DE2327497B2 - Melder fuer widerstandsaenderungen mit nachgeschalteter alarmeinrichtung - Google Patents

Description

dung vor allem darin, daß der Melder sich ständig als Ganzes selbst überwacht und bei Ausfall und/ oder Änderung eines Schaltungsteiles oder auch Schaltungselements eine Meldung abgibt. So kann beim bekannten nicht unterschieden werden, falls die Schwingungen angefacht werden oder aussetzen, ob diese Zustandsänderung tatsächlich auf eine Änderung der (zu überwachenden) physikalischen Größe oder auf den Melder oder dessen Komponenten zurückzuführen ist. Zur Überprüfung der Betriebsbereitschaft käme allenfalls eine Maßnahme vergleichbar der im Zusammenhang mit der CH-PS 4 68 683 geschilderten Brandprobe in Betracht, im Falle der DT-AS 14 66 554 also Schaffung eines »künstlichen« Füllstandes durch Eintauchen des Fühlers in eine Materialprobe oder Zuschalten einer Impedanz zwischen die Klemmen des Gebers. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine zum Stand der Technik zählende Schaltungsanordnung eines Feuerwarngeräts,

F i g. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Melders nach der Erfindung,

F i g. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Melders unter Verwendung einer integrierten Schaltung,

F i g. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines MeI-ders nach der Erfindung als Variante zu 'en in den F i g. 2 und 3 dargestellten Anordnungen,

F i g. 5 eine Zusammenschaltung von mehreren parallelgeschalteten, sich gegenseitig und selbsttätig überwachenden Einzelnieldern,

F i g. 6 eine Zusammenschaltung von mehreren in Serie geschalteten, sich gegenseitig und selbsttätig überwachenden Einzelmeldern,

F i g. 7 ein Ausführungsbeispiel einer Auswerteeinrichtung,

F i g. 8 ein Ausführungsbeispiel eines Melders nach der Erfindung zur Überwachung von Füllständen,

F i g. 9 eine Abwandlung der in F i g. 8 dargestellten Melderanordnung,

Fig. 10 eine weitere Abwandlung eines Melders nach der Erfindung zur Überwachung von Temperaturen.

In Fig. 1 ist ein herkömmlicher Melder für Widerstandsändeningen, ein sogenannter Ionisitionsmelder, beispielsweise dargestellt. Es besteht aus einem Änderungen von physikalischen Größen in Widerstandsänderungen zwischen seinen Klemmen umsetzenden Geber 1, einem Schwellwertverstärker eine Alarmeinrichtung A, in diesem Fall ein Glühlampenpaar 13, 14 eingeschaltet werden.

Die Wirkungsweise des oben beschriebenen Ionisationsmelders geht aus folgendem hervor: Nach Anlegen der Betriebsspannung l/„ wandern — bedingt durch die Ionisation — Elektronen zur Elektrode 4, die Ionen zur Elektrode 3. Es fließt ein Strom, welcher einen Spannungsabfall über dem Gate-Widerstand 6 zur Folge hat. Ist der Spannungsabfall an diesem Widerstand 6 genügend groß, so wird der MOSFET durchgesteuert, wodurch wiederum der Transistor 9 ebenfalls durchgesteuert wird. Als Folge davon zieht Relais 10 an und betätigt den Umschallkontakt 12. Lampe 13 leuchtet auf.

Ändert sich die Ionisation in der Ionisationskammer, beispielsweise durch Brandgase oder Rauchpartikeln, so vermindert sich der Stromfluß durch die Ionisationskammer 1 bzw. durch den Gate-Widerstand 6. Unterhalb einer bestimmten Spannung über dem Gate-Widerstand sperrt der MOSFET 5, das Relais 10 fällt ab und legt die Lampe 14 an die Betriebsspannung U/j.

Eine Verschlechterung des Isolationswiderstandes in dem Geber 1, der Ionisationskammer, oder ein Defekt der Transistoren 5 und/oder 9 tritt beim Normalbetrieb eines solchen Ionisationsmelders nicht in Erscheinung und kann in der Regel erst beim Brandversuch festgestellt werden. Andererseits kann durch Veränderung der elektrischen Parameter der Schaltung ein Fehlalarm ausgelöst werden.

