SE452812B - Fotoelektrisk rokdetektor - Google Patents

Description

1452 812 2 dioden 5 och att den uppgår till 50% av den totala strömförbruk- ningen. 7 1 Det är därför mest verksamt att minska drivströmmen för den ljusemitterande_dioden 5 för minskning av den totala ström- förbrukningen. Om emellertid drivströmmen minskas, minskas även det spridda ljus, som faller in på fotodioden 7 från rökdetekte- ringssektionen 6, och fotospänningen sänks.

För lösning av detta problem har såsom komparatorkrets 8 använts en krets som illustreras i figur 2, i vilken en belast- ningsresistans Ro av flera hundra kilo-ohm är kopplad i serie med fotodioden 7, som är spärrad i förhållande till en kraft- källa, och en spänning, som utvecklas över belastningsresistan- sen Ru genom en fotocell, som uppträder då fotodioden 7 detekte- rar det ljus, som spritts av röken, förstärkes medelst en för- stärkare 11, innefattande en operationsförstärkare eller en transistorförstärkare med en förstärkningsfaktor så hög som 500 till 1.000 gånger för att göra en transistor ledande, då den förstärkta utsignalen med ca 0,6 V överstiger bas-emitter- spänningen på transistorn Tr. Man har även använt en komparator- krets enligt figur 3, i vilken en belastningsresistans Ro på flera hundra kilo-ohm är kopplad parallellt med fotodioden 7, varvid den fotospänning, som erhålles vid detektering av det genom röken spridda ljuset, detekteras i form av en spänning, som utvecklas över belastningsresistansen R0, och förstärkes av en förstärkare 11, som innefattar en operationsförstärkare eller en transistorförstärkare med en förstärkningsfaktor så hög som 500 till 1.000 gånger för att göra en transistor Tr ledande, då den förstärkta utsignalen med ca 0,6 V överstiger bas-emitterspän- ningen för transistorn. Slutligen har man även använt en kompa- ratorkrets enligt figur 4, i vilken en komparator 12, som jäm- för en utsignal från förstärkaren 11 med en referensspänning Vr användes.

Alternativt kan, såsom beskrives i den amerikanska pa- tentskriften 4.186.390, en fotodiod förbindas mellan ett inver- terande stift och ett icke-inverterande stift i en operations- förstärkare för förstärkning, med hög förstärkningsfaktor, av en fotoström erhâllen genom kortslutning däremellan, varvid en transistorkrets är anordnad att bestämma huruvida utsignalen från operationsförstärkaren når en nivå, som motsvarar en förut- 3 452 812 bestämd röktäthet, och en alarmkrets aktiveras genom en logisk krets innefattande vippor.

I de anordningar, som visas i figur 2 och 3 och som be- skrives i amerikanska patentskriften 4.186.390 användes en bil- lig operationsförstärkare, som matas från tvâ energikällor, el- ler en transistorförstärkarkrets innefattande tvâ eller tre transistorer, och för minskning av strömförbrukningen hos för- stärkaren användes en operationsförstärkare, som matas från två strömkällor och har mycket ringa strömförbrukning, för det fall att en operationsförstärkare användes, och transistorer med hög likströmsförstärkning är Darlington-förbundna och en resistans vid kollektor- eller emittersidan av transistorn går hög, för minskning av kollektorströmmen vid ett normalt tillstånd, för det fall en transistorförstärkare användes.

Man kan även använda en vanlig operationsförstärkare, dvs en operationsförstärkare vars strömförbrukning är flera milli-ampere. För att i detta fall minska strömförbrukningen hos förstärkaren, anslutes en kraftkälla till operationsför- stärkaren ca flera millisekunder före driften av den ljusemit- terande dioden, så att denna drives efter det att operations- förstärkarens drift blivit stabil, och kraftkällan bortkopplas, då driften av den ljusemitterande dioden har avslutats. Denna idé beskrives exempelvis i den amerikanska patentskriften 4.198.627.

Med dessa speciella anordningar för att minska strömför- brukningen har en vanlig rökdetektor med framgång kunna drivas med förminskad genomsnittlig strömförbrukning hos hela systemet vid ett normalt övervakningstillstånd (ett tillstånd, där ingen brandsignal alstras), av ca 100 uA. Specifikationerna för ström- förbrukningen är följande: (a) konstantspänningskrets 3 ca 2 - 5 uA (b) drivström för den ljusemit- terande dioden 5 ca 40 - 60 uA (c) oscillatorkretsen 4 ca 5 - 10 UA (d) förstärkaren 11 i kompara- torkretsen 8 ca 15 uA (e) lagringskretsen 9' ca 5 - 10 uA (f) anordningens läckström ca 5 - 10 uA 452 812 För det fall man använder ett system som visas i figur 2, där fotospänningen av flera millivolt förstärkes med förstärka- ren, alstrar emellertid komparatorkretsen 8 en inverterande sig- nal och förorsakar en felaktig drift genom en brussignal, som 5 är så liten som 1 mV, vilken signal tillfälligtvis bildas genom elektromagnetisk induktion eller elektrostatisk induktion. För det fall man använder ett system med en operationsförstärkare, som matas från två kraftkällor, uppdelas spänningen medelst en V zenerdiod eller ett spänningsdelande motstånd för erhållande av É en mittpunktspotential. För att strömförbrukningen skall under- I tryckas med zenerdioden eller det spänningsledande motståndet, bör dessa ha hög impedans, och spänningen vill gärna fluktuera genom brus, vilket möjligen kan förorsaka en felaktig drift.

Av detta skäl är konventionella rökdetektorer inneslutna i ett skärmande hölje 10, såsom antydes medelst en streckad lin- je i figur 1 för förhindrande av felaktig drift genom yttre brus. Även om emellertid kretsen är fullständigt skärmad medelst höljet 10, kan felaktig drift icke alltid förhindras, och felak- tig drift kan förorsakas av en genom induktion framkallad brus- signal, överlagrad på energimatnings- och signalledningarna 11, 12, eftersom kretsen är ansluten till den centrala signalstatio- nen via dessa ledningar ll, 12. Dessutom är ett skärmande hölje, som har tillräcklig skärmande förmåga, alltför dyrbart. Sålunda har man ännu icke åstadkommit någon rökdetektor, som kan uppfyl- la alla kraven på hög tillförlitlighet, låg strömförbrukning och låg tillverkningskostnad.

Ett ändamål med uppfinningen är därför att åstadkomma en fotoelektrisk rökdetektor, som är i stånd att direkt alstra en stor fotoutgångssignal genom användning av en fotodiod, som har en kapacitans hos övergången av 100 pF eller mindre, såsom en fotoelektrisk anordning som mottar pulsat ljus från en ljusemit- terande diod, som påverkas av ljus spritt från rök och är i stånd att förenkla uppbyggnaden av en komparatorkrets, att öka pålitligheten hos rökdetektorn och att minska strömförbrukningen genom jämförelse av fotoutsignalen direkt medelst komparatorn utan förstärkning av fotoutsignalen med en hög förstärkningsfak- tOr.

