DE3209994C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen photoelektrischen Rauchfühler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 (DE-OS 30 09 970).

Bei dem bekannten photoelektrischen Rauchfühler wird zur Verminderung des Stromverbrauches die lichtstrahlende Diode, die einen wesentlichen Anteil von etwa 50% am Stromverbrauch des Rauchfühlers hat, intermittierend mit Spannung versorgt. Für den Betrieb des Rauchfühlers werden dort verschiedene zeitlich gegeneinander versetzte Impulsfolgen erzeugt. Um den mittleren Stromverbrauch des photoelektrischen Rauchfühlers zu senken bzw. um eine relativ große Lichtausbeute zu erzielen, wird die Impulsdauer der Lichtstrahlung der lichtstrahlenden Diode kleiner als 200 µs gemacht. Wenn aber bei dem bekannten photoelektrischen Rauchfühler der Lichtimpuls der lichtstrahlenden Diode verkürzt wird, z. B. auf die genannte Impulsdauer von 200 µs oder weniger, so wird die Spitze der Ausgangswerte der Photodiode so verzögert, daß diese Spitze erst nach dem Abfall des Betriebsimpulses der lichtstrahlenden Diode auftritt. Folglich ist bei dem bekannten photoelektrischen Rauchfühler eine Verzögerungsschaltung, z. B. in Form eines Schwingkreises, unerläßlich.

Aus der DE-OS 24 48 195 ist ein photoelektrischer Rauchfühler bekannt, bei dem nicht nur die lichtstrahlende Diode, sondern auch der Vergleicherkreis sowie der Verstärker intermittierend mit Spannung versorgt werden.

Ferner erfordern die bekannten photoelektrischen Rauchfühler auch eine Verstärkung der von einer Photodiode als Detektor empfangenen Lichtimpulse. So werden z. B. bei dem photoelektrischen Rauchfühler gemäß der DE-OS 26 32 876 die Ausgangswerte der Photodiode über einen Kondensator einem Verstärker zugeführt. Dieser wird intermittierend durch von einem Generator erzeugte Impulse betrieben, welcher auch die Betriebsimpulse für die lichtstrahlende Diode erzeugt. Hierbei wird die Synchronisierung zwischen der lichtstrahlenden Diode und der lichtempfangenden Photodiode durch verschiedene Impulsfolgen bewirkt, welche verschiedene Bandbreiten haben und von einem Schwingkreis ausgegeben werden. So ist die Bandbreite der vom Generator für die lichtstrahlende Diode erzeugten Betriebsimpulse unterschiedlich von der Bandbreite der vom Generator für die Photodiode erzeugten Impulse, wobei diese Bandbreite größer ist als die Bandbreite der Betriebsimpulse für die lichtstrahlende Diode. Bei dem aus der DE-OS 26 32 876 bekannten Rauchfühler ist die Photodiode zur Verbesserung der Ansprechempfindlichkeit in Sperrrichtung vorgespannt. Ferner ist sie mit einem Widerstand in Reihe geschaltet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen photoelektrischen Rauchfühler der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der eine noch weitere Verminderung des Stromverbrauches durch eine Vereinfachung der Schaltungsanordnung des photoelektrischen Rauchfühlers bei hoher Zuverlässigkeit ermöglicht, ohne daß Fehlbetätigungen durch von der Schaltungsanordnung selbst erzeugte Geräusche (Rauschen) auftreten.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1.

