DE2034419B2 - Ionisationsrauchmelder - Google Patents

Description

Platz und steht somit einer weiteren Verkleinerung becherförmigen Leiterteiles angeordnet sind, daß die

des Gerätes entgegen. andere Elektrode der geschlossenen Ionisanonskam-

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, mer innerhalb des becherförmigen Leiterteiles und

eine weitere Verkleinerung eines Ionisationsrauch- elektrisch von diesem isoliert angeordnet ist, und daß

meiders durch die Verwendung eines räumlich klei- 5 mindestens der die Empfindlichkeit herabsetzende

neren Kondensators zu ermöglichen, ohns daß da- Kondensator in dem becherförmigen Leiterteil an-

durch die erreichte Verzögerung des Ansprechens auf geordnet ist. Diese Ausführungsfonn führt zu beson-

einen für die Praxis zu kleinen Wert absinken würde. ders kleinen Abmessungen des gesamten Rauchmel-

Diese Aufgabe wird bei einem Ionisationsrauch- ders, der sich auf diese Weise sehr unaufällig ausbil-

melder der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, io den läßt.

daß erfindungsgemäß die geschlossene Ionisations- Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines

kammer innerhalb der offenen Ionisationskammer Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

und der Kondensator in der geschlossenen Ionisa- F i g. 1 ein Schaltbild eines Ionisationsrauchmel-

tionskammer angeordnet ist und mit seinem anderen ders gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfin-

Belag unmittelbar an den Emitter des Feldeffekttran- xs dung und

sistors angeschlossen ist. Fig.2 eine Schnittansicht, die die wesentlichen

Dadurch wird insgesamt eine wesentliche Verklei- Bestandteile der mechanisch υ Konstruktion eines

iierung des Rauchmelders erreicht, wobei d:e ge- lonisationsrauchmelders gemäb finem Ausführungs-

wünschte Verzögerungszeit relativ groß bleibt, da die beispiel der Erfindung zeigt.

erwähnte Schaltung des Kondensators den Feldef- ao Der Rauchmelder gemäß F i g. 1 enthält eine gefekttransistor zu einer effektiven Vergrößerung der schlossene Ionisationskammer 10, in der sich zwei tatsächlichen Kondensatorkapazität auf Grund des Elektroden 11 und 12 sowie eine radioaktive Strah-Miller-EfTektes benutzt. Infolge dieses Effektes wird lungsquelle 13 befinden, und eine offene Ionisationsder tatsächliche Kapazitätswert auf das (1 + g)-fache kammer 20, in der sich in entsprechender Weise zwei effektiv vergrößert, wobei g der Verstärkungsfaktor 35 Elektroden 21 und 22 sowie eine radioaktive Strahdes Feldeffekttransistors ist. Es läßt sich aho ein lungsquel'e 23 befinden. Die beiden Ionisationskam-Kondensator relativ kleinen Kapazitätswertes mit merr. 10 und 20 sind in Reihe zwischen zwei Leitunentsprechend k'einen räumlichen Abmessungen ver- gen 1 und 2 geschaltet, die zu einer nicht dargestellwenden, ten Spannungsquelle führen. Mit der Verbindung 4

Zwar gibt es Kondensatoren mit hinsichtlich ihren 30 der beiden Ionisationskammern ist die Steuerelek-

räumlichen Abmessungen relativ großem Kapazitäts- trode 31 eines Feldeffekttransistors 30 verbunden,

wert in Form von Elektrolytkondensatoren, aber dessen Abflußelektrode 32 unmittelbar an die Lei-

diese haben den Nachteil, daß sie im Laufe der Zeit tung 1 angeschlossen ist, während seine Quellenelek-

ihren Kapazitätswert verändern, so daß die An^rech- trode 33 über einen Arbeitswiderstand 3 mit der Lei-

empnndlic''keit des Rauchmelders über längere 35 tung 2 verbunden ist. Zwischen die Steuerelektrode