Det är även ett ändamål med uppfinningen att åstadkomma en fotoelektrisk rökdetektor, som är i stånd att avsevärt för- 452 812 bättra signal/brusförhållandet genom direkt alstring av en stor fotoutsignal från en fotodiod, varigenom man kan undvara ett skärmande hölje och tillverkningskostnaderna kan minskas.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstad- komma en fotoelektrisk rökdetektor, i vilken en utsignal från en komparatorkrets, som erhålles i synkronism med en ljusemitteran- de puls, inläses medelst vippor vid tiden för avklingningen av ' den ljusemitterande pulsen (pulsens bakkant) för ökning av sta- biliteten hos inläsningen vid tiden för intermittent energitill- försel, minskning av strömförbrukningen och förenkling av krets- uppbyggnaden.

Enligt uppfinningen åstadkommes en fotoelektrisk rökde- tektor, som innefattar en ljusemitterande diod, som drives in- termittent för emittering av ljus och bestrålning av pulsat ljus till en rökavkänningskammare, då rök inkommer i kammaren, en fotodiod, som mottar ljus, som spritts av rök, som inkommer i rökavkänningskammaren, och omvandlar det mottagna ljuset till en elektrisk signal, en komparator, som matas med energi i syn- kronism med driften av den ljusemitterande dioden, mottar en utsignal från fotodioden vid sitt ingångsstift genom en diffe- rentierande krets, mottar en förutbestämd referensspänning vid ett annat ingångsstift i synkronism med driften av den ljusemit- terande dioden och alstrar en utsignal, då utspänningen från differentieringskretsen uppnår och överskrider den förutbestäm- da referensspänningen, en lagringskrets, som lagrar utsignalen från komparatorn och alstrar en utsignal, då två successiva ut- signaler från komparatorn har inmatats däri, samt en omkopp- lingskrets, som är anordnad att kortsluta energimatnings- och signalledningarna, som leder till en central signalsation och att överföra en brandsignal, vilken rökdetektor kännetecknas av att fotodioden har en kapacitans hos övergången av 100 pF eller mindre och är kopplad i serie med ett motstånd med en hög resistans av storleksordningen mega-ohm, och att en spän- ningssignal, som uppträder vid motståndet, matas såsom utsig- nal från fotodioden till komparatorn via differentieringskret- sen.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig. 1 är ett blockschema av ett exempel på en konven- 452 812 tionell fotoelektrisk rökdetektor, fig. 2 - 4 är kopplingsschemor, som vart och ett visar en konkret utföringsform av en komparatorkrets matad från två energikällor, som användes i den konventionella rökdetektorn, fig. 5 är ett kopplingsschema för en första utförings- form av en fotoelektrisk rökdetektor enligt föreliggande upp- finning, fig. 6 och 7 är tidsdiagram, vilka var för sig visar driften av den fotoelektriska rökdetektorn som visas i fig. 5, fig. 8 är ett kopplingsschema för en andra utförings- form av en fotoelektrisk rökdetektor enligt uppfinningen, fig. 9 är ett tidsschema, som visar driften av den fo- toelektriska rökdetektorn i fig. 8, och fig. 10 är ett förstorat diagram av delar av fig. 9.

Fig. 5 illustrerar kretskopplingen för en första utfö- ringsform av en fotoelektrisk rökdetektor enligt uppfinningen.

I kretsen för den fotoelektriska rökdetektorn, som visas i fig. 5, är en diodbrygga 14 ansluten till energimatnings- och sig- nalledningarna 11, 12, som leder till en (icke visad) central signalstation. Denna diodbrygga 14 är så utformad, att den av- ger en spänning av önskad polaritet oberoende av anslutnings- polariteterna hos energimatnings- och signalledningarna 11, 12, och tillför energi till en omkopplingskrets 27 med omkopplings- element, t.ex. en tyristor 27, en zenerdiod ZD1 för överlapp- ningsskydd och en konstantspänningskrets 15. Zenerdioden ZD1 verkar såsom ett överspänningar upptagande element och skyddar omkopplingskretsen 27 etc från brus, inducerat i energimat- nings- och signalledningarna 11, 12, och av överspänning fram- kallade brussignaler.

En lampa för indikering av brandlarm (icke visad) är förbunden med energimatnings- och signalledningarna ll, 12, som leder till den centrala signalstationen, vid diodbryggans 14 ingångssida. Kretsen för lampan, som indikerar brandlarm, aktiveras för tändning av den lampa, som är anordnad på var och en av branddetektorerna, då en brandsignal överföres.

Konstantspänningskretsen 15 reglerar utgångsspänníngen från diodbryggan 14, t.ex. mellan ca 22 V till ca 13 V, genom en konstantspänningsreglering medelst transistorn Trz, baserad på en referensspänning, som bestämmes av en zenerdiod ZD2. En 452 812 strömbegränsningskrets 16 innefattande en transistor Trl begrän- sar en belastningsström, som flyter då en strömkälla anslutes, så att strömmen icke överstiger exempelvis 160 uA.

En elektrolytkondensator Cl är ansluten till en utgång i strömbegränsningskretsen 16 via en diod Dl. Elektrolytkonden- satorn Cl matar kretsar i följande steg.

De kretsar, som matas från kondensatorn Cl är en ljusemis- sionsdrivkrets 17 för intermittent drift av en ljusemitterande diod 18, en referensspänningsinställningskrets 19 för inställ- ning av en jämförande referensspänning Vr, en differentierings- krets 21 för differentiering av en utpuls från en fotodiod 20, en komparatorkrets 22 för jämförelse av utspänningen från foto- dioden, som erhålles genom differentieringskretsen 21, med re- ferensspänningen Vr, en oscillatorkrets 23 för avgivande av rek- tangulära pulser med en pulskvot av 50% i perioder om ca 4 till 6 sekunder, en pulsstyrningskrets 24 för att i beroende av de av oscillatorkretsen avgivna pulserna avge ljusemissionsregle- ringspulser med en förutbestämd pulsbredd till ljusemissions- drivkretsen 17 genom en fördröjningskrets 25, och en lagrings- krets 26 för att för en omkopplingskrets 27 åstadkomma en ut- signal med hög nivå, då två utgângssignaler med hög nivå suc- cessivt erhålles från komparatorkretsen 22.

Var och en av de kretsar, som matas med energi från kon- densatorn Cl kommer nu att beskrivas i detalj. Oscillatorkret- sen 23 omfattar en instabil multivibrator med tre steg av in- verterare al, ag och ag bildade av CMOS IC. Strömförbrukningen hos inverteraren al begränsas av ett motstånd Rlg, så att ström- förbrukningen hos hela oscillatorkretsen blir ca 10 uA. Oscil- lationsperioden för oscillatorkretsen 23 är ca 2,2Rl~ ' Cl = 4 - 6 sekunder, vilket bestämmes av motståndet Rll och en kon- densator Cl.

