DE3025268A1

DE3025268A1 - Selbsteichende strahlungsnachweiseinrichtung

Info

Publication number: DE3025268A1
Application number: DE19803025268
Authority: DE
Inventors: Ilan Beer-Sheva Cohen; Amiram Beer-Sheva Peleg; Yehiel Tel Aviv Spector
Original assignee: Spectronix Ltd
Current assignee: Spectronix Ltd
Priority date: 1979-07-04
Filing date: 1980-07-03
Publication date: 1981-03-26
Also published as: GB8304507D0; GB2122742A; GB2122742B; FR2461245A1; US4677294A; FR2461245B1; GB2056669B; DE3025268C2; GB2056669A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine selbsteichende Strahlungsnachweiseinrichtung bzw. selbsteichende Strahlungssensoren und eine Steuerung für Strahlungssensoren, sowie Strahlungssensoren und eine Steuerschaltung für Strahlungssensoren.

In den früher angemeldeten israelischen Patentanmeldungen 54137, 54138 und 54139 der Anmelderin ist eine Feuer- und Explosionsunterbindungseinrichtung beschrieben, bei der die kombinierten Ausgangssignale von UV und IR Detektoren verwendet werden. Es ist bekannt, daß IR Detektoren üblicherweise auf einem vorbestimmten und festgelegten Strahlungsniveauschwellwert für ihr Ansprechen geeicht werden. Diese festgelegte Eichung beinhaltet dort Schwierigkeiten, wo sich der Strahlungsuntergrund ändert, da sich die Ansprechung des Sensors auf ein vorbestimmtes Strahlungssignal als Funktion des Untergrunds ändert.

Die Anmelderin geht weiterhin davon aus, daß das Vorhandensein von unechter Untergrund-UV-Strahlung zu Fehlalarmen führen kann. Es ist daher wünschenswert, solche Fehlalarme bei nachgewiesenem kontinuierlichem Vorhandensein von UV Strahlung zu verhindern.

Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Strahlungsfühl- bzw. nachweiseinrichtung zur Verfügung gestellt werden, deren Ansprechen auf einen gegebenen, vorbestimmten Signaleingang bei einem Vorhandensein eines sich ändernden· Untergrunds im wesentlichen konstant ist. In der vorliegenden Erfindung soll außerdem eine Strahlungsfühl- bzw. nachweiseinrichtung vorgeschlagen werden, die beim Vorhandensein eines kontinuierlichen UV Strahlungseinfalls kein Detektions- bzw. Nachweisausgangssignal erzeugt.

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Infolgedessen wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine selbsteichende Strahlungsnachweiseinrichtung vorgeschlagen, die ein Detektorelement umfaßt, sowie eine Eicheinrichtung zum Aufrechterhalten eines allgemein konstanten Ansprechens des Strahlungsdetektorelements auf einen vorbestimmten Strahlungseinfall unabhängig von Änderungen im Niveau der Untergrundstrahlung, die von dem Detektorelement nachgewiesen wird.

Weiterhin wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Steuereinrichtung für ein Strahlungsnachweissystem zur Verfügung gestellt, das einen UV Detektor und einen anderen Strahlungsdetektor umfaßt und eine Einrichtung zum Außerfunktionsetzen bzw. Sperren des kombinierten Ausgangssignals des Systems beim Nachweis von kontinuierlichem Vorhandensein von UV Strahlung aufweist.

Außerdem umfaßt die selbsteichende Strahlungsnachweiseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen Strahlungsdetektor und einen Eichfaden, insbesondere einen Eichglüh- bzw. -heizfaden, der in vorbestimmter Strahlungsverbindungsbeziehung mit dem Strahlungsdetektor vorgesehen ist. Der Detektor und der Eichfaden, insbesondere der Eichglüh- bzw. -heizfaden können ortsfest in einem Medium angebracht sein, das eine optische Verbindung zwischen beiden ermöglicht.

