DE2856742C2

DE2856742C2 - Alarmsystem mit einer Wechselstrom-Versorgungsschaltung

Info

Publication number: DE2856742C2
Application number: DE2856742A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Yokohama Kanagawa Abe; Takeshi Abe; Kazuhito Kawasaki Saito; Kiyoshi Tokyo Sone; Keishin Yamato Tokyo Tsuchiya; Ichiro Funabashi Chiba Yoshihara
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1977-12-29
Filing date: 1978-12-29
Publication date: 1982-10-21
Also published as: US4228429A; DE2856742A1

Description

A₂ auf einen geforderten Pegel heruntertransformiert wird. Ein Zweig der Brückenschaltung 4 weist einen Gasfühler D auf, dessen elektrischer Widerstandswert sich ändert, wenn der Gasfühler einem giftigen oder brennbaren Gas ausgesetzt wird; ein weiterer Zweig weist ein temperaturausgleichendes Element C auf, um die temperaturbedingte Änderung tiss Widerstandswertes des Gasfühler D auszugleichen. Infolgedessen ist unter normalen Bedingungen, d. h. wenn kein brennbares Gas in der Luft vorhanden ist, die Wechselstrom-Brückenschaltung 4 unausgeglichen. Wenn aber der Gehalt an brennbarem, in der Luft festzustellenden Gases einen gefährlichen Wert erreicht, wird die Brückenschaltung ausgeglichen, so daß ihre Ausgangsspannung beinahe auf nu'l fällt und in der Phase um 180° umgekehrt wird. Das Ausgangssignal, das an einem Ausgangsanschluß A der Brückenschaltung 4 erhalten wird, wird über einen die Gleichspannung sperrenden Kondensator G an den invertierenden Eingang (—) des Operationsverstärkers 5 angelegt .Der andere Ausgangsanschluß B ist mit der Verbindung zwischen den Spannungsteilerwiderständen R\ und A₂ verbunden. Folglich steigt das Eingangssignal an dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 5 über die Bezugsspannung an oder fällt unter die Bezugsspannung ab, welche durch den Spannungsteiler aus den Widerständen Ri und Ä2 festgelegt ist Wenn infolgedessen die Brückenschaltung 4 nicht ausgeglichen ist, wird das Eingangssignal, das in Fi g. 2(c) dargestellt ist, an den Operationsverstärker 5 angelegt, so daß das Ausgangssignal erhalten wird, das in F i g. 2(e) dargestellt ist. Wenn die Brückenschaltung 4 ausgeglichen und dann i:a dem invertierten Zustand nicht ausgeglichen ist, wird das Ausgangssignal in der Phase um 180° umgekehrt, wie in F i g. 2(d) dargestellt ist, so daß der Operationsverstäiker 5 das in Fig.2(0 dargestellte Ausgangssignal abgibt Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 5 wird durch einen Spannungsteiler aus Widerständen R₃ und A4 geteilt und an die Steuerelektrode des Thyristors 6 angelegt Unter normalen Bedingungen, d. h. im Normalzustand, wenn die Steuerspannung positiv ist, ist die an die Anode und Kathode des Thyristors 6 angelegte Spannung gesperrt und der Thyristor verbleibt in ausgeschaltetem Zustand. Wenn jedoch unter abnormen ungewöhnlichen Umständen die Gitterspannung positiv bzw. negativ ist, wird die an die Anode und Kathode des Thyristors 6 angelegte Spannung durchgeschaltet und der Thyristor 6 wird in den leitenden Zustand gesteuert Folglich wird die Alannanzeigerichtung 7 betätigt Konsensatoren C₂ und C₃ sind vorgesehen, um ein Rauschen zu beseitigen.
In Fig.3 ist eine zweite Ausführungsform einer Schaltung gemäß der Erfindung dargestellt, welche im Aufbau im wesentlichen der ersten in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform entspricht, außer daß ein differenzierender Kondensator G aus Gründen, die nachstehend noch im einzelnen beschrieben werden, zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 5 und eine Seite des Widerstands R₃ geschaltet ist

