DE2844529A1

DE2844529A1 - Spannungsversorgungsschaltung

Info

Publication number: DE2844529A1
Application number: DE19782844529
Authority: DE
Inventors: Takeo Arima
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 1977-10-14
Filing date: 1978-10-12
Publication date: 1979-05-03
Also published as: GB2008292B; FI783150A; FR2406335A1; GB2008292A; JPS5838408Y2; US4246635A; FR2406335B1; JPS5464232U

Description

PATENTANWALT

WOLFGANG SCHULZ-DÖRLAM 2 8 4 A 5 2 9

INGENIEUR DIPLOME

D-8000 MÜNCHEN 80

MAUERKIRCHERSTRASSE 31

TELEFON (089)9819 79

Hochiki Corporation *

2-10-43 Kamiosaki

Shinagawa-ku H 426 DE

Tokio (Japan)

Spannungsversorgungsschaltung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannungsversorgungsschaltung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Eine derartige Spannungsversorgungsschaltung wurde bereits in der älteren Anmeldung P 28 36 233.6 der Anmelderin zur Verwendung bei einem Brandmelder, insbesondere einem Haushaits-Ionisationsbrandmelder, vorgeschlagen. Hierbei muß die Ausgangsspannung der Spannungserhöhungsschaltung, die sich betragsmäßig zur Spannung der Spannungsquelle addiert, so groß sein, daß die dem Verbraucher zugeführte.Summe der beiden genannten Spannungen höher als die vom Verbraucher benötigte Mindestspannung und im allgemeinen höher als dessen Nennspannung ist, damit bei einem

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Absinken der Spannung der Spannungsquelle noch eine genügende Spannung zur Speisung des Verbrauchers zur Verfügung steht. Hierdurch kann im Verbraucher ein höherer Leistungsverlust auftreten, als dies erforderlich wäre, was in vielen Fällen unerwünscht ist und insbesondere bei der Verwendung einer elektrochemischen Spannungsquelle zu deren schnellerer Erschöpfung führt. Bei der vorgeschlagenen Spannungsversorgungsschaltung werden zwar über der Nennspannung liegende Spannungen am Verbraucher dadurch vermieden, daß eine Spannungsbegrenzung durch eine parallel zum Verbraucher geschaltete Impedanz erfolgt, die eine Zenerdiode oder eine einer Zenerdiode äquivalente Schaltung umfaßt. Durch die Spannungsbegrenzung, nämlich durch den über die genannte Imdedanz fließenden Strom, tritt jedoch ebenfalls ein Leistungsverlust auf, der zu einer höheren Belastung bzw. einer schnelleren Erschöpfung der Spannungsquelle führt, als dies vom Leistungsbedarf des Verbrauchers her erforderlich wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannungsversorgungsschaltung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die von der Spannungsquelle zu liefernde Leistung gegenüber der bereits vorgeschlagenen Lösung verringert ist.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Spannungsversorgungsschaltung der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Spannungsversorgungsschaltung gemäß der Erfindung wird immer dann, wenn die Eingangsspannung der Steuerschaltung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, der Oszillator der

, , oder.seine Frequenz wird verringert.

Spannungserhöhungsschaltung stillgesetzt-^Der genannte Schwellenwert kann beispielsweise dem Nennwert der Spannung des Verbrauchers in der Weise entsprechen, daß der vorgegebene Schwellenwert überschritten wird, wenn die Nennspannung überschritten

die Frequenzverringerung oder wird. Durchlas Stillsetzen des Oszillators sinkt die Ausgangs-

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spannung der Spannungserhöhungsschaltung und damit die Spannung am Verbraucher ab, wobei dieses Absinken wegen der im Spannungsvervielfacher enthaltenen Kapazitäten relativ langsam erfolgt. Beim Unterschreiten des vorgegebenen Schwellenwertes der Eingangsspannung der Steuerschaltung und damit beim Unterschreiten der Nennspannung des Verbrauchers setzt die Steuerschaltung den Oszillator erneut in Gang, worauf die Spannung wieder langsam erhöht wird. Hierdurch pendelt die Spannung am Verbraucher langsam um dessen Nennspannung und wird annähernd bei dieser konstant gehalten. Das Konstanthalten der Spannung vermeidet unnötige Leistungsverluste im Verbraucher, und Leistungsverluste in einer ggf. vorgesehenen Spannungsstabilisierungsschaltung entfallen oder sind jedenfalls auf kurze Zeiträume begrenzt, in denen die Eingangsspannung der Steuerschaltung oberhalb des vorgegebenen Schwellenwertes liegt.

