DE1906075A1

DE1906075A1 - Verbesserte Alarmvorrichtung und UEberwachungsanlage fuer deren Anwendung

Info

Publication number: DE1906075A1
Application number: DE19691906075
Authority: DE
Inventors: auf Ächtnennung Antrag
Original assignee: La Detection Electronique Francaise
Current assignee: La Detection Electronique Francaise
Priority date: 1968-02-15
Filing date: 1969-02-07
Publication date: 1969-09-04
Also published as: BE727699A; NL164981C; CA929251A; CH486746A; ES363669A1; NL164981B; AT293920B; SE344254B; DE1906075C3; US3621262A; NL6901997A; GB1255221A; DE1906075B2; FR1565498A

Description

Patentanwälte DIPL.-INQ.R.OHMSTEDE DJPL-INQ. B. SCHMID

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8432

La Detection Electron!que Francaise 55, Rue Hoche 92 TANVES France

Verbesserte Alarmvorrichtung und Überwachungsanlage für deren Anwendung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Alanavor— richtungen und insbesondere auf eine Vorrichtung, die es ermöglicht, durch die Feststellung einer Strahlung in einem gegebenen Raum ein Signal zu erzeugen und mit Hilfe dieses Signals einen Alarm auszulösen, sobald die Strahlung eine gewisse vorbestimmte Höhe überschreitet, die als gefährlich anzusehen ist.

Die erfindungsgemässe Alarmvorrichtung ist insbesondere

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dadurch gekennzeichnet, daß sie in Kombination umfaßt: Eine gegen Strahlung empfindliche Glimmleuohte, eine Impulsquelle mit einer ersten Frequenz, an die Leuchte angeschlossen, eine Zählvorrichtung, deren Eingang an den Schaltkreis der leuchte und der Impuls quelle angeschlossen ist, einen Basis-Schaltkreis, angeschlossen an die Klemme für Rückstellung der Zählvorrichtung auf Null, wodureh Impulse für Rückstellung auf Null von zweiter Frequenz geliefert werden, eine an die Zählvorrichtung angeschlossene Auslösevorrichtung, sowie eine Signalvorrichtung, die durch diese Auslösevorrichtung betätigt wird.

Mittels dieser Alarmvorrichtung kann das Strahlungsniveau in einem gegebenen Baum überwacht werden, welche Strahlung verschiedener Art sein kann, beispielsweise eine Kernstrahlung oder Ultraviolettstrahlung und sonstige Strahlungen, da eine Glimmleuchte für diese Strahlungen anspricht. Insbesondere läßt sieh die Alarmvorrichtung dazu verwenden, das Auftreten von Flammen zu signalisieren, die im allgemeinen eine Ultraviolettstrahlung aussenden und sie kann daher für Brandanzeige verwendet werden. Auf diesem Gebiet weist die erfindungsgemäße Alarmvorrichtung einen besonderen Vorteil gegenüber der bekannten Technik auf. Bisher sind nämlich bei den Vorrichtungen für Feueralarm Detektorelemente verwendet worden, die für die infrarote Strahlung der Flammen empfindlich sind, aber da eine solche Strahlung normaler-

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weise in großen Mengen in der Atmosphäre vorhanden ist, ist eine Alarmvorrichtung mit Detektor für Infrarotstrahlung nicht ausreichend, denn sie kann vorzeitig nur unter dem Einfluß infraroter Strahlung in der Atmosphäre oder aas anderen nioht schädlichen Strahlungsquellen ausgelöst verden.

Die erfindungsgemäße Alarmvorrichtung hat diesen Nachteil nicht, denn die natürlicherweise in der Atmosphäre auftretende Ultraviolettstrahlung ist gegenüber derjenigen, die z. 6. durch einen Brand hervorgerufen wird, außerordentlich schwach.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine Überwachungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß diese mindestens zwei Alarmvorriehtungen, wie vorstehend gekennzeichnet, umfaßt, ebenso wie verschiedene Fernüberwaohungsstände, wobei die Impulsquelle für alle Alarmvorrichtungen die gleiche ist, angeordnet in einem Zentralüberwaohungsstand, und wobei 3ede Alarmvorrichtung mit einem durch deren Auslösevorrichtung betätigten Schalter versehen ist. Die Anlage umfaßt außerdem einen an die Impulsquelle angeschlossenen Speisestromkreis, durch einen Widerstand kurzgeschlossen, wobei die Unterbrecher mit diesem Widerstand und einem zentralen Alarmauslöseschaltkreis, der auf die Änderung der Spannung eines der Anschlußpunkte des Speisestromkreises anspricht, in Reihe geschaltet sind.

Die zu dieser Anlage gehörenden Alarmvorriehtungen

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können ζ. Β. auf mehrere Räume eines Gebäudes verteilt werden und den Alarm im Zentralüberwachungsstand auslösen.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor.

In der angeschlossenen, nur als Ausführungsbeispiel gegebenen Zeichnung ist:

Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltschema einer erfindungsgemäßen Alarmvorrichtung j

Fig. 2 ist ein vereinfachtes Schaltschema einer Anlage mit einer Reihe von Alarmvorrichtungen, wie in Fig. 1 dargestellt, wobei die Impulsquelle allen Alarmvorrichtungen gemeinsam ist;

Fig. 3 ist eine abgewandelte Ausfiihrungsform der Alarmvorrichtung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Alarmvorrichtung dargestellt, die es ermöglicht, einen Alarm auszulösen, sobald eine vorbestimmte Strahlungsstärke überschritten wird, welche Vorrichtung zum Beispiel in einem Baum angeordnet wird, dessen Strahlungsniveau jederzeit überwacht werden soll. Diese Alarmvorrichtung umfaßt eine Detektor-GJLimmröhre 1,

die gegen Strahlungen, wie Kernstrahlungen oder Ultravioletstrahlen empfindlich ist. Diese Röhre ist von im Handel erhältlicher Art und wird leitend, wenn sie von Strahlen der vorgenannten Art getroffen wird. Diese Detektorröhre 1 ist in Reihe mit zwei Widerständen 2, 3 geschaltet, die als Spannungsteiler dienen, wobei das

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Ganze an Klemmen h₉ 5 einer Impulsquelle 6 über einen Relaiskontakt 7 angeschlossen ist, der in der dargestellten Stellung geschlossen ist, da die Spule des Relais 8 erregt ist. Die Impulsquelle 7 liefert rechteckige Impulse mit der Glimmentladungsspannung der Detektorröhre 1, z.B. 2*+0 V und einer verhältnismäßig geringen Frequenz von z.B. 100 Hz. Eine solche Impulsquelle kann in Form eines Brüokengleichrichters vorgesehen werden, dessen Ausgang mittels einer Reihe von Zenerdioden abgeglichen wird, wie aus Nachstehendem hervorgeht.

Der Widerstand 3 liegt im Nebenschluß zu einer Zenerdiode 9, deren Kathode an die Verbindungspunkte der Widerstände 2 und 3 angeschlossen ist, sowie an den Steuereingang 11 a eines bistabilen Kippschalters 11, der zu einem binären Zähler gehört, welcher insgesamt durch das Bezugszeichen 10 gekennzeichnet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist dieser Zähler 10 drei bistabile Kippschalter 11, 12 und 13 auf, jeder Kippschalter mit einem Steuereingang a, einer Zuführungsklemme b, einer Klemme für Rückstellung auf Null c, einem ersten Ausgang d, an welchem ein Signal auftritt, sobald der Kippschalter sich im logischen Zustand ^Mlⁿ befindet, und mit einem zweiten Ausgang e, der an dem Eingang a des folgenden Kippschalters angeschlossen ist und der ein Signal übermittelt, sobald der Kippschalter im logischen Zustand "Ο* ist.

Alle Klemmen b sind an eine Zuführungsleitung lh angeschlossen, die zu einer Batterie 15 von z. B. 12 V

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über eine Klemme 16 führt.

Alle Klemmen für Rückstellung auf Null c sind an den Aus gang 17 eines Multivibrators 18 angeschlossen, der eine Reihe von Impulsen bestimmter Frequenz liefert, vorzugsweise regelbar. Dieser Multivibrator 18 wird von der Batterie 15 gespeist.

Die ersten Ausgänge d der Kippschalter 11, 12 und 13 sind an entsprechende Eingänge eines ^llUnd"-Tores 19 angeschlossen. Dessen Ausgang liegt über einen Widerstand 20 an Masse, sowie an der Steuerelektrode eines Thyristors 21, dessen Kathoden-Anodenstrom im Nebenschluß zur Spule 8 fließt, die mit dem Kontakt 7 verbunden ist.

Der Verbindungspunkt der Anode des Thyristors 21 und der Spule 8 ist an die Leitung Ik über einen Widerstand 22 angeschlossen, zu welchem eine Meldeleuchte 23 im Nebenschluß liegt.

Diese Alarmvorrichtung arbeitet wie folgt:'

Sobald die Stromspannung von 12 V an den Klemmen 5 und 16 angelegt wird, wird die Spule 8 so erregt, daß der Kontakt 7 sich schließt. Anschließend werden die Impulse von 2^0 V aus der Impuls quelle 6 an die Detektorröhre 1 gelegt. Gleichzeitig liefert der Multivibrator 18 Impulse für Rückstellung auf Null an die Eingänge ο 3« der Kippschalter ll_t 12 und 13 mit einer vorbestimmten Frequenz. Biese Bedingungen entsprechen dem-Zustand der Alarmvorrichtung für Überwachung. Während der Zeit der Überwachung kann nun die Detektorröhre 1 von einer

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Strahlung solcher Art, wie oben angeführt, getroffen werden. Das Auftreffen der Strahlung auf die Detektorröhre 1 ruft eine Glimmentladung infolge des Impulses von 2¹K) V hervor, der zum Zeitpunkt des Auftreffens darin auftritt. Die Röhre wird somit für die gesamte.Bauer des Impulses leitend, so daß an den Klemmen des Widerstandes 3 eine Spannung erzeugt wird. Dauert die Strahlung an, so ruft der nächste Impuls von 2*+0 V eine neue Glimmentladung hervor und so einen weiteren Spannungsimpuls an den Klemmen des Widerstandes 3. Da diese Impulse an den Binarzähler 10 gelegt werden, gehen die Kippschalter 11 bis 13 anschließend auf deren Zustand ^W1^M und zwar bis zur Höhe von sieben Impulsen. Wenn allerdings vor dem Auftreten des siebenten Impulses die Strahlung aufgehört hat, auf die Röhre 1 aufzutreffen, wird der Binärzähler durch den Multivibrator 18 auf Null zurückgestellt und es kann eine neue Zählfolge beginnen. Da die Frequenz der aus dem Multivibrator 18 kommenden Impulse für Rückstellung auf Null einregelbar ist, läßt sich festsetzen, bei welcher Strahlungsstärke der Binärzähler 10 sieben Impulse gezählt haben muß.

Wenn innerhalb des festgesetzten Intervalls sieben Impulse eintreffen, erzeugt der siebente Impuls die Erregung des *^lUnd^tl-Tores 19, wobei alle Ausgänge d der Kippschalter 11 bis 13 unter Spannung stehen. Das "Und*¹-Tor führt zur Auslösung des Thyristors 21, der seinerseits die Spule 8 kurzschließt und die Meldeleuchte 23

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zündet. Diese letztere kann gegebenenfalls in Parallele mit einer Klingelanlage oder einer sonstigen ähnlichen Signalanlage geschaltet werden. Der Kontakt 7 ist offen.

Es läßt sich somit ersehen, daß der Alarm ausgelöst wird, sobald die Strahlung innerhalb eines bestimmten, mittels der vom Multivibrator 18 gelieferten Zeitbasis determinierten Zeitintervalls die Röhre 1 zur Glimmentladung bringt;, was also heißt, daß sich mittels dieses Stromkreises festsetzen läßt, bei welcher Strahlungsstärke die Alarmvorrichtung in Wirkung tritt.

In Fig. 2 ist eine Überwachungsanlage dargestellt, die eine Reihe von Alarmvorriohtungen D₁ bis D_n umfaßt, welche praktisch gesehen mit denjenigen, wie in Fig. 1 dargestellt, gleich sind, abgesehen davon, daß die Impuls quelle 6 durch eine gemeinsame Impuls quelle 2k ersetzt wird, die in einem Zentralüberwaehungsstand PC angeordnet ist, welcher Überwachungsstand sohematisoh durch die punkt-gestriohelten Linien in Fig. 2 gekennzeichnet ist.

Die Kontakte 7 der Alarmvorrichtung en D, bis D sind untereinander und mit den Widerständen 25 und 26 in Reihe geschaltet, wobei dieser Schaltkreis insgesamt an Ausgangsklemmen 27, 28 der Impulsquelle 2k gelegt ist.

Die Alarmvorrichtungen können auf verschiedene Räume eines Gebäudes verteilt werden, um dort das Strahlungsniveau beispielsweise der Ultraviolettstrahlung zu überwachen; in diesem letzteren Fall stellt die gesamte Anlage einen Feuermelder dar.

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Die Alarmvorrichtungen werden mit Gleichstrom von einer Leitung 29 aus gespeist.

Die Impulsquelle 2k umfaßt einen Transformator 30, einen Brückengleichrichter 31» einen Widerstand 32 und drei Zenerdioden inReihenschaltung 33·

Der Zentralstand PC umfaßt ferner eine Batterie 3k von z. B. 12 V, angeschlossen an Masse und an die Stromleitung 29, sowie einen aus zwei Transistoren mit Feldwirkung 35, 36 bestehenden Auslösungsstromkreis, die untereinander mit zweckentsprechender Polarisation über Polarisationswiderstände 37 bis *+0 verbunden sind. Das Gitter des Transistors 35 liegt am negativen Pol der Gleichrichterbrücke 31» d. h. am Verbindungspunkt *+l der Zenerdiodenreihe 33 und dem Widerstand 26, und zwar über den Widerstand 38. Der Punkt *+l ist ebenfalls an das Gitter des Transistors 36 über eine Zenerdiode k2 angeschlossen. Die Anoden dieser Transistoren liegen an Masse, während ihre Stromquellen an die Spule *+3 eines Relais angeschlossen sind, die eine direkt und die andere über den Widerstand kO,

Die Spule *+3 wirkt mit zwei Kontakten kk_t k$ zusammen, um ein Relais der sogenannten "zweistelligen" Art zu

bilden, das heißt, die Kontakte kk und k5 werden nicht bei der gleichen durch die Spule k3 des Relais fließenden Stromstärke geschlossen. Im vorliegenden Beispiel sei angenommen, daß der Kontakt kk sich bei einem Wert der Stromstärke I schließt, dassder Kontakt k5 sich schließt, sobald die Stromstärke etwa 2 I beträgt, wobei selbst-

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verständlich der Kontakt kk bei diesem Wert der Stromstärke geschlossen bleibt.

Die Kontakte kk und k5 sind dafür vorgesehen, die herkömmlichen Signalvorriohtungen BS auszulösen, wie also Leuchten, Klingelanlagen und sonstige Alarmvorriehtungen im Überwachungszentralstand PC. Diese Überwachungsanlage arbeitet wie folgts

Im normalen Zustand, also bei Schließen aller Kontakte 7, sind die Alarmvorriehtungen D₁ bis D_n nicht ausgelöst. In diesem Fall fließt von den Zenerdioden 33 abgeglichener Impuls ions strom durch die von den Kontakten 7 und die Widerstände 25 und 26 gebildete Schaltung. Da die Verbindungsstelle dieser beiden Widerstände an Masse liegt, hat der Punkt kl eine negative 'Spannung.

Der Transistor 35» an den diese Spannung gelegt wird, ist also blockiert. Andererseits wird der Transistor 36 infolge der durch die Widerstände 39 und ko erzeugten Polarisierung leitend. Es fließt somit ein Strom in der Heiaisspule *+3, so daß der Kontakt kk geöffnet ist, da der Strom den Wert I hat. Dieser Kontakt betätigt eine Meldelampe oder sonstige Meldevorriohtungen, um dem tlberwaoher anzuzeigen, daß die Lage normal ist. Sobald das Strahlungsniveau in der Nachbarschaft einer der Alarmvorrichtungen D^ bis D_n über das vorher festgesetzte Niveau steigt, wird die betreffende Alarmvorrichtung, wie oben beschrieben, ausgelöst. Infolge dessen wird der durch die Kontakte 7 und die Widerstände 25 und 26 gebildete Stromkreis so unterbrochen, daß

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die Spannung am Punkt M-I bis zur Spannung an Masse steigt. Dadurch wird der Transistor 35 deblookiert, der dann nur von den Widerständen 37 und 38 polarisiert wird. Die Stromstärke in der Spule *+3 steigt infolge dessen bis auf den Wert von etwa 2 I und der Kontakt k5 wird ebenfalls geschlossen. Am Kontrollpunkt erscheint dann das Alarmsignal, das von z. B. einem Klangsignal oder einem sonstigen Signal begleitet sein kann.

Die vorbesohr!ebene Alarmanlage gibt ferner ein Signal, sobald eine Störung in den Zufuhrleitungen zu den Alarmvorrichtungen auftritt.

Es können verschiedene Fälle dafür in Frage kommen:

1. Kurzschluß zwischen den positiven und negativen Leitern, der die Impulse zuführenden Schaltkreise) in diesem Fall wird die von der Gleiohriohterbrüoke 31 gelieferte Stromstärke beträchtlich erhöht und infolge dessen tritt ein Spannungsabfall an den Klemmen des Widerstandes &6 auf. Die Spannung am Punkt kl wird also in höherem Maße negativ, als im normalen Zustand, so daß an die Zenerdiode k2 gelegte Spannung ihren Schwellenwert erreicht. Diese Diode wird somit leitend und blokkiert den Transistor 36. Da die beiden Transistoren in diesem Fall blockiert sind, wird die Spule **3 nicht erregt und Kontakte kk und k5 sind offen. Ein in der Signalvorrichtung DS erzeugtes Signal zeigt dann den betreffenden Kurzschluß an. Das gleiche Signal wird gegeben, wenn die Leitung 29 an Masse liegt oder wenn die Anschlüsse an die Batterie 3h unterbrochen sind.

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2.1m Fall einer Unterbrechung einer der impulsführenden Leitungen tritt das Alarmsignal auf, denn dieser Zustand ist demjenigen gleich, der sich ergibt, wenn eine der Vorrichtungen D, bis D sich auslöst.

Fig. 3 stellt eine abgewandelte Ausführungsform der Alarmvorrichtung nach Fig. l.dar. Bei dieser Äusführungsform ist das "Und^fl-Tor 19 durch eine vierte Stufe k6 des Binärzählers 10a ersetzt, welche Stufe direkt an der Steuerelektrode des Thyristors 21 liegt.

Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt, die nur als Beispiele angeführt sind.

Es kann also die Leistung des Binärzählers 10 gesteigert werden, indem eine gewisse Anzahl weiterer bistabilder Kippschalter hinzugefügt wird.

Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung und die vorstehend beschriebene Anlage sich insbesondere für Verwendung als Feuermelder eignen.

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Claims

. - 13 Patentansprüche

!./Alarmvorrichtung, die es ermöglicht, durch die Feststellung einer Strahlung in einem gegebenen Raum ein Alarmsignal auszulösen, sobald diese Strahlung ein vorbestimmtes Niveau übersteigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in Kombination umfaßt: Eine gegen Strahlung empfindliche Glimmleuchte (1), eine Impulsquelle (6) mit einer ersten Frequenz, an die Leuchte angeschlossen; eine Zählvorrichtung (10, 10a), deren Eingang an den Schaltkreis der Leuchte und der Impulsquelle angeschlossen ist} einen an die Klemme für Rückstellung der Zählvorrichtung auf Null (c) angeschlossenen Basis-Schaltkreis, wodurch Impulse für Rückstellung auf Null an eine zweite Frequenz geliefert werden; eine an die Zählvorrichtung angeschlossene Auslösevorrichtung (19, 20, 21), sowie eine Signalvorrichtung (23), die durch diese Auslösevorrichtung gesteuert wird.

2. Alarmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählvorrichtung (10, 10 a) aus einem von einer Reihe von bistabilen Kippschaltern (11, 12, 13, *+6) zusammengesetztem Binärzähler besteht.

3. Alarmvorrichtung nach Anspruch 2, daduroh gekennzeichnet, daß die gleichwertigen Ausgänge (d) der Kippschalter (11, 12, 13) an ein ^HUnd^H-Tor (19) angesohlossen sind, das einen Teil der Auslösevorrichtung (19, 20, 21) bildet, wobei diese Vorrichtung ferner einen !Thyristor (21) umfaßt, dessen Steuerelektrode an den

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Ausgang des Tores (19) angeschlossen ist, und wobei der Thyristor parallel zur Spule eines Relais (8) und in Reihe mit einer Signalvorrichtung (23) geschaltet ist.

k. Alarmvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Baäs-Schaltkreis (18) aus einem Multivibrator besteht, dessen Ausgang (17) an die Eingänge für Rückstellung der Kippschalter (11, 12, 13) auf Null

(c) angeschlossen ist. ' -

5· Alarmvorrichtung nach Anspruch 3 s dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des Thyristors (21) direkt an einen Ausgang des letzten Kippschalters (k6) der Zählvorrichtung (10a) angeschlossen ist.

6. Überwachungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zwei Alarmvo rr iohtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umfaßt, die verschiedene entfernte Überwachung sstände (D-^, Dg, D^.···!^) bilden, wobei die Impuls quelle (30, 31» 33) für alle Alarmvorrichtungen gemeinsam und in einem Zentralüberwachungsstand angeordnet ist und wobei ferner jede Alarmvorrichtung (D^, Ώ Ti . * D ^ mit einem durch ihre Auslösevorrichtung (19, 20, 21) gesteuerten Unterbrecher (7) versehen ist, welche Anlage ferner einen an die Impulsquelle (30, 31} 33) angeschlossenen und durch einen Widerstand (25) kurzgeschlossenen Zuführungsstromkreis (25, 26, 27, 28 32) umfaßt, wobei die Unterbrecher in Reihe mit diesem Widerstand geschaltet sind, und ferner mit einem zentralen Schaltkreis für Auslösen des Alarms (35 bis *+5)» der für Spannungsänderung eines der Ansohlußpunkt·

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des Zufiihrungsstromkreises (25, 26, 27, 28, 32) empfindlich ist.

7· Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsquelle (30, 31» 33) aus einem Transformator (30), einer Gleiohriohterbrüeke (3D und einer Reihe von mehreren Zenerdioden (33), parallel zu den Ausgangsklemmen der Gleiohriohterbrüeke geschaltet, besteht.

8. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentral-Auslösungsschaltkreis zwei Transistoren mit

Feldwirkung (35, 36) umfaßt, deren Schaltkreise Anode/ Stromquelle parallel geschaltet sind, wobei dieser Aufbau in Reihe mit der Spule eines Relais (*+3) geschaltet

ist, und wobei ferner einer dieser Transistoren an den Verbindungspunkt (¹^l) des Zuführungsstromkreises angesohlossen ist, während das Gitter des anderen Transistors an diesen Punkt Über eine Zenerdiode (*+2) angeschlossen ist, und wobei ferner das Relais ein solches der Type mit zwei Stellungen (M+, H5) ist.

9> Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansohlußpunkt (*+1) des Zuführungsstromkreises die negative Klemme des Brückengleiohrichters (31) ist.

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