DE2707409C2 - Ionisationsbrandmelder - Google Patents

Description

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55 Die Erfindung betrifft einen lonisationsbrandmelder der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Fin derartiger lonisationsbrandmelder ist bekannt (PL-PS 62 Ö18). Hierbei ist das Substrat des Feldeffekttransistors über einen Widerstand mit einem Anschluß des Lastwiderstandes verbunden. Der Widerstand verhindert, daß die am Lastwiderstand bei leitendem Transistor der Meldeschaltung abfallende Spannung voll auf das Substrat des Feldeffekttransistors übertragen wird. Durch die Verbindung des Substrats des Feldeffekttransistors über den Widerstand mit dem Anschluß des 'Lastwiderstandes soll ein sprunghaftes Leitendwerden des Transistors der Meldeschaltung beim Überschreiten des Schwellenwertes des Rauchgehaltes der Umgebungsluft und ein ebenso sprunghaftes Nichtleitendwerden des Transistors der Mcldeschaltung beim anschließenden Unterschreiten des Schwellenwertes erzielt werden. Dagegen ist es bei dem bekannten lonisationsbrandmelder nicht möglich, den Transistor der Meldeschaltung auch nach dem Unterschreiten des Schwellenwertes des Rauchgehaltcs der Umgebungsluft leitend zu halten, d. h. dem lonisationsbrandmelder ein bistabiles Verhalten zu geben. Ein solches bistabiles Verhalten ist jedoch in vielen Anwendungsfällen, insbesondere bei der Verwendung in einer Brandmeldeeinrichtung mit parallel zueinander zwischen zwei Leiter einer an eine Signalzentrale angeschlossenen Linie geschalteten Meldern, oft erwünscht, um nach dem Ansprechen des Brandmelders noch den Ansprechort und damit die Lage eines Brandherdes lokalisieren zu können.

Es ist auch ein Brandmelder ähnlich der vorstehend genannten Art bekannt (DE-AS 17 66 440, Fig. 6 in Verbindung mit Fig. 5), wobei jedoch der Substratanschluß des Feldeffekttransistors nicht mit einem Anschluß des Lastwiderstandes verbunden ist. Vielmehr ist hierbei das Substrat des Feldeffekttransistors, dessen Steuerelektrode an den Verbindungspunkt von Meßkammer und Referenzelement angeschlossen 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. Dieser bekannte Brandmelder hat ein bistabiles Verhalten, jedoch wird die Aufrechterhaltung des leitenden Zustandes des Transistors der Meldeschaltung hierbei dadurch erreicht, daß die Meldeschaltung einen weiteren, mit dem 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 lonisationsbrandmelder 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 (6 529. US-PS 37 28 706. GB-PS 10 88 976). Ein Thyristor ist jedoch gegen Schwankungen der Speisespannung empindlich und kann bei kurzzeitigen, durch Störungscinflüsse erzeugten Spannungserhöhungen fälschlich ein Meldesignal erzeugen. Dieser Nachteil erhält dann besonderes Gewicht, wenn der Brandmelder in üblicher Weise in einer Brandmeldecinrichtung verwendet ist. bei der eine größere Anzahl von Meldern parallel zueinander zwischen zwei Leiter einer an eine Signalzcnirale angeschlossenen Linie geschaltet ist. da sich entlang derartiger Linien starke Spannungsunter- JO schiede ergeben können und die Linien nur schwierig gegen die Einwirkung von Störungsursachen abzuschirmen sind.

Bei einer Abwandlung eines der vorgenannten, bekannten Brandmelder (GB-PS 10 88 976. Fig. 2) weist J5 die Meldeschaltung anstelle eines Thyristors einen Transistor auf. Dabei sind keine Mittel vorgesehen, mitttels derer erreicht würde, daß der Transistor der Meldeschaltung bei einem Absinken des Rauchgehaltes unter den Schwellenwert leitend bleibt, d. h.. dieser Brandmelder weist ein lediglich monostabiles Verhalten auf.

