EP0015007A1

EP0015007A1 - Schaltungsanordnung für einen optischen Rauchgasanzeiger

Info

Publication number: EP0015007A1
Application number: EP80100895A
Authority: EP
Inventors: Werner Klett; Horst Köhr
Original assignee: Hekatron GmbH
Current assignee: Hekatron GmbH
Priority date: 1979-02-23
Filing date: 1980-02-22
Publication date: 1980-09-03
Also published as: DE2907173A1

Abstract

Schaltungsanordnung für einen optischen Rauchgaseinzeiger mit einer Leuchtdiode (6) als Lichtquelle und einer eine Alarmschaltung (5) steuernden Meßphotozelle (1) für die Messung von rauchgasabhängigem Streulicht (15) sowie einer Regelphotozelle (2). Die Meßphotozelle (1) bildet mit der Regelphotozelle (2) einen Spannungsteiler, der mit einem weiteren, aus Festwiderständen (3,4) bestehenden Spannungsteiler eine Brückenschaltung bildet, an deren Diagonale (7,8) der Eingang der Alarmschaltungen (5) angeschlossen ist. Die Regelphotozelle (2) erhält über einen Lichtleiter (16) von der Leuchtdiode (6) Licht. Bei Änderung der Leuchtintensität der Leuchtdiode (6) oder Alterungserscheinungen der Photozellen (1,2) werden diese Effekte automatisch ausgeglichen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für einen optischen Rauchgasanzeiger mit einer Leuchtdiode als Lichtquelle und einer eine Alarmschaltung steuernden Meßphotozelle für die Messung von rauchgasabhängigem Streulicht sowie einer Regelphotozelle für die Regelung des der Leuchtdiode zugeführten Stromes.
Aus der DE-OS 26 28 146 ist eine derartige Schaltungsanordnung bekannt, bei der für die Lichtemission eine Leuchtdiode verwendet wird. Um Änderungen der Leuchtintensität der Leuchtdiode aufgrund von Alterungen oder Schwankungen der Umgebungstemperatur auszugleichen, wird bei der bekannten Schaltungsanordnung der der Leuchtdiode zugeführte Strom in Abhängigkeit von dem Widerstandswert einer Regelfotozelle geregelt, die ständig über einen Lichtleiter Licht von der Leuchtdiode erhält. Dabei bilden der Lichtleiter, die Regelfotozelle, der Regelteil für die Leuchtdiode und diese selbst eine Rückkopplung. In dieser Schaltung machen sich Änderungen der Regelfotozelle infolge Alterung und Änderung der Umgebungstemperatur sofort bemerkbar, da die Regelfotozelle in dieser Schaltung gewissermaßen als Normal verwendet wird. Derartige Änderungen der Regelfotozelle verändern damit in unerwünschter Weise die Lichtintensität der Leuchtdiode und verschieben den jeweils gewünschten Ansprechwert der Schaltung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kompensation für die Leuchtintensität der Leuchtdiode zu schaffen, die von Änderungen einer die Leuchtdiode nachregelnden Regelfotozelle weitgehend unabhängig ist. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß die Meßphotozelle mit der Regelphotozelle einen Spannungsteiler bilden, der mit einem weiteren, aus Festwiderständen bestehenden Spannungsteiler eine Brückenschaltung bildet, an deren Diagonale der Eingang der Alarmschaltung angeschlossen ist.