Um diesen Mangel zu beheben, wird die in F i g. 1 dargestellte Schaltung durch Mittel zur selbsttätigen Überwachung in Form einer Rückkopplungsschaltung erweitert. Dies ist in der Schaltungsanordnung der Fig. 2 beispielsweise dargestellt. In den Fig. 1 und 2 sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.

Gegenüber der Anordnung der F i g. 1 unterscheidet sich die in F i g. 2 dargestellte Melderanordnung durch eine aus einem ÄC-Glied, Widerstand 15 und Kondensator 16 bestehende Rückkopplung vom Ausgang des Schwellwertverstärkers auf den Eingang desselben. Diese Rückkopplung wird durch das Relais 10 bewirkt, dessen Schaltkontakte bei Erregung den Widerstand 15 des 7?C-Gliedes an Massepotential oder an eine gegenüber der Betriebsspannung noch negativere Spannung [/_ legen. Im nicht erregten Zustand ist der genannte Widerstand über den Schalt-

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V_s und einer Alarmeinrichtung A. Der Geber ist

beispielsweise eine Ionisationskammer. Diese besteht 50 kontakt 12 an U_B gelegt.

aus einer radioaktiven Strahlenquelle 2, z. B. eine Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ge

mäß F i g. 2 geht aus folgendem hervor:

Beim Anlegen der Betriebsspannung U_B steigt die Spannung am Kondensator 16 und damit auch an den Klemmen des Gebers 1 nach dem Exponentialgeset2 an. Die Anstiegsgeschwindigkeit ist durch das RC-Glied 15, 16 definiert. Dieser Spannungsanstieg dauert so lange an, bis die Gate-Spannung air MOSFET ausreicht, diesen durchzusteuern. Al« Folge davon steuert auch Transistor 9 durch, da; Relais 10 zieht an.

Der Schaltkontakt 12 des Relais 10 legt das schal terseitige Ende des Widerstandes 15 an Masse odei

_tim an die genannte negative Spannung U_, wodurch dei

verbunden. Im Kollektorkreis des Transistors 9 liegt 65 Kondensator 16 über diesen Widerstand entlader ein Relais 10, dessen Spule von einer Freilaufdiode wird. Unterschreitet die Spannung an den Plattei U oberbrückt ist. Das Relais 10 weist einen Um- dieses Kondensators einen bestimmten Wert, fällt da schaltköntakt 12 auf. Mittels dieses Kontaktes kann Relais 10 wieder ab, der Aufiadevorgang des Kon

Americium-241- oder eine Cäsium-lBT-jQuelle, geringer Dosisleistung. Diese Quelle ist auf einer gleichzeitig als Elektrode 3 dienenden Trägerplatte angeordnet. Dem Strahler gegenüber ist eine Elektrode 4 vorgesehen. Beide Elektroden bilden die Klemmen des Gebers 1.

Der Schwellwertverstärker Vg ist zweistufig aufgebaut. Er weist einen als Source-Stufe geschalteten Metalloxid-Feldeffekt-Transistor 5, im folgenden MOSFET genannt, mit Gate-Ableitwiderstand 6, Drain-Widerstand 7 und Source-Widerstand 8 auf. Die Basis des nachfolgenden Transistors 9 ist galvanisch mit dem Drain-Anschluß des MOSFET 5

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densators beginnt von neuem. Am Kollektor des Transistors 9 entsteht eine annähernd rechteckförmige Spannung mit einer Amplitude von annähernd Ui₁. Die Frequenz dieser Spannung wird im wesentlichen von der Zeitkonstante des aus dem Widerstand S 15 und Kondensator 16 bestehenden ftC-Gliedes bestimmt. Diese zwischen Kollektor des Transistors 9 und Masse oder U_lt abgreifbare Spannung U₉ gibt in eindeutiger Weise Aufschluß über die Funktionstüchtigkeit des Indikators und über Veränderungen des Ionisationsvermögens innerhalb der Ionisationskammer 1.