Die Spannungsversorgungsschaltung gemäß der Erfindung ist zur Speisung beliebiger Verbraucher mit Gleichspannung aus einer als Gleichspannungsquelle ausgebildeten Spannungsquelle geeignet. Bei dem Verbraucher kann es sich beispielsweise um eine Meß- oder Anzeigeschaltung handeln. Besonders vorteilhaft wirkt sich die verringerte erforderliche Leistung bei der Verwendung einer elektrochemischen Spannungsquelle aus, da hierdurch deren Erschöpfung hinausgezögert wird, so daß weniger häufig ein Ersetzen durch eine neue Spannungsquelle oder deren Nachladen erforderlich werden. Weiter ist die Spannungsversorgungsschaltung besonders geeignet zur Versorgung eines hochohmigen Verbrauchers, da dann der Spannungsvervielfacher der Spannungserhöhungsschaltung von relativ einfacher Art sein kann und trotzdem, da er annähernd im Leerlauf betrieben ist, eine im Vergleich zur Spannung der Spannungsquelle große Ausgangsspannung erzeugen kann. Besonders geeignet ist die Spannungsversorgungsschaltung auch für die Verwendung bei einem Brandmelder und insbesondere einem Haushalts-Ionisationsbrandmelder. Als Haushalts-Ionisationsbrandmelder werden solche bezeichnet, bei denen Spannungsquelle, ioni-

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sierte Meßkammer, Auswerteschaltung und Signalgeber in einem Gehäuse vereinigt sind, das nicht über Leitungen mit einer entfernten Zentrale verbunden ist und das beispielsweise an der Decke eines Raumes in einem Haushalt angebracht werden kann. Solche Haushalts-Ionisationsbrandmelder verwenden bei bekannten Bauarten eine Vielzahl von handelsüblichen Trockenzellen oder Batterien, die einen großen Raumbedarf aufweisen, während bei Verwendung einer Spannungsversorgungsschaltung gemäß der Erfindung die Spannungsquelle von einer oder zwei handelsüblichen Trockenzellen von je 1,5 V gebildet sein kann, obwohl die Reihenschaltung von Meßkammer und Referenzwiderstand bei solchen Haushalts-Ionisationsbrandmeldern eine Spannung von mehr als 9 V erfordert.

Ausgestaltungen der Spannungsversorgungsschaltung gemäß der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, in deren einziger Figur ein Ausführungsbeispiel einer Spannungsversorgungsschaltung gemäß der Erfindung in der Anwendung bei einem Haushalts-Ionisationsbrandmelder dargestellt ist.

In der Figur ist eine Spannungsquelle E gezeigt, die beim Ausführungsbeispiel von zwei in Reihe geschalteten Trockenzellen von je 1,5 V gebildet ist. Bei anderen Ausführungsformen kann eine einzige derartige Trockenzelle genügen, oder es können gewünschtenfalls auch eine oder zwei wiederaufladbare Zellen verwendet werden. Der positive Pol der Spannungsquelle E ist mit einem Leiter I₁ verbunden, während der negative Pol an Masse liegt. Zwischen den Leiter I₁ und Masse sind zur Spannungsversorgung eine Signalgebervorrichtung B, eine Spannungserhöhungsschaltung S, eine Steuerschaltung T und eine Alarmgeberschaltung N geschaltet; die entsprechenden Verbindungsleiter zur Speisung

/Ni ι sowie von NAND-Gliedern N_c bis N_ und'N'bis N_1n in der Steuerschal-

D / O IU

tung T bzw. der Spannungserhöhungsschaltung S sind einfachheitshalber nicht dargestellt.

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Die Signalgebervorrichtung B ist von einem in der Alarmgeberschaltung N vorgesehenen Relais A einschaltbar, wenn dieses seinen Kontakt a anzieht. Die Signalgebervorrichtung B ist als Summer ausgebildet und weist eine Magnetspule L- und einen von dieser betätigbaren Unterbrecherschalter b auf, die in Reihe mit dem Kontakt a zwischen Leiter I₁ und Masse liegen. Parallel zur Magnetspule L₃ ist zur Dämpfung von Spannungsspitzen die Reihenschaltung eines Kondensators C_g und eines Widerstands R_g geschaltet.

Ein Melderkopf ION ist gebildet von einer der Umgebungsluft zugänglichen, ionisierten Meßkammer OC und einer dieser an einer Mittelelektrode 2 benachbarten, gegenüber der Umgebungsluft stärker abgeschlossenen Referenzkammer IC sowie einem innerhalb einer der Kammern OC, IC untergebrachten, als Auswerteschaltung dienenden Feldeffekttransistor F₃. Die für die Umgebungsluft durchlässige, äußere Elektrode 3 der Meßkammer OC ist unmittelbar mit dem Leiter I₁ und damit mit dem positiven Pol der Spannungsquelle E verbunden. Die Steuerelektrode G des Feldeffekttransistors F₂ ist mit der Mittelelektrode 2 verbunden, während seine Quellenelektrode unmittelbar mit dem Leiter I₁ und seine Abflüßelektrode unmittelbar mit der Basis eines Transistors Tr₂ verbunden ist. Die Innenelektrode 1 der Referenzkammer IC ist über einen Leiter 1« mit dem Ausgang R der Spannungserhöhungsschaltung S verbunden. Eine auf der Innenelektrode 1 befestigte, radioaktive Strahlungsquelle ionisiert die Referenzkammer IC, und ein Teil der ausgesandten Strahlung dringt durch eine mittige Öffnung der Mittelelektrode 2 hindurch auch in die Meßkammer OC, wodurch diese ionisiert wird. Anstelle der Referenzkammer IC könnte in an sich bekannter Weise auch ein ohmscher Widerstand als Referenzwiderstand vorgesehen sein. Wenn von einem Brand stammender Rauch in die Meßkammer eintritt, so erhöht sich deren Widerstandswert, wodurch der im Ruhezustand nichtleitende Feldeffekttransistor F₂ leitend wird. Hierdurch steht dann als Ausgangssignal der vom Feldeffekttransistor F₂ gebildeten Auswerteschaltung an der Basis des Transistors Tr₂ ein Potential an,