In dieser Schaltung werden durch einen Schwellwertschalter (Brücke) die durch die beiden Spannungsteiler gegebenen Teilspannungswerte daraufhin verglichen, ob die durch den Spannungsteiler aus den beiden Festwiderständen vorgegebene Referenzspannung von der durch den Spannungsteiler aus der Meßfotozelle und Regelfotozelle bestimmten Spannung überschritten wird. Die Diagonalspannungen haben im Ruhezustand ein gleichbleibendes Spannungsverhältnis. Bei der Messung von ausreichendem Streulicht über der Meßfotozelle ändert sich die aus dem Spannungsteiler von Meßfotozelle und Regelfotozelle resultierende Diagonalspannung. Erreicht diese Diagonalspannung die eingestellte Referenzspannung, spricht die Alarmschaltung an. Wenn sich nun die Umgebungstemperatur ändert, so verschiebt dies den jeweiligen Widerstandswert der beiden in dem einen Spannungsteiler in Reihe liegenden Fotozellen jeweils um den gleichen Faktor, so daß das betreffende Spannungsteilerverhältnis sich nicht ändert.
Das gleiche gilt für Alterungserscheinungen beider Fotozellen, die sich erfahrungsgemäß praktisch in gleicher Weise auswirken. Wenn nun bei dieser Schaltung die Emissionsfähigkeit der Leuchtdiode z.B. infolge Alterung zurückgeht, so wirkt sich dies bei beiden Fotozellen wiederum um den gleichen Faktor aus, so daß sich das Spannungsteilerverhältnis nicht ändert. Die Ansprechschwelle der Schaltung bleibt also stets bei dem gleichen Wert.
Ein Ausführungsbeispiel der Schaltung ist in der Figur dargestellt.
An den beiden Klemmen 9 und 10 liegt die Gleichspannung, die zur Stromversorgung der Schaltung dient. Diese Gleichspannung wird der Leuchtdiode 6 über den Vorwiderstand 11 zugeführt, der ggf. regelbar ausgebildet sein kann, um eine bestimmte Grundhelligkeit der Leuchtdiode 6 einstellen zu können. Die beiden Klemmen 9 und 10 sind außerdem über den aus den beiden Festwiderständen 3 und 4 bestehenden Spannungsteiler und von dem aus der Meßphotozelle 1 und der Regelphotozelle 2 bestehenden Spannungsteiler überbrückt, wobei der Regelphotozelle 2 noch der Regelwiderstand 12 vorgeschaltet ist, dessen Funktion weiter unten näher erläutert wird. Die beiden Spannungsteiler bilden dabei eine Brückenschaltung, an deren Diagonalen mit den Abgriffen 7 und 8 eine von den Spannungsteilerverhältnissen der beiden Spannungsteiler bestimmte Diagonalspannung abgegeben wird. Diese Diagonalspannung wird über den Schwellwertschalter 13 gemessen.
Das von der Leuchtdiode 6 emittierte Licht wird einerseits über die Strahlung 14 in eine Kammer geführt, in der sich in bekannter Weise beim Vorhandensein von durch die Punktierung angedeutetem Rauchgas das Streulicht 15 bildet, daß dann von der Meßphotozelle 1 aufgenommen wird. Die Leuchtdiode 6 sendet darüberhinaus Licht über den Lichtleiter 16 zu der Regelphotozelle 2.
Diese Schaltung hat folgende Wirkungsweise:

Das Spannungsteilerverhältnis des die beiden Festwiderstände 3 und 4 enthaltenden Spannungsteilers ist so eingestellt, daß die Teilspannung an Klemme 7 (Referenzspannung) U/2 beträgt (U=Versorgungsspannung an Klemme 9 und 10). Die Teilspannung an Klemme 8, vom Spannungsteiler aus Fotozelle 1 und 2 bestimmt, ist bei Nichtvorhandensein des Streulichtes 15, also Nichtvorhandensein von Rauchgas, kleiner als U/10 (ein Zehntel der Versorgungsspannung). Wenn sich jetzt bei Vorhandensein von Rauchgas Streulicht 15 bildet, so wird die Fotozelle 1 niederohmiger, so daß die Teilspannung an Klemme 8 steigt. Erreicht die Teilspannung an Klemme 8 den durch den Spannungsteiler aus den Festwiderständen 3 und 4 eingestellten Wert U/2 (Referenzspannung), ändert sich die Ausgangsspannung des Schwellwertschalters 13 sprunghaft. Diese Ausgangsspannungsänderung steuert die Alarmschaltung 5 (bestehend aus Transistor und Relais) an, die in bekannter Weise einen Alarm auslöst.

Wenn nun die Leuchtintensität der Leuchtdiode 6 z.B. infolge Alterung nachläßt oder sich aufgrund von Änderung der Umgebungstemperatur oder Spannungsschwankungen an den Klemmen 9 und 10 sich ändert, so wirkt sich dies in gleicher Weise bei der Meßphotozelle 1 und der Regelphotozelle 2 aus, da sich bei beiden Photozellen die aufgenommene Lichtstrahlung jeweils um den gleichen Faktor ändert. Die Widerstandswerte beider Photozellen verschieben sich also um den gleichen Faktor, so daß das Spannungsteilerverhältnis des die beiden Photozellen enthaltenden Spannungsteilers konstant bleibt. Mithin ergibt sich an den Klemmen 7 und 8 keine Änderung der Diagonalspannung. Der Schwellwert der Schaltung für die Abgabe eines Alarms verschiebt sich also nicht. Das gleiche gilt im Falle von Schwankungen der an den Klemmen 9 und 1₀ liegenden Speisespannung, die zwar seine Änderung der Leuchtintensität der Leuchtdiode 6 führen können. Diese Änderung wird dann jedoch in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben, ausgeregelt.
Von besonderem Vorteil dieser Schaltung gegenüber der eingangs behandelten bekannten Schaltung ist noch, daß die erfindungsgemäße Schaltung bei Abnahme der Leuchtintensität der Leuchtdiode 6 die Stromversorgung nicht zusätzlich belastet, was jedoch bei der bekannten Schaltung der Fall ist. Bei dieser Schaltung muß nämlich eine Abnahme der Leuchtintensität durch höhere Stromzufuhr ausgeglichen werden, was im Falle der Stromversorgung einer Vielzahl von an eine gemeinsame Stromversorgung angeschlossenen derartigen Rauchgasanzeigern zu einer erheblichen Belastung der Stromversorgung führen kann.
Wenn sich nun in der dargestellten Schaltung der Widerstandswert der Meßphotozelle 1 ändert, so wirkt sich dies bei der Regelphotozelle 2 in gleicher Weise aus, d.h. die Widerstandswerte beider Photzellen schwanken jeweils um den gleichen Faktor, so daß das Spannungsteilerverhältnis des die beiden Photozellen 1 und 2 enthaltenden Spannungsteilers konstant bleibt. Derartige Änderungen wirken sich also nicht auf die an den Klemmen 7 und 8 abgegebene Diagonalspannung aus, d.h., der Schwellwert der Schaltung bleibt erhalten. Das gleiche gilt für Widerstandsänderungen der Meßphotozelle 1 aufgrund von Alterungen, da diese sich erfahrungsgemäß in gleicher Weise bei der Regelphotozelle 2 auswirken. Auch aufgrund von Alterungen schwanken die Widerstände der beiden Photozellen 1 und 2 jewe-ls nur um den gleichen Faktor. Dies bedeutet also, daß die Schaltung von Temperatur und zeitbedingten Änderungen der Meßphotozelle 1 unabhängig ist und demzufolge deren Schwellwert konstant hält.
Die Regelfotozelle 2 erhält normalerweise mehr Lichtstrahlung von der Leuchtdiode 6 als die Meßphotozelle 1. Mit dem Regelwiderstand 12, der in Reihe mit der Meßphotozelle 1 liegt, wird das Spannungsverhältnis der beiden Teilspannungen abgeglichen (Empfindlichkeitseinstellung). Bei Nichtvorhandensein von Rauch beträgt das Spannungsverhältnis an den Diagonalklemmen 7 und 8 z.B. 1: 10. Ändert sich das Spannungsverhältnis durch das von Rauchgas hervorgerufene Streulicht auf 1:1, spricht die Alarmschaltung an.
Selbstverständlich ist es auch möglich, andere Spannungsteilerverhältnisse zu wählen und den Schwellwert der Schwellwertschaltung 13 auf einen bestimmten Spannungspegel zu legen. Dies hängt von der Wahl des Schwellwertschalters 13 ab.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Bezeichnung der Widerstände 3 und 4 als Hilfswiderstände nicht zwangsläufig bedeutet, daß diese Widerstände nicht auch regelbar ausgebildet sein können, was z.B. für eine bestimmte Anpassung der Schaltung an den Schwellwertschalter 13 bedingt sein kann. Im Betrieb erfahren jedoch die Widerstände 3 und 4 keine Änderung.

Claims

Schaltungsanordnung für einen optischen Rauchgasanzeiger mit einer Leuchtdiode als Lichtquelle und einer eine Alarmschaltung steuernden Meßphotozelle für die Messung von rauchgasabhängigem Streulicht sowie einer Regelphotozelle für die Regelung des der Leuchtdiode zugeführten Stromes, dadurch gekennzeichnet,
die Meßphotozelle (1) mit der Regelphotozelle (2) einen Spannungsteiler bilden, der mit einem weiteren, aus Festwiderständen (3, 4) bestehenden Spannungsteiler eine Brückenschaltung bildet, an deren Diagonale (7, 8) der Eingang der Alarmschaltung (5) angeschlossen ist.