In Fig. 1 wird der Operationsverstärker 5 mit der Spannung von dem Vollweggleichrichter 3 gespeist, so daß die Versorgungsspannung augenblicklich auf null fällt, wie an der Stelle Ein F i g. 2(g)dargestellt ist Das heißt, wenn die Versorgungsspannung unter einen bestimmten Pegel (die schraffierte Fläche in Fig.2(gj) fällt, kann der Operationsverstärker 5 nicht mehr richtig arbeiten. Folglich erscheinen Zacken am Ausgang des Operationsverstärkers 5, wie an den Stellen in F in P i g. 2Ce/und 2(0' angezeigt ist Der Kondensator C₄ ist vorgesehen, um diese Spitzen zu entfernen. Das Vorsehen dieses Kondensators C₄ ist ferner vorteilhaft, da das Toleranzverhältnis zwischen den Werten der Widerstände R₃ und Ra erheblich unkritischer ist und folglich Änderungen in ihren Werten infolge von Fertigungstoleranzen im Hinblick auf ihre Einflüsse auf den Gesamtbetrieb des Alarmsystems erträglich sein können.

In F i g. 4 ist eine dritte Ausführungsform dargestellt, welche in ihrem Aufbau im wesentlichen der ersten Ausführungsform entspricht, außer daß eine Reihenschaltung aus einem Widerstand A₅ und einem Glättungskondensator Q zwischen den Ausgangsanschluß des Vollweggleichrichters 3 und Erde geschaltet ist, um die Spitzen Fzu entfernen. Mit Hilfe des Glättungskondensators Ck kann die Ausgangsspannung des Vollweggleichrichters 3 geglättet werden, und die Versorgungsspannung kann an dem Operationsverstärker 5 immer über einem vorbestimmten Pegel angelegt werden, so daß es zu keiner toten Zone kommt und folglich auch keine Spitzen auftreten.

In F i g. 5 ist eine vierte Ausführungsform der Schaltung dargestellt, die im Aufbau im wesentlichen der dritten Ausführungsform entspricht, außer daß der Kondensator G wie im Fall der zweiten in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform vorgesehen ist Bei dieser Anordnung kann eine fehlerhafte Arbeitsweise des Thyristors 6 infolge einer Phasenverzögerung vollständig vermieden werden. Ferner ist wie bei der dritten Ausführungsform das Toleranzverhältnis zwischen den Werten der Widerstände R₃ und A₄ erheblich unkritischer, und folglich können Änderungen in deren Widerstandswerte infolge von Herstellungstoleranzen im Hinblick auf die Wirkungen auf die Gesamtarbeitsweise des Alarmsystems (in bestimmten Grenzen) hingenommen werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 nicht mit der erforderlichen Sorgfalt durchgeführt, so Patentansprüche: kommt es zu Einstellungsfehlern und damit zu Fehialar- men, da in diesem Fall die Werte, bei denen das Alann-

1. Alarmsystem mit system ausgelöst wird, unkontrollierten Schwankungen

5 unterworfen sind. Außerdem haben die für die Aus-

a) einer Wechselstrom-Versorgungsschaltoing, gleichseinstellung eingesetzten, veränderlichen Widermit stände keine zufriedenstellenden Alterungs-Kennlinien,

b) einem Vollweggleichrichter für den zugeführ- eine nicht ausreichende Widerstandsfähigkeit geten Wechselstrom, mit genüber Erschütterungen, den Einwirkungen von Gas

c) einer Brückenschaltung, to und ähnlichen äußeren Einflüssen. Dieses Problem

d) die in einem Zweig ein Fühlelement aufweist, wurde bisher dadurch gelöst, daß vollständig abgekapmit selte, veränderliche Widerstände benutzt wurden. Da-

e) einem das Ausgangssigna] eines Verstärkers durch erhöhen sich jedoch zwangsläufig die Kosten als Steuersignal erhaltenden Thyristor, und mit eines solchen Alarmsystems.

einer Alarm-Anzeigeeinrichtung, die beim 15 Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,

Obergang des Thyristors in den leitenden Zu- ein Alarmsystem der angegebenen Gattung zu schaffen,

stand bestätigt wird, dadurch gekenn- das mit Wechselstrom betrieben werden kann,

zeichnet, daß Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im

g) ein von dem Vollweg-Gleichrichter (3) gespei- kennzeichnenden Teil des Anspruchs i angegebenen

ster Operationsverstärker (5) das Ausgangssig- 20 Merkmale gelöst

nal der Wechselstrom-Brückenschaltung (4) Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteran-

über einen den Gleichstrom sperrenden Kon- Sprüchen zusammengestellt

densator (CX) empfängt, daß Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen ins-

h) der mit der Wechselstrom-Versorgungsschal- besondere darauf, daß kein aufwendiger Gleichstrom-

tung (1) verbundene Thyristor (6) das Aus- 25 verstärker eingesetzt werden muß, bei dem die erwähn-

gangssignal des Operationsverstärkers (5) als ten Probleme auftreten, sondern daß mit einem Wech-