Hierdurch wird einerseits ein hohes Ausgangsspannungs-Niveau für die Photodiode erhalten und andererseits eine Synchronisation zwischen der lichtstrahlenden Diode und der lichtempfangenden Photodiode mit nur einer Art von Impulsen erreicht, so daß eine Verzögerungsschaltung nicht mehr notwendig ist. Der erfindungsgemäße photoelektrische Rauchfühler ermöglicht hierdurch eine noch weitere Verminderung des Stromverbrauches und hat eine besonders hohe Zuverlässigkeit insbesondere gegen Fehlbetätigungen auf Grund eigener Störgeräusche. Erfindungsgemäß wird nicht nur die lichtstrahlende Diode durch Betriebsimpulse intermittierend betrieben, sondern auch der Vergleicherkreis wird intermittierend mit Impulsen beliefert, und zwar synchron mit den Betriebsimpulsen der lichtstrahlenden Diode. Durch die Verwendung einer schnell ansprechenden Photodiode mit einer Sperrschicht-Kapazität von weniger als 100 pF, welche insbesondere als PIN-Photodiode ausgebildet ist, wird im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem die Spitze der Ausgangswerte der Photodiode so verzögert ist, daß diese erst nach dem Abfall des Betriebsimpulses der lichtstrahlenden Diode auftritt, so daß eine Verzögerungsschaltung in Form eines Schwingkreises unerläßlich ist, erreicht, daß die Spitze der Ausgangswerte der Photodiode noch innerhalb der zeitlichen Dauer des Betriebsimpulses der lichtstrahlenden Diode auftritt. Dadurch kann eine Verzögerungsschaltung entfallen, welche einen wirtschaftlichen und schaltungstechnischen Nachteil bei den bekannten photoelektrischen Rauchfühlern bedeutet.

Photodioden in Form von PIN-Photodioden mit schnellem Ansprechverhalten sind zwar an sich aus der Halbleiterschaltungstechnik vorbekannt (U. Tietze, Ch. Schenk "Halbleiter-Schaltungstechnik" 1971, S. 586/587).

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Der Speicherkreis nach Anspruch 2 ist im wesentlichen aus der DE-OS 30 09 970 bekannt.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen photoelektrischen Rauchfühlers näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm des Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen photoelektrischen Rauchfühlers,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm der Arbeitsweise des elektrischen Rauchfühlers gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Teils des Diagramms von Fig. 2.

Im Stromkreis des photoelektrischen Rauchfühlers gemäß Fig. 1 ist eine Gleichrichterbrückenschaltung 14 mit Spannungs- und Signalleitungen l₁, l₂ verbunden, die zu einer nicht dargestellten zentralen Signalstation führen. Diese Gleichrichter­ brückenschaltung 14 ist so ausgebildet, daß diese unabhängig von den Anschluß-Polaritäten der Spannungs- und Signalleitungen l₁, l₂ eine Spannung einer gewünschten Polarität abgibt. An die Gleichrichterbrückenschaltung sind ferner ein Schaltstromkreis 27 mit einem Schaltelement, z. B. in Form eines Thyristors 28, eine Zenerdiode ZD₁ und ein Konstantspannungskreis 15 angeschlossen. Die Zenerdiode ZD₁ hat die Funktion eines Überspannungsableiters und schützt den Schaltstromkreis 27 vor Überspannungen, die in den Spannungs- und Signalleitungen l₁, l₂ induziert werden.

An der Eingangsseite der Gleichrichterbrückenschaltung 14 ist eine nicht dargestellte Feueralarmanzeigelampe mit den Spannungs- und Signalleitungen l₁, l₂ verbunden.

Der Konstantspannungskreis 15 regelt die Ausgangsspannung der Gleichrichterbrückenschaltung 14, z. B. von etwa 22 Volt bis etwa 13 Volt, mittels eines Transistors Tr₂, der durch eine Zenerdiode ZD₂ eine Bezugsspannung vorgegeben wird. Ein Strombegrenzungskreis 16 mit einem Transistor Tr₁ begrenzt den dann fließenden Laststrom auf beispielsweise 160 µA, wenn eine Spannungsquelle angeschlossen ist.

Ein elektrolytischer Kondensator C₁ ist mit einem Ausgang des Strombegrenzungskreises 16 über eine Diode D₁ verbunden. Der Kondensator C₁ liefert Spannung zu den Stromkreisen in den nachfolgenden Abschnitten, wenn z. B. im Fehlerfall die Leitungen l₁, l₂ kurzgeschlossen sind.

