CH513478A - Rauchmelder - Google Patents

Rauchmelder

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CH513478A
CH513478A CH1075870A CH1075870A CH513478A CH 513478 A CH513478 A CH 513478A CH 1075870 A CH1075870 A CH 1075870A CH 1075870 A CH1075870 A CH 1075870A CH 513478 A CH513478 A CH 513478A
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CH
Switzerland
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electrode
ionization chamber
smoke
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CH1075870A
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Kobayashi Akihiro
Original Assignee
Nittan Co Ltd
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Description


      Rauchmelder       Die vorliegende     Erfindung    betrifft einen Rauch  melder mit einer offenen und einer geschlossenen Ionisa  tionskammer, von denen jede zwei Elektroden und eine  radioaktive .Strahlungsquelle enthält, und     in        Reihe    mit  einander     an    einer Spannungsquelle angeschlossen sind,  und einem Feldeffekttransistor, dessen Steuerelektrode  an die Verbindung der beiden Ionisationskammern  angeschlossen ist und dessen Quellen-Abflusselektrode  über einen Arbeitswiderstand mit der Spannungsquelle       verbunden    ist.  



  Insbesondere kann ein Ionisationsrauchmelder die  ser Art einen     Alarm    auslösen, wenn     die    Dauer der       Rauchentwicklung    eine vorgegebene     Zeitspanne    über  schreitet.  



  Rauchmelder mit den     eingangs        erwähnten    Merkma  le, deren Feldeffekttransistor beim Auftreten von Rauch  eine Alarmschaltung betätigt, sind bekannt. Diese be  kannten Rauchmelder haben jedoch den     Nachteil,    dass  sie für praktische Zwecke häufig zu     empfindlich    sind.  Sie sprechen nämlich so schnell an,     dass    sie z. B. schon  durch Tabakrauch, der kurzzeitig in die offene Ionisa  tionskammer gelangt, oder durch einen Luftzug in der  offenen Ionisationskammer ausgelöst werden.  



  Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend  die Aufgabe zugrunde, diesen Mangel zu beseitigen und  einen Ionisationsrauchmelder zu schaffen, dessen  Rauchempfindlichkeit auf einen für die jeweiligen Um  stände vernünftigen     Wert    herabgesetzt ist, damit er  einen Alarm nur     dann    auslöst, wenn die Rauchent  wicklung länger als eine vorbestimmte Zeitspanne an  dauert.  



  Gemäss der Erfindung wird     -diese    Aufgabe bei einem  Ionisationsrauchmelder der eingangs genannten Art da-    durch gelöst, dass zwischen die Steuerelektrode und die  Quellenelektrode des Feldeffekttransistors ein Konden  sator zur Herabsetzung der Ansprechempfindlichkeit des  Rauchmelders geschaltet ist.  



  Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des     erfin-          dungsgemässen    Rauchmelders anhand der Zeichnung  näher erläutert. Es stellen dar:  Fig. 1 ein Schaltbild des Rauchmelders; und  Fig. 2 einen Schnitt durch den Rauchmelder nach  Fig. 1.  



  Der Rauchmelder gemäss Fig. 1 enthält eine ge  schlossene Ionisationskammer 10, in der sich zwei  Elektroden 11 und 12 sowie eine radioaktive Strahlungs  quelle 13 befinden, und eine offene Ionisationskammer  20, in der sich in entsprechender Weise zwei Elektroden  21 und 22 sowie eine radioaktive Strahlungsquelle 23  befinden. Die beiden Ionisationskammern 10 und 20       sind    in Reihe zwischen zwei Leitungen 1 und 2  geschaltet, die zu einer nicht dargestellten Spannungs  quelle führen. Mit der Verbindung 4 der beiden Ionisa  tionskammern ist die Steuerelektrode 31 eines Feld  effekttransistors 30 verbunden, dessen Abflusselektrode  32 unmittelbar an die Leitung 1 angeschlossen ist,  während seine Quellenelektrode 33 über einen Arbeits  widerstand 3 mit der Leitung 2 verbunden ist.