Pulsstyrningskretsen 24 är en monostabil multivibrator, som innefattar inverterare bl och bg, bildade av CMOS IC, mot- stånd Rls och Rle samt kondensatorer CB och C7. Denna monosta- bila multivibrator har en funktion att kompensera för variatio- ner i utgångspulsernas bredd, som eventuellt kan förorsakas be- roende på en skillnad i tröskelspänningarna mellan de använda CMOS IC. Den monostabila multivibratorn triggas genom ökningen i utpulsen från oscillatorkretsen 23 och avger, från en utgång 452 812 i inverteraren bl, en styrpuls med en pulsbredd (mindre än 200 usekunder), som bestämmes av en tidskonstant av ca 1,55R15-C7.

Fördröjningskretsen 25 omfattar en inverterare bg av CMOS IC, ett motstånd R17 och en kondensator Ca. Denna fördröj- ningskrets 25 tillför ljusemissionsdrivkretsen 17 utpulser frân pulsstyrningskretsen 24 efter en fördröjning motsvarande en tidskonstant av 0,69R17°C@.

Ljusemissionsdrivkretsen 17 innefattar transistorer Tr; och Tru, som görs ledande genom utgångspulserna från fördröj- ningskretsen 25. Den ljusemítterande dioden 18 är förbunden med kollektorn till transistorn Tr; via ett motstånd R3. Ljusemis- sionsdrivkretsen 17 driver den ljusemítterande dioden 18 och tillför samtidigt energi till referensspänningsinställningskret- sen 19 och komparatorkretsen 22. Såsom den ljusemítterande dio- den 18 användes en vanlig infrarödljusemitterande diod med en hög ljusemissionsverkningsgrad_ Fotodioden 20, som mottar ljus, som spritts av rök, som inkommer i en rökavkänningssektion (icke visad), då pulsat ljus från den ljusemítterande dioden 18 infaller i rökavkänningssek- tionen, är backförspänd genom att den är kopplad i serie med ett motstånd Ro med hög resistans. Man föredrager, att fotodio- den 20 har en kapacitans hos övergången av 100 pF eller mindre.

Såsom fotodiod 20 med en kapacitans vid övergången av 100 pF eller mindre användes lämpligen en fotodiod av PIN-typ. Kapaci- tansen hos övergången i en fotodiod av PIN-typ är mindre än 20 - 60 pF. Den fotoström som flyter, då fotodioden mottar ljus, varar vanligen flera tiotals nanosekunder.

För erhållande av en hög spänning Vin genom kretsen som beskrives ovan, då ljus mottages, kan i allmänhet resistansen hos motståndet RD, som är förbundet med fotodioden 20, ökas.

Om emellertid ett pulsat ljus erhålles motsvarar stigtiden hos spänningen Vin en tidskonstant bestämd genom kapacitansen hos övergången hos fotodioden 20 och resistansen hos motståndet Ro.

Om därför det pulsade ljuset är så kort som ca 200 usekunder eller mindre, kan spänningen Vin icke stiga tillräckligt inom pulsbredden för ljuset, för det fall man använder en fotodiod med en kapacitans hos övergången av 100 pF eller mera, såvida icke belastningsmotstândet Ro har en resistans av flera kilo- ohm. Om därför en fotodiod med en kapacitans hos övergången av 9 452 812 100 pF eller mer användes, uppgår spänningen Vin till ett så lågt värde som flera millivolt, på grund av att resistansen hos Ru ic- ke är så stort i konventionella system. I enlighet med förelig- gande uppfinning kan resistansen hos motståndet Ro uppgå till flera mega-ohm, t.ex. större än 1 MQ till 5 MQ genom användning av en fotodiod som har en kapacitans hos övergången av 100 pF el- ler mindre. Såsom ett resultat kan spänningen Vin ökas till mer än flera tiotals millivolt.

Referensspänningsinställningskretsen 19 delar ca 0,6 V framspänning från en diod D2 genom ett variabelt motstånd VR för erhållande av referensspänningen Vr. Referensspänningsin- ställningskretsen 19 matas med energi för alstring av referens- spänningen Vr endast då transistorn Tr; i ljusemitteringsdriv- kretsen 17 är ledande. Skälet varför framspänningen hos dioden D2 delas för erhållande av referensspänningen Vr är för att kom- pensera för en ändring i egenskaperna hos den ljusemitterande dioden 18 och fotodioden 20, som kan förorsakas genom variation i om- givningstemperaturen. Närmare bestämt har den ljusemitterande dioden 18 och fotodioden 20 var för sig en temperaturkarakte- ristika, som bestämmes av egenskaperna hos de använda anord- ningarna. Temperaturkarakteristikan för den ljusemitterande dio- den 18 respektive för fotodioden 20 är motsatta varandra och upp- häver varandra beroende på anslutningspolariteten av desamma. Va- riationerna i temperaturkarakteristikan för den ljusemitterande dioden 18 är emellertid större än för fotodioden 20.

Utgângssignalen från fotodioden 20 sänkes därför, då tem- peraturen är hög, och ökas då temperaturen är låg. Om vidare re- ferensspänningen Vr är fast, sänkes känsligheten hos rökdetek- torn när temperaturen stiger. På grund härav sänkes referens- spänningen Vr medelst dioden Dg, när temperaturen stiger, så att man alltid säkrar en önskad känslighet. Ett motstånd RQ användes för att förbättra upplösningsförmågan hos det variab- la motståndet VR, men kan undvaras.

Komparatorkretsen 22 innefattar en komparator A1, som alstrar en utsignal av hög nivå, när en fotospänning Vin' (dif- ferentierad spänning av Vin), som erhålles genom differentie- ringskretsen 21, är högre än referensspänningen Vr. Det är nöd- vändigt, att komparatorn A1 har en tillräckligt hög ingångsim- pedans med avseende på motståndet RO, som är en belastning för 452 812 10 fotodioden 20, och att spänningen respektive strömmen vid in- gången är tillräckligt låg med avseende på utgångssignalen samt att komparatorn A1 kan arbeta matad från en enda kraftkälla.

Det räcker att förstärkningsfaktorn för komparatorn A1 är mer än 100 gånger, vilket är en ordinär förstärkningsfaktor för de flesta operationsförstärkare. Vanligen användes en operations- förstärkare med MOS-FET i ingângssteget och med hög ingângsimpe- dans.

Komparatorn A1 av detta slag kan användas beroende på det faktum, att fotospänningen Vin, som erhålles genom motstån- det Ro, är så hög som flera tiotals millivolt. Med andra ord, till skillnad från en konventionell rökdetektor, som är i stånd att erhålla en fotospänning av endast flera millivolt, är det icke nödvändigt att använda två energikällor på basis av mitt- punktspotentialen. På grund härav kan kretskopplingen förenk- las och driften av kretsen kan bli mer stabil. Dessutom kan man undvara en regleringskrets för förbättrande av upplösningsförmâ- gan för komparatorn.

Differentieringskretsen 21 bryter en utgång genom en mör- kerström Id från fotodioden 20. Om exempelvis mörkerströmmen Id = 1 nA och resistansen hos motståndet Ro = 1 MQ, uppträder en spän- ning av 1 mV över resistorn Ro, och denna utgående spänning bry- tes medelst differentieringskretsen 21 och inmatas icke i kompa- ratorkretsen 22.