Die Stromkreise, die mit Spannung vom Kondensator C₁ gespeist werden, sind eine Impulserzeugerschaltung 30 zum intermittierenden Betrieb einer lichtabstrahlenden Diode 18, ein Referenzspannungseinstellkreis 19 zum Einstellen einer Vergleichsbezugsspannung Vr, ein Differenzierungsstromkreis 21 zur Differenzierung der Ausgangssignale einer Photodiode 20 und ein Vergleicherstromkreis 22 zum Vergleich des Ausgangssignales der Photodiode 20 mit der Referenzspannung Vr.

Als lichtabstrahlende Diode 18 wird eine herkömmliche, Infrarot-Lichtstrahlung erzeugende Diode mit einem hohen Lichterzeugungswirkungsgrad verwendet.

Die Photodiode 20, welche durch Rauch zerstreutes Licht bzw. Streulicht empfängt, das in einen nicht dargestellten Raucherkennungsabschnitt eintritt, wenn das pulsierende Licht von der lichtstrahlenden Diode 18 in den Raucherkennungsabschnitt einfällt, ist in Sperrichtung in Reihe mit einem Widerstand R₀ von hohem Widerstandswert geschaltet. Die Photodiode 20 hat eine Sperrschichtkapazität von 100 pF oder weniger; bevorzugt wird eine Photodiode vom PIN-Typ mit einer Sperrschichtkapazität von 20 bis 60 pF.

Um bei Lichtempfang eine hohe Spannung Vin durch den oben beschriebenen Stromkreis zu erhalten, kann der Widerstandswert des mit der Photodiode verbundenen Widerstandes R₀ erhöht werden. Wenn ein pulsierendes Licht empfangen wird, entspricht die Anstiegszeit-Konstante der Spannung Vin einer Zeitkonstanten, die durch die Sperrschichtkapazität der Photodiode 20 und den Widerstandswert des Widerstandes R₀ bestimmt wird. Wenn folglich die Dauer des pulsierenden Lichtes kürzer ist als etwa 200 µsec, kann die Spannung Vin nicht genügend innerhalb der Impulsbreite des Lichtes im Falle einer Photodiode mit einer Sperrschichtkapazität von 100 pF oder mehr ansteigen, es sei denn, der Lastwiderstand R₀ hat einen Widerstandswert von einigen Kilo-Ohm. Aus diesem Grunde beträgt in herkömmlichen Systemen, in denen der Widerstandswert des Widerstandes R₀ nicht so groß ist, die Spannung Vin nur einige Milli-Volt, wenn die Photodiode eine Sperrschichtkapazität von 100 pF oder mehr aufweist. Nach der vorliegenden Erfindung hat der Widerstandswert des Widerstandes R₀ einen Wert von einigen Mega-Ohm, z. B. größer als 1 Mega-Ohm bis 5 Mega-Ohm bei Verwendung einer Photodiode mit einer Sperrschichtkapazität von 100 pF oder weniger. Im Ergebnis kann daher die Spannung Vin auf mehr als einige 10 Milli-Volt anwachsen.

Der Referenzspannungseinstellkreis 19 greift zur Bildung der Referenzspannung Vr etwa 0,6 Volt der Vorwärtsspannung der Diode D₂ durch einen einstellbaren Widerstand VR ab. Der Grund hierfür ist, daß ein Wechsel in der Charakteristik der lichterzeugenden Diode 18 und Photodiode 20 ausgeschaltet wird, der durch eine Schwankung in der Umgebungstemperatur bewirkt werden könnte.

Insbesondere haben die lichtstrahlende Diode 18 und die Photodiode 20 jeweils Temperaturcharakteristiken, die durch die Charakteristiken der angewendeten Einrichtungen bestimmt werden. Die Temperaturcharakteristiken der lichtstrahlenden Diode 18 und der Photodiode 20 sind entgegengesetzt zueinander und heben sich somit gegenseitig auf. Jedoch ist die Schwankung in der Charakteristik der lichtstrahlenden Diode 18 größer als diejenige der Photodiode 20.