   Zwischen  die Steuerelektrode 31 und die Quellenelektrode 33 des  Feldeffekttransistors 30 ist ein -die Empfindlichkeit  herabsetzender Kondensator 8 geschaltet.     Die    Quellen  elektrode 33 des     Feldeffekttransistors    30 ist     ausserdem     über eine     Zenerdiode    5 mit der Steuerelektrode 41 eines       Thyristors    40     verbunden,    dessen Anode 42 und Kathode      43 mit der Leitung 1 bzw. 2 verbunden     sind.    Zwischen  die Steuerelektrode 41 des Thyristors 40 und die  Leitung 2 sind ein Kondensator 6 und parallel zu diesem  ein Widerstand 7 geschaltet.  



  Fig. 2 zeigt im Vertikalschnitt, wie der Rauchmelder  gemäss Fig. 1 praktisch aufgebaut sein kann. In Fig. 2  sind die wesentlichen Teile der Schaltungsanordnung  gemäss Fig. 1 dargestellt, gleiche Teile sind in beiden  Figuren mit den gleichen Bezugszeichen     bezeichnet.    Die  eine Elektrode 22 der offenen Ionisationskammer 20  dient gleichzeitig als Gehäuse der Einrichtung und ist  mit ihrem unteren Teil an einer isolierenden Grundplatte  14 befestigt. Die Elektrode 22 weist eine     Anzahl    von  Durchbreehungen 24 auf, durch die Rauch in ihr  Inneres eintreten     kann.    Die isolierende Grundplatte 14       wird    z. B. an der Decke eines Raumes befestigt.

   Die  andere Elektrode 12 der offenen Ionisationskammer 20  trägt auf ihrer einen Seite die radioaktive Strahlungs  quelle 23. Die Elektrode 12 ist an einer isolierenden  Platte 9 befestigt, die z. B. aus Acrylharz bestehen kann  und in der Elektrode 22 durch eine Stütze 16 befestigt  ist, die von der Grundplatte 14 hochsteht. Die Rückseite  der Elektrode 12 bildet die Elektrode 21 der geschlosse  nen Ionisationskammer und trägt die Strahlungsquelle  13 für diese Ionisationskammer. Die andere Elektrode  11 der geschlossenen Ionisationskammer ist durch eine  Stütze 17 gegenüber der radioaktiven     Strahlungsquelle     13 gehaltert. Wenn die Stützen 16 und 17 aus einem       zusammenhängenden    Metallteil bestehen, können sie als  elektrische Verbindung zwischen der Elektrode 11 und  der Leitung 1 (Fig. 1) dienen.

   Wenn die Stützen 16 und  17 jedoch aus Isoliermaterial bestehen, wird die Elektro  de 11 über einen durch die Stützen 16 und 17  verlaufenden Leiter mit der Leitung 11 verbunden. Der  Feldeffekttransistor 30 und der Kondensator 8 sind       innerhalb    der Elektrode 21 so     angeordnet,    dass Teile  dieser beiden Bauelemente in -die     isolierende    Platte 9  eingebettet sind. Die Steuerelektrode 31 des Feldeffekt  transistors ist mit einem Punkt 4 der Elektrode 21     und          damit    der Elektrode 12 verbunden, die Abflusselektrode  32 ist an die Elektrode 11 angeschlossen und der  Anschluss der Quellenelektrode 33 ist durch die isolier  ende Platte 9 hindurchgeführt.

   Die eine     Klemme    des       Kondensators    8 ist mit dem Schaltungspunkt 8 verbun  den, während seine andere     Klemme    an die Steuer  elektrode 33 des Feldeffekttransistors 30 angeschlossen  ist.  



       Im    Betrieb des oben beschriebenen Rauchmelders  liegt eine vorgegebene Spannung zwischen den beiden  Leitungen 1 und 2, so dass durch die beiden Ionisations  kammern ein konstanter Ionisationsstrom fliessen kann.  Wenn kein Rauch vorhanden ist, hat die Spannung an  der Verbindung 4 der beiden Ionisationskammern 10  und 20 einen bestimmten Wert, der von den Innenwider  ständen der beiden Ionisationskammern abhängt. Der  durch die Quellen-Abflussstrecke des Feldeffekt  transistors 30 fliessende Strom ist dann im wesentlichen  Null oder zumindest so klein, dass der infolge dieses  Stromes am Arbeitswiderstand 3 auftretende Spannungs  abfall die Zenerspannung der Zenerdiode 5 nicht über  schreitet.

