DE2831466A1

DE2831466A1 - Fire alarm based on UV detector - uses cold-cathode discharge tube with shift-register for discrimination between signal and noise

Info

Publication number: DE2831466A1
Application number: DE19782831466
Authority: DE
Inventors: Peter A Smith
Original assignee: Graviner Ltd
Current assignee: Graviner Ltd
Priority date: 1977-07-19
Filing date: 1978-07-18
Publication date: 1979-02-01
Also published as: SE7807941L

Abstract

The flame detector consists of a transistorised h.v generator comprising an oscillator and voltage doubler circuit to supply the required potential to a cold-cathode type discharge tube which is used as the detector element. The tube responds to ultra violet radiation from an open flame. The monitor stage itself comprises a first 4-bit shift register with signal input connected to the cathode of the tube. The register is wired so that it gives an output when three successive pulses appear at its input. It is reset to zero by an astable multivibrator. The output is connected to a second similar shift-register whose reset input is driven from a flip-flop. Its output is conected to an alarm circuit.

Description

Strahlendetektorvorrichtung Radiation detector device

Die Erfindung betrifft eine Strahlendetektorvorrichtung, insbesondere die elektrischen Schaltanordnungen, jedoch nicht ausschließlich, die zusammen mit Strahlendetektoren, vor allem Detektoren für die Ultraviolett-Strahlung, wie sie durch eine offene Flamme abgestrahlt wird, verwendet werden; solche Schaltungsanordnungen werden in oder als Teil von Feuerdetektorsystemen verwendet. Die Erfindung bezieht sich auch auf die elektrischen Schaltungsanordnungen in der Strahlungsdetektorvorrichtung, und insbesondere auf eine Strahlungsdetektorvorrichtung, die auf eine einfallende Strahlung bestimmter Art anspricht, mit einer Gasentladungsröhre, die durch die einfallende Strahlung, wenn sie durch eine relativ hohe Gleichspannung erregt ist, leitend wird. The invention relates to a radiation detector device, in particular the electrical switchgear assemblies, but not exclusively those associated with Radiation detectors, especially detectors for ultraviolet radiation like them radiated by an open flame can be used; such circuit arrangements are used in or as part of fire detection systems. The invention relates also refer to the electrical circuit arrangements in the radiation detector device, and more particularly to a radiation detector device that is sensitive to an incident Radiation of a certain kind responds, with a gas discharge tube passing through the incident radiation if it is excited by a relatively high DC voltage, becomes conductive.

Derartige Schaltungsanordnungen, die Gasentladungsröhren als Strahlendetektorelemente verwenden, sind bekannt. Such circuit arrangements, the gas discharge tubes as radiation detector elements use are known.

Diese Röhren bilden empfindliche Ultraviolett-Strahlungsdetektoren, weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie eine relativ hohe Erregerspannung benötigen. Aus diesem Grunde ist es notwendig, solche Röhren mit einer relativ hohen Erregergleichspannung mittels Stromversorgungsleitungen zu speisen, die mit einer geeigneten Gleichspannungsversorgungsschaltung für eine entsprechend hohe Spannung verbunden sind.These tubes form sensitive ultraviolet radiation detectors, however, have the disadvantage that they require a relatively high excitation voltage. For this reason it is necessary to use such tubes with a relatively high DC excitation voltage to feed by means of power supply lines connected to a suitable DC voltage supply circuit are connected for a correspondingly high voltage.

Bei vielen Anwendungsfällen bildet die Zuführung einer derartigen relativ hohen Gleichspannung zu der Gasentladungsröhre eine Gefahrenquelle, da die Leitungen oder Drähte für die Einspeisung der Hochspannung durch die Fläche geführt werden, die geschützt werden soll, und in der ein bestimmtes Feuerrisiko besteht. In many applications, the feed forms such a relatively high DC voltage to the gas discharge tube a source of danger, since the Lines or wires for feeding the high voltage through the area which is to be protected and in which there is a certain risk of fire.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Strahlungsdetektorvorrichtung zu schaffen, die von einer entfernten Stelle aus mittels niedriger Gleichspannung betrieben werden kann. The object of the invention is to provide an improved radiation detector device to create that from a remote location by means of low DC voltage can be operated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Gleichstrom-Umformerschaltung, die durch eine relativ kleine Eingangsgleichspannung erregt wird, um eine relativ große Ausgangsgleichspannung zu erzeugen, in unmittelbarer Nachbarschaft der Gasentladungsröhre in einem gemeinsamen Gehäuse mit dieser befestigt ist, daß die Umformerschaltung von einer entfernten Stelle aus durch eine relativ niedrige Eingangsgleichspannung erregt wird, und daß eine Ausgangsschaltung auf den leitenden Zustand der Gasentladungsröhre anspricht, um ein resultierendes elektrisches Ausgangssignal an einen Fernpunkt zu liefern. This object is achieved according to the invention in that a direct current converter circuit, which is excited by a relatively small DC input voltage to a relatively Generate a large DC output voltage in the immediate vicinity of the gas discharge tube is fixed in a common housing with this that the converter circuit from a remote location with a relatively low DC input voltage is excited, and that an output circuit to the conductive state of the gas discharge tube responds to a resultant electrical output signal at a far point to deliver.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Patentansprüchen 2 bis 6. The further embodiment of the invention results from the patent claims 2 to 6.