Steuersignal empfängt, daß selstromverstärker gearbeitet werden kann; dabei wird

i) die Alarm-Anzeigeeinrichtung (7) zwischen die Gleichstromkomponente durch einen Kondensator

der Wechselstrom-Versorgungsschaltung (1) blockiert. Da sich eine Änderung des Eingangssignals

und dem Thyristor (6) liegt und daß 30 im Ausgangssignal des Wechselstromverstärkers nicht

j) der Thyristor (6) in den leitenden Zustand ge- bemerkbar macht, sondern die Differenz der Amplitude

bracht wird, wenn die Phase der Ausgangsspan- der Wechselstromkomponente verstärkt wird, ist keine

nung der Wechselstrom-Brückenschaltung (4) Einstellung des Offset des Verstärkers erforderlich,

bei einer Änderung des Widerstandes des Fühl- Dies bedeutet insbesondere, daß eine Änderung des Off-

elementesfPJum 180° umgekehrt wird. 35 set aufgrund einer Änderung der Umgebungstemperatur die Funktionsweise des Alarmsystems nicht beein-

2. Alarmsystem nach Anspruch 1, dadurch ge- flußt, & h, auch bei einer Temperaturänderung spricht kennzeichnet, daß mit dem Ausgang des Opera- das Alarmsystem sehr exakt beim Erreichen des eingetionsverstärkers (5) ein differenzierender Konden- stellten Wertes aa

sator (C4) verbunden ist 40 Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausfüh-

3. Alarmsystem nach einem der Anspruch 1 oder rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegen-2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ausgang den, schematischen Zeichnungen näher erläutert Es zeides Vollweg-Gleichrichters (3) eine Glättungsschal- gen

tung (Rs, Cs) verbunden ist F i g. 1 den Schaltungsaufbau einer ersten Ausfüh-

45 rungsform eines Alarmsystems nach der vorliegenden

Erfindung,

F i g. 2 Wellenformen verschiedener elektrischer Signale zur Erläuterung der Funktionsweise dieses

Die Erfindung betrifft ein Alarmsystem der im Ober- Alarmsystems, und
begriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. so F i g. 3 bis 5 den Schaltungsaufbau weiterer Ausfüh-

Ein solches Alarmsystem ist aus der DE-OS 2 036 447 rungsformen des Alarmsystems nach der vorliegenden bekannt und weist eine Wechselstrom-Versorgungs- Erfindung.

schaltung, einen Vollweggleichrichter für den zugeführ- In den verschiedenen Figuren sind gleiche bzw. einan-

ten Wechselstrom, eine Brückenschaltung, die in einem der entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszei-Zweig ein Fühlelement aufweist, einen das Ausgangssi- 55 chen bezeichnet In F i g. 1 und 2 wird die Ausgangsspangnal eines Verstärkers als Steuersignal erhaltenden Thy- nung (siehe F i g. 2(afi einer Wechselstromquelle 1 über ristor und eine Alarm-Anzeigeeinrichtung auf, die beim eine Alarmanzeigeeinrichtung 7, beispielsweise einen Übergang des Thyristors in den leitenden Zustand betä- Summer, an die Anode und die Kathode eines Thyritigt wird. stors 6 angelegt Gleichzeitig wird diese Ausgangsspan-

Der Grundgedanke rtieses bekannten Alarmsystems 60 nung durch einen Transformator 2 auf gewünschte liegt darin, daß es auch mit einer einfachen und billigen Spannungen heruntertransformiert und an einen VoIl-Spannungsquelle betrieben werden kann, die eine pul- weggleichrichter 3 sowie an eine Wechselstrom-Brüksierende Gleichspannung liefert; der Betrieb mit einer kenschaltung 4 angelegt Die Ausgangsspannung (siehe echten Wechselspannung ist jedoch nicht möglich. F i g. 2(bJ) des Voliweggleichrichters 3 wird an einen

Bei einem solchen Alarmsystem müssen Gleich- 65 Operationsverstärker 5 nicht nur als eine Versorgungsstromverstärker verwendet werden, deren Fertigung spannung, sondern auch als ein Eingangssignal an den sehr aufwendig ist, da relativ lange Zeit für die Ab- nichtinvertierenden Eingang ( + ) angelegt, nachdem sie gleichseinstellung benötigt wird. Wird diese Einstellung durch einen Spannungsteiler aus Widerständen R\ und