Folglich ist das Ausgangssignal der Photodiode 20 verringert, sobald die Temperatur höher ist, und es ist erhöht, wenn die Temperatur geringer ist. Wenn die Referenzspannung Vr festgelegt ist, wird die Empfindlichkeit des Rauchfühlers vermindert, wenn die Temperatur ansteigt. Aus diesem Grunde wird die Bezugsspannung Vr durch die Diode D₂ vermindert, wenn die Temperatur ansteigt, um immer die gewünschte Empfindlichkeit sicherzustellen. In Reihe zu dem Widerstand, an dem die Referenzspannung abgegriffen wird, liegt ein Widerstand R₉, dieser kann aber auch weggelassen werden.

Der Vergleicherstromkreis 22 umfaßt einen Komparator oder Vergleicher A₁, der ein H-Ausgangssignal erzeugt, sobald die in der Differenzierungsschaltung 21 differenzierte Photospannung Vin′ (differenzierte Spannung von Vin), größer als die Referenzspannung Vr ist. Es ist notwendig, daß der Vergleicher A₁ eine genügend hohe Eingangsimpedanz bezüglich des Widerstandes R₀ aufweist, welcher als Last für die Photodiode 20 dient, und daß seine Eingangsspannung und sein Eingangs-Offset-Strom genügend gering bezüglich eines Eingangssignals sind, damit der Vergleicher A₁ nur eine einzige Spannungsquelle benötigt. Ein Verstärkungsgrad des Vergleichers A₁ größer als 100fach ist ausreichend, was dem Verstärkungsgrad eines einfachen Operationsverstärkers entspricht. Bevorzugt wird ein Operationsverstärker verwendet, der einen MOS-FET in der Eingangsstufe und eine hohe Ausgangsimpedanz hat.

Ein Vergleicher A₁ dieses Typs kann deswegen verwendet werden, weil die am Widerstand R₀ abfallende Photospannung Vin die Größe von einigen 10 Milli- Volt hat. Mit anderen Worten ist es im Unterschied zu herkömmlichen Rauchfühlern, welche mit einer Photospannung von nur einigen Milli-Volt arbeiten, nicht notwendig, zwei ein Mittelpunktpotential bildende Spannungsquellen vorzusehen. Aus diesem Grunde kann die Schaltungsanordnung gegenüber den herkömmlichen Rauchfühlern vereinfacht werden und der Betriebszustand der Schaltung ist stabiler. Daneben kann ein Offset-Einstellstromkreis zur Verbesserung des Auflösungsvermögens des Vergleichers weggelassen werden.

Die Differenzierungsschaltung 21 verhindert, daß Dunkelströme der Photodiode 20 am Eingang des Vergleicherstromkreises 22 auftreten. Wenn z. B. der Dunkelstrom Id = 1 nA und der Widerstandswert des Widerstandes R₀ = 1 Mega-Ohm beträgt, entsteht eine Spannung von 1 mV am Widerstand R₀.

Der Rauchfühler umfaßt gemäß Fig. 1 eine Impulserzeugungsschaltung 30, welche Rechteckimpulse von schmaler Breite einer vorgegebenen Frequenz für die Stromversorgung der Lichterzeugungsdiode 18, den Referenz-Spannungseinstellstromkreis 19 und den Vergleicherstromkreis 22 erzeugt. Synchron dem Abfall des Rechteckimpulses wird von der Impulserzeugerschaltung 30 ein Zeitsignal erzeugt und den Zeiteingängen CL der D-Flip-Flops FF₃, FF₄ eingegeben, welche einen zweistufigen Speicherstromkreis 31 bilden.