Nach der Erfindung besteht die Flammendetektorvor richtung aus einem Gehäuse, einer Gasentladungsröhre, die innerhalb des Gehäuses befestigt ist und für die überwachung der durch eine Flamme außerhalb des Gehäuses erzeugten Ultraviolettstrahlung geeignet ist, aus einer Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandlerschaltung innerhalb des Gehäuses, die einen Eingang aufweist, der von außerhalb des Gehäuses durch eine relativ niedrige Versorgungsgleichspannung erregt wird und im Betrieb eine relativ hohe Ausgangsgleichspannung erzeugt, des weiteren aus Verbindungselementen innerhalb des Gehäuses, um die relativ hohe Ausgangsgleichspannung zu der Röhre zu leiten, um diese zu erregen und in den Stand zu versetzen, daß sie auf die Ultraviolettstrahlung anspricht und aus Ausgangselementen, die auf die Stromführung der Gasentladungsröhre ansprechen, um ein resultierendes elektrisches Ausgangssignal zu einem Punkt außerhalb des Gehäuses zu leiten. According to the invention, the Flammendetektorvor direction consists of one Housing, a gas discharge tube which is fixed within the housing and for monitoring the ultraviolet radiation generated by a flame outside the housing is suitable from a DC-DC converter circuit within the Housing having an input that is from outside the housing through a relatively low DC supply voltage is excited and in operation a relatively high DC output voltage generated, further from connecting elements within the housing to conduct the relatively high DC output voltage to the tube, to excite them and enable them to react to ultraviolet radiation responds and from output elements that affect the current flow of the gas discharge tube respond to a resulting electrical output signal to a point outside of the housing.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der einzigen Figur er erläutert, dae eine Ausführungsform der Strahlungsdetektorvorrichtung zeigt, welche einen Detektor für die Ultraviolett-Strahlung und eine Schaltungsanordnung für die Erregung und die Überwachung des Ansprechens des Detektors enthält. Die schematische Zeichnung der einzigen Figur gibt ein schematisches Schaltdiagramm, teilweise in Blockform, der Schaltuncjsanordnung wieder. In the following the invention is explained with reference to the single figure, dae shows an embodiment of the radiation detector device which has a detector for the ultraviolet radiation and circuitry for the excitation and includes monitoring the response of the detector. The schematic drawing the single figure is a schematic circuit diagram, partly in block form, the switching arrangement again.

Die Schaltungsanordnung wird beispielsweise durch eine 18 Volt-Gleichspannungsquelle versorgt, die über Leitungen 10 und 12 angeschlossen ist, von denen die Leitung 10 positive Polarität aufweist. Die Gleichspannungsversorgung mit 18 Volt wird über einen Widerstand 16 einem Stromversorgungskreis 14 eingespeist, der die notwendige höhere Spannungsversorgung für eine Gasentladungsröhre 18 zum Feststellen von Ultraviolettstrahlung, die eine kalte Katode besitzt, liefert. The circuit arrangement is, for example, an 18 volt DC voltage source supplied, which is connected via lines 10 and 12, of which the line 10 has positive polarity. The DC power supply with 18 volts is via a resistor 16 fed to a power supply circuit 14, the necessary higher voltage supply for a gas discharge tube 18 for detecting ultraviolet radiation, which has a cold cathode delivers.

Der Stromversorgungskreis 14 umfaßt einen npn-Transistor 20, der einen Emitterwiderstand 22 aufweist und dessen Kollektor durch die Primärwicklung 24 eines Transformators 26 mit Strom beaufschlagt wird. Die Basis des Transistors ist über eineSekundärwicklung 28 des Transformators mit einem Punkt einer Zeitgeberschaltung verbunden, die einen Widerstand 30 mit dem Widerstandswert R1-Ohm und einen Kondensator 32 mit einer Kapazität von C1-Farad umfaßt, welche die Gleichspannungsquelle überbrückt und parallel zu einem Glättungskondensator 34 liegt.The power supply circuit 14 includes an npn transistor 20, the one Has emitter resistor 22 and its collector through the primary winding 24 of a Transformer 26 is supplied with current. The base of the transistor is over a secondary winding 28 of the transformer with one point of a timer circuit connected, the a resistor 30 with the resistance value R1-Ohm and a capacitor 32 with a capacitance of C1 farads, which bridges the DC voltage source and is parallel to a smoothing capacitor 34.

Der Ausgang des Stromversorgungskreises 14 wird über eine andere Sekundärwicklung 36 des Transformators 26 abgenommen und einer Gleichrichterschaltung in der Gestalt einer Spannungsverdopplerschaltung zugeführt, die Dioden 38 und 40 und einen Kondensator 42 umfaßt. Die hohe Ausgangsgleichspannung dieser Schaltung wird der Detektor- bzw. Gasentladungsröhre 18 über Widerstände 44 und 46, die Widerstandswerte R2 und R3-Ohm aufweisen und über eine Zenerdiode 48 zugeführt. Ein Kondensator 50 mit einer Kapazität von C2-Farad ist parallel zu der Reihenschaltung aus dem Widerstand 46, die Röhre 18 und die Zenerdiode 48 geschaltet. The output of the power supply circuit 14 is via another Secondary winding 36 of transformer 26 removed and a rectifier circuit in the form of a voltage doubler circuit, the diodes 38 and 40 and a capacitor 42. The high DC output voltage of this circuit the detector or gas discharge tube 18 via resistors 44 and 46, the resistance values R2 and R3 ohms and fed through a Zener diode 48. A capacitor 50 with a capacitance of C2 farads is in parallel with the series connection of the resistor 46, the tube 18 and the zener diode 48 are switched.