Es sind auch lonisationsbrandmelder mit bistabilem Verhalten bekannt, bei denen der Feldeffekttransistor der Verstärkerschaltung keinen gesonderten Substratanschluß 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 Lastwiderstandes ver- so bunden. 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. Beim Leitendwerden des Tiansistors der Meldeschaltung wird so 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 ver- mi schoben wird, der dem zum Ansprechen des Melders erforderlichen Schwellenwert des R;iuchgehaltes der Umgebungsluft cntspriehi. Diese Lösung hai jedoch den Nachteil, daß keine der in der Meßkammer enthaltenen Elektroden unmittelbar mit einem Mclderanschluß ver- μ bunden weiden kann, während es im Hinblick auf eine sichere Abschirmung der Meßkanimer gegen Fremdfelder und auf eine einfache Wartung des Melders erwünscht ist. die äußere, meist luftdurchlässig ausgebildete Elektrode auf einem festen Potential, meist dem Massepotential zu halten und sie hierzu unmittelbar mit einem Melderanschluß zu verbinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen lonisationsbrandmelder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß der Schwellenwert, bei dem der Melder anspricht, genauer festgelegt ist und von Fabrikationstoleranzen der elektronischen Elemente und von Umgebungsteniperaturandemngen weniger beeinflußt wird und daß der Melder auch nach Wiederabsinken des Rauchgehaltes unter den Schwellenwert im Meldezustand verbleibt.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die folgende Beschreibung erläutert in Verbindung mit der Zeichnung die Erfindung anhand eines Ausfühningsbeispiels. Es zeigt

F i g. 1 das Schaltbild einer Ausführungsform eines Brandmelders, wie er im wesentlichen aus der eingangs genannten PL-PS 62 618 in seinem Aufbau bekannt ist. und

F i g. 2 das Schallbild 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 Slöreinflüsse 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 lonenstrom 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.

'Om Potential am Verbindungspunkt 14 ist eine Verstärkerstufe 34 gesteuert. Diese besteht im Ausführungsbeispiel aus der Reihenschaltung eines ohmschen Widerstands 36 und eines Feldeffekttransistors 7Ί. Es handelt sich hierbei um einen MOS-Feldeffekttransistor

mit isolierter Steuerelektrode CIl sowie mit der Quellenelektrode 51, der Abflußelektrode D1 und dem als gesonderter Anschluß herausgeführten Substrat C12. Das Substrat G 12 hat eine ähnlich steuernde Wirkung wie die Steuerelektrode G 11, ist jedoch nur durch eine Sperrschicht vom Kanal K 1 des Feldeffekttransistors 7*1 isoliert. Die Quellenelektrode 51 ist unmittelbar mit dem Anschluß 18 verbunden, so daß die Steuerstrecke GH—51 des Feldeffekttransistors Ti der Meßkammer 10 unmittelbar parallel geschaltet ist. to Der Widerstand 36 ist einerseits mit der Abflußelektrode D i 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 is Meldeschaltung 38 wirkungsniäßig nachgcschaliei. Die Meldeschaltung 38 besteht aus der Reihenschaltung eines bipolaren Transistors T2 und eines Lastwiderstands 40. Die Basis B des Transistors Γ2 ist an den Verbindungspunkt 42 von Feldeffekttransistors Ti 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 T2 einerseits und demjenigen Anschluß 18 andererseits, an den die Meßkammer 10 und der Feldeffekttransistor Ti angeschlossen sind. Das Substrat G 12 des Feldeffekttransistors Ti ist unmittelbar mit dem Verbindungspunkt 44 des Transistors T2 und des Lastwiderstands 40 verbunden.

Im Ruhezustand hat das Potential des Verbindungspunkts 14 und damit die Steuerspannung des Feldeffekttransistors Ti. die Spannung zwischen dem Verbindungspunkt 14 und dem Anschluß 18, einen Wert, bei dem der Feldeffekttransistor Π nichtleitend ist. Das Potential des Verbindungspunktes 42 entspricht daher demjenigen des Anschlusses 32, und auch der Transistor T2 ist nichtleitend. Das Potential des Verbindungspunkts 44 entspricht daher demjenigen des Anschlusses «0 18, d. h. das Substrat G 12 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 "5 Richtung auf das Potential des Anschlusses 32, d. h. die Steuerspannung des Feldeffekttransistors Ti nimmt betragsmäßig zu. Beim Überschreiten eines durch die Wahl des Feldeffekttransistors Ti vorgegebenen Schwellenwertes der Steuerspannung und eines entsprechenden Schwellenwertes der Rauchkonzentration in der rvießkammer iö wird der Feldeffekttransistor Ti merklich leitend. Der hierdurch über den Widerstand 36 fließende Strom läßt an diesem eine Spannung abfallen, die ausreicht den Transistor Γ2 ebenfalls leitend zu 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. ^h" Da das Substrat G12, wie bereits erwähnt, eine ähnliche Steuerwirkung wie die Steuerelektrode GIl hat, wird nun der Feldeffekttransistor Ti leitend gehalten, gleich ob die Steuerspannung oberhalb des vorerwähnten Schwellenwerts bleibt oder etwa bei Verringerung der ^⁵ Rauchdichte wieder bis auf den Ruhewert absinkt Der Melder hat somit ein bistabiles Verhalten. Der leitende Zustand des Feldeffekttransistors Tt und des Transistors T2 kann nur beendet werden, indem die Speisespannung zumindest annähernd auf den Wert Null abgesenkt wird.