Zeiträume nicht konstant bleibt und damit die ge- 31 und die Quellenelektrode 33 des Feldeffekttransi-

wünschte Wirkung nicht gewährleistet ist. store 30 ist ein die Empfindlichkeit herabsetzender

Auch ist der Miller-Effekt zur Vergrößerung der Kondensator 8 geschaltet. Die Quellenelektrode 33 wirksamen Kapazität eines Kondensators grundsätz- des Feldeifekttransistors 30 ist außerdem über eine lieh bekannt, beispielsweise bei einem Integrations- 40 Zenerdiode 5 mit der Steuerelektrode 41 eines Thyriglied, bei dem statt eines großen Integrationskonden- stors 40 verbunden, dessen Anode 42 und Kathode sators ein mit einem Transistor zusammengeschalte- 43 mit der Leitung 1 bzw. 2 verbunden sind. Zwiter kleiner Konde: sator verwendet wird, der in der sehen die Steuerelektrode 41 des Thyristors 40 und Integrationsschaltung mit effektiv größerer Kapazität die Leitung 2 sind ein Kondensator 6 und parallel zu wirkt (schweizerische Patentschrift 361620). jedoch 45 diesem ein Widerstand 7 geschaltet,
ist der Kondensator hier in üblicher Weise zwischen Fi g. 2 zeigt im Vertikalschnitt, wie der Rauchmel-Basis und Kollektor dieses Transistors geschaltet, der gemäß Fig. 1 praktisch aufgebaut sein kann. In während er bei der Erfindung in unüblicher Weise Γ i g. 2 sind die wesentlichen Teile der Schaltungsanzwischen Steuerelektrode und Quellenelektrode des Ordnung gemäß F i g. 1 dargestellt, gleiche Teile sind Feldeffekttranisistors geschaltet ist, wobei die Quel- 50 in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen lenelektrode über einen Arbeitswiderstand an einem bezeichnet. Die eine Elektrode 22 der offenen Ionisa-Pol der Betriebsspannungsquelle liegt. tionskammer 20 dient gleichzeitig als Gehäuse der

Eine besondere Ausführungsform des erfindungs- Einrichtung nnd ist mit ihrem unteren Teil an einer gemäßen lonisationsrauchmelders besteht darin, daß isolierenden Grundplatte 14 befestigt. Die Elektrode die eine der beiden Elektroden der offenen Ionisa- 55 22 weist eine Anzahl von Durchbrechungen 24 auf, tionskammer ein Gehäuse für den Rauchmelder bil- durch die Rauch in ihr Inneres eintreten kann. Die det, das eine Anzahl von Durchbrechungen aufweist, isolierende Grundplatte 14 wird z. B. an der Decke durch die Rauch in das Innere des Gehäuses eintre- eine? Raumes befestigt. Die andere Elektrode 12 der ten kann, daß dir andere Elektrode der offenen Ioni- offenen Ionisationskammer 20 trägt auf ihrer einen sationskammer und die eine der beiden Elektroden 60 Seite die radioaktive Strahlungsquelle 23. Die Elekcler geschlossenen Ionisat^;oi.skammer beide aus trode 12 ist an einer isolierenden Platte 9 befestigt einem einzigen, becherförmigen Leiterteil bestehen, und in der Elektrode 22 durch eine Stütze 16 befedessen offenes Ende durch eine isolierende Platte ge- stigt, die von der Grundplatte 14 hochstellt. Die schlossen ist und dessen Außen- bzw. Innenseite als Rückseite der Elektrode 12 bildet die Elektrode 21 Elektrode für die offenen bzw. geschlossenen Ionisa- 65 der geschlossenen IonisationskammerlO und trägt die tionskammern dienen, daß die radioaktiven Strah- Strahlungsquelle 13 für diese Ionisationskammer, lungsquellen der geschlossenen und offenen Ionisa- Die andere Elektrode 11 der geschlossenen Ionisationskammer an der Innen- bzw. Außenfläche des tionskamn.cr 10 isc durch eine Stütze 17 gegenüber