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das annähernd demjenigen des positiven Pols der Spannungsquelle E gleicht und das als Eingangssignal der Alarmgeberschaltung N den Η-Pegel darstellt, während im Ruhezustand die Basis des Transistors Tr„ L-Pegel hat, da sie über einen Widerstand R„_o in noch zu beschreibender Weise mit Masse verbunden ist.

Die Spannungserhohungsschaltung S besteht aus einem Impulserzeuger OSC₁, der von der Spannungsquelle E gespeist ist, sowie aus einem passiven Spannungsvervielfacher REC, dessen Ausgangsspannung am Ausgang R negativ gegen Masse und betragsmäßig mehrfach höher als die Spannung der Spannungsquelle E ist. Der Impulserzeuger OSC- weist drei hintereinander geschaltete NAND-Glieder N_Q, N_n, N_1n auf. Das erste NAND-Glied N₀ ist mit seinem ö y ι υ ö

einen Eingang, der den Steuereingang der Spannungserhohungsschaltung S bildet, mit dem Ausgang der Steuerschaltung T verbunden. Der andere Eingang des ersten NAND-Glieds Ng ist mittels der Reihenschaltung zweier Widerstände R₁₀, R₁₀, die zwischen dem Ausgang des ersten NAND-Glieds N₀ und dem genannten Eingang liegen, rückgekoppelt. Zwischen dem Ausgang des zweiten, als Umkehrverstärker geschalteten NAND-Glieds N_n und dem mit dem Rückkopplungssignal beaufschlagbaren Eingang des ersten NAND-Glieds N„ liegt ein Kondensator C₁₅ als weiterer Rückkopplungspfad. Hierdurch ist bereits ein Impulserzeuger gebildet, der bei Vorliegen eines Steuersignals mit Η-Pegel am Steuereingang der Spannungserhöhungsschaltung S in Betrieb ist und der dann an einem Ausgang, nämlich demjenigen des NAND-Glieds N_n, abwechselnd Impulse mit Η-Pegel und dazwischenliegende, gleichlange Impulspausen mit L-Pegel erzeugt. Das ebenfalls als Umkehrverstärker geschaltete NAND-Glied N₁₀ invertiert diese Impulsfolge und bildet mit seinem Ausgang einen weiteren, zu dem vorgenannten Ausgang komplementären Ausgang des Impulserzeugers

Im Impulserzeuger OSC₁ ist parallel zum Widerstand R.g ein temperaturabhängiger Widerstand Th geschaltet, der einer Temperaturstabilisation der Frequenz des Impulserzeugers OSC₁ dient.

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Der Spannungsvervielfacher REC weist η (im Ausführungsbeispiel η = 4) Reihenschaltungen von jeweils einem Kondensator und einer Diode auf. Die Kondensatoren C₁₁, C.» der ungeradzahligen (ersten und dritten) Reihenschaltungen C₁₁, d- bzw. D₁„, cL· sind an den Ausgang des NAND-Glieds N₁₀ angeschlossen. Die Kondensatoren C₁ ., C₁₃ der geradzahligen (zweiten und vierten) Reihenschaltungen C₁₄, d, bzw. C₁₄, d₄ sind an den komplementären Ausgang des NAND-Glieds N„ angeschlossen. Die Diode d_ der ersten Reihenschaltung C₁₁, d_? ist mit ihrer Katode an den Ausgang des NAND-Glieds N„ angeschlossen. Die Dioden d_ß, d_, d₄ der übrigen Reihenschaltungen C₁₄, d_g bzw. D_1Q, d_g bzw. C₁₃, d₄ sind jeweils mit ihrer Katode an den Verbindungspunkt von Kondensator C₁₁, C₁₄ bzw. C₁₀ und Diode d_, d_g bzw. d_g der vorangehenden Reihenschaltung C₁₁, d_ bzw. C₁₄, d_ß bzw. C_1Q, d,-angeschlossen. Der Verbindungspunkt von Kondensator C₁₃ und Diode d₄ der η-ten Reihenschaltung C₁₃, d₄ ist mit dem Ausgang R des Spannungsvervielfachers REC über eine Diode d₃ verbunden, deren Katode an dem letztgenannten Verbindungspunkt liegt. Zwischen den Ausgang R und Masse ist ein weiterer, der Spannungsglättung dienender Kondensator C₁„ geschaltet. Durch diese Schaltung wird das gegenüber Masse negative Potential des Ausgangs R erhalten.