Bei der Schaltungsanordnung ist die Gleichrichterbrückenschaltung 14 mit den Spannungs- bzw. Signalleitungen l₁ und l₂ verbunden. Der Ausgang der Gleichrichterbrückenschaltung 14 ist mit dem den Thyristor 28 enthaltenden Schaltkreis 27, mit dem den Transistor Tr₂ enthaltenden Konstantspannungskreis 15, mit dem den Transistor Tr₁ enthaltenden Strombegrenzungskreis 16 und mit der Zenerdiode ZD₁ zum Schutz vor einer Überspannung verbunden. Der Ausgang des Strombegrenzerkreises 16 ist mit dem elektrolytischen Kondensator C₁ verbunden. Von dem Kondensator C₁ werden die Impulserzeugungsschaltung 30, die lichtstrahlende Diode 18, der Referenzspannungseinstellkreis 19, die Photodiode 20, der Differenzierungskreis 21, der Vergleicherkreis 22 und der Speicherkreis 31 mit Spannung versorgt.

Die Impulserzeugerschaltung 30 umfaßt als Schalter einen Transistor Tr₅ mit einem Vorspannungsstromkreis mit Widerständen R₂₃ und R₂₄, ferner einen Transistor Tr₆, der den Transistor Tr₅ und die Widerstände R₂₁ und R₂₂ ein- oder ausschaltet, und einen Kondensator C₁₀ zum Einschalten oder Ausschalten des Transistors Tr₆ in vorgegebenen Perioden. Der Widerstand R₂₁ liegt parallel zu der Reihenschaltung des Transistors Tr₅, des Widerstandes R₂₂ und des Kondensators C₁₀ und hat einen hohen Widerstandswert, z. B. von 4,7 M-Ohm, und dient der langsamen Umladung des Kondensators C₁₀. Der Widerstand R₂₂ hat einen geringen Widerstandswert, z. B. von 15 Ohm und dient zur schnellen Aufladung des Kondensators C₁₀ in der dargestellten Polarität. Die Impulserzeugerschaltung 30 erzeugt Ausgangssignale an den Kollektoren des Transistors Tr₅ bzw. des Transistors Tr₆. Der Kollektor des Transistors Tr₅ ist über den Widerstand R₃ mit der lichtstrahlenden Diode 18, dem Referenzspannungseinstellkreis 19 und dem Spannungsquellenanschluß des Komparators A₁ des Vergleicherstromkreises 22 verbunden. Der Kollektor des Transistors Tr₆ ist mit den Zeiteingängen CL der D-Flip-Flops FF₃ und FF₄ verbunden, welche den Speicherstromkreis 31 bilden.

Der Speicherstromkreis 31 umfaßt das zweistufige D-Flip-Flop FF₃, FF₄. Die Flip-Flops FF₃ und FF₄ erhalten an ihren jeweiligen Zeiteingängen CL ein Zeitsignal vom Kollektor des Transistors Tr₆. Der Dateneingang D des ersten Flip-Flops FF₃ ist mit dem Ausgang des Komparators A₁ verbunden. Der Dateneingang D des zweiten Flip-Flops FF₄ ist über einen Widerstand R₂₅ mit dem nichtinvertierenden Ausgang Q der ersten Stufe des Flip- Flops FF₃ verbunden. Ein Rücksetzeingang R des Flip-Flops FF₄ ist mit dem invertierenden Eingang des Flip-Flops FF₃ verbunden. Der Widerstand R₂₅ und ein Kondensator C₁₁, der mit dem Dateneingang D des Flip-Flops FF₄ verbunden ist, verursachen eine Verlängerung der Speicherzeit von 20-30 sec. Der nichtinvertierende Ausgang Q des D-Flip-Flops FF₄ ist mit dem Schaltkreis 27 über die Zenerdiode ZD₃ verbunden, wodurch eine irrtümliche Betätigung vermieden wird.