Der Betriebsablauf des Stromversorgungskreises 14 wird im folgenden von dem Zeitpunkt ab beschrieben, wenn die Schaltung das erstemal eingeschaltet ist, und es wird dabei angenommen, daß der Kondensator 34 geladen ist, wobei dessen Lade-Zeitkonstante durch den ohmschen Widerstand des Widerstands 16 und der Eigenkapazität des Kondensators 34 gegeben ist. The operation of the power supply circuit 14 is as follows described from the point in time when the circuit is switched on for the first time is, and it is assumed that the capacitor 34 is charged, its Charging time constant due to the ohmic resistance of the resistor 16 and the self-capacitance of the capacitor 34 is given.

Zu Anfang ist der Kondensator 32 nicht geladen und daher befindet sich die Basis des Transistors 20 auf Nullpotential, das ist das Potential der Leitung 12. Es beginnt dann die Aufladung des Kondensators 32 und die Spannung im Punkt A wird daher exponentiell mit einer Zeitkonstante R1.C1 ansteigen. Wenn das Potential im Punkt A ausreichend erhöht wurde, wird der Transistor 20 leitend. Der resultierende Abfall in der Kollektorspannung wird phasenumgekehrt in dem Transformator 26, und die resultierende, positiv werdende Spannung an der Transistorbasis macht den Transistor noch stärker leitend. Der Transistor wird daher sehr schnell stromführend, weil sich der Strom durch die Wicklung 24 im wesentlichen linear aufbaut. Initially, the capacitor 32 is not charged and is therefore located the base of the transistor 20 is at zero potential, that is the potential of the line 12. The charging of the capacitor 32 and the voltage in the point then begin A will therefore increase exponentially with a time constant R1.C1. If the potential has been increased sufficiently at point A, transistor 20 becomes conductive. The resulting Drop in the collector voltage is reversed in phase in transformer 26, and the resulting, positive going voltage on the transistor base makes the transistor even more conductive. The transistor therefore becomes live very quickly because the current through the winding 24 builds up essentially linearly.

Während dieses Vorgangs bilden die Wicklung 28 und die vorgespannte Basis-Emitter-Strecke des Transistors 20 eine Halbwellen-Gleichrichterschaltung und liefern eine Ladespannung an den Kondensator 32. Dieser wird daher seine ursprüngliche Ladung umkehren und das Potential im Punkt A wird in bezug auf die Leitung 12 negativ. Dadurch wird der Transistor 20 wieder abgeschaltet. During this process, the winding 28 and 28 form the prestressed Base-emitter path of transistor 20 is a half-wave rectifier circuit and supply a charging voltage to the capacitor 32. This therefore becomes its original Reverse charge and the potential at point A becomes negative with respect to line 12. As a result, the transistor 20 is switched off again.

Sobald der Transistor 20 nicht mehr leitend ist, ändert sich die Ladung des Kondensators 32 neuerlich, und das Potential in dem Punkt A steigt exponentiell und in positiver Richtung auf seinen vorangegangenen positiven Wert in bezug auf das Potential der Leitung 12 an. Der Transistor 20 wird daher wieder leitend, und der Vorgang wiederholt sich. As soon as the transistor 20 is no longer conductive, the changes The capacitor 32 is charged again, and the potential at the point A increases exponentially and in a positive direction to its previous positive value with respect to the potential of the line 12. The transistor 20 is therefore conductive again, and the process repeats itself.

Die Dauer zwischen den Impulsen, die den Transistor 20 leitend machen, ist durch die Zeitkonstante R1.C1 festgelegt, und die Breite jedes Leitungsimpulses ist eine Funktion der Induktanz der Wicklung 24. The duration between the pulses that make transistor 20 conductive, is determined by the time constant R1.C1, and the width of each line pulse is a function of the inductance of winding 24.

Zu jedem Zeitpunkt, zu welchem der Transistor 20 leitend ist, wird die gesamte Versorgungsspannung vermindert um den Spannungsabfall über die Widerstände 16 und 22 und dem Transistor der Wicklung 24 zugeführt, und die in der Sekundärwicklung 36 induzierte Spannung ist direkt proportional zu dem Windungsverhältnis des Transformators. Diese Sekundärspannung wird durch die Diode 38 gleichgerichtet und durch die Spannungsverdopplungsschaltung aus den Kondensatoren 42 und 50 und der Diode 40 verdoppelt. At each point in time at which the transistor 20 is conductive, becomes the total supply voltage reduced by the voltage drop across the resistors 16 and 22 and the transistor of winding 24, and those in the secondary winding 36 induced voltage is directly proportional to the turns ratio of the transformer. This secondary voltage is rectified by the diode 38 and by the voltage doubling circuit from capacitors 42 and 50 and diode 40 doubled.

Wenn beispielsweise die Spannungsabfälle so groß sind, daß die Spannung über der Wicklung 24, wenn der Transistor 20 voll leitend ist, ungefähr 17 Volt beträgt und wenn das Windungsverhältnis zwischen den Wicklungen 24 und 36 1 : 10 ist, so ergibt sich, daß eine endgültige offene Schaltungsspannung von ungefähr 340 Volt Gleichspannung über den Kondensator 50 auftritt. For example, if the voltage drops are so great that the voltage across winding 24 when transistor 20 is fully conductive, approximately 17 volts and when the turns ratio between windings 24 and 36 is 1:10 it is found that a final open circuit voltage of approximately 340 volts DC voltage occurs across the capacitor 50.

Der Stromversorgungskreis 14 enthält keine Komponente für die Unterdrückung eines Spannungsüberschusses am Transformator und demzufolge wird ein Wellenzug von gedämpften Schwingungen erzeugt, die jedem Impuls der Schaltungsanordnung folgt. Derartige Schwingungen tragen dazu bei, die hohe Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten. The power supply circuit 14 does not contain any component for the suppression excess voltage on the transformer and consequently a wave train of generated damped oscillations, which follows each pulse of the circuit arrangement. Such vibrations help to maintain the high output voltage.