Die Erfindung wird nachstehend zum besseren Verständnis anhand eines in den Figuren 1 bis 3 der Zeichnung im Prinzip dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 " ein Blockschaltbild einer Strahlungsnachweiseinrichtung, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebaut und betreibbar ist bzw. arbeitet j

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Fig. 2 eine in nähere Einzelheiten gehende schema

tische Darstellung der Schaltung der Fig. 1j und

Fig. 3 ein Fließbild , das den Betrieb der Schaltungen

der Fig. 1 und 2 veranschaulicht.

Es wird auf die Fig. 1 Bezug genommen, die ein Blockschaltbild einer Detektions- und Steuerschaltung ist, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut und betreibbar ist. Eine Eingangsstufe 10, typischerweise ein Lambda 1512 Spannungsregler, ist mit ihrem Eingang an eine Stromversorgung angeschlossen und liefert an ihrem Ausgang eine stabilisierte Spannung von 12 V an eine Spannungserhöhungseinheit 12, die typischerweise einen Transformator und Oszillator umfaßt, sowie an eine IR Eingangsstufe 14.-

Ein UV Sensor 16, beispielsweise vom Typ Edison 630, erhält eine hohe Spannung Cungf. 500 V Gleichspannung) von der Spannungserhöhungseinheit 12 zugeführt. Der UV Sensor 16 liefert so lange Ausgangsimpulse, so lange UV Strahlung dort vorhanden ist. Ein Zähler 18, beispielsweise vom Typ 4017, erhält die Ausgangsimpulse des Sensors 16 zugeführt und liefert ein Ausgangssignal an eine erste und zweite Univibratorschaltung 20 und 22 bzw. eine erste und zweite monostabile Multivibratorschaltung, wenn er eine vorbestimmte Anzahl von Ausgangsimpulsen von dem Sensor 16 erhält, bevor der Zähler mittels einer Zeitgebungsschaltung 38 zurückgestellt wird. Diese Anzahl entspricht einem vorbestimmten Schwellwert, der für den Empfang der UV Strahlung eingestellt worden ist.

Die Univibratorschaltung 20 bleibt GESETZT, wenn das Ausgangssignal des Zählers dort anliegt und für eine Zeit ti danach. Die Zeit ti kann beispielsweise 5 Sekunden betragen. Wenn infolgedessen das Ausgangssignal des Zählers mit einer Frequenz

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von wenigstens -r—τ erscheint, bleibt die Univibratorschaltung 20 GESETZT und zeigt das kontinuierliche Vorhandensein von UV Strahlung an.

Das Ausgangssignal der Univibratorschaltung 20 wird der auf die Eichstufe bzw. auf das Eichstadium rücksetzenden Schaltung 24, der das Eichen stoppenden Schaltung 26 und der den Durchgang zum UND-Tor steuernden Schaltung 26 zugeführt. Die Schaltung 24 wirkt in Ansprechung auf ein RÜCKSETZEN der Univibratorschaltung 20 dahingehend, daß sie ein Ausgangssignal an die Eichsteuerschaltung 30 liefert, wodurch eine Eichung des IR Sensors 32 bewirkt wird. Diese Eichung hört infolgedessen bei Beendigung des Empfangs von UV Strahlung auf.

Die Schaltung 26 wirkt in der Weise, daß sie ein Signal an die Eichsteuerschaltung 30 liefert, damit die Eichung des IR Sensors sofort bei der Rückkehr der Univibratorschaltung 20 in einen SETZ-Zustand beendet wird. Die Schaltung 28 wirkt dahingehend, daß sie das Ausgangssignal eines UND-Tors 34 sperrt, und zwar mit Beginn einer vorbestimmten Zeit t 3, üblicher- bzw. vorzugsweise 60 Sekunden, nachfolgend auf das SETZEN der Univibratorschaltung 20.

Das Ausgangssignal der Univibratorschaltung 22 ist ein Impuls von der Dauer t 2, typischer- bzw. vorzugsweise von einer Dauer von 100 msec, der dem UND-Tor 34 zugeführt wird.