5 6

der radioaktiven Strahlungsquelle 13 gehaltert. Wenn tritt, lädt sich der Kondensator 8 auf die durch das die Stützen 16 und 17 aus einem zusammenhängen- Impedanzverhältnis der Ionisationskammern gegeden Metallteil bestehen, können sie als elektrische bene Spannung auf, und die Spannung an der Steuer-Verbindung zwischen der Elektrode 11 und der Lei- elektrode 31 des Feldeffekttransistors 30 nimmt enttüng 1 (Fig. 1) dienen. Wenn die Stützen 16 und 17 5 sprechend zu. Hierdurch steigt auch der die Quellenjedoch aus Isoliermaterial bestehen, wird die Elek- Abflußstrecke des Feldeffekttransistors 30 durchflietrode Il über einen durch die Stützen 16 und 17 ver- ßende Strom an, uhd der Spannungsabfall am Ar^ laufenden Leiter mit der Leitung 11 verbunden. Der beitswiderstand 3 überschreitet schließlich d.e Zener-Feldeffekttransistor 30 und der Kondensator 8 sind spannung der Zenerdiode 5. Der Steuerelektrode 41 innerhalb der Elektrode 21 so angeordnet, daß Teile io des Thyristors 40 wird dann durch die Zenerdiode 5 dieser beiden Bauelemente in die isolierende Platte 9 ein Zündsignal zugeführt, so daß der Thyristor 40 eingebettet sind. Die Steuerelektrode 31 des Feldef- zünden kann und ein Signal, das eine durch Feuer fekttransistors 30 ist mit einem Punkt 4 der Elek- verursachte Rauchentwicklung anzeigt, zu der trode 21 und damit der Elektrode 12 verbunden, die Alarmvorrichtung am Ort der Spannungsquelle über-Abflußelektrode 32 ist an die Elektrode 11 ange- 15 tragen wird.

schlossen, und der Anschluß der Quellenelektrode 33 Die vorliegende Erfindung ist besonders bei Anist durch die isolierende Platte 9 hindurchgeführt. wendung auf Ionisationsrauchmelder kleiner Abmes-Die eine Klemme des Kondensators 8 ist mit dem sungen vorteilhaft. Wenn nämlich der Ionisations-Schaltungspunkt4 verbunden, während seine andere rauchmelder selbst klein ist, sind selbstverständlich Klemme an die Steuerelektrode 33 des Feldeffekt- ao auch die Ionisationskammern 10 und 20 sowie die transistors 30 angeschlossen ist. Elektrodertkapazitäten der Ionisationskammern

Im Betrieb des oben beschrieben Ionisationsrauch- klein» Wenn die Elektrodenkapazitäten klein sind, meiders liegt eine vorgegebene Spannung zwischen spricht der Rauchmelder aber sehr rasch an und er den beiden Leitungen 1 und 2, so daß durch die bei- hat dementsprechend eine unerwünscht hohe Empden Ionisationskammern ein konstanter Ionisations- 25 findlichkeit, die schon bei sehr geringer Rauchentstrom fließen kann. Wenn kein Rauch vorhanden ist, wicklung, z. B. durch Tabakrauch oder durch einen hat die Spannung an der Verbindung 4 der beiden Luftzug zu Fchlalarrnen führt. Gemäß der Erfindung Ionisationskammern 10 und 20 einen bestimmten wird die Rauchempfindlichkeit durch einen zwischen Wert, der von den Innenwiderständen der beiden die Steuerelektrode 31 und die Quellenelektrode 33 Ionisationskammern abhängt. Der durch die Quellen- 30 des Feldeffekttransistors 30 geschalteten Kondensa-Abflußstrecke des Feldeffekttransistors 30 fließende tor 8 auf einen für die jeweilige Anwendung geStrom ist dann im Wesentlichen Null oder zumindest wünschten Wert herabgesetzt.