Die Gasentladungsröhre besteht beispielsweise aus einer Borsilikat-Glashülle, die Gas unter reduziertem Druck enthält. Ansprechend auf die Ultraviolett-Energie treffen Photonen mit einer Energie größer als die Austrittsarbeit des Metalls der Elektroden auf die Katode auf, wobei Elektronen durch den photoelektrischen Prozeß freigesetzt werden. The gas discharge tube consists, for example, of a borosilicate glass envelope, which contains gas under reduced pressure. Responsive to the ultraviolet energy hit photons with an energy greater than the work function of the metal Electrodes on the cathode, taking electrons through the photoelectric process be released.

Die Elektronen werden gegen die Anode beschleunigt und kollidieren mit Gasmolekülen. Wenn die Energie der Elektronen ausreichend hoch ist, werden die Gasmoleküle ionisiert, und es entstehen weitere Elektronen. Die resultierenden positiven Ionen werden von der Katode angezogen und beginnen weitere Elektronen freizusetzen. Es fließt ein Ionisationsstrom in der Röhre als Ergebnis der Ultraviolett-Strahlung und der Stromwert hängt nur von den äußeren Schaltungsbedingungen ab.The electrons are accelerated against the anode and collide with Gas molecules. When the energy of the electrons is high enough, the gas molecules become ionizes, and more electrons are created. The resulting positive ions are attracted to the cathode and begin to release more electrons. It an ionization current flows in the tube as a result of the ultraviolet radiation and the current value depends only on the external circuit conditions.

Die an der Röhre anliegende Gleichspannung, wie sie von dem Stromversorgungskreis geliefert wird, ist ausreichend groß, daß die freigesetzten Elektronen eine ausreichende Energie besitzen, um die Röhre in einem leitenden Zustand auch dann zu halten, wenn die anfängliche Ionisierungsstrahlung aufhört.The DC voltage across the tube as supplied by the power supply circuit is supplied is sufficiently large that the released electrons are sufficient Have energy to keep the tube in a conductive state even when the initial ionizing radiation stops.

Der Widerstand 44 wird so bemessen, daß der Ionisationsstrom die Spannung über der Röhre auf einen Wert unterhalb der Auslösespannung der Röhre erniedrigt. Sobald die Röhre einmal leitend ist, wird ihr Ionisationsstrom danach nur durch die in dem Kondensator 50 gespeicherte Ladung aufrechterhalten.The resistor 44 is dimensioned so that the ionization current the voltage is lowered across the tube to a value below the trigger voltage of the tube. As soon as the tube is conductive, its ionization current will only pass through maintain the charge stored in capacitor 50.

Die Zeitspanne, während der die Gasentladungsröhre leitend gehalten wird, hängt von der Zeitkonstante R3.C2 des Entladungskreises des Kondensators 50 ab, die beispielsweise 17 Mikrosekunden betragen kann.The length of time during which the gas discharge tube was kept conductive depends on the time constant R3.C2 of the discharge circuit of the capacitor 50 which can be, for example, 17 microseconds.

Dies bedeutet in diesem Fall, daß der Ionisationsstrom während 17 Mikrosekunden aufrechterhalten bleibt, wenn die Röhre, ansprechend auf eine geeignete Strahlung, zündet und dann erlischt. In this case, this means that the ionization current during 17 Microseconds is maintained when the tube is responsive to an appropriate one Radiation, ignites and then extinguishes.

Eine weitere Leitung der Röhre kann so lange nicht auftreten, bis der Kondensator 50 wieder auf die hohe Spannung aufgeladen ist, die Zeitspanne dafür hängt von der Zeitkonstante R2.C2 des Aufladekreises für den Kondensator ab, die beispielsweise 5 Millisekunden betragen kann. Diese Verzögerung ist vorgesehen, um einen Ionisationsstrahlungsstoß zu verhindern, der durch zwei aufeinanderfolgende Stromführungen der Gasentladungsröhre 18 erzeugt werden könnte. Further conduction of the tube cannot occur until the capacitor 50 is charged again to the high voltage, the period of time for this depends on the time constant R2.C2 of the charging circuit for the capacitor, which for example 5 milliseconds. This delay is provided in order to prevent an ionization radiation surge caused by two successive Current leads of the gas discharge tube 18 could be generated.

Jede Stromführung der Röhre 18 macht die Zenerdiode 48 leitend und erzeugt einen Ausgangsimpuls vorgegebener Spannung auf einer Leitung 52. Jeder derartige Impuls wird der überwachungsschaltung 54, die im folgenden beschrieben wird, zugeleitet. Each current lead of the tube 18 makes the Zener diode 48 conductive and generates an output pulse of predetermined voltage on line 52. Any such Pulse is fed to monitor circuit 54, which will be described below.