Lagringskretsen 21 omfattar två steg av vippor av D-typ, FF1 och FF2, samt en inverterare br av CMOS IC. Utpulsen från pulsstyrningskretsen 24 matas till ingångar CL i respektive vip- por av D-typ FF1 och FF2. Utgången från komparatorn A1 i kompara- torkretsen 22 förbindes med ett stift D i vippan av D-typ FF1, så att den inmatas i denna, och ett stift Q i vippan av D-typ FF1 förbindes med ett stift D i vippan av D-typ FF; i det andra steget. Ett stift Q i vippan av D-typ FF2 förbindes med omkopp- lingskretsen 27 via zenerdioden ZD3 för skydd mot felaktig drift. Denna lagringskrets 26 är så utformad, att endast då två successiva utpulser av hög nivå erhålles från komparator- kretsen 22 i synkronism med utpulsen från pulsstyrningskretsen 24, kommer stiftet Q i vippan att gå högt så att tyristorn i omkopplingskretsen 27 blir ledande. Även om stiftet Q i den förs- ta vippan FF1 är förbunden med ett stift R (återställningsingång) 452 812 11 i det andra stegets vippa FF2 via inverteraren br i den krets- koppling, som visas i fig. 5, kan stiftet Q i det första stegets vippa FF1 vara förbundet direkt med stiftet R i den efterföl- jande vippan FF2.

En kondensator C; och motståndet Rlß, som är förbundna med lagringskretsen 26, utgör en fördröjningskrets, och om stif- tet Q i det andra stegets vippa FF¿ går högt, âterställes det första stegets vippa FF1 efter en förutbestämd fördröjningstid.

Zenerdioden ZD3 är anordnad att förhindra stiftet Q i vippan av D-typ FF; från att gå högt under instabila tillstånd omedelbart efter energitillförseln, så att tyristorn icke bringas att arbeta felaktigt. Zenerdioden ZD3 blockerar utsigna- len från lagringskretsen 26 tills en normal driftspänning erhål- les i lagringskretsen 26 motsvarande zenerspänningen i zenerdio- den ZD3.

Funktionen hos den rökdetektor, som visas i fig. 5 skall nu beskrivas.

Först under kort hänvisning till fig. 6 skall driften av rökdetektorn från tillförsel av energi till normal övervakande drift beskrivas.

Antar man att den centrala signalstationen börjar matas vid tidpunkten tl erhålles en matningsspänning genom energimat- nings- och signalledningarna ll, 12 till kretsarna, och konden- satorn C1 börjar laddas genom diodbryggan 14 och konstantspän- ningskretsen 15 genom en ström, som bestämmes av strömbegräns- ningskretsen 16.

Om spänningen vid kondensatorns C1 stift vid tidpunkten tz när ett förutbestämt värde, exempelvis 13 V, som bestämmes av konstantspänningskretsen 15, drives oscillatorkretsen 23 så att den avger rektangulära pulser med en pulskvot av ca 50% och en svängningsperiod To = 3,5 sekunder till pulsstyrningskretsen 24.

Pulsstyrningskretsen 24 triggas i synkronism med en ökning i den oscillerande pulsen till hög nivå, och efter en tidsfördröj- ning motsvarande en tidskonstant av ca 1,55R15-C7, som bestämmes av kondensatorn C7 och motståndet R15, alstras en styrpuls med en pulsbredd av 200 usekunder eller mindre vid utgången av in- verteraren bl. Fördröjningskretsen 25 pålägger styrpulsen på basen i transistorn Trg i ljusemitteringsdrivkretsen 17 efter en tidsfördröjning, som motsvarar en tidskonstant av ca 0,69R17-Ca 452 812 12 för att göra transistorerna Tra och Tru ledande. Styrpulsen på- lägges vidare direkt på stiften CL i respektive vippa av D-typ FF; och FF2 i lagringskretsen 26.

Då transistorn Tr; i ljusemitteringsdrivkretsen blir le- dande, flyter en drivström till den ljusemitterande dioden 18 så att denna tändes och utstrålar pulsat ljus med en förutbe- stämd period, t.ex. en varaktighet hos ljusemissionen av 200 _ nsekunder eller mindre. Å andra sidan, när transistorn Tr; blir ledande, matas energi till referensspänningsalstringskretsen 19 och komparator- kretsen 22 för alstring av referensspänning under den tid, som transistorn Tr; är ledande, så att komparatorn A1 i komparator- kretsen 22 aktiveras till att utföra en jämförelseoperation.

Komparatorn A1 har en fördröjning av ca 60 nsekunder mellan den tid, då energi tillföres och den tid, då komparatorn A1 bringas anta önskat drifttillstånd, och därför kan pulsbredden hos ljus- emitteringspulsen väljas till 60 usekunder eller mer.

Eftersom vid denna tidpunkt ingen rök inkommer i rökav- känningskammaren, sker icke någon spridning genom rök av det ljus, som infaller på fotodioden 20, och ljuset når endast foto- dioden efter flera reflektioner mot en vägg i rökavkänningskam- maren. Såsom ett resultat uppkommer endast en fotoström så låg som flera nanoampere, vilken ström är en följd av en ringa mängd reflekterat ljus, som infaller på fotodioden 20, och av mörker- strömmen. Om resistansen hos resistorn Ro är 1 M9, alstras emel- lertid en spänning av endast några millivolt över motståndet Ro.

Eftersom denna spänning är tillräckligt liten jämfört med refe- rensspänningen Vr, dvs flera tiotals millivolt, förblir utgången vid komparatorn A1 låg.

Den styrpuls, som pålägges lagringskretsen 26, ställer klockingångarna CL i vipporna av D-typ FF1 och FF; till hög nivå så att lagringskretsen 26 kan inläsa data, dvs inställas. Efter- som emellertid en utsignal av hög nivå icke pålägges från kompa- ratorkretsen 22 under den tid, då stiften CL är höga, återstäl- les vipporna av D-typ FF1 och FF2 och utgången från lagrings- kretsen 26 förblir låg.

Figur 7 visar ett tidsschema över ett rökdetekteringsför- lopp förutom driften vid tiderna tï och tg i fig. 6.

Det antages exempelvis att en brand startar och att rök 452 812 13 börjar inkomma i rökavkänningskammaren mellan tidpunkten tg och tidpunkten tr, då utgången hos oscillatorkretsen 23 går hög, och röktätheten uppnår vid tidpunkten tr den förutbestämda nivå, som motsvarar den nivå när brandlarm utlöses.

Under dessa betingelser ställes utgången i oscillatorkret- sen 23 hög vid tidpunkten tt för att trigga pulsstyrningskretsen 24, och en styrpuls pâlägges ljusemitteringsddrivkretsen 17 ge- nom fördröjningskretsen 25 vid tidpunkten t~'. Sedan transisto- rerna Tri och Tra blivit ledande drives den ljusemitterande dio- den 18 så, att spritt ljus, som diffust reflekterats av partik- lar i röken, som inkommer i rökavkänningskammaren, infaller på fotodioden för att göra densamma ledande.