Es können im wesentlichen vier unterschiedliche Zustände des Melders auftreten:

a) Die Ausgangsspannung U₉ hat eine Amplitude von annähernd Un, ihre Frequenz entspricht dem durch das /?C-Glied bestimmten »Sollwert«,

b) die Frequenz der Ausgangsspannung U₉ weicht von diesem »Sollwert« ab,

c) die Ausgangsspannung U₉ ist keine Wechselspannung mehr, ihre Amplitude beträgt annähernd t/„,

d) die Amplitude der Ausgangsspannung U₉ ist auf annähernd die Restspannnung des Transistors 9 gesunken, es sind keine Schwingungen mehr feststellbar.

Im Fall a) ist der Melder funktionsbereit, das Iontsationsvermögen in der Ionisationskammer 1 hat sich praktisch nicht verändert.

Im Fall b) ist die Funktionsbereitschaft des Melders nicht mehr zu 100 Prozent gegeben. Es haben sich aktive oder passive Komponenten des Indikators, seine Versorgungsspannung U₁₁ oder andere Größen verändert, die eine Überprüfung notwendig machen.

Im Fall c) ist der Melder defekt.

Im Fa¹I d) ist der Transistor 9 durchgesteuert: Brandgase oder Rauchteilchen in der Ionisationskammer haben den Melder zum Ansprechen gebracht.

Zur Unterscheidung der geschilderten vier Betriebszustände des Melders kann neben der Kollektorspannung des Transistors 9 auch die Spannung U₁₉ zwischen den Platten des Kondensators 16 herangezogen werden. Auch diese Spannung U₁₆ ist eine Wechselspannung mit einer durch das i?C-Glied IS, 16 definierien Frequenz, jedoch kleinerer Amplitude als die am Kollektor des Transistors 9 abgreifbare Wechselspannung.

Darüber hinaus vermittelt die genannte Spannung U₁₆ eine weitere, für die Funktionstüchtigkeit und Ansprechempfindlichkeit des Melders charakteristische Information.

Wie vorstehend erwähnt, ist diese Spannung eine annähernd rechteckförmige Wechselspannung mit durch das ÄC-Glied 15, 16 definierten Frequenz. Im Gegensatz zur Spannung am Kollektor des Transistors 9 schwankt diese Spannung U₁₀ zwischen folgenden zwei Gleichspannungspegeln IZ₁ und U₂:

U₁: Ist der Widerstand 15 mit der Versorgungsspannung U_n verbunden, so lädt sich der Kondensa- 6c tor 16 über den genannten Widerstand auf, so lange, bis die Spannung über dem Gate-Widerstand 6 den MOSFET 5 durchsteuert. Dieser Spannung am Gate entspricht eine bestimmte Spannung über dem Kondensator, da der Widerstand 5, die Ionisationskammer 1 und der Gate-Widerstand eine Spannungsteilerkette zwischen U_B und Masse bilden.

IZ₂: Nach dem Durchsteuern des MOSFET 5 zieht das Relais 10 an, und der Widerstand 15 wird mittels Schalter 12 an l/. gelegt. Die Entladung des Kondensators 16 über den Widerstand 15 dauert so lange an, bis die Spannung am Gate des MOSFET 5 nicht mehr ausreicht, diesen durchzusteuern. Im Zeitpunkt des Sperrens dieses MOSFET liegt eine bestimmte Spannung zwischen den Platten des Kondensators 16. Diese unterscheidet sich von dem oben definierten Spannungspegel U₁, bedingt durch die Hysteresis des Schwellwertverstärkers, in ganz bestimmter Weise. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser Pegel t/., kleiner als der Pegel U₁.

Die beiden Pegel U₁ und U₂ sind ein Maß für die Funktionstüchtigkeit und Ansprechempfindlichkeit des Melders. Dies geht aus folgendem hervor:

Ändert sich aus irgendeinem Grunde der Wert des Widerstandes 6, die Betriebsspannung, die Ansprechschwelle des Schwellwertverstärkers od. dgl., so wirkt sich dies unmittelbar auf die genannten Pegel aus, da sich dann ebenfalls das Spannungsteilerverhältnis der Spannungsteilerkette 15, 1, 6 ändert. Somit kann neben der Spannung am Kollektor des Transistors 9 auch die Spannung U₁₆ zwischen den Platten des Kondensators 16 auf die noch zu beschreibende Weise weiterverarbeitet werden. Im letztgenannten Fall ist es jedoch zweckmäßig, nicht direkt die Spannung f/,_e einer meist räumlich vom Indikator getrennten Auswerteeinrichtung zuzuführen, sondern einen Impedanzwandler dazwischenzuschalten.