Es ist zwar ausgeführt, daß die Röhre 18 auf die Ultraviolett-Strahlung einer offenen Flamme anspricht, jedoch kann eine einzige Stromführung der Röhre nicht als Anzeige der Anwesenheit einer offenen Flamme verwendet werden, da auch noch andere Quellen, außer offenen Flammen, Ultraviolett-Strahlung abgeben, die die Röhre leitend machen können. Beispiele für derartige Quellen sind diejenigen, die eine Solarstrahlung, eine Belichtung, eine Hintergrundstrahlung und dergleichen liefern sowie Schweißgeräte für eine Lichtbogenschweißung unter Argon-Atmosphäre. Die überwachungsschaltung 54 ist daher so ausgelegt, daß sie das Signal zu Rauschverhältnis des überwachungsprozesses maximiert, wobei das "Signal" die Ultraviolett-Strahlung der Flamme betrifft und das "Rauschen" sich auf die andere Ultraviolett-Strahlung, die nicht von offenen Flammen stammt, sondern von den zuvor aufgezählten Quellen, bezieht. It is stated that the tube 18 is sensitive to the ultraviolet radiation responds to an open flame, however, a single current lead to the tube cannot be used as an indicator of the presence of an open flame, as well yet other sources, besides open flames, emit ultraviolet radiation that can make the tube conductive. Examples of such sources are those the solar radiation, exposure, background radiation and the like supply as well as welding equipment for arc welding in an argon atmosphere. The monitoring circuit 54 is therefore designed to monitor the signal-to-noise ratio the monitoring process is maximized, the "signal" being the ultraviolet radiation the flame affects and the "noise" affects the other ultraviolet radiation, which does not come from open flames, but from the sources listed above, relates.

Wie nachstehend noch beschrieben wird, ist die Überwachungsschaltung 54 so angeordnet, daß sie eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Zeitperioden, die nachstehend als "Auftastperioden bezeichnet werden, definiert und ein Alarmsignal nur dann erzeugt, wenn festgestellt wird, daß die Röhre 18 zumindest für eine bestimmte Zeit innerhalb jeder der aufeinanderfolgenden Auftastperioden einer bestimmten Anzahl, leitend ist. As will be described below, the monitoring circuit is 54 arranged to have a number of consecutive time periods that hereinafter referred to as "gating periods" and an alarm signal generated only when it is determined that the tube 18 at least for a certain Time within each of the successive gating periods of a certain number, is conductive.

Die Überwachungsschaltung 54 umfaßt ein erstes 4-Bit-Schieberegister 60 mit einem Dateneingangsanschluß 62, zu dem eine Leitung 52 führt. Das Register hat vier Ausgangsanschlüsse 64, 66, 68 und 70 und ist so angeordnet, daß der in den Anschluß 62 eingespeiste erste Impuls einen Ausgang am Anschluß 64 erzeugt, der zweite in den Anschluß 62 eingespeiste Impuls einen Ausgang am Anschluß 66 erzeugt, der dritte an den Anschluß 62 angelegte Impuls einen Ausgang am Anschluß 68 erzeugt und der vierte an den Anschluß 62 angelegte Impuls einen Ausgang an dem Anschluß 70 erzeugt. Der positive Ausgang an jedem Anschluß wird so lange aufrechterhalten, bis das Schieberegister wieder zurückgestellt wird. Die Anschlüsse 64, 66 und 70 sind in diesem Beispiel unterbrochen, und der Ausgang wird von dem Anschluß 68 abgenommen. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß das Schieberegister 60 so geschaltet ist, daß es einen Ausgang auf einer Leitung 72 erzeugt, wenn entsprechend drei aufeinanderfolgende Eingangs spannungen in seinen Anschluß 62 eingespeist werden. The monitoring circuit 54 comprises a first 4-bit shift register 60 with a data input connection 62 to which a line 52 leads. The registry has four output ports 64, 66, 68 and 70 and is arranged so that the in the terminal 62 fed first pulse has an output at Connection 64, the second pulse fed to terminal 62 produces an output at the terminal 66, the third pulse applied to terminal 62 produces an output at the terminal 68 generates and the fourth pulse applied to terminal 62 has an output on the Terminal 70 is generated. The positive output at each terminal is maintained as long as until the shift register is reset. Connections 64, 66 and 70 are interrupted in this example and the output is taken from terminal 68. In other words, this means that the shift register 60 is connected in such a way that that it produces an output on line 72 when corresponding three consecutive Input voltages are fed into its terminal 62.

Das Schieberegister 60 besitzt einen Rückstell-Anschluß 74, der das Register 60 auf Null zurückstellt, wenn er durch den "Ein" oder "1" Zustand eines astabilen Multivibrators 76 erregt wird, so daß der nächstfolgende Impuls an dem Anschluß 62 ein Ausgangs signal an dem Anschluß 64 erzeugt und was durch die folgenden Impulse fortgesetzt wird. In diesem Beispiel besitzt der Multivibrator eine Periode von 4 Sekunden zwischen den einzelnen Rückstellungen des Registers 60. The shift register 60 has a reset terminal 74 which the Register 60 resets to zero when passed through the "on" or "1" state of a astable multivibrator 76 is excited, so that the next pulse on the Terminal 62 generates an output signal at terminal 64 and what by the following Impulses is continued. In this example the multivibrator has a period of 4 seconds between each registry 60 reset.

Eine Leitung 72 führt zu einem zweiten Schieberegister 60A, das identisch zu dem Schieberegister 60 ist und dessen Anschlüsse dementsprechend durch die gleichen Bezugszeichen wie im Falle des Schieberegisters 60 bezeichnet sind und nur den Zusatz 'A' tragen. A line 72 leads to a second shift register 60A which is identical to the shift register 60 and its connections accordingly by the same Reference numerals are designated as in the case of the shift register 60 and only the addition Wear 'A'.

Der Rückstell-Anschluß 74A des Schieberegisters 60A ist mit einer Flip-Flop-Schaltung 78 verbunden. Der Zustand "0" oder "1" der Flip-Flop-Schaltung 78 wird durch die Signale bestimmt, die an ihre Anschlüsse 80 und 82 angelegt werden. The reset terminal 74A of the shift register 60A is connected to a Flip-flop circuit 78 connected. The "0" or "1" state of the flip-flop circuit 78 is determined by the signals applied to its terminals 80 and 82.