Wird der Spannungsverstärkerschaltung S von der Steuerschaltung T ein Steuersignal mit L-Pegel zugeführt, so ist die UND-Eingangsbedingung des ersten NAND-Glieds N„ nicht erfüllt, wodurch der Impulserzeuger OSC₁ stillgesetzt wird. Hierdurch sinkt die Ausgangsspannung am Ausgang R der Spannungserhöhungsschaltung S langsam auf das Massepotential hin ab, wobei dieses Absinken durch die Kapazitäten des Spannungsvervielfachers REC und insbesondere den Kondensator C₁₂ verlangsamt wird, da diese zunächst entladen werden müssen.

Zwischen den Leiter I₁ und damit den positiven Pol der Spannungsquelle E einerseits und den Ausgang R des Spannungsvervielfachers

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REC andererseits ist die Reihenschaltung eines verstellbaren Widerstands R_1n und einer Zenerdiode ZD geschaltet, wobei die Zenerdiode ZD in Sperrichtung geschaltet ist und mit einem Anschluß unmittelbar am Ausgang R liegt. Der Widerstandswert des Widerstands R_1n ist so groß eingestellt und die Zenerspannung der Zenerdiode ZD ist so gewählt, daß die Zenerdiode ZD zu leiten beginnt, wenn die Spannung an der Reihenschaltung von Widerstand R_1n und Zenerdiode ZD, d.h. die Spannung an der den Verbraucher bildenden Reihenschaltung von Meßkammer OC und Referenzkammer IC,einen vorgegebenen Nennwert überschreitet. Bei diesem Zustand hat der Verbindungspunkt Q von Widerstand R_1Q und Zenerdiode ZD aufgrund der Wahl der Zenerspannung der Zenerdiode zumindest annähernd Massepotential, d.h. der Verbindungspunkt Q führt L-Pegel. Sinkt dagegen die Spannung an der Reihenschaltung von Meßkammer OC und Referenzkammer IC aufgrund eines Stillsetzens des Impulsgebers OSC₁ oder aufgrund zunehmender Entladung der Spannungsquelle E unter den Nennwert ab, so wird die Zenerdiode ZD nichtleitend, und das Potential des Verbindungspunkts Q nähert sich demjenigen des Leiters I₁, d.h. der Verbindungspunkt Q nimmt den Η-Pegel an. Diese bei einem vorgegebenen Schwellenwert der Spannung an der Reihenschaltung von Meßkammer OC und Referenzkammer IC relativ abrupt auftretende Potentialänderung des Verbindungspunkts Q läßt eine sehr genaue Überwachung darauf zu, ob die Spannung an Meßkammer OC und Referenzkammer IC und damit die am Verbindungspunkt Q abgenommene Eingangsspannung der Steuerschaltung T einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

Die Steuerschaltung T weist eingangsseitig einen Transistor Tr₁ auf, dessen Basis an den Verbindungspunkt Q angeschlossen ist, während sein Emitter über den Leiter I₁ mit dem positiven Pol der Spannungsquelle Q verbunden ist und sein Kollektor über einen Lastwiderstand R₁ mit Masse verbunden ist, so daß die Hauptstromstrecke des Transistors Tr₁ in Reihe mit dem Lastwiderstand R₁ zwischen dem positiven Pol der Spannungsquelle E und Masse liegt. Die am Lastwiderstand R₁ abfallende Spannung wird beiden Eingän-

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gen eines als Umkehrverstärker geschalteten NAND-Glieds N.,.. zugeführt, dessen Ausgang den die Spannungserhöhungsschaltung S steuernden Ausgang der Steuerschaltung T bildet.

Die Steuerschaltung T umfaßt weiter eine Überwachungsschaltung, die dann ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Spannung der Spannungsquelle E unter einen vorgegebenen Schwellenwert abgesunken ist, bei dem sie nicht mehr ausreicht, über die Spannungserhöhungsschaltung S die zur Speisung der Reihenschaltung von Meßkammer OC und Referenzkammer IC vorgegebene Nennspannung zu erreichen. Die überwachungsschaltung weist eingangsseitig ein Zeitglied auf, das gebildet ist von der Reihenschaltung eines Widerstands R₂ und eines Kondensators C₂. Diese Reihenschaltung liegt zwischen dem Ausgang des NAND-Glieds N₁₁ und Masse. Parallel zum Widerstand R₂ liegt eine Diode d-, die dann, wenn der Kondensator C„ nicht durch ein Ausgangssignal des NAND-Glieds N₁₁ mit Η-Pegel aufgeladen wird, eine gegenüber der Aufladung schnellere Entladung des Kondensators C₂ zuläßt. An den Verbindungspunkt P von Widerstand R₂ und Kondensator C₂ ist ein Impulsgeber OSC₂ angeschlossen, der in dem Fall, daß die Spannung am Kondensator C₂ einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, ein pulsierendes Ausgangssignal erzeugt, während sonst sein Ausgang auf L-Pegel liegt. Dieser Ausgang ist über einen Widerstand R₂Q mit der Basis des Transistors Tr₂ verbunden.