Aus den obigen Darlegungen wird ein weiterer großer Vorteil des vorgeschlagenen Indikators deutlich: Der Arbeitspunkt des Indikators »pendelt« sozusagen stets um seinen Bereich größter Ansprechempfindlichkeit. Änderungen der Dosisleistung der Strahlenquelle oder sonstige, sich nachteilig auf die Ansprechschwelle des Melders auswirkende Umgebungseinflüsse werden ausgeregelt.

Bedingt durch die genannten Pendelungen, kommt man daher auch mit geringeren Dosisleistungen der Strahlenquelle aus. Dies wiederum ermöglicht es, geringeren Aufwand bei der Abschirmung der Strahlenquelle zu treiben.

Ein mögliches Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zur Auswertung der ein Maß für die Funktionsbereitschaft des Melders nach F i g. 2 darstellenden Ausgangsspannungen U₉ bzw. U₁₆ ist in F i g. 7 dargestellt.

Diese Auswerteschaltung besteht aus einem Schmitt-Trigger 17, dem ein monostabiler Multivibrator 18 nachgeschaltet ist. An den Q-Ausgang des Multivibrators 18 schließt sich ein Tiefpaß, bestehend aus dem Widerstand 19 und dem Kondensator 20, an. Die an den Platten des Kondensators 20 anliegende Spannung CZ₂₀ kann an einem Spannungsmesser 21 abgelesen werden. Vorzugsweise findet ein Spannungsmesser Verwendung mit durch den Zeig« betätigten, auf der Ableseskala verschiebbaren Schaltkontakten. Über- oder unterschreitet die Spannung U₂₀ definierte Werte, so werden die Kontakte geschlossen und beispielsweise Alarmlampen A od. dgl. eingeschaltet. Schmitt-Trigger, monostabiler Multivibrator und auch derart aufgebaute Spannungsmesser sind bekannt und werden nicht näher erläutert.

Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung geht aus folgendem hervor:

Entspricht die Spannung am Kollektor des Transistors 9 (Fig. 2) bezüglich Amplitude und Frequenz dem Sollwert (Fall a), so schaltet der Schmitt-Triggei

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17 bei jedem Überschreiten eines bestimmten Spannungswertes, der größer als die Restspannung des Transistors 9 sein soll, durch. An seinem Ausgang entsteht ein L-Signal, welches den monostabilen Multivibrator 18 setzt. Die Eigenzeit des monostabilen Multivibrators 18 soll kleiner sein als die Periodendauer von U₉. Der Tiefpaß 20, 19 integriert diese Ausgangsspannung U_lH. An den Platten des Kondensators 20 bildet sich eine Spannung U.,_o aus, welche den zeitlichen Mittelwert von U₁₈ proportional ist. Die Anzeige am Instrument 21 ist ein Maß für die Frequenz dieser Spannung U_1S und somit auch ein Maß für die Frequenz der Spannung am Kollektor des Transistors 9.

Unter- oder überschreitet die Frequenz dieser Spannung einen einstellbaren Wert, so werden einer der beiden Kontakte am Instrument 21 geschlossen.

Erreicht die Amplitude der Spannung t/₉ nicht den zum Durchschalten des Schmitt-Triggers 17 erforderlichen Wert, so verbleibt der monostabile Multivibrator 18 im Ruhezustand. Die Spannung am Kondensator 20 bleibt dann ebenfalls unter einem bestimmten Wert. Auch dann wird mittels der Kontakte des Instruments 21 Alarm ausgelöst.

Ebenso löst ein andauerndes Gesetztsein des monostabilen Multivibrators 18 Alarm aus, wenn die Spannung U₉ ständig oberhalb der Schwellspannung am Eingang des Schmitt-Triggers 17 bleibt.