Ein Stromkreis, der die Widerstände R₁₈ und R₂₇ und den Kondensator C₃ umfaßt und den nichtinvertierenden Ausgang Q der zweiten Stufe des Flip-Flops FF₄ mit dem Rücksetzeingang der ersten Stufe des Flip-Flops FF₃ verbindet, bildet einen Verzögerungskreis, welcher das erste Flip-Flop FF₃ mit einer Verzögerung von einer vorher bestimmten Dauer einstellt, nachdem der nichtinvertierende Ausgang Q des zweiten Flip-Flops FF₄ ein H-Niveau erreicht hat.

Die Funktion des Rauchfühlers gemäß dem Ausführungsbeispiel wird nachfolgend beschrieben.

Wenn bei der Impulserzeugerschaltung 30 die Transistoren Tr₅ und Tr₆ im nichtleitenden Zustand sind, entlädt sich der Kondensator C₁₀ langsam und wird langsam wieder vom Kondensator C₁ über den Widerstand R₂₁ aufgeladen. Gleichzeitig sind die Polaritäten der Anschlußklemmen des Kondensators C₁₀ entgegengesetzt zu denjenigen die in Fig. 1 dargestellt sind. Wenn die Spannung an dem Kondensator C₁₀ einen vorherbestimmten Wert erreicht, wird der Transistor Tr₆ eingeschaltet.

Gleichzeitig ist der Transistor Tr₆ nicht vollständig, sondern nur teilweise leitend geschaltet. Dabei wird der Transistor Tr₅ leitend. Der Kondensator C₁₀ wird schnell mit der Polarität gemäß Fig. 1 über die Transistoren Tr₅ und Tr₆ und den Widerstand R₂₂ aufgeladen. Wenn die an den Anschlußklemmen des Kondensators C₁₀ entstehende Spannung einen vorherbestimmten Wert erreicht, werden die Transistoren Tr₅ und Tr₆ abgeschaltet. Folglich wird die Impulserzeugerschaltung 30 in ihren ursprünglichen Zustand zurückgeführt. Die langsame Entladung und Aufladung über den Widerstand R₂₁ und die schnelle Aufladung über die Transistoren Tr₅ und Tr₆ laufen wechselweise ab, so daß Impulse einer vorgegebenen Zeitdauer entstehen.

Eines der Ausgangssignale der Impulserzeugerschaltung 30 wird über den Kollektor des Transistors Tr₅ abgenommen, dessen Wellenform in Fig. 2 oben dargestellt ist. Dieses Ausgangssignal entsteht während der schnellen Aufladung und hat eine Dauer von etwa 100 µsec nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die Periode beträgt etwa 2 bis 3 sec. Da die der Impulserzeugerschaltung 30 nachgeschalteten Schaltkreise mit dem Kondensator C₁ bei leitendem Transistor Tr₅ direkt verbunden sind, werden intermittierend Spannungsimpulse relativ großer Amplitude zur lichtstrahlenden Diode 18, zum Referenzspannungseinstellstromkreis 19 und zum Vergleicher A₁ geliefert.

Andererseits ist der Ausgangswert am Kollektor des Transistors Tr₆ entgegengesetzt in Phase zum Ausgangswert am Kollektor des Transistors Tr₅. Dieser wird als ein Zeitsignal für die Flip-Flops FF₃ und FF₄ ausgenützt.

Der Speicherkreis 31 empfängt die Eingangssignale an dem Dateneingang D, sobald das Zeitsignal dem Zeiteingang CL eingegeben ist. Somit wird am Ende der Lichtabstrahlung der lichtstrahlenden Diode 18 ein Ausgangswert des Komparators A₁ dem Dateneingang D eingegeben, wobei der Komparator jedoch synchron mit der Diode 18 abgeschaltet wird. Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, erreicht der Ausgangswert des Komparators A₁ nicht sofort den Wert 0, sondern er nimmt mit einer besonderen Zeitkonstanten allmählich ab, sobald der Komparator A₁ abgeschaltet ist.

