40) aus zwei in Reihe geschalteten Teilwiderständen besteht, deren Verbindungspunkt den Anschluß bildet, an den das

Substrat (G 12; G 12, G 32) angeschlossen ist.

15. Ionisations- Brandmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptstromstrecke (E—C)des Transistors (T2) der Meldeschaltung (38) ein Spannungsteiler parallel geschaltet ist, an dessen Abgriff das Substrat (G 12; G 12, G 32) des Feldeffekttransistors (Ti; Ti, 72) angeschlossen ist.

16. lonisations-Brandmelder nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential am Abgriff des Spannungsteilers derart eingestellt ist, daß es im Ruhezustand zumindest annähernd denjenigen Wert hat, den das Substrat (G 12; G 12, G 32) in nicht angeschlossenem Zustand dann annimmt, wenn der Rauchgehalt der Umgebungsluft den vorgegebenen Schwellenwert erreicht.