so klein, daß der infolge dieses Stromes am Arbeits- Eine andere Möglichkeit, die Ansprechempfindwiderstand 3 auftretende Spanhungsabfall die Zener- lichkeit des Rauchmelders herabzusetzen, besteht spannung der Zenerdiode 5 nicht überschreitet, Zur 35 darin, die Kapazität des an die Steuerelektrode 41 Steuerelektrode 41 des Thyristors 40 gelangt daher des Thyristors 40 angeschlossenen Kondensators 6 zu auch kein Zündsignal, so daß der Thyristor 40 ge- erhöhen. Da die Eingangsimpedanz der Steuereleksperrt bleibt und die auf der Seite der Spannungs- trode 41 des Thyristors 40 jedoch sehr niedrig ist, quelle angeschlossene Alarmvorrichtung keinen muß die Kapazität des Kondensators 6 sehr groß geAlarm gibt. 40 macht werden, um eine Zeitkonstante ausreichender

Wenn in die offene Ionisationskammer 20 Rauch Größe zu erhalten. Dies ist für einen kleinen Aufbau eintritt, nimmt ihr Widerstand zu, und der sie durch- des Ionisationsrauchmelders ebenso nachteilig wie fließende Ionisationsstrom wird entsprechend klei- aus wirtschaftlichen Gründen. Wenn der Kondensaner. Für die Spannung an der Verbindung 4 der bei- tor 8 jedoch gemäß der Erfindung zwischen die den Ionisationskammern besteht dann eine Neigung 45 Steuerelektrode 31 und die Quellenelektrode 33 des zur Zunahme. Wenn nur Während einer verhältnis- Feldeffekttransistors 30 geschaltet wird, ist anderermäßig kurzeh Zeitspanne, z.B. einigen Sekunden, seits die vom Verbindungspünkt4 der beiden Ionisa-Rauch in die offene Ionisationskammer 20 gelangt, tionskammern in Richtung auf den Feldeirekttransireicht dies jedoch nicht aus, um den zwischen die stör 30 gesehene EingangskarJazität wegen des Miller-Steuerelektrode 31 uhd die Quellenelektrode 33 des 50 Effektes das (1 + G)-fache der tatsächlichen Kapazi-Feldeffekttransistörs 30 geschalteten Kondensator 8 tat des Kondensators 8. Dabei bedeutet G den Vervollständig aufzuladen. Die Spannung an der Steuer- Stärkungsfaktor des Feldeffekttransistors 30.
elektrode 31 des Feldeffekttransistors 30 steigt dann Selbst ein Kondensator 8 mit einer sehr kleiner nicht so weit an, daß ein nennenswerter Strom durch Kapazität vermag also die Empfindlichkeit nennensdie Quellen-Abflußstrecke des Feldeffekttransistors 55 wert herabzusetzen. Da der Kondensators nur eins 30 fließt. Auch in diesem Falle wird der Steuerlek- sehr kleine Kapazität zu haben braucht, können auch trode 41 des Thyristors kein Zündsignal zugeführt, seine Abmessungen klein gehalten werden, und er laß so daß der Thyristor gesperrt bleibt und kein Alarm sich leicht zusammen mit dem Feldeffekttransistor 3( ausgelöst wird. Das kurzzeitige Eintreten von Rauch in der geschlossenen Ionisationskammer 10 unter in die offene Ionisationskammer kann z.B. durch 60 bringen, wie es in Fig.2 dargestellt ist. Durch di< den Rauch von einer Zigarette oder eine kurzzeitige Unterbringung des Kondensators 8 und des Feldef Rauchentwicklung von einem Küchenherd herrüh- fekttransistors 30 in der geschlossenen Ionisations ren. kammer 10 werden diese Bauteile ge^en Ei iflüssi