Falls die Rauchdichte etwa zur Zeit t₃ ansteigt, steigt auch der Ausgangswert der Photodiode 20, d. h. der Eingangswert des Komparators A₁ an, wie es in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Zunächst ist jedoch die Rauchdichte nicht ausreichend und nur ein Teil des Eingangswertes des Komparators A₁ übersteigt den mit gestrichelten Linien in den Fig. 2 und 3 dargestellten Schwellwert. Folglich ist die Impulsbreite des Ausgangsimpulses des Komparators A₁ schmal und da der Ausgangswert oberhalb des vorherbestimmten Wertes nicht bis zum Anstieg des Zeiteingangswertes ansteht, wird dieser nicht dem Flip-Flop FF₃ eingegeben. Zur Zeit t₄ erreicht die Rauchdichte jedoch den vorherbestimmten Wert, der Ausgangswert des Komparators A₁ wird höher aufrechterhalten als das vorher bestimmte Niveau und somit dem Flip-Flop FF₃ eingegeben. Dadurch wird der nichtinvertierende Anschluß Q des Speichers auf ein H-Niveau gebracht.

Danach wird der Kondensator C₁₁ mit dem Ausgangswert des Ausganges Q des Flip-Flops FF₃ über den Widerstand R₂₅ aufgeladen, wobei dieser Wert als Eingangswert dem Dateneingang D des zweiten Flip-Flops FF₄ nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung, z. B. von 20 bis 30 sec, eingegeben wird, wenn der Zeiteingang CL des zweiten Flip-Flops FF₃ Zeitsignal erhält. Um die Verzögerung aufrechtzuerhalten, sollte der Ausgangswert des Komparators A₁, welcher zugleich auch der Eingangswert des Dateneingangs D der ersten Stufe des Speicherkreises 31 ist, höher sein als die vorherigen Ausgangswerte. Wenn der Ausgangswert einmal unter den vorher bestimmten Schwellwert vermindert ist, wird der Ausgangswert des ersten Flip-Flops FF₃ niedrig, und die im Kondensator C₁₁ gespeicherte Ladung wird schnell wieder über den Widerstand R₂₆ und die Diode D₄ entladen. Mit dieser Anordnung wird ein irrtümlicher Feueralarm vermieden, der auf die zeitweilige Erhöhung der Rauchdichte beim Rauch von einer Zigarette oder dgl. zurückzuführen ist.

Sobald der Ausgang Q des zweiten Flip- Flops FF₄ auf H-Niveau liegt, wird der Thyristor 28 des Schaltkreises 27 über die Zenerdiode ZD₃ leitend. Dann wird das erste Flip-Flop FF₃ über die Verzögerungsschaltung, die aus den Widerständen R₁₈ und R₂₇ und dem Kondensator C₃ gebildet ist, zeitverzögert wieder ausgelöst und daraufhin auch das zweite Flip-Flop FF₄, um den Speicherstromkreis 31 in die Anfangslage zurückzubringen.

Die besonderen Vorteile der Erfindung sind die, daß die Schaltungsanordnung vereinfacht ist. Daraus resultieren ein geringer Stromverbrauch und verminderte Herstellkosten. Ein anderer Vorteil der Erfindung ist der, daß das fortlaufende Eingeben der Daten gesichert ist, weil jeweils der Ausgangswert des Komparators in den Speicherkreis 31 synchron mit dem Abfall des Lichtemissionsausgangswertes eingegeben wird. Bei der bekannten Anordnung, in welcher die Ausgangsdaten nach dem Anstieg des Lichtemissionswertes verzögert eingegeben werden, ist die Eingabezeit schwankend; z. B. durch zeitbedingte Änderungen oder einen Temperaturgang der Verzögerungsschaltung, deshalb kann die Eingabe der Daten nicht immer kontinuierlich erfolgen. Im Gegensatz hierzu ist entsprechend der vorliegenden Erfindung die Eingabezeit festgelegt als Abfall des Lichtemissionsausgangswertes bzw. des von der Impulserzeugerschaltung erzeugten Rechteckimpuls, so daß die Einstellzeit nicht durch eine zeitbedingte Änderung oder eine Temperaturänderung beeinflußt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung 30 kann ein Verstärker mit hohem Verstärkungsgrad, der Störgeräusche erzeugt, entfallen und folglich erübrigt sich auch ein Abschirmgehäuse, wie es bei den konventionellen Rauchfühlern zur Unterdrückung von Störsignalen üblich ist.