Det spridda ljuset mottages under en tidsrymd av 200 use- kunder eller mindre, då den ljusemitterande dioden 18 drives.

För det fall att kapacitansen hos övergången i fotodioden 20 är 20 pF och resistansen hos motståndet Ro är 1 M9, uppgår tids- konstanten tr för ökning av den fotospänning, som alstras vid motståndet Ro, till en 1 MQ x 20 pF = 20 usekunder. Om i detta fall kapacitansen hos kondensatorn CS i differentieringskretsen 21 är 0,001 uF och resistansen hos motståndet R11 är 4,7 MQ, blir tidskonstanten I för differentieringskretsen 21 4,7 milli- sekunder. Därför uppträder ändringen i den fotospänning Vin, som alstras vid motståndet Ro, över motståndet R11 i differen- tieringskretsen 21 som den är utan att dämpas, och pålägges komparatorkretsen 22.

Drivtiden hos den ljusemitterande dioden 18 kan sålunda förkortas till 20 usekunder. Eftersom det emellertid tar ca 60 usekunder för komparatorn A1 att ställas till ett stabilt drift- tillstånd efter matning av densamma, bör drivtiden hos den ljus- emitterande dioden 18 vara minst 80 usekunder beroende på denna fördröjning för att bringa kretsen till drift vid praktisk an- vändning. Även om bredden hos drivpulsen för den ljusemitterande dioden 18 kan minskas från 200 usekunder till 80 usekunder, väljes bredden i kretsen enligt denna utföringsform till ca 155 usekunder, vilket är ca två gånger 80 usekunder med en tillräck- lig marginal.

Om å andra sidan resistansen hos motståndet Ro väljes till 1 - 5 MQ, erhålles i allmänhet flera tiotals nanoampere fotoström från fotodioden 20: Därvid erhålles flera tiotals 452 812 14 millivolt fotospänning Vin, om resistansen hos motståndet Ro är 1 MQ. Emellertid har belastningsresistansen ett gränsvärde, ef- tersom utspänningen icke väsentligt ökas med ökad belastnings- resistans inom fotodetektorns mättningsintervall.

Fotospänningen Vin tillföres i huvudsak som den är till komparatorkretsen 22 genom differentieringskretsen 21 och under- kastas en jämförelse med referensspänningen Vr. Om referensspän- ningen Vr är 50 mV och förstärkningsfaktorn hos komparatorn A1 är 1.000 gånger, uppgår utspänningen från komparatorn A1 till (Vin - Vr) x 1.000 = 10 V, då fotospänningen Vin är 60 mv. Så- lunda kan en inverterande utspänning högre än tröskelvärdet (å x matningsspänningen) i CMOS logikkretsen erhållas direkt.

Då komparatorkretsen 22 alstrar en utpuls med hög nivå vid tidpunkten t4', ställes vippan av D-typ FF; i lagringskret- sen 26 så att den alstrar en utpuls med hög nivå vid stiftet Q genom en ökning i styrpulsen (utgången från bl) vid tidpunkten tt", omedelbart före slutet av ljusemissionen från den ljusemit- terande dioden 18. Den så ställda vippan av D-typ FF; bibehål- ler detta inställda tillstånd, tills en återställningspuls pâ- lägges därpå eller en klocksignal pålägges, då stiftet D befin- ner sig vid låg nivå.

Då en utpuls med högnivå alstras från komparatorkretsen 22 vid tidpunkten ts, ts' och klockstiften CL går höga genom styrpulsen (utgången från bl) vid tidpunkten ts" omedelbart fö- re slutet av ljusemissionen från den ljusemitterande dioden 18, ställes vippan av D-typ FF2, och en utpuls med hög nivå från stiftet Q däri pålägges omkopplingskretsen 27 via zenerdioden ZD3, så att tyristorn 28 blir ledande.

Sedan tyristorn 28 blivit ledande kortslutes energimat- nings- och signalledningarna 11, 12 genom den brandlarmindike- rande lampkretsen 13 och diodbryggan 14. Såsom ett resultat därav ökas denström som flyter genom energimatnings- och sig- nalledningarna 11, 12 så att en brandsignal kan överföras till den centrala signalstationen. Då Q-utgången i vippan av D-typ FF2 går hög, laddas kondensatorn C3 genom motståndet RIB. Då spänningen över kondensatorn C3 överskrider hälften av mat- ningsspänningen återställes vippan av D-typ FF1. Samtidigt återställes även vippan av D-typ FF; genom en utsignal med hög nivå från inverteraren bn. Sålunda återställes bägge vipporna 452 812 15 FF1 och FF; till sina ursprungliga tillstånd. Den tid, under vil- vippan av D-typ FF; alstrar en utgångssignal med hög nivå bestäm- mes av en tidskonstant av ca 0,69R15-C3, och tiden kan exempelvis uppgå till 78 msekunder, vilket är tillräckligt för att göra ty- ristorn 28 ledande.

Om å andra sidan vippan av D-typ FF1 i lagringskretsen 26 ställes vid tiden mellan tr och tr" och komparatorkretsen 22 icke alstrar en utsignal av hög nivå under tiden mêllan tg och ts", befinner sig D-stiftet i vippan av D-typ FFL vid en lâg nivå, då styrpulsen (utsignalen från bl) stiger vid tiden t5", och vippan av D-typ FF1 tillföres insignalen med låg nivå, så att Q-stiftet i vippan FF; ställes till låg nivå. Q-utgången med låg nivå i sin tur gör utgången i inverteraren bt hög och återställer vip- pan av D-typ FF2. Sålunda avlägsnas lagringen.

Den minskning i strömförbrukning, som åstadkommes medelst föreliggande utföringsform, skall nu beskrivas under hänvisning till komparatorkretsen 22, innefattande kretsen 19 för bildning av referensspänningen.

Om matningsspänningen Vcc är 12 V, kommer den ström som förbrukas av kretsen 19 för bildning av referensspänningen och komparatorkretsen 22 att uppgå till 8,45 mA, eftersom strömför- brukningen genom operationsförstärkaren, som utgöres av kompara- torn A1, är 3 mA, och strömförbrukningen genom kretsen 19 för bildning av referensspänningen är 5,45 mA (= 12 V/ 2,2 KQ), vil- I det- ta sammanhang må framhållas, att kretsen 19 för bildning av re- ket bestämmes av resistansen (2,2 KR) hos motståndet Re. ferensspänningen och komparatorkretsen 22 drives intermittent en gång per 3,5 sekunder. Därför kommer den genomsnittliga strömförbrukningen att vara: 8,45 mA / (3,5 sek. / 155 usek) = 0,37 uA Detta värde är mindre än 1/40 av en konventionell komparatorkrets Dessutom tar det ca flera nell komparator, som åstadkommer ningsfaktor så hög som 500 till strömförbrukningen (15 UA) hos och förstärkare. millisekunder för en konventio- förstärkning med en förstärk- 1000 gånger den pulsade spän- ningskällan, att inställas till ett stabilt drifttillstånd efter spänningstillförsel. Detta kräver, att energi tillföres förstär- karen före igångsättningen av driften av den ljusemitterande dio- den. I motsats därtill tar det enligt uppfinningen endast 155 452 812 16 usekunder för komparatorkretsen enligt uppfinningen att bli sta- bil, och driftströmmen för den ljusemitterande dioden 18 kan minskas i hög grad jämfört med hos en konventionell krets. Ström- förbrukningen hos hela systemet kan minskas i hög grad.