In Fi g. 2 sind mit dem Melder gemäß F i g. I übereinstimmende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dem Melder gemäß Fig.2 weist die hier nicht gesondert bezeichnete Verstärkerstufe außer dem Widerstand 36 und dem Feldeffekttransistor Ti einen zweiten Feldeffekttransistor Γ3 auf. Bei diesem handelt es sich ebenfalls um einen MOS-Feldeffekttransistor mit isolierter Steuerelektrode G 31 sowie mit als gesonderter Anschluß herausgeführtem Substrat G 32. Der zweite Feldeffekttransistor 7"3 ist mit seiner Hauptstromstrecke in Reihe mit derjenigen des Feldeffekttransistors Ti und dem Widerstand 36 geschaltet; die Quellenelektrode 53 des zweiten Feldeffekttransistors Γ3 liegt unmittelbar am Anschluß 18, mit dem die Meßkammer 10 verbunden ist, während die Abflußelektrode D 3 des zweiten Feldeffekttransistors T 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 Γ2 und des Lastwiderstands 40 verbunden. Es liegt daher im Ruhezustand bei nichtleitendem Transistor T2 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 T3 im Ruhezustand wie ein ohmscher Widerstand; der Widerstandswert ist der Kehrwert der Steilheit.

Beim Ansprechen des Melders steigt die Spannung zwischen Substrat G32 und Quellenelektrode 53 des zweiten Feldeffekttransistors Γ3 annähernd auf, die Speisespannung an, wie dies zuvor anhand von Fig. 1 für den Feldeffekttransistor Π erläutert wurde. Hierdurch wird der zweite Feldeffekttransistor 7~3 wesentlich stärker leitend. Daher wird jetzt auch der Feldeffekttransistor Ti durch das seinem Substrat G 12 zugeführte Potential des Verbindungspunkts 44 leitend gehalten, wie dies anhand von Fig. 1 erläutert wurde. Insgesamt ergibt sich jedoch gegenüber F i g. 1 eine erhöhte Steilheit der Verstärkerstuie 36, Ti, T3, d.h. der Schwellenwert, bei dem der Melder anspricht ist genauer festgelegt und wird beispielsweise von Fabrikationstoleranzen der elektronischen Elemente Ti, T2, T3 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 T2 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 T2 zusammengefaßt um anzudeuten, daß der Feldeffekttransistor Ti, der zweite Feldeffekttransistor T3 sowie im Ausführungsbeispiel auch der Widerstand 36 und der Transistor T2 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 7"3 nicht unmittelbar, sondern über einen Widerstand mit dessen Abflußelektrode D 3 zu verbinden, der zwischen die Abflußelektrode £>3.des zweiten Feldeffekttransistors T3 und die Quellenelektrode 51 des Feldeffekttransistors Ti geschaltet ist. Der zweite Feldeffekttransistor T3 bildet dann zusammen mit dem genannten Widerstand einen Strombegrenzer. Im Ruhezustand wird hierdurch die Wirkungsweise der Verstärkerstufe 36, Π, 73 gegenüber Fi g. 2 praktisch nicht verändert; ein Strom kann über den zweiten Feldeffekttransistor Γ3 nicht fließen, da der Feldeffekttransistor Π nicht leitet. Die Steuerspannung des Feldeffekttransistors Ti wird jedoch durch diese maßnähme bcifägsniäßig 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, T3 fließende Strom auf einen konstanten, niedrigen Wert begrenzt wird.

Die Erfindung, soweit sie in F i g. 2 in der Steuerung des Substrats G 32 des Feldeffekttransistors T3 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 "orgesehen ist, dessen Steuerelektrode an den Verbindungspunkt 14 von Meßkammer 10 und Referenzkammer 12 angeschlossen ist. Dabei ist dann also der ggf. einzige vorgesehene Feldeffekttransistor Γ3 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 T3 und des Widerstands 36 der Verstärkerstufe ist die Hauptstromstrecke des eingangsseitigen Transistors zwischen den Kanal K 3 des Feldeffekttransistors T3 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 Γ3, sondern auch der eingangsseitige Transistor leitend gehalten werden, so daß ein bistabiles Verhalten auftritt Günstig ist es allerdings auch in diesem Fall, wenn der eingangsseiiige Transistor ein weherer 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 G12 des Feldeffekttransistors Ti sowie die Verbindung dieses Substrats G12 mit dem Verbindungspunkt 44 wegfällt