Der Speicherstromkreis 31 schließt den Verzögerungskreis zur Verlängerung der Speicherzeit ein. Jedoch kann dieser Verzögerungskreis auch entfallen. In diesem Falle kann der nichtinvertierende Ausgang Q des ersten Flip-Flops FF₃ direkt mit dem Dateneingang D des zweiten Flip-Flops FF₄ verbunden werden.

Claims (3)

1. Photoelektrischer Rauchfühler, bestehend aus einer Diode, die intermittierend Licht in eine Raucherkennungskammer abstrahlt,
einer Impulserzeugerschaltung zur Erzeugung von schmalen Rechteckimpulsen einer vorgegebenen Frequenz für den Betrieb der lichtabstrahlenden Diode und von Zeitsignalen,
einem Photodetektor, der das durch den in die Raucherkennungskammer eindringenden Rauch zerstreute Licht empfängt und in ein elektrisches Signal umwandelt,
einem Vergleicher, an dessen zwei Eingänge ein differenziertes Ausgangssignal des Photodetektors und ein Referenzsignal eines Referenzspannungseinstellungskreises angelegt ist und der dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn das Ausgangssignal des Photodetektors die vorgegebene Referenzspannung übersteigt,
einem mehrere hintereinandergeschaltete D-Flip-Flops umfassenden Speicherkreis, dem die Zeitsignale der Impulserzeugerschaltung und die Ausgangssignale des Vergleichers zuleitbar sind und der dann ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Vergleicher unmittelbar aufeinanderfolgend mindestens zwei Ausgangssignale dem Speicherkreis zuführt, wobei die Speicherung jeweils an den Anstiegsflanken der Zeitsignale erfolgt, und
einem von dem Ausgangssignal des Speicherkreises betätigbaren Schaltkreis, der zur Auslösung eines Feueralarms die zu einer zentralen Station führenden Spannungs- bzw. Signalleitungen kurzschließt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Photodetektor
eine Photodiode (20) ist, die eine Sperrschicht-Kapazität von bis zu 100 pF aufweist und mit einem hochohmigen Widerstand (R _o) in der Größenordnung von Mega-Ohm in Reihe geschaltet ist,
daß die Impulserzeugerschaltung (30) Zeitsignale erzeugt, deren ansteigende Flanken mit den abfallenden Flanken der Rechteckimpulse zeitlich zusammenfallen, und
daß die Spannungsversorgung des Vergleichers (22) und des Referenzspannungskreises (19) synchron mit dem Betrieb der lichtabstrahlenden Diode (18) erfolgt.

2. Photoelektrischer Rauchfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkreis (31) so ausgebildet ist, daß der nichtinvertierende Ausgang (Q) des ersten D-Flip-Flops (FF₃) mit dem Dateneingang (D) des zweiten D-Flip-Flops (FF₄) verbunden ist, daß der invertierende Ausgang ( ) des ersten D-Flip-Flops (FF₃) mit dem Rückstelleingang (R) des zweiten D-Flip-Flops (FF₄) verbunden ist und daß der Ausgang des Vergleicherkreises (22) mit dem Dateneingang (D) des ersten Flip-Flops (FF₃) verbunden ist, und daß der Schaltkreis (27) durch den nichtinvertierenden Ausgang ( ) des zweiten D-Flip-Flops (FF₄) aktiviert wird.

3. Photoelektrischer Rauchfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzspannungs- Einstellkreis (19) die Referenzspannung durch Teilung der Vorwärtsspannung einer Diode (D 2) mittels eines variablen Widerstandes (VR) einstellt.