   Zur Steuerelektrode 41 des Thyristors 40  gelangt daher auch kein Zündsignal, so dass der Thyri  stor 40 gesperrt bleibt und die auf der Seite der       Spannungsquelle    angeschlossene Alarmvorrichtung kei  nen Alarm gibt.  



  Wenn in die offene Ionisationskammer 20 Rauch  eintritt,     nimmt        ihr    Widerstand zu und der sie durch-    fliessende Ionisationsstrom wird entsprechend kleiner.  Für die Spannung an der Verbindung 4 der     beiden     Ionisationskammern besteht dann eine Neigung zur  Zunahme. Wenn nur während einer verhältnismässig  kurzen Zeitspanne, z. B. einigen Sekunden, Rauch in die  offene Ionisationskammer 20 gelangt, reicht dies jedoch  nicht aus, um den zwischen die Steuerelektrode 31 und  die Quellenelektrode 33 des Feldeffekttransistors 30  geschalteten Kondensator 8 vollständig aufzuladen. Die  Spannung an der Steuerelektrode 31 des Feldeffekt  transistors 30 steigt dann nicht so weit an, da ein  nennenswerter Strom durch die Quellen-Abflussstrecke  des Feldeffekttransistors 30 fliesst.

   Auch in diesem Falle  wird der Steuerelektrode 41 des Thyristors kein     Zünd-          signal    zugeführt, so dass der Thyristor gesperrt bleibt  und kein Alarm ausgelöst wird. Das kurzzeitige Eintre  ten von Rauch in die offene Ionisationskammer kann  z. B. durch den Rauch von einer Zigarette oder eine  kurzzeitige Rauchentwicklung von einem Küchenherd  herrühren.  



  Wenn in die offene Ionisationskammer 20 jedoch  während einer längeren     Zeitspanne    (die z. B. grösser als       einige    Sekunden sein kann) dauernd Rauch eintritt, lädt  sich der Kondensator 8 auf die durch das Impedanz  verhältnis der lonisationskammern gegebene Spannung  auf und die Spannung an der Steuerelektrode 31 des  Feldeffekttransistors nimmt entsprechend zu. Hierdurch  steigt auch der die Quellen-Abflussstrecke des Feldef  fekttransistors 30 durchfliessende Strom an und der  Spannungsabfall am Arbeitswiderstand 3 überschreitet  schliesslich die Zenerspannung der Zenerdiode 5.

   Der  Steuerelektrode 41 des Thyristors 40 wird dann durch  die Zenerdiode 5 ein Zündsignal zugeführt, so dass der  Thyristor 40 zünden kann und ein Signal, -das eine durch  Feuer verursachte Rauchentwicklung anzeigt, zu der  Alarmvorrichtung am Ort der Spannungsquelle übertra  gen wird.  



  Die     vorliegende        Erfindung    ist besonders bei Anwen  dung auf     Rauchmelder    kleiner Abmessungen     vorteilhaft.     Wenn     nämlich    der     Rauchmelder    selbst klein ist, sind  selbstverständlich auch die Ionisationskammern 10 und  20 sowie die Elektrodenkapazitäten der Ionisationskam  mern klein. Wenn die Elektrodenkapazitäten klein sind,  spricht der Rauchmelder aber sehr rasch an und er hat  dementsprechend eine unerwünscht hohe     Empfindlich-          keit,    die schon bei sehr geringer     Rauchentwicklung,    z. B.  durch Tabakrauch oder durch einen Luftzug zu Fehl  alarm führt.

   Die Rauchempfindlichkeit     wird    durch einen  zwischen die Steuerelektrode 31 und die Quellen  elektrode 33 des Feldeffektransistors 30 geschalteten  Kondensator auf einen für die     jeweilige        Anwendung          gewünschten    Wert herabgesetzt.  