Der Impulserzeuger OSC₂ weist drei hintereinandergeschaltete NAND-Glieder N_g bis N_ auf, wobei das zweite und dritte als Umkehrverstärker geschaltet sind. Das erste NAND-Glied N₅ ist mit seinem einen Eingang über einen Widerstand R- an den Verbindungspunkt P angeschlossen. Zwischen dem Ausgang des zweiten NAND-Glieds Ng und dem anderen Eingang des ersten NAND-Glieds N₅ liegt ein Rückkopplungspfad, der aus der Reihenschaltung eines Kondensators C₃ und eines Widerstands R. besteht. Zwischen dem Ausgang des dritten NAND-Glieds N- und dem Verbindungspunkt von Kondensator C₃ und Widerstand R₄ liegt ein weitex'er Rückkopplungspfad, der gebildet ist von der Parallelschaltung eines Widerstands R₅

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mit der Reihenschaltung einer Diode d_R und eines Kondensators

Wenn die Spannung am Kondensator C₂ unterhalb desjenigen Schwellenwertes liegt, bei dem der Impulsgeber OSC₂ in Gang setzbar ist, so erhält der Eingang des Impulsgebers OSC„ annähernd L-Pegel. Hierbei ist die UND-Eingangsbedingung des ersten NAND-Glieds N₅ nicht erfüllt, und der Impulsgeber OSC₂ ist stillgesetzt. Da hierbei das erste NAND-Glied N₁- ein Ausgangs signal von H-Pegel erzeugt, erzeugt das zweite NAND-Glied N_ß ein Ausgangssignal von L-Pegel, d.h. die Basis des Transistors Tr₂ ist über den Widerstand R₂Q auf Masse gelegt, solange der Feldeffekttransistor F₂ nicht leitet. Steigt andererseits die Spannung am Kondensator C₂ so weit an, daß sie dem Η-Pegel entspricht, so wird der Impulsgeber OSCL in Gang gesetzt und erzeugt dann an seinem Ausgang ein pulsierendes Ausgangssignal, das zwischen Η-Pegel und L-Pegel wechselt.

Die Alarmgeberschaltung N weist außer dem Transistor Tr₂ das Relais A auf, dessen Spule in Reihe mit der Hauptstromstrecke des Transistors Tr₂ zwischen den Leiter I₁ und damit den positiven Pol der Spannungsquelle E einerseits und Masse andererseits geschaltet ist. Der Spule des Relais A ist eine Freilaufdiode d„ parallelgeschaltet. Wird die Basis des Transistors Tr„ mit einem Eingangssignal von Η-Pegel beaufschlagt, so wird der Transistor Tr₂ leitend, das Relais A zieht an, und die Signalgebervorrichtung B wird betätigt. Im Ruhezustand ist dagegen der Transistor Tr„ nichtleitend.

Wird die Spannungsquelle E eingeschaltet, beispielsweise weil an Stelle erschöpfter Trockenzellen neue Trockenzellen in den Haushalts-Ionisationsbrandmelder eingesteckt werden, so hat der Ausgang R der Spannungserhöhungsschaltung S zunächst noch Massepotential, die Spannung an der Reihenschaltung von Meßkammer OC und Referenzkammer IC liegt unterhalb ihres Nennwertes, die Zenerdiode ZD ist nichtleitend, und die der Basis des Transistors

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Tr. über den Widerstand R₁₀ zugeführte Eingangsspannung der Steuerschaltung T entspricht dem Η-Pegel. Daher ist der Transistor Tr₁ nichtleitend, das NAND-Glied N₁₁ erhält an seinen Eingängen Massepotential oder L-Pegel, und es erzeugt ein Steuersignal mit Η-Pegel, das der Spannungserhöhungsschaltung S zugeführt wird. Deren Impulsgeber OSC₁ arbeitet daher, und die Ausgangsspannung der Spannungserhöhungsschaltung S steigt an, bis sie die Nennspannung der Reihenschaltung von Meßkammer OC und Referenzkammer IC überschreitet. Beim Überschreiten der Nennspannung wird die Zenerdiode ZD leitend, die Eingangsspannung der Steuerschaltung T sinkt auf den L-Pegel, der Transistor Tr₁ wird leitend, das NAND-Glied N₁₁ erhält eingangsseitig H-Pegel und gibt ein Steuersignal von L-Pegel ab, und der Impulsgeber OSC₁ wird stillgesetzt. Sobald die Spannung an der Reihenschaltung von Meßkammer OC und Referenzkammer IC unter den Nennwert abgesunken ist, wird die Zenerdiode ZD wieder nichtleitend, die Steuerschaltung T gibt ein Steuersignal von Η-Pegel ab, der Oszillator OSC₁ wird wieder in Gang gesetzt, und die Spannung an der Reihenschaltung von Meßkammer OC und Referenzkammer IC steigt wieder bis zum Überschreiten der Nennspannung an. Dieses Spiel wiederholt sich ständig, so daß die Spannung an der Reihenschaltung von Meßkammer OC und Referenkammer IC mit geringen Abweichungen auf dem Nennwert konstant gehalten wird. Bei auf diese Weise konstant gehaltenem Nennwert ist, wie oben erläutert, der Feldeffekttransistor F_? nichtleitend, und der Ausgang des Impulsgebers OSC₂ befindet sich auf L-Pegel, wodurch der Transistor Tr₂ der Alarmgeberschaltung N nichtleitend bleibt und die Signalgebervorrichtung B nicht in Betrieb ist.