Der IR Sensor 32 ist fest mit einem Eichelement 36 wie beispielsweise mit einem Glüh- bzw. Heizfaden, das bzw. der eine Standardflamme repräsentiert und zusammen mit dem IR Sensor in einer Epoxydharzeinschließung eingeschlossen sein kann, die eine Strahlungsverbindung zwischen beiden ermöglicht, verbunden. Diese Kombination ermöglicht es, den IR Sensor unter jeder Betriebsbedingun bei jedem Hintergrund auf die Standardflamme zu eichen, so daß

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man gleichförmige genaue Ergebnisse erzielt. Der Betrieb des Eichelements wird durch die Eichsteuerschaltung 30 gesteuert, die auch ein Ausgangssignal an die IR Eingangsstufe 14 liefert. Das Ausgangssignal des IR Sensors, der beispielsweise vom Typ P 39B R von Hamamatsu sein kann, wird über die IR Eingangsstufe 14 auf das UND-Tor 34 gegeben. Die Eichsteuerschaltung 30 verhindert, daß das Ausgangssignal des IR Sensors 32 das UND-Tor während der Eichung erreicht.

Das UND-Tor 34 arbeitet in der Weise, daß es ein Detektorausgangssignal an eine Anwendungsschaltung Cnicht gezeigt) während des gleichzeitigen Auftretens von Ausgangssignalen von der Eingangsstufe 14 und von der Univibratorschaltung 22 liefert, das hierdurch die gleichzeitige Detektion von UV und IR Strahlung, die nicht zu der kontinuierlich vorhandenen UV Strahlung gehören, anzeigt, wobei die UND-Schaltung 34 dieses Detektorausgangssignal nur dann liefert, wenn sie nicht durch die Schaltung 28 gesperrt ist,wodurch kontinuierliches Vorhandensein von UV Strahlung von einer unechten Quelle angezeigt wird.

Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, die eine schematische Darstellung bzw. eine bevorzugte Ausführungsform der in Blockschaltbildform in Fig. 1 veranschaulichten Schaltung ist. Soweit es angemessen ist, sind die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet worden.

Die Spannungseingangsstufe 10 umfaßt ein Paar Dioden, D1 und D2 sowie Kondensatoren C1, C2, C3 und C4, die mit einem Lambda 1512 Chip verbunden sind, wie dargestellt. Die Spannungserhöhungseinheit 12 umfaßt ein Paar Transistoren Q1 und Q2, deren Basen mittels Dioden D3 und D4 miteinander verbunden sind,· Kondensatoren C5 und CE? sowie Widerstände R1 und R2 sind, wie dargestellt an den Eingang eines Transformators 13 angeschaltet, über dessen Ausgang ein Kondensator C7 und ein Gleichrichter geschaltet ist, wobei der Gleichrichter Dioden D5 und DB und Kondensatoren C8

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und C9 umfaßt und über einen Widerstand R4 und einen mit Masse verbundenen Kondensator C10 mit dem UV Sensor 16 verbunden ist.

Das Ausgangssignal des UV Sensors 16 wird dem Zähler 18 und der damit verbundenen Schaltung zugeführt, wobei letztere Dioden D7, D8 und D9, Widerstände R5, R6 und R7, einen Kondensator C11 und ein Paar Inverter 15 und 17 umfaßt.

Das Ausgangssignal der Zählers 18 wird der Univibratorschaltung 20 zugeführt, die eine Diode D16, einen Kondensator C15, einen Widerstand R15 und einen Inverter 19 umfaßt, wobei das Ausgangssignal des letzteren den Schaltungen 24, 26 und 28 zugeführt wird. Die Schaltung 24 umfaßt einen Kondensator C18, einen Widerstand R20 und ein Paar Inverter 21 und 41, einen Widerstand R29, einen Widerstand R30 und einen Transistor Q4, die in der dargestellten Weise geschaltet sind. Die Schaltung 26 umfaßt einen Widerstand R22 und einen Transistor Q5, und die Schaltung 28 umfaßt eine Diode D18, einen Kondensator C19, einen Widerstand R21, einen Inverter 23 und eine Diode D20.