Vidare, ehuru den alstrade fotoutspänningen vid motstån- det, som är kopplat i serie med fotodioden, vid en konventionell rökdetektor uppgår till flera millivolt, så uppgår fotoutspän- ningen som erhålles vid föreliggande uppfinning till så mycket som flera tiotals millivolt till flera hundratals millivolt. Det- ta möjliggör uteslutande av reglering och en avsevärd förbättring i signal/brusförhållandet. Med andra ord, ehuru komparatorkretsen i en konventionell rökdetektor arbetar med hög förstärkningsfak- tor för erhållande av en utspänning av 0,5 - 1 V, är det till- räckligt enligt uppfinningen att förstärka fotoutspänningen med en låg faktor, såsom 5 - 10 gånger för erhållande av en utspän- ning av hög nivå av 0,5 - 1,0 V. Sålunda kan förstärkningsfaktorn ghos förstärkaren sänkas till 1/10 å 1/100, jämfört med den kon- ventionella rökdetektorn. Detta innebär, då ett brus uppträder, att 10 till 100% av felet förorsakar en möjlig överföring av en alarmsignal i en konventionell rökdetektor, men att endast 1 - 10% fel orsakas vid föreliggande uppfinning.

Ehuru bas-emitterspänningen hos transistorn användes så- som tröskelspänning för bestämning av en brandsignal i det ovan beskrivna exemplet, kan slutsatsen även tillämpas i det fall, då man använder en operationsförstärkare med en förstärkningsfaktor av 1.000 gånger eller mer såsom komparator.

Såsom beskrives ovan åstadkommes vid det konventionella systemet en utspänning av 0,5 ~ 1,0 V genom användning av en för- stärkare med en förstärkningsfaktor så hög som 500 - 1.000 gånger, och nivån hos den fotosignal, som erhålles vid detektering av rök, uppgår till ca 1 mV. För att en sådan liten fotosignal skall kun- na underkastas direkt jämförelse genom en komparator, såsom vid föreliggande uppfinning, måste komparatorns upplösningsförmåga vara flera mikrovolt till flera tiotals mikrovohzför åstadkomman- de av en noggrann jämförelse med referensspänningen Vr. Därför måste komparatorns förstärkningsfaktor vara ca 100.000 gånger.

Dessutom bör spänningen och strömmen på ingången vara lägre än fotosignalnivån. Eftersom vidare en felaktig brandsignal åstad- kommes genom ett brus av ca 10 UV, bör en komplicerad krets för w 452 812 avlägsnande av brus och en mycket exakt och dyrbar komparator användas.

I motsats därtill kan enligt uppfinningen användas en vanlig komparator med en förstärkningsfaktor av 1.000 gånger eller mer, liksom även en spänning på ingången av flera mil- livolt och en ström på ingången av flera pikoampere utan någon specifik reglering av spänningen och strömmen och utan någon försämring i noggrannheten. Med föreliggande uppfinning förenk- las sålunda kretsens uppbyggnad, samt minskas bruset och till- verkningskostnaderna och sänkes strömförbrukningen i hög grad jämfört med konventionella system. Såsom ett resultat kan det skärmande hölje för kretskopplingarna, som kräves i konventio- nella rökdetektorer, undvaras varigenom apparaten kan utföras i liten storlek och tillverkningskostanderna kan minskas. Ef- tersom ett skärmande hölje kostar ca 10% av tillverkningskost- naderna för hela apparaten, kan uteslutandet av detta hölje i hög grad bidra till minskningen i tillverkningskostnaderna.

En andra utföringsform av uppfinningen skall nu beskri- VBS.

Rökdetektorn enligt den andra utföringsformen av uppfin- ningen visas i figur 8 och innefattar en pulsgeneratorkrets, som avger rektangulära pulser med ringa bredd under givna tids- perioder för intermittent drift av den ljusemitterande dioden, kretsen för bildning av referensspänningen och komparatorkret- sen. En klocksignal i synkronism med bakänden av den rektangu- lära pulsen matas till klockstift i tvåstegsvipporna av D-typ, som utgör lagringskretsen.

I kretskopplingen för den andra utföringsformen är diod- bryggan 14 förbunden med matnings- och signalledningarna ll och lg. Diodbryggans 14 utgång är förbunden med omkopplingskretsen 27, som innefattar en tyristor 28, konstantspänningskretsen 15, som innefattar tyristorn Trg, strömbegränsningskretsen 16, som innefattar transistorn Trl, och zenerdioden ZD1 för skydd mot en stötspänning. Strömbegränsningskretsens 16 utgång är förbun- den med elektrolytkondensatorn Cl. Dessa komponenter är identis- ka med de i den första utföringsformen. Vid stegen efter konden- satorn C1 är inkopplade såsom kretsar, som matas från kondensa- torn C1, en pulsgenereringskrets, den ljusemitterande dioden 18, kretsen 19 för bildning av referensspänningen, fotodioden 20, 452 812 18 differentieringskretsen 21, komparatorkretsen 22 och en lagrings- krets 31. Dessa element är identiska med de i den första utfö- ringsformen med undantag för pulsgenereringskretsen 30 och lag- ringskretsen 31.

Pulsgenereringskretsen 30 innefattar en transistor Tre, som fungerar såsom en omkopplingsanordning, en förspänningskrets för densamma, som innefattar motstânden R23 och Rzr, en transis- tor Tre, som gör transistorn Tre ledande eller blockerar densam- ma och motstånd R21 och R22 samt en kondensator C10 för att göra transistorn Tre ledande eller blockera densamma med givna tids- mellanrum. Motståndet R21 har en resistans av exempelvis 4,7 MQ för gradvis laddning eller urladdning av kondensatorn C10. Mot- ståndet R22 har en låg resistans av exempelvis 15 Q för snabb laddning av kondensatorn C10 med den visade polariteten. Puls- genereringskretsen 30 alstrar utpulser från kollektorerna i transistorerna Tre respektive Tre. Kollektorn i den första tran- sistorn Tre är via motståndet R; förbunden med den ljusemitte- rande dioden 18, kretsen 19 för bildning av referensspänningen och det stift, till vilket energi till komparatorn A1 i kompa- ratorkretsen 22 tillföres. Kollektorn i den senare transistorn Tre är förbunden med klockstiften CL i vipporna FF3 och FFe, som utgör lagringskretsen, såsom skall beskrivas i detalj nedan.