Vom Einschalten der Spannungsquelle E an dauert es eine gewisse Zeit, bis die Kondensatoren C₁-, C₁₁, C₁₃ und C₁₄ des Spannungsvervielfacher REC sowie der Kondensator C₁- genügend weit aufgeladen sind, um die Nennspannung zu erreichen. Während dieser Zeit wird vom Steuersignal am Ausgang des NAND-Glieds N₁₁, das Η-Pegel aufweist, über den Widerstand R- der Kondensator C,

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geladen. Dabei wird der Schwellenwert des Impulsgebers OSC„ er- ■ reicht und dieser wird in Gang gesetzt. Sein pulsierendes Ausgangssignal macht den Transistor Tr„ der Alarmgeberschaltung N abwechselnd leitend und nichtleitend, wodurch das Relais A impulsweise anzieht und die Signalgebervorrichtung B impulsweise betätigt wird. Sobald jedoch die Nennspannung erreicht ist, nimmt das Steuersignal am Ausgang des NAND-Glieds N₁₁ L-Pegel an, der 'Kondensator C₂ wird über die Diode d.. praktisch augenblicklich entladen, der Impulsgeber OSC- wird stillgesetzt, und die Betätigung der Signalgebervorrichtung B wird nicht fortgesetzt. Das in dieser Weise beim Inbetriebsetzen erzeugte, pulsierende Summsignal und sein Verschwinden zeigen dem Benutzer das ordnungsgemäße Funktionieren des Haushalts- Ionisationsbrandmelders an.

Während des Betriebs des Haushalts-Ionisationsbrandmelders wird der Kondensator C₂ des Zeitglieds zwar jeweils während eines Steuersignals mit Η-Pegel aufgeladen, jedoch anschließend wieder entladen, wobei die Aufladung nicht ausreicht, den Schwellenwert des Impulsgebers OSC„ zu erreichen. Dabei wird also das pulsierende Summsignal nicht erzeugt. Wird jedoch beispielsweise bei beginnender Erschöpfung der Spannungsquelle E die Nennspannung der Reihenschaltung von Meßkammer OC und Referenzkammer IC trotz des Betriebs der Spannungserhöhungsschaltung S während einer längeren Zeit nicht erreicht, so bewirkt das vom Widerstand R₂ und vom Kondensator C„ gebildete Zeitglied nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit das Einschalten des Impulsgebers OSC₂, da dann die Spannung am Kondensator C₀ so stark ansteigen kann, daß der Schwellenwert des Impulsgebers OSC₂ überschritten wird. Das von diesem dann wieder erzeugte, pulsierende Ausgangssignal bewirkt wiederum die Abgabe des pulsierenden Summsignals, das dem Benutzer die beginnende Erschöpfung der Spannungsquelle E anzeigt und ihn veranlaßt, die Trockenzellen auszuwechseln bzw. die Spannungsquelle nachzuladen.

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Beim Eintritt von Rauch in die Meßkammer OC wird der Feldeffekttransistors F„ leitend, die Basis des Transistors Tr₃ der Alarmgeberschaltung N nimmt Η-Pegel an, das Relais A zieht an, und die Alarmgebervorrichtung B gibt einen andauernden, nicht unterbrochenen Summton ab. Hierdurch wird der Benutzer so lange alarmiert, bis der Rauch verschwindet oder die Spannung der Spannungsquelle E nicht mehr ausreicht, die Alarmgebervorrichtung B zu speisen.

Abwandlungen gegenüber dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind selbstverständlich möglich. Insbesondere kann der Impulsgeber OSC₁ der Spannungserhöhungsschaltung S hinsichtlich seiner Frequenz steuerbar ausgebildet sein, und es kann dann vorgesehen sein, daß die Steuerschaltung T den Impulsgeber OSC. beim Überschreiten des vorgegebenen Schwellenwertes der Eingangsspannung der Steuerschaltung T nicht stillsetzt, sondern lediglich die Frequenz des Impulsgebers OSC₁ verringert. Auch hierdurch ergibt sich eine Verringerung der Ausgangsspannung der Spannungserhöhungsschaltung S, und es wird dieselbe Funktion wie bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel erreicht, wobei lediglich das Absinken der geregelten Spannung unter die Nennspannung noch langsamer erfolgt.