Der Anschluß 80 ist mit der Leitung 72 verbunden und stellt den Daten "Daten"-Eingang der Flip-Flop-Schaltung 78 dar, das bedeutet, daß ein positiver Pegel auf der Leitung 72 den Zustand der Flip-Flop-Schaltung 78 von ihrem Zustand in ihren "1"-Zustand ändert, jedoch den Zustand tatsächlich erst dann ändert, bis sie ein Tast-Eingangssignal an ihrem Anschluß 82 empfäilgt, der mit dem Ivückstcll-Ausgang des Multivibrators 76 verbunden ist.Terminal 80 is connected to line 72 and provides the data "Data" input of the flip-flop circuit 78, which means that a positive Level on line 72 indicates the state of flip-flop circuit 78 from its state changes to its "1" state, but actually only changes the state when until it receives a key input signal at its terminal 82, the one with the Iückstcll output of the multivibrator 76 is connected.

Der Anschluß 70A des Schieberegisters 60A ist über einen Widerstand 90 mit einer Alarmschaltung 92 verbunden, die einen Siliziumgleichrichter (SCR) 94 in Reihe mit einer Lampe 96 und einem Widerstand 98 umfaßt. Wie noch näher beschrieben werden wird, zeigt ein positiver Ausgang an dem Anschluß 70A einen Alarmzustand an und dieser macht den Siliziumgleichrichter 94 leitend und die Lampe 96 leuchtet auf. Ein Widerstand 100 verhindert einen Potentialanstieg an der Torelektrode des Siliziumgleichrichters und somit ein unerwünschtes, da falsches Leitendwerden des Gleichrichters. Ein Widerstand 98, der die Lampe 96 überbrückt, ermöglicht es, daß der Siliziumgleichrichter 94 auch bei Ausfall der Lampe 96 leitend wird. Terminal 70A of shift register 60A is through a resistor 90 connected to an alarm circuit 92 which has a silicon rectifier (SCR) 94 in series with a lamp 96 and a resistor 98. As described in more detail a positive output on terminal 70A indicates an alarm condition on and this makes the silicon rectifier 94 conductive and the lamp 96 lights up on. A resistor 100 prevents a potential increase at the gate electrode of the Silicon rectifier and thus an undesirable, since incorrectly conducting the Rectifier. Resistor 98 bridging lamp 96 enables the silicon rectifier 94 becomes conductive even if the lamp 96 fails.

Die Stromversorgung der Schaltungsblöcke 60, 60A, 76 und 78 erfolgt über einen Widerstand 102 und ein Nondensator 104 ist vorgesehen, der verhindert, daß der von dem Multivibrator 7 gezogene pulsierende Strom in die übrigen Teile der Schaltung zurückgeführt wird. The circuit blocks 60, 60A, 76 and 78 are supplied with power via a resistor 102 and a capacitor 104 is provided, which prevents that the pulsating current drawn by the multivibrator 7 in the remaining parts is fed back to the circuit.

Die Schaltungsblöcke 60, 60A, 76 und 78 werden bevorzugt in integrierter Schaltungstechnik ausgeführt und es ist vorteilhaft, um den benötigten Strom zu verringern, die CMOS-Technik anzuwenden. The circuit blocks 60, 60A, 76 and 78 are preferably integrated Circuit technology is running and it is beneficial to get the electricity needed reduce the use of CMOS technology.

Im folgenden wird die Betriebsweise der Uberwachungsschaltung 54 beschrieben. Es wird zunächst angenommen, daß die Schieberegister 60 und 60A zurückgestellt sind, daß die Flip-Flop-Schaltung in ihrem "0"-Zustand sich befindet und daß der astabile Multivibrator ausgeschaltet ist oder in seinem Zustand. The mode of operation of the monitoring circuit 54 is described below described. It is first assumed that shift registers 60 and 60A are reset are that the flip-flop circuit is in its "0" state and that the astable multivibrator is turned off or in its state.

Die dritte von den drei ersten Stromführungen der Röhre 18 bewirkt, daß das Schieberegister 60 einen positiven Ausgang an seinem Anschluß 68 erztlnlcJt und dieser wird dem Anschluß 62A des Schieberegisters 60A und dem Dateneingang 80 der Flip-Flop-Schaltung 78 zugeleitet. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Flip-Flop-Schaltung 78 in ihrem "O"-Zustand und hält das Schieberegister 60A in seiner Rückstell-Kondi tion. Dieser erste Eingang an dessen Anschluß 62A geht daher verlustig, das heißt, er erscheint nicht an dem Anschluß 64A. The third of the three first current leads of the tube 18 has the effect of that the shift register 60 produces a positive output at its terminal 68 and this is connected to terminal 62A of shift register 60A and data input 80 the flip-flop circuit 78 supplied. The flip-flop circuit is at this point in time 78 in its "O" state and holds shift register 60A in its reset condition tion. This first input at its terminal 62A is therefore lost, that is, it does not appear on port 64A.

Am Ende seiner 4-Sekundenperiode ändert der astabile Multivibrator 76 seinen Zustand und liefert einen kurzen positiven Impuls an den Rücks tell-Anschluß 74 des Schieberegisters 60, wodurch dieses zurückgestellt wird. Dieser Impuls wird gleichzeitig dem Takt-Anschluß 82 der Flip-Flop-Schaltung 78 zugeleitet, wodurch diese in ihren "1"-Zustand infolge des positiven Pegels an ihrem Datenarischltiß 80 umgeschaltet wird. At the end of its 4 second period, the astable multivibrator changes 76 its state and delivers a short positive pulse to the reset terminal 74 of the shift register 60, whereby this is reset. This impulse will at the same time fed to the clock terminal 82 of the flip-flop circuit 78, whereby these in their "1" state due to the positive level at their data interface 80 is switched.