Wenn in die offene Ionisationskammer 20 jedoch der Außenluft geschützt, so daß die Eigenschaftei

während einer längeren Zeitspanne (die z. B. größer 65 sich nicht allmählich verschlechtern, sonder eher sta

als einige Sekunden sein kann) dauernd Rauch ein- bil sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

stimmt ist. Die Aufladespannung dieses Kondensa- Patentansprüche: tors wird mit Hilfe eines durch eine Kippschaltung gesteuerten Relais periodisch abgetastet und für die

1. Ieaisationsrauchmelder mit einer offenen Steuerung einer Doppelbasisdiode benutzt, mit Hilfe und einer geschlossenen Ionisationskammer, die S deren ein weiterer Kondensator eines ebenfalls an die jeweils zwei Elektroden und eine Strahlungs- Spannung gelegten .RC-Gliedes periodisch entladen quelle enthalten und elektrisch in Reihe an eine wird. Solange kein Rauch in die Ionisationskammer Spannungsquelle geschaltet sind, und mit einem eindringt, ist der Ionisierungsstrom groß genug, um mit seiner Kanal-Stromstrecke ebenfalls an die den erstgenannten Kondensator so weit aufzuladen, Spannungsquelle geschalteten Feldeffekttransi- io daß die den zweiten Kondensator entladende Dopstor, dessen Steuerelektrode an den Verbindungs- peibasisdiode zum Leiten gebracht wird, so daß sich punkt der Ionisationskammern angeschlossen ist die Spannung am zweiten Kondensator nicht auf den und mit einem Spannungsänderungen an der zur Auslösung einer Alarmvorrichtung erforderlichen Steuerelektrode verzögernden Kondensator ver- Wert aufladen kann. Dringt dagegen Rauch in die bunden ist, dadurch gekennzeichnet, 15 Ionisationskammer ein, so sinkt der IonisierungsdaC die geschossene Ionisationskammer (10) in- strom, und der erstgenannte Kondensator lädt sich nerhalb der offenen Ionisationskammer (20) und nicht genügend weit auf, um die Doppelbasisdiode der Kondensator (8) in der geschlossenen Ionisa- zum Leiten zu bringen, so daß sich der zweite Kontionskammer (10) angeordnet ist und mit seinem densator des i?C-Gliedes weiter aufladen kann, bis anderen Belag unmittelbar an den Emitter (5) des 20 die Alarmeinrichiung ausgelöst wird.
Feldeffekttransistors (30) angeschlossen ist. Es sind ferner Ionisationsrauchmelder bekannt

2. Ionisationsrauchmelder nach Anspruch 1, (französische Patentschrift 1 521 968), bei denen dadurch gekennzeichnet, daß die eine (22) der zwei Ionisationskammern in Reihe geschaltet sind beiden Elektroden (21, 22) der offenen Ionisa- und der Verbindungspunkt der beiden Ionisationstionskammer (20) ein Gehäuse für den Rauch- 25 kammern an die Steuerelektrode eines Feldeffektmelder bildet, rtas eine Anzahl von Durchbre- transistors gelegt ist, dessen zwischen seiner Quellenchungen (24) aufweist, durch die Rauch in das elektrode und Senkenelektrode verlaufende Haupt-Innere des Gehäuses eintreten n.ann, daß die an- stromstiecke in Reihe mit Widerständen parallel zur dere Elektrode (21) der orfenen lonisationskam- Reihenschaltung der beiden Ionisationskammern mer und die eine (12) der beiden Elektroden (11, 30 liegt. Die Abflußelektrode des Feldeffekttransistors 12) der geschlossenen Ionisationskammer (J.ü) ist an die Steuerelektrode eines gesteuerten Siliziumbeide aus einem einzigen, becherförmigen Leiter- gleichrichters angeschlossen. Beim Eindringen von teil bestehen, dessen offenes Ende durch eine iso- Rauch in die offene Ionisationskammer (die andere lierende Platte (9) geschlossen ist und dessen ist eine geschlossene Referenzkai/irner) ändert sich Außen- bzw. Innenseite als Elektrode für die of- 35 das Spannungsteilerverhältnis des durch die beiden fenen bzw. geschlossenen Ionisationskammern Ionisationskammern gebildeten Widerstandes und dienen, daß die radioaktiven Strahlungsquellen damit die Spannung an der Steuerelektrode des FeId-(13, 23) der geschlossenen und offenen Ionisa- effekttransistors. Die damit einhergehende Stromäntionskammer (10, 20) an der Innen- bzw. Außen- derung des den Transistor durchfließenden Stromes fläche des becherförmigen Leiterteiles angeordnet 40 bewirkt eine Änderung des Spannungsabfalls am Absind, daß die andere Elektrode (11) der geschlos- flußelektrodenwiderstanri, so daß der gesteuerte Sisenen Ionisationskammer (10) innerhalb des be- liziumgleichrichter eingeschaltet wird und die Alarmcherförmigen Leiterteiles und elektrisch von die- einrichtung anspricht. Derartige Ionisationsrauchsem isoliert angeordnet ist und daß mindestens meider sprechen aber sehr schnell an und sind daher der die Empfindlichkeit herabsetzende Konden- 45 häufig zu empfindlich, »o daß schon bei kurzzeitig in sator (8) in dem bechförmigen Leiterteil angeord- die offene Ionisationskammer gelangendem Tabaknet ist (F i g. 2). rauch oder bei einem Luftzug ein Alarm ausgelöst

werden kann. Aus diesem Grunde ist an die Steuer-

elektrode ein Verzögerungskondensator angeschaltet,

50 der einen Integrationseffekt bewirkt und die Änderungsgeschwindigkeit der Spannung an der Stener-

Die Erfindung betrifft einen Ionisationsrauchmel- elektrode herabsetzt. Dadurch wird erreicht, daß sich der mit einer offenen und einer geschlossenen Ioni..a- die Steuerelektrodenspannung erst innerhalb einer tionskammer, C^;e jeweils zwei Elektroden und eine bestimmten Ansprechzeit auf den zum Auslösen der Strahlungsquelle enthalten und elektrisch in Reihe an 55 Alarmanlage notwendigen Wert ändert, so daß kurzeine Spannungsquelle geschaltet sind, und mit einem zeitig in die offene Ionisationskammer eindringender mit seiner Kanal-Stromstrecke ebenfalls an die Span- Rauch noch keinen Alarm auslöst, sondern die Alarmnungs.quelle geschalteten Feldeffekttransistor, dessen auslösung erst nach einem längeren Auftreten von Steuerelektrode an den Verbindungspunkt der Ioni- Rauch erfolgt. Nun sind derartige Verzögerungskonstationskammern angeschlosen ist und mit einem 60 densatoren, welche die gewünschte Verzögerungszeit Spannungsänderungen an der Steuerelektrode ver- bewirken wollen, baulich relativ groß, so daß sie zögernden Kondensator verbunden ist. einer Verkleinerung des gesamten Rauchmelders, der

Aus der schweizerischen Patentschrift 465 445 ist ja möglichst unauffällig sein soll, im Wege stehen,

ein Ionisationsrauchmelder bekannt, bei welchem ein Man hat die Verzögerungskondensatorsn daher ne-

Kondensatcr über die Ionisationskammer aus einer 65 ben anderen Bauelementen in den Gehäusefuß des

Spatnungsquelle aufgeladen wird, wobei die Ge- Rauchfühlers verlegt (schweizerische Patentschrift

scliwiiidigkeit der Aufladung durch die Größe des 437 056 und deutsches Gebrauchsmuster 6 600 384).

lonisierunRSStroms in der Ionisationskammer be- Aber auch hier benötigt dieser Kondensator seinen