Um nun die beiden unter b) und d) geschilderten Zustände des Melders unterscheiden zu können, d. h. zwischen Störung des Melders und tatsächlichem Brandausbruch unterscheiden zu können, wird folgendes vorgeschlagen:

An den ersten Eingang eines UND-Gliedes 23 wird unter Zwischenschaltung eines aus einem Widerstand 24 und eines Kondensators 25 bestehenden Tiefpasses der Q-Ausgang des Schmitt-Triggers 17 angeschlossen, während der zweite Eingang des UND-Gliedes unter Zwischenschaltung eines weiteren Tiefpasses 26, 27 und eines Inverters 28 an den Q-Ausgang des monostabilen Multivibrators 18 angeschlossen ist. In einer anderen Variante kann auch der 0-Ausgang des monostabilen Multivibrators 18 unter Zwischenschaltung des Tiefpasses 26', 27' an den genannten zweiten Eingang des UND-Gliedes 23 angeschaltet werden. Der Ausgang des UND-Gliedes 23 kann eine weitere Alarmeinrichtung 29 betätigen. Die beiden Tiefpässe 24, 25 und 26, 27 sind so auszulegen, daß bei Ausgangssignalen des Schmitt-Triggers 17 und des monostabilen Multivibrators 18 die Spannungen an den Eingängen des UND-Gliedes 23 nicht ausreichen, dieses seinen Ausgangszustand ändern zu lassen. Als weitere Varianten können zwischen den genannten Tiefpässen 24, 25 und 26, 27 jeweils ein Schmitt-Trigger 29 bzw. 30 geschaltet werden.

Die oben beschriebene Auswerteschaltung ist lediglich als beispielhaft anzusehen. Es ist dem auf diesem Gebiet angesprochenen Fachmann unter Verwendung bekannter Bausteine der Analog- und/oder Digital-Technik belassen, eine jeweils für den gewünschten Zweck geeignete optimale Auswerteeinrichtung zu realisieren.

In F i g. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Melders nach der Erfindung als Variante zu der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 2 dargestellt

In diesem Ausfuhrungsbeispiel findet eine inte grierte Schaltung, bestehend aus einem Metalloxid-Feldeffekt-Transistor 31, einem bipolaren Transistor 32 und einem zwischen Drain- bzw. Basis-Anschluß des MOSFET bzw. bipolaren Transistors und dessen Emitteranschluß geschaltetem Widerstand 33 Verwendung. Eine derartige integrierte Schaltung ist unter der Bezeichnung TAA 320 auf dem MariU erhältlich. Durch ihre Verwendung gestaltet sich der Aufbau eines Melders gemäß F i g. 2 besonders einfach, da ihr Ausgangsstrom so groß ist, um ein Relais 34 zu erregen. Auch dieser Melder ist mit einer Einrichtung zur selbsttätigen Überwachung seiner Funktionsbereitschaft versehen. Diese unterscheidet sich jedoch von der im Zusammenhang mit der in F i g. 2 beschriebenen Schaltungsanordnung durch eine andersartige Rückkopplung.

Der Gate-Widerstand 15' ist nunmehr über einen durch das Relais 34 betätigbaren Schaltkontakt 35 mit Masse verbunden. Zwischen Gate-Anschluß des MOSFET 31 und Masse liegt ein Kondensator 36.

Die Ionisationskammer 1 liegt zwischen Gate-Anschluß und der Betriebsspannung IZ_n.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 3 geht aus folgendem hervor:

Kurz nach dem Anlegen der Betriebsspannung U_lt ist der MOSFET 31 durchgesteuert, ebenso der Transistor 32. Das Relais 34 ist erregt. Der als Ruhekontakt ausgebildete Kontakt 35 trennt den Widerstand 15' von Masse. Am Kondensator liegt kurz nach dem Anschalten der Betriebsspannung praktisch die Spannung Null an. Bedingt durch den endlichen Widerstand zwischen den Elektroden 3, 4 der Ionisationskammer 1, steigt die Spannung zwischen den Platten des Kondensators 36 langsam an. Erreicht diese Spannung einen bestimmten Wert, so wird der MOSFET 31 gesperrt, das Relais 34 fällt ab und schließt den Kontakt 35, wodurch der Kondensator 36 entladen wird. Das Relais zieht wieder an, und die oben beschriebenen Vorgänge wiederholen sich. Am Kollektor des Transistors 32 ensteht eine annähernd rechteckförmige Spannung CZ₃₂, vergleichbar mit der am Kollektor des Transistors 9 entstehenden Spannung CZ₉ (F i g. 2). Diese Spannung kann nun in