Dieses Umschalten der Flip-Flop-Schaltung 78 entfernt das Rückstellsignal am Anschluß 74A.This switching of the flip-flop circuit 78 removes the reset signal at connector 74A.

Der dritte der nächsten drei Impulse erreicht den Anschluß 62 nach der Rückstellung des Schieberegisters 60 und erzeugt einen positiven Ausgang auf der Leitung 72, und dieser Ausgang wird dem Anschluß 62A des Schieberegisters 60A und dem Daten-Anschluß 80 der Flip-Flop-Schaltung 78 zugeleitet. Da das Schieberegister 60A nicht in seiner Rückstellung ist, tritt der positive Ausgang an seinem Anschluß 64A auf. The third of the next three pulses reaches terminal 62 after resetting the shift register 60 and produces a positive output on line 72 and this output is applied to terminal 62A of shift register 60A and fed to the data terminal 80 of the flip-flop circuit 78. Because the shift register 60A is not in its default, the positive output occurs on its terminal 64A on.

Am Ende der zweiten 4-sekundenperiode ändert der astabile Multivibrator 76 wieder seinen Zustand und stellt das Schieberegister 60 zurück. Zur gleichen Zeit wird der Takt-Eingang 82 der Flip-Flop-Schaltung 78 erregt, diese ändert jedoch ihren Zustand nicht, da ein positiver Pegel an ihrem Daten-Anschluß 80 anliegt. At the end of the second 4-second period, the astable multivibrator changes 76 returns to its state and resets shift register 60. At the same Time the clock input 82 of the flip-flop circuit 78 is excited, but this changes their state not because a positive level is applied to their data terminal 80.

Der dritte der nächsten drei Impulse, der den Anschluß 62 des Schieberegisters 60 erreicht, erzeugt einen positiven Pegel auf der Leitung 72. Wieder befindet sich das Register 60A nicht in seiner Rückstellung, und dieser Impuls wird daher einen positiven Pegel am Anschluß 66R erzeugen. The third of the next three pulses, the terminal 62 of the shift register Reaching 60 produces a positive level on line 72. Again is register 60A is not in its reset and this pulse therefore becomes a produce positive level at terminal 66R.

Am Ende der dritten 4-Sekundenperiode ändert der Multivibrator 76 neuerlich seinen Zustand und stellt das Schieberegister 60 zurück, jedoch wird dadurch die Flip-Flop-Schaltung 78 nicht beeinflußt, da ein positiver Pegel an ihrem Daten-Anschluß 80 existiert.At the end of the third 4 second period, the multivibrator 76 changes its state again and resets the shift register 60, however, this the flip-flop circuit 78 is not influenced, since a positive level at its data terminal 80 exists.

Es beginnt dann die vierte 4-Sekundenperiode, und in der gleichen Weise wie zuvor beschrieben, schaltet der dritte Impuls der an dem Anschluß 62 anliegt, das Schieberegister 60A weiter, so daß ein positiver Ausgang an dessen Anschluß 68A erzeugt wird. Der Multivibrator 76 stellt dann das Schieberegister 60 zurück, und die fünfte 4-Sekundenperiode beginnt. The fourth 4-second period then begins, and in the same period As previously described, the third pulse applied to terminal 62 switches the shift register 60A continues so that a positive output at its terminal 68A is generated. The multivibrator 76 then resets the shift register 60, and the fifth 4 second period begins.

Während dieser Periode bewirkt der dritte Impuls, der an dem Anschluß 62 eingespeist wird, daß das Schieberegister 60 einen positiven Pegel auf der Leitung 72 erzeugt, so daß das Schieberegister 60A weitergeschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt erregt der resultierende positive Pegel am Anschluß 70A die Alarmschaltung 92, die Alarm gibt. During this period causes the third pulse to appear on the terminal 62 is fed that the shift register 60 has a positive level on the line 72 is generated so that the shift register 60A is incremented. At this time the resulting positive level at terminal 70A energizes alarm circuit 92, the There is an alarm.

Es gilt somit, daß ein Alarm dann signalisiert wird, wenn fünf aufeinanderfolgende 4-Sekundentaktperioden auftreten, von denen jede drei oder mehr Ionisationen der Detektorröhre 18 enthält. Es wurde gefunden, daß eine derartige Anordnung ein brauchbares Signal zu Rausctlverhältnis ergibt, ohne daß die Empfindlichkeit der Anordnung für offene Flammen auf einen nicht akzeptablen Pegel reduziert wird. It is therefore true that an alarm is signaled when five consecutive 4-second clock periods occur, each of which has three or more ionizations of the Detector tube 18 contains. Such an arrangement has been found to be useful Signal to noise ratio results without affecting the sensitivity of the arrangement for open flames are reduced to an unacceptable level.

Wenn weniger als drei Eingangsimpulse von dem Anschluß 62 des Schieberegisters 60 während jeder 4-Sekundenperiode empfangen werden, dann liegt die Leitung 72 auf einem niedrigen Pegel, wenn das Schieberegister 60 durch den astabilen Multivibrator 76 am Ende dieser 4-Sekundenperiode zurückgestellt wird. Der resultierende positive Impuls an dem Takt-Anschluß 82 der Flip-Flop-Schaltung 78 wird daher die Flip-Flop-Schaltung in ihren Zustand umschalten, wodurch sowohl das Schieberegister 60A als auch die gesamte Schaltung in ihre Anfangsstellung zurückgestellt werden.. If less than three input pulses from terminal 62 of the shift register 60 are received during every 4 second period, line 72 is up one low level when the shift register 60 through the astable Multivibrator 76 is reset at the end of this 4 second period. The resulting positive pulse at the clock terminal 82 of the flip-flop circuit 78 is therefore the Flip-flop circuits toggle their state, causing both the shift register 60A and the entire circuit can be reset to their initial position.