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Claims

■rf jQLO'lft' ζ:<z~/ch han& PATENTANWALT WOLFGANG SCHULZ-DÖRLAM 2844529 INGENIEUR DIPLOME D-8000 MÜNCHEN 80 MAUERKIRCHERSTRASSE 31 TELEFON (089)9819 79 Hochiki Corporation 2-10-43 Kamiosaki Shinagawa-ku H 426 DE Tokio (Japan) PATENTANSPRÜCHE

1..Spannungsversorgungsschaltung für einen vorzugsweise hochohmigen Verbraucher, mit einer vorzugsweise elektrochemischen Spannungsquelle, deren einer Pol mit dem einen Anschluß des Verbrauchers verbunden ist, und einer von der Spannungsquelle gespeisten Spannungserhöhungsschaltung, an deren Ausgang der der Spannungsquelle abgewandte Anschluß des Verbrauchers angeschlossen ist, wobei die Spannungserhöhungsschaltung einen Oszillator und einen diesem hachgeschalteten, vorzugsweise passiven Spannungsvervielfacher aufweist, gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung (T), die in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung der Spannungserhöhungsschaltung (S) jeweils während des Überschreitens eines vorgegebenen Schwellenwertes ihrer Eingangsspannung die Frequenz des Oszillators (OSC₁) verringert oder diesen stillsetzt.

2. Spannungsversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsspannung der Steuerschaltung (T) in zusätzlicher Abhängigkeit von der Spannung der Spannungsquelle (E) gebildet ist. ₉₀9818/0716

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3. Spannungsversorgungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Pol der Spannungsquelle (E), der ungleichnamig ist zu dem an den Verbraucher (OC, IC)- angeschlossenen Pol, an Masse liegt.

4. Spannungsversorgungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential des Ausgangs (R) der Spannungserhöhungsschaltung (S) ungleichnamig ist gegenüber demjenigen Pol der Spannungsquelle (E), der an den Verbraucher (OC, IC) angeschlossen ist.

5. Spannungsversorgungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen denjenigen Pol der Spannungsquelle (E), der an den Verbraucher (OC, IC) angeschlossen ist, und den Ausgang (R) der Spannungserhöhungsschaltung (S) eine Impedanz (R₁Qf ZD) geschaltet ist.

6. Spannungsversorgungsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz (R₁₀/ ZD) einen ohmschen Widerstand (R₁₀) umfaßt.

7. Spannungsversorgungsschaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz (R₁₀/ ZD) eine in Sperrichtung geschaltete Zenerdiode (ZD) oder eine einer solchen äquivalente Schaltung umfaßt.

8. Spannungsversorgungsschaltung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdiode (ZD) mit dem Widerstand (R₁₀) in Reihe geschaltet ist.

9. Spannungsversorgungsschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdiode (ZD) mit einem Anschluß unmittelbar am Ausgang (R) der Spannungserhöhungsschaltung (S) liegt.

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10. Spannungsversorgungsschaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (T) eingangsseitig an einen Anschluß (Q) der Impedanz (R_1Q, ZD) angeschlossen ist, der der Spannungsquelle (E) abgewandt ist.

11. Spannungsversorgungsschaltung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (T) eingangsseitig an den Verbindungspunkt (Q) von Widerstand (R₁Q) und Zenerdiöde (ZD) angeschlossen ist.

12. Spannungsversorgungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung

(T) ein von ihrer Eingangsspannung steuerbares, vorzugsweise bei oberhalb des vorgegebenen Schwellenwertes liegender Eingangsspannung leitendes, mit seiner Hauptstromstrecke in Reihe mit einem Lastwiderstand (R₁) geschaltetes elektronisches Schaltglied, vorzugsweise einen Transistor (Tr₁) aufweist.

13. Spannungsversorgungsschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung der Hauptstromstrecke des elektronischen Schaltglieds (Tr₁) und des Lastwiderstands (R.) zwischen den an den Verbraucher (OC, IC) angeschlossenen Pol der Spannungsquelle (E) und Masse geschaltet ist.

14. Spannungsversorgungsschaltung nach-Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verbindungspunkt des elektronischen Schaltglieds (Tr₁) mit dem Lastwiderstand (R₁) und den den Oszillator (OSC₁) steuernden Ausgang der Steuerschaltung (T) ein Umkehrverstärker (N₁₁) geschaltet ist.

15. Spannungsversorgungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (T) eine die Spannung der Spannungsquelle (E) überwachende überwachungsschaltung ' (R₂, C₂, OSC₂) umfaßt, die beim Abfall der Spannung der Spannungsquelle (E) unter einen vorgegebenen Schwellenwert ein Ausgangssignal erzeugt.