Bei Ionisations-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 Ti, der je nach Polung der Speisespannung von der Steuerelektrode GIl zum Verbindungspunkt 14 von Meßkammer 10 und Referenzkammer 12 oder in umgekehrter Richtung fließt, sollte einen für jeden Betriebszustand genau definierten

ιο· 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 Ansprechschwellenweri unerwünschierweise 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

ze des Steuerstroms, die aus den vorgenannten Gründen unerwünscht ist. Daher ist es zweckmäßig, als eingangsseitigen Feldeffekttransistor 7Ί einen Typ zu wählen, bei dem der Einfluß einer Beaufschlagung des Substrats G12 mit einem festen Potential einen nur geringen Einfluß auf den Steuerstrom zur Steuerelektrode GIl 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 F i g. 1 und 2 der Referenzkammer 12 — im Ruhezustand durchfließt. Als festes Potential des Substrats G 12 kann dabei dasjenige, der Quellenelektrode 51, dasjenige der Abflußelektrode Di oder ein Potential gewählt werden, das zwischen den letztgenannten beiden Werten liegt Ein geeigneter Transistortyp wird beispielsweise unter der Bezeichnung D 80-52 von der Firma detectomat Brandmeldesysteme GmbH in Timmendorfer Strand vertrieben.

Nicht nur beim eingangsseitigen Feldeffekttransistor Π, sondern auch in Fig. 2 bei dem zweiten Feldeffekttransistor T3 bzw. bei sonstiger Ausbildung

⁴S des eingangsseitigen Transistors ausschließlich bei demjenigen Feldeffekttransistor T3, dessen Quellenelektrode 53 mit dem Melderanschluß 18 verbunden ist, sollte eine starke Beeinflussung des Steuerstromes durch die Beaufschlagung des Substrats G 32 mit einem

so im Ruhezustand festen Potential vermieden werden. Daher gelten die vorstehend für den eingangsseitigen Feldeffekttransistor Tl gemachten Überlegungen auch für den Feldeffekttransistor T3, und auch für diesen ist der angegebene Typ mit Vorteil verwendbar.

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 Π nur dann besonders wichtig ist, wenn sich der Rauchgehalt der Umgebungsluft dem 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 Meßkam mer 10 und Referenzkammer 12 durch einen erhöhten Steuerstrom des Feldeffekttransistors TX hingenommen werden kann. Daher gibt man dem Substrat G12 des eingangsseiti-

gen Feldeffekttransistors Π 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 entsprechenden Schwellenwert gerade eben erreicht, bei dem der Melder anspricht. Das Potential des Substrats G 12 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 Γ2 der Meldeschaltung Γ2, 40 einen Spannungsteiler parallelschalten, der beispielsweise aus der Reihenschaltung eines festen Teilwiderstands und eines verstellbaren Teiiwiderstands 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 M angeschlossenem Substrat G 12 des Feldeffekttransistors Tl an diesem Substrat C 12 auftritt, wenn der Rauchgehalt der Umgebungsluft den vorgegebenen Schwellenwert hat. Sobald dann der Melder anspricht, wird der erwähnte Spannungsteiler vom Transistor 72 2% 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. J»

Zur Einstellung des erwähnten, dem Transistor T2 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 JS 10 das Potential am Verbindungspunkt 14 von Meßkammer 10 und Referenzkammer 12 so lange ändert, bis der Melder anspricht, also Feldeffekttransistor 71 und Transistor Γ2 der Meldeschaltung 72, 40 leitend werden. Durch Messung des Potentials am *> Substrat G 12 läßt sich derjenige Wert ermitteln, der beim vorgegebenen Schwellenwert herrscht, und dieser Wert wird im Ruhezustand, d. h. bei nichtleitendem Transistor T2 am Spannungsteiler eingestellt, bevor das Substrat mit dessen Abgriff verbunden wird. Alternativ «5 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 GU des Transistors 71 so beim Erreichen des vorgegebenen Schwellenwertes annehmen, d.~ dieses Potential dann annähernd dem gewünschten Potential des Substrats G 12 entspricht.