Die Länge jeder Schaltperiode kann natürlich durch Änderung der Periode des Multivibrators 76 eingestellt werden. Die Anzahl der Schaltperioden und/oder die Anzahl der Stromführungen in jeder Schaltperiode, die für die Erzeugung eines Alarmsignals erforderlich ist, kann geändert werden, indem die Leitung 72 an einen der anderen Ausgangsanschlüsse des Schieberegisters 60 und/oder der Widerstand 90 an einen anderen der Ausgangsanschlüsse des Schieberegisters 60A angeschlossen wird. The length of each switching period can of course be changed by changing the period of the multivibrator 76 can be set. The number of switching periods and / or the number of current leads in each switching period necessary for the generation of a Alarm signal required can be changed by connecting line 72 to a the other output terminals of the shift register 60 and / or the resistor 90 is connected to another one of the output terminals of the shift register 60A.

Es ist selbstverständlich, daß die Stromversorgungsschaltung 14 nicht auf eine Anwendung in einer Schaltungsanordnung beschränkt ist, die einen Detektor für Ultraviolett-Strahlung enthält, sondern daß sie vielmehr überall dort eingesetzt werden kann, wo eine Gleichstrom zu Gleichstrom-Transformation mit einer Änderung des Pegels von Nutzen ist. It goes without saying that the power supply circuit 14 does not is limited to use in a circuit arrangement that includes a detector for ultraviolet radiation, but rather that it is used everywhere can be where a direct current to direct current transform with a change of the level is useful.

Die Stromversorgungsschaltung 14 muß nicht mit einem Spannungsverdopplungs-Netzwerk zusammenarbeiten. Beispielsweise können das Windungsverhältnis des Transformators 76 und die Diode 38 ausgeschaltet werden, indem der Kondensator 42 durch ein Kurzschluß-Verbindungsstück ersetzt wird. The power supply circuit 14 need not have a voltage doubling network work together. For example, the turns ratio of the transformer 76 and diode 38 are turned off by shorting capacitor 42 through a short-circuit connector is replaced.

Ein Widerstand 102 kann in Reihe mit der Stromversorgungsleitung geschaltet werden, insbesondere wenn die Schaltungsanordnung so ausgelegt ist, daß sie Anforderungen an die Eigensicherheit genügen soll. A resistor 102 can be in series with the power supply line are switched, especially if the circuit arrangement is designed so that it should meet intrinsic safety requirements.

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Claims

Claims 1. Radiation detection device, which is based on an incident Radiation of a certain kind responds, with a gas discharge tube passing through the incident radiation if it is excited by a relatively high DC voltage, It becomes conductive that a direct current converter circuit does not (14), which is excited by a relatively small DC input voltage, to a Generate relatively large DC output voltage in the immediate vicinity the gas discharge tube (18) is fastened in a common housing with this, that the converter circuit (14) from a remote location by a relative low DC input voltage is excited, and that an output circuit (54) responsive to the conductive state of the gas discharge tube (18) to produce a resultant to deliver an electrical output signal to a remote point.

2. Radiation detector device according to claim 1, characterized in that that the converter circuit (14) comprises an oscillator circuit (20, 24, 28, 30, 32), which responds to the low DC input signal and with a step-up transformer (24, 36) is connected to drive this and that a voltage doubler circuit (38, 40) is connected to the output of the transformer (36) to set the transformer output voltage rectify and amplify to the relatively high output DC voltage obtain.

3. Radiation detector device according to claim 1 or 2, characterized in that that an impedance (46) is connected in series with the gas discharge tube (18) and that a capacitor (50) bridged the gas discharge tube (18) and through the relative high output DC voltage is charged to the gas discharge tube (18) a to keep the predetermined period of time conductive, by the time constant of the discharge path of the capacitor (50) through the gas discharge tube (18), the gas discharge tube (18) is non-conductive during the period of time required for the Capacitor (50) is required.

4. Radiation detector device according to any one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the output circuit (54) is a circuit element (48) which is responsive to any current flow of the gas discharge tube (18) in order to to generate a corresponding output pulse that a timer circuit (76) provided for the delivery of a number of time segments of the same predetermined length is, and that a counting arrangement (60, 60A) counts the number of pulses which are at least occurs in a period of time and only generates an output alarm if at least a predetermined number of pulses were generated in the period under consideration is.

5. Radiation detector device according to claim 4, characterized in that that the counting arrangement (60, 60A) is designed so that it gives an output alarm only then generated if at least the predetermined number of output pulses in each of successive time segments of a predetermined number occurs.

6. Radiation detector device that responds to incident radiation a certain kind of response, with a gas discharge tube passing through the incident Radiation, when excited by a relatively high DC voltage, becomes conductive and with a voltage source of relatively high Brreger DC voltage, through this characterized in that an impedance (46) is in series with the gas discharge tube (18). is connected to conduct the excitation voltage via the gas discharge tube (18), that a capacitor (50) is connected across the gas discharge tube (18) and through the relatively high voltage is charged that the capacitor (50) the gas discharge tube (18) keeps conductive for a predetermined time, which is determined by the time constant of the discharge path of the capacitor (50) through the gas discharge tube (18) until it is no longer conductive due to the reduction of the applied voltage, whereby the Reduction by the voltage drop across the impedance (46) comes about, and that the gas discharge tube (18) is non-conductive for the period of time required for recharging of the capacitor (50) is required.