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16. Spannungsversorgungsschaltung nach einem der Ansprüche 12 bis 14 und nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die überwachungsschaltung (R₂, C„, OSC_) dem elektronischen Schaltglied (Tr.) wirkungsmäßig nachgeschaltet ist und eingangsseitig ein Zeitglied (R₃, C₃) aufweist, das die Abgabe des Ausgangssignals der Überwachungsschaltung (R_, C„, OSC₂) in Abhängigkeit davon bewirkt, daß die Steuerschaltung (T) während einer von dem Zeitglied (R_?, C_) vorgegebenen Verzögerungszeit kein den Oszillator (OSC₁) steuerndes Steuersignal erzeugt hat.

17. Spannungsversorgungsschaltung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die überwachungsschaltung (R₂' ^o' OSC„) einen Impulsgeber (OSC„) umfaßt, der nach einem Abfall der Spannung der Spannungsquelle (E) unter den vorgegebenen Schwellenwert ein pulsierendes Ausgangssignal der überwachungsschaltung (R₂, C₃, OSC₂) erzeugt.

18. Spannungsversorgungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (OSC.) zu seiner Spannungsversorgung zwischen den an den Verbraucher (OC, IC) angeschlossenen Pol der Spannungsquelle (E) und Masse geschaltet ist.

19. Spannungsversorgungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator als Impulserzeuger (OSC₁) ausgebildet ist.

20. Spannungsversorgungsschaltung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulserzeuger (OSC₁) der Spannungserhöhungsschaltung (S) zwei komplementäre Ausgänge (von Ng, N₁₀) aufweist, deren Pegel vorzugsweise jeweils zwischen H und L bzw. umgekehrt wechseln.

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21. Spannungsversorgungsschaltung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsvervielfacher (REC) η Reihenschaltungen (C₁₁, d₇; C₁₄, d₆; C^_Q, d₅; C^₃₁ d^) von jeweils einem Kondensator (C₁₁, C₁₄, C_1Q, C₁₃) und einer Diode (d_?, d_ß, d-, d.) aufweist, wobei die Kondensatoren (C₁₁, C₁₀) der ungeradzahligen Reihenschaltungen (C₁₁, d_; C₁₀, d_) an einen ersten Ausgang (von N₁-) und die Kondensatoren (C₁₄, C₁₃) der geradzahligen Reihenschaltungen (C₁₄, d_fi; C₁₃, d₄) an einen zweiten Ausgang (von N_g) des Impulserzeugers (OSC₁) der Spannungserhöhungsschaltung (S) angeschlossen sind, die Diode (d₇) der ersten Reihenschaltung (C₁₁, d_) mit ihrer Katode an den zweiten Ausgang (von N_g ) angeschlossen ist, die Dioden (d_ß, dj., d.) der übrigen Reihenschaltungen (C₁₄, d_fi; C₁₀^d₁.; C₃, d.) jeweils mit ihrer Katode an den Verbindungspunkt von Kondensator (C₁., C.., C_1n) und Diode (d.,, d.-, d_c) der vorangehenden Reihenschaltung (C₁₁, ά_η; C₁₄, d_fi; C._o, d_g) angeschlossen sind und der Verbindungspunkt von Kondensator (C₁₃) und Diode (d₄) der η-ten Reihenschaltung (C₁₃, d₄) mit dem Ausgang (R) des Spannungsvervielfachers (REC) verbunden ist, vorzugsweise über eine Diode (d₃), deren Katode an dem letztgenannten Verbindungspunkt liegt.

22. Spannungsversorgungsschaltung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang (R) des Spannungsvervielf achers (REC) und ein festes Potential, vorzugsweise Masse, ein Kondensator (C₁₂) geschaltet ist.

23. Spannungsversorgungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle

(E) eine Spannung von weniger als 9 V aufweist und vorzugsweise von einer oder zwei handelsüblichen Trockenzellen gebildet ist.

24. Spannungsversorgungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche für einen Brandmelder, insbesondere einen Haushalts-Ionisationsbrandmelder, dadurch gekennzeichnet, daß ein in

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Abhängigkeit von einer zu erfassenden Brandfolgeerscheinung seinen Widerstandswert änderndes Meßglied, vorzugweise eine Ionisationskammer (OC), und ein in Reihe mit diesem geschalteter, vorzugsweise als ionisierte Referenzkammer (IC) ausgebildeter Referenzwiderstand vorgesehen sind, daß deren Reihenschaltung (OC, IC) den Verbraucher bildet, daß an den Verbindungspunkt von Meßglied (OC) und Referenzwiderstand (IC) eine Auswerteschaltung (Fp) angeschlossen ist, die ein Schwellwert- und Verstärkerverhalten aufweist, und daß der Auswerteschaltung (F„) eine von ihr steuerbare, vorzugsweise akustisch wirkende Signalgebervorrichtung (B) nachgeschaltet ist, die vorzugsweise beim Auftreten der Brandfolgeerscheinung ununterbrochen einschaltbar ist.

25. Spannungsversorgungsschaltung nach einem der Ansprüche 15 bis 17 und nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgebervorrichtung (B) zusätzlich in alternativer Abhängigkeit vom Ausgangssignal der überwachungsschaltung (R₂r C₂, ) betätigbar ist.

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