Ähnlich wie dies vorstehend für den Anschluß des Substrats G12 des eingangsseitigen Feldeffekttransi- SS stors Tbeschrieben wurde, kann auch das Substrat G 32 desjenigen Feldeffekttransistors Γ3, 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 T2 der Meldeschaltung T2, 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 Umgebungsluft seinen vorgegebenen Schwellenwert gerade eben erreicht. Beim Ansprechen des Melders wird dann wieder dadurch, daß der Transistor Γ2 leitend wird, der deni 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 75, 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 (7)

Patentansprüche:

1. lonisationsbrandmelder. vorzugsweise zur Verwendung in einer Brandmeldeeinriehiung mit parallel zueinander zwischen zwei Leiter einer an eine Signalzentrale angeschlossenen Linie geschalteten Meldern, mit einer der Umgebungsluft zugänglichen, ionisierten, mit einer Elektrode unmittelbar mit einem MclderanschluB verbundenen Meßkammer (10), einem mit der Meßkammer in Reihe zwi- '<· sehen die Melderanschlüsse geschalteten, vorzugsweise als gegenüber der Umgebungsluft stärker als die Meßkammer abgeschlossene, ionisierte Referenzkammer ausgebildeten Referenzelement (12), einer zwischen den Meldcranschlüssen (18. 32) lie- ^1S genden. vom Potential am Vcrbindungspunkl (14) von Meßkummer (10) und Referenzeletnent (12) gesteuerten, einen MOS-Feldeffcktiransistor (Ti) mit einem gesonderten Substraianschluß (G 12) und einen mit der Hauptstromstrecke des Feldeffekitran- ^M sistors in Reihe geschalteten Widerstand (36) aufweisenden Verstärkerstufe (34) sowie einer zwischen den Melderanschlüssen liegenden, die Reihenschaltung eines vorzugsweise bipolaren Transistors (T 2) und eines Lastwiderstandes (40) umfassenden, von der an dem Widerstand (36) der Verstärkerstufc (34) abfallenden Spannung gesteuerten Meldeschaltiing (38). wobei beim Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes des Rauchgehaltes der Umgebungsluft die Vcrstärkcrstiife den ^Μ Transistor (T2) der Mcldeschaltung (38) !eilend macht, wobei der Widerstand (36) der Verstärkerstufe (36. Π) an demjenigen Meldcranschluß (32) liegt, mit dem das Refcrenzelemcnt (12) verbunden ist, wobei der Lastwiderstand (40) der Meldcschaltung ^J5 (T 2,40) an demjenigen Meldcranschluß (18) liegt, an den eine Elektrode (16) der Meßkammer (10) angeschlossen ist, und wobei das Substrat (C 12) des MOS-FcldeffekltransistorsfTI) vom Potential eines dem letztgenannten Melderanschluß (IC) abgewand- ^w ten Anschlusses (44) des Lastwiderstandes (40) gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer MOS-Feldeffekttransistor (T3) mit gesondertem Substratanschluß ('C 32) in Stromquellenschaltung zwischen die Quellenelektrode (Si) des ersten MOS-Feldeffekttransistors (TX) und den Melderanschluß (18) geschaltet ist und daß beide Substratanschlüsse (C 12, C 32) mit dem Anschluß (44) des Lastwiderstandes (40) direkt verbunden sind.

2. lonisationsbrandmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (G 31) des zweiten Feldeffekttransistors (TZ) mit seiner Abflußelektrode (D3) unmittelbar verbunden ist.

3. lonisationsbrandmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daB der erste Feldeffekttransistor (Ti) und der zweite Feldeffekttransistor (T3) als integrierte Schaltung (46) ausgebildet sind.

4. lonisationsbrandmelder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Feldeffekttransistor (TX) und der zweite Feldeffekttransistor (T3) bei auf einem festen Potential liegenden Substrat (C 12, C 32) einen Steuerstrom aufweisen, der höchstens so groß wie derjeni- ''^s ge Strom ist, der die Reihenschaltung der Meßkammer (10) und des Referenzelementes (12) im Ruhezustand durchfließt und der vorzugsweise höchstens '/κι dieses Stroms beträgt.

5. lonisationsbrandmelder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastwiderstand (40) aus zv«ei in Reihe geschalteten Teilwidcrsiänden besteht, deren Verbindungs-Diinkt den Anschluß bildet, an den die Substraie (G 12. G 32) angeschlossen sind.

6. lonisationsbrandmelder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptstromstrecke (E- C) des Transistors (T2) der Meldeschaltung (T2, 40) ein Spannungsteiler parallel geschaltet ist, an dessen Abgriff die Substrate (G 12. G 32) des ersten Feldeffekttransistors (7Ί) und des zweiten Feldeffekttransistors (T3) angeschlossen sind.

7. lonisationsbrandmelder nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß das Potential am Abgriff des Spannungsteilers derart eingestellt ist. daß es im Ruhezustand zumindest annähernd denjenigen Wert hat. den die Substraie (G 12. G 32) in nicht angeschlossenem Zustand annehmen, wenn der Rauchgchalt der Umgebungsluft den vorgegebenen Schwellenwert erreicht.