Der Univibratorschaltung 22 wird ebenfalls das Ausgangssignal des Zählers 18 zugeführt, diese Schaltung umfaßt eine Diode D17, einen Kondensator C16, eine Diode D19 und einen Widerstand R16, und sie liefert ein Ausgangssignal an die UND-Torschaltung 34. Die UND-Torschaltung 34 umfaßt eine Diode D21, eine Zener Diode D22 und eine lichtemittierende Diode LED, die mit D23 bezeichnet ist, sowie Widerstandspaare R23 - R24 und R25 - R26, die je einen Spannungsteiler für jeweilige positive und negative Eingänge eines Operationsverstärkers 27 bilden, an bzw. mit dessen Ausgang die vorerwähnten Dioden D21 bis D23 angeschaltet bzw. verbunden sind.

Die Eichsteuerschaltung 30 umfaßt einen Zeitgeber 29, der Eingangssignale von den Schaltungen 24 und 26 erhält und ein Ausgangssignal über eine Diode D11 und einen veränderbaren Wider-

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stand R12 an ein IR Emitterelement 36 liefert, das als IR Eichelement dient und, wie oben erwähnt in festgelegter Nähe und vorbestimmter Strahlungsverbindung zu dem IR Sensor 32 angeordnet ist.

Widerstände R9 und R10 sowie Kondensatoren C12 und C13 sind mit dem Zeitgeber 29 verbunden, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Der IR Emitter 36 ist über einen an Masse gelegten Widerstand R13 und eine Diode D13 mit der Verbindungsstelle des Widerstands R14 und der Diode D14 verbunden. Diese Verbindungsstelle ist außerdem über eine Diode D12 und einen Widerstand R11 mit der Basis des Transistors Q3 verbunden.

Das Ausgangssignal des IR Sensors 32 wird der IR Eingangsstufe 14 zugeführt, die eine Diode D10, einen Widerstand RS und einen Kondensator C20 umfaßt, welche zwischen Nasse und den positiven Eingang eines Operationsverstärkers 33 geschaltet sind. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 33 wird über einen Widerstand R14 und eine Diode D14 dem IR Eingang der UND-Torschaltung 34 zugeführt, und zwar am positiven Eingang des Operationsverstärkers 27.

Der negative Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 33 ist mit einem Kondensator C14 verbunden, der durch den folgenden Verstärker 35 und Transistor 03 bzw. den aus dem Verstärker 35 und dem Transistor 03 gebildeten Folger auf eine Bezugsspannung geladen wird. Die Steuerung des Transistors 03 erfolgt durch die Eichsteuerschaltung 30. Ein Operationsverstärker 37 lädt den Kondensator C14 ebenfalls, jedoch nur dann, wenn der Detektor erregt wird, wodurch eine hohe Bezugsspannung geliefert wird, damit eire Fehlanzeige des Nachweises von IR Strahlung verhindert wird, bis die Spannung stabilisiert worden ist. Die Widerstände R17, R18 und R19 sowie der Kondensator C17 sind mit dem Verstärker 37 verbunden, wie dargestellt.

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Es sei nun auf die Fig. 3 Bezug genommen, in der diagrammartig ein Fließschaltbild gezeigt ist, das die Betriebsweise der Schaltung der Figuren 1 und 2 veranschaulicht. Beim Erregen bzw. Anschalten der Schaltung wird der IR Sensor automatisch und sofort geeicht. Die Eichung wird in der Zeit t 4 (typischer- bzw. vorzugsweise 30 see) wiederholt. Wenn keine Detektion durch den UV Detektor erfolgt, dann wird die Eichung des IR Senors beendet. Wenn der IR Sensor dann das Vorhandensein von IR Strahlung nachweist, wird ein UV und IR Nachweisbzw. Detektionssignal an das UND-Tor abgegeben, das ein Operationssignal liefert.