  Eine andere Möglichkeit, die Ansprech  empfindlichkeit des Rauchmelders herabzusetzen, be  steht darin, die Kapazität des an die Steuerelektrode 41  des     Thyristors    40     angeschlossenen    Kondensators 6 zu  erhöhen. Da die     Eingangsimpedanz    der Steuerelektrode  41 des     Thyristors    jedoch sehr niedrig ist, muss die  Kapazität des     Kondensators    6 sehr gross gemacht  werden, um eine     Zeitkonstante    ausreichender Grösse zu  erhalten. Dies ist für einen kleinen Aufbaudes Rauch  melders ebenso nachteilig wie aus     wirtschaftlichen    Grün  den.

   Wenn der Kondensator 8 jedoch     zwischen    die  Steuerelektrode 31 und die Quellenelektrode 33 des       Feldeffekttransistors    30 geschaltet     wird,    ist andererseits  die vom Verbindungspunkt 4 der beiden     Ionisations-          kammern    in Richtung auf den     Fel'deffekttransistor    30      gesehene Eingangskapazität wegen des Miller-Effektes  das (1 +G)-fache der tatsächlichen Kapazität des  Kondensators B. Dabei bedeutet G den Verstärkungs  faktor des Feldeffekttransistors 30.  



  Selbst ein Kondensator 8 mit einer sehr kleinen  Kapazität vermag also die Empfindlichkeit nennenswert  herabzusetzen. Da der Kondensator 8 nur eine sehr  kleine Kapazität zu haben braucht, können auch seine  Abmessungen kleingehalten werden und er lässt sich  leicht zusammen mit dem Feldeffekttransistor 30 in der  geschlossenen Ionisationskammer unterbringen, wie es  in Fig. 2 dargestellt ist. Durch die Unterbringung des  Kondensators und des Feldeffekttransistors in der ge  schlossenen Ionisationskammer werden .diese Bauteile  gegen Einflüsse der Aussenluft geschützt, so dass die  Eigenschaften sich nicht allmählich verschlechtern, son  dern eher stabil sind.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Rauchmelder mit einer offenen und einer geschlosse nen Ionisationskammer, von denen jede zwei Elektroden und eine radioaktive Strahlungsquelle enthält, und in Reihe miteinander an einer Spannungsquelle angeschlos sen sind, und einem Feldeffekttransistor, dessen Steuer elektrode an die Verbindung der beiden Ionisations kammern angeschlossen ist und dessen Quellen-Abfluss- elektrode über einen Arbeitswiderstand mit der Span nungsquelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Steuerelektrode (31) und die Quellen elektrode (33) des Feldeffekttransistors (30) ein Kon densator (8) zur Herabsetzung der Ansprech empfindlichkeit des Rauchmelders geschaltet ist. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Rauchmelder nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Kondensator (8) in der geschlos senen Ionisationskammer (10) angeordnet ist. 2. Rauchmelder nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die eine (22) der beiden Elektroden (21, 22) der offenen Ionisationskammer (20) ein Gehäu se für den Rauchmelder bildet, das eine Anzahl von Öffnungen (24) aufweist, durch die Rauch in das Innere des Gehäuses eindringen kann, dass sowohl die andere Elektrode (21) der offenen Ionisationskammer wie auch die eine (12) der beiden Elektroden (11, 12) der geschlossenen Ionisationskammer (10) aus einem einzi gen, becherförmigen Leiterteil bestehen, dessen offenes Ende durch eine Platte (9) aus Isolierstoff geschlossen ist und dessen Aussen- bzw.
    Innenseite als Elektrode für die offene bzw. geschlossene Ionisationskammer dient, dass die radioaktiven Strahlungsquellen (13, 23) der geschlossenen und offenen Ionisationskammern (10, 20) an der Innen- bzw. Aussenfläche des becherförmigen Leiterteiles angeordnet sind, dass die andere Elektrode (11) der geschlossenen Ionisationskammer innerhalb des becherförmigen Leiterteiles und elektrisch von diesem isoliert angeordnet ist, und dass mindestens der Konden sator (8) in dem becherförmigen Leiterteil angeordnet ist (Fig. 2).
CH1075870A 1969-07-22 1970-07-15 Rauchmelder CH513478A (de)

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JP7336169 1969-08-04

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