Lagringskretsen 31 innefattar tvåstegsvipporna av D-typ FF3 och FFH. Vipporna FF; och FF» mottager vid sina respektive klockstift CL en klocksignal från kollektorn i transistorn Tre, såsom beskrivits ovan. Stiftet D i det första stegets vippa FF3 är förbundet med komparatorns A1 utgång. Stiftet D i det andra stegets vippa FFr är via ett motstånd R25 förbundet med stiftet Q i det första stegets vippa FF;. Ett återställningsstift R i vippan FFe är förbundet med ett stift Ö i vippan FF3. Motståndet Rze och en kondensator C11, som är förbunden med stiftet D i vippan FFr, utgör en krets för förlängning av lagringstiden till 20 - 30 sekunder. Ett stift Q i vippan av D-typ FFH är förbundet med omkopplingskretsen 27 via zenerdioden för förhindrande av felaktig drift.

En krets innefattande motstånden Rle och R17 samt konden- satorn C3 och som förbinder stiftet Q i det andra stegets vippa av D-typ FFQ och stiftet R i det första stegets vippa av D-typ FF; utgör en fördröjningskrets, som återställer den första vip- 452 812 19 pan av D-typ FF; med en fördröjning av förutbestämd tidslängd efter det att stiftet Q i det andra stegets vippa FF0 har nått hög nivå.

Funktionen hos rökdetektorn enligt den andra utförings- formen av uppfinningen kommer nu att beskrivas.

I den pulsalstrande kretsen 30, kommer då transistorerna Trs och Tr0 befinner sig i oledande tillstånd, kondensatorn C10 att gradvis urladdas och kommer att gradvis laddas från konden- satorn C1 via motståndet R01. Vid denna tidpunkt är polariteten hos stiften till kondensatorn C10 motsatt de polariteter, som visas i fig. 8. Då spänningen över kondensatorn C10 når ett förutbestämt värde, blir transistorn Tr0 ledande. Vid denna tid- punkt är emellertid transistorn Tr; icke fullständigt ledande men leder partiellt. Sedan transistorn Tr0 blivit ledande göres transistorn Trg ledande. Därvid urladdas kondensatorn C10 snabbt i den polaritet, som visas i fig. 8, genom transistorerna Trs och Tr0 och motståndet R22. Då spänningen över stiften i konden- satorn C10 når ett förutbestämt värde blir transistorerna Tr; och Tra oledande. Pulsalstringskretsen 30 återföres sålunda till det ursprungliga tillståndet. Den långsamma urladdningen och laddningen genom motståndet R21 och den snabba laddningen genom transistorerna Trs och Trs upprepas omväxlande för erhål- lande av pulser vid en given period.

En av utpulserna från pulsalmæingskretsen 30 erhålles ge- nom kollektorn i transistorn Trs, vars vâgform visas överst i fig. 9. Denna utpuls alstras under den snabba laddningen och har en bredd som är så liten som 100 usekunder i föreliggande utfö- ringsform. Perioden uppgår till ca 2 - 3 sekunder. Eftersom kretsarna i efterföljande steg är direkt kopplade till konden- satorn C1 sedan transistorn Trs blivit ledande, tillför denna utpuls en stor energimängd och tillför intermittent energi i form av pulser till den ljusemitterande dioden 18, kretsen 19 för bildning av referensspänningen och komparatorn A1. Å andra sidan är utpulsen från kollektorn till transis- torn Tr0 motsatt i fas till utpulsen från kollektorn till tran- sistorn Trs och användes såsom en klocksignal för vipporna av D-typ FF; och FF0. Dessa klocksignaler pålägges vipporna av D- typ FF3 och FF0 i synkronism med avklingningen av utpulsen från den ljusemitterande dioden. 452 812 20 Lagringskretsen 31 inläser data i stiftet D, då klocksig- nalen tillföres stiftet CL. Den läser med andra ord in, vid slu- tet av ljusemissionen från den ljusemitterande dioden 18, en ut- puls från komparatorn A1, som blockeras i synkronism därmed, ef- tersom, såsom visas i fig. 10, utpulsen från komparatorn A1 icke omedelbart blir noll men gradvis minskar med en viss tidskonstant, då komparatorn A1 blockeras. ° Om röktätheten ökar runt tidpunkten ta, ökar fotoutsigna- len, dvs insignalen till komparatorn A1, såsom visas i fig. 9 och 10. Vid denna tidpunkt är emellertid röktätheten icke till- räcklig och endast en del av insignalen till komparatorn A1 över- skrider tröskelvärdet. Därför är pulsbredden hos utpulsen från komparatorn A1 smal och ett värde över det förutbestämda värdet erhålles icke förrän vid ökningen av klockinsignalen, och den inläses icke av vippan av D-typ FF3. Vid tidpunkten t1 uppnår emellertid röktätheten det förutbestämda värdet, varvid utpulsen från komparatorn A1 erhåller ett högre värde än det förutbestäm- da och inläses av vippan av D-typ FF1, så att stiftet Q går högt.

Därefter laddas utpulsen från detta stift Q i kondensatorn C11 genom motståndet R25 och ledes till stiftet D i det andra stegets vippa av D-typ FFl efter en given tidsfördröjning, t.ex. 20 - 30 sekunder och inläses, då klockstiftet CL mottar en insig- nal. För upprätthållande av denna fördröjning, bör utpulsen från komparatorn A1, som inmatas till stiftet D i det första stegets vippa FF3, vara högre än det förutbestämda värdet vid tidpunk- terna för inmatning av alla klocksignaler under denna period.

Om utpulsen en gång sänkts till ett värde under det förutbestäm- da, går stiftet Q i det första stegets vippa FF; lågt, och den laddning som är lagrad i kondensatorn C11 urladdas snabbt genom motståndet R25 och dioden Dr. Med denna anordning förhindras felaktigt brandlarm till följd av temporär ökning i röktätheten genom rök från cigaretter etc.

Då stiftet Q i det andra stegets vippa av D-typ FF» stäl- les vid hög nivå, blir tyristorn 28 i omkopplingskretsen 27 le- dande genom zenerdioden ZD3 för skydd mot felaktig drift på sam- ma sätt som i den första utföringsformen. Därpå återställer det första stegets vippa av D-typ FF3 efter en viss tidsfördröjning genom fördröjningskretsen, innefattande motstånden R1B och R21 samt kondensatorn C3, och därpå återställes det andra stegets 2, 452 812 vippa av D-typ FF~ så att lagringskretsen 31 ställes till ur- sprungligt tillstànd.

De primära fördelarna med den andra utföringsformen är att kretsuppbyggnaden förenklas jämfört med den för den första utföringsformen, så att strömförbrukningen minskas ytterligare ooh tillverkningskostnaderna sänkes ytterligare. En annan för- del med den andra utföringsformen är att en stabil inläsning av data tillförsäkras eftersom utpulsen från komparatorn inläses av vippan av D-typ i lagringskretsen i synkronism med avkling- ningen av utsignalen från den ljusemitterande dioden. Närmare bestämt varieras, i den anordningen där data inläses med en viss tidsfördröjning efter ökningen i utsignalen från den ljus- emitterande dioden, inläsningstiden med en ändring av tiden el- ler temperaturen i fördröjningskretsen, och inläsningen kan ic- ke alltid ske stabilt. I motsats därtill fastställes enligt fö- religgande uppfinning inläsningstidpunkten till avklingningen av utpulsen från den ljusemitterande dioden, så att denna fast- ställda tidpunkt icke påverkas av någon ändring med tiden eller temperaturen, och inläsningen kan ske stabilt.

Ehuru pulsalstringskretsen för alstring av rektangulära pulser med liten bredd användes såsom en anordning för inter- mittent drift av den ljusemitterande dioden, kretsen för bild- ning av referensspänningen och komparatorkretsen i den andra ut- föringsformen, är anordningen av pulsalstringskretsen icke be- gränsad till den visade anordningen. Exempelvis kan oscillator~ kretsen 23, pulsstyrningskretsen 24 och ljusemitteringsdrivkret- sen 17 i den första utföringsformen användas i kombination.

Ehuru den ljusemitterande dioden drives direkt av rek- tangulära pulser alstrade från pulsalstringskretsen i den andra utföringsformen, kan pulserna användas för att driva ljusemis- sionsdrivkretsen i den första utföringsformen för drift i sin tur av den ljusemitterande dioden.

Lagringskretsen innefattar fördröjningskretsen för för- längning av lagringstiden i den andra utföringsformen. Denna fördröjningskrets kan emellertid undvaras. I detta fall kan stiftet Q i det första stegets vippa av D-typ vara förbundet di- rekt med stiftet D i det andra stegets vippa av D-typ.

Såsom beskrivits ovan användes enligt föreliggande uppfin- ning en fotodiod med låg kapacitans hos övergången, varvid ett

Claims (6)

452 812 22 motstånd med en hög resistans av storleksordningen megaohm är kopplad i serie med fotodioden, och den spänningssignal som upp- träder i motståndet, tillföres komparatorkretsen via differen- tieringskretsen, så att utsignalen från fotodioden direkt under- kastas en jämförelse med referensspänningen genom komparator- kretsen. Med denna anordning kan i första hand en förstärkare med hög förstärkningsfaktor, som förorsakar brus, undvaras och följaktligen kan man även undvara ett skärmande hölje, som är väsentligt vid en konventtionell rökdetektor för eliminering av brus. Dessutom kan, eftersom den ljusemitterande dioden drives intermittent och utpulsen från fotodioden jämföres med referens- spänningen i synkronism med ljusemissionen från den ljusemitte- rande dioden, strömförbrukningen minskas i hög grad.Eftersom en förstärkare med hög förstärkningsfaktor icke användes kan även kretskopplingen förenklas och stabiliteten hos kretsen kan ökas. Slutligen kan, vid den föredragna utföringsform som visas i fig. 8, där en klocksignal pâlägges lagringskretsen för in- läsning av utsignalen från komparatorkretsen vid tidpunkten för avklingningen av ljusemissionspulsen, en krets såsom en fördröj- ningskrets, som anpassar inläsningstiden efter den tid, som krä- ves för uppvärmningen av komparatorkretsen eller förstärkaren, uteslutas. Kretskopplingen kan sålunda ytterligare förenklas och strömförbrukningen kan minskas ytterligare. Vidare kan inverkan av en förändring med tiden eller en variation i omgivningstempe- ratur på dessa kretsar elimineras för säkrande av en stabil in- läsning. Patentkrav

1- Fotoelektrisk rökdetektor, innefattande en ljusemit- terande diod (18), som är anordnad att drivas intermittent un- der emittering av ljus och bestrålning av en rökavkänningskam- mare med pulsat ljus, då rök inkommer i kammaren, en fotodiod (20), som är anordnad att motta ljus spritt av röken, som in- kommer i rökavkänningskammaren, och att omvandla det mottagna ljuset till en elektrisk signal, en komparator (A1), som matas 452 812 23 med energi i synkronism med driften av den ljusemitterande dio- den, är anordnad att motta en utsignal från fotodioden vid sin ena ingång via en differentierande krets (21), är anordnad att motta en förutbestämd referensspänning (Vr) vid en annan ingång därav i synkronism med driften av den ljusemitterande dioden och att alstra en utsignal, då utgångsspänningen från den dif- ferentierande kretsen mottar och överstiger den förutbestämda referensspänningen, en lagringskrets (26: 31), som är anordnad att lagra utpulsen från komparatorn och att alstra en utsignal, då tvâ successiva utsignaler från komparatorn inmatas däri, samt en omkopplingskrets (27) anordnad att i ledande tillstånd kortsluta energimatnings- och signalledningar (11, 12), som le- der till en central signalstation och överföra en brandsignal, k ä n n e t e c k n a d av att fotodioden (18) har en kapaci- tans hos övergången av 100 pF eller mindre och är kopplad i serie med ett motstånd (Ro) med en resistans av storleksord- ningen megaohm, och att den spänning, som uppträder över mot- ståndet, inmatas såsom utgångsspänning från fotodioden (20) till komparatorn (A1) via den differentierande kretsen (21).

2. Rökdetektor enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av en pulsalstringskrets (17: 30), som är anordnad att med en bestämd period avge rektangulära pulser med liten bredd, och vil- ken användes för att intermittent driva den ljusemitterande dio- den (18), en krets (19) för bildning av referensspänningen (Vr) samt en komparatorkrets (22) i synkronism med varandra, och att lagringskretsen innefattar tvåstegsvippor av D-typ (FF1¿ FF2; FFa, FF»), vars klockstift (CL) matas med klocksignaler, synkro- niserade med avklingningen av de rektangulära pulserna.

3. Rökdetektor enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att lagringskretsen är så uppbyggd, att ett stift Q i det första stegets vippa av D-typ (FF1; FF3) är förbundet med ett stift D i det andra stegets vippa av D-typ (FF2; FFH), att ett stift Ö i det första stegets vippa av D-typ (FF1; FF3) är förbundet med ett återställningsstift (R) i det andra stegets vippa av D-typ (FF2; FFr), och att en utsignal från komparator- kretsen (22) inmatas till ett stift D i det första stegets vippa av D-typ (FF1; FF3), samt att omkopplingskretsen (27) är anordnad att aktiveras genom en Q-utsignal från det andra ste- gets vippa av D-typ (FF2; FFH). 452 812 24

4. Rökdetektor enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av en fördröjningskrets (C3, R1e: Ca, R19, R21) för förlängning av lagringstiden, vilken krets är förbunden med Stiftet Q i det första stegets vippa av D-typ, och vilken är anordnad att gradvis laddas från detta stift, när detta befinner sig vid hög nivå, och att snabbt urladdas till stiftet Q, när detta be- finner sig vid låg nivå, och att den laddade spänningen vid för- dröjningskretsen är anordnad att matas till stiftet D i det andra stegets vippa av D-typ.

5. Rökdetektor enligt något av kraven 1 - 4, k ä n n e - t e c k n a d av att fotodioden är av PIN-typ.

6. Rökdetektor enligt något av kraven 1 - 4, k ä n n e - t e c k n a d av att kretsen (19) för bildning av referensspän- ningen (Vr) är anordnad att bilda referensspänningen genom delning av en framspänning från en diod medelst ett variabelt mostând.