Unabhängig davon, ob der IR Sensor ein Nachweissignal liefert, prüft die Schaltung, ob die UV Detektion über die letzten 5 see hinweg kontinuierlich gewesen ist. Wenn das nicht der Fall war, wird der IR Sensor geeicht, nachdem der UV Nachweis einmal beendet worden ist. Wenn das UV Signal über die letzten 5 see (t 3) hinweg kontinuierlich gewesen ist, prüft die Schaltung, ob t 3 (typischer- bzw. vorzugsweise BO see) seit dem Auftreten eines UV Nachweis-Ausgangssignals vergangen ist. Wenn das der Fall ist, wird der Betrieb der Detektorkombination durch das UND-Tor hindurch gesperrt und bleibt so, bis das UV Nachweissignal endet, woraufhin erneut eine IR Eichung stattfindet. Wenn das UV Nachweissignal BO see nicht vorhanden gewesen ist, wird der Detektor nicht gesperrt, und das Nachweissignal, das eine kombinierte UV und IR Detektion anzeigt, kann durch das UND-Tor zu der Anwendungsschaltung durchgehen.

Es sei darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern im Rahmen des Gegenstandes der Erfindung und des allgemeinen Erfindungsgedanken in vielfältiger Weise verwirklicht werden kann.

Ende der Beschreibung.

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Claims

KRAUS & WEISERT 3025266

PATENTANWÄLTE

DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · DR.-ING. ANNEKÄTE WEISERT DIPL.-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMGARDSTRASSE 15 · D-8OOO MÜNCHEN 71 · TELEFON 089/797077-797078 · TELEX 05-212156 kpatd

TELEGRAMM KRAUSPATENT

2628 JS/lh

SPECTRQNIX LTD.

16 Rival Street
Tel-Aviv, Israel

SELBSTEICHENDE STRAHLUNGSNACHWEISEINRICHTUNG

Patentanspruch

Selbsteichende Strahlungsnachweiseinrichtung mit einem Detektorelement, gekennzeichnet durch eine Eicheinrichtung (3D) ,(36) zum Aufrechterhalten eines allgemein konstanten Ansprechens des Detektorelements(32) auf einen vorbestimmten Strahlungseinfall unabhängig von Änderungen im Niveau der Untergrundstrahlung, die von dem Detektorelement (32)nachgewiesen wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn·

ζ e i c h η e t , daß die Eicheinrichtung(30),(36) einen Eichglüh- bzw. -heizfaden(36)umfaßt, der in vorbestimmter

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Strahlungsverbindungsbeziehung mit dem Detektcrelement angeordnet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichglüh- bzw. -heizfaden 36 im erregten Zustand ein vorbestimmtes Standardfeuer repräsentiert.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie in eine Feuer- und Expolsionsnachweiseinrichtung eingefügt ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Detektorelement 32 einen IR Detektor umfaßt oder ein solcher ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen UV Detektor 16 umfaßt.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Detektorelement einen UV Detektor 16 umfaßt oder ein solcher ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Detektorelement 32 und die Eicheinrichtung 30, in einem starren Medium vorgesehen sind, das eine Strahlungsverbindung zwischen ihnen ermöglicht.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet.

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daß das Medium Epoxy bzw. Epoxydharz ist.
10. Steuereinrichtung zum Betreiben einer Mehrzahl von Strahlungssensoren,mit einem kombinierten Ausgangssignal, gekennzeichnet durch eine Einrichtung 30, 36 zum periodischen Eichen von wenigstens einem der Strahlungssensoren 16, 32; und eine Einrichtung 34 zum Sperren des kombinierten Ausgangssignals der Sensoren 16, 32 in Ansprechung auf einen kontinuierlichen Strahlungseinfall von vorbestimmter Dauer.
11. Steuereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit der selbsteichenden Strahlungsnachweiseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 kombiniert ist.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Strahlungssensoren 16, 32 ein IR Sensor 32 ist, und daß die Einrichtung 34 zum Sperren auf einen UV Strahlungseinfall von vorbestimmter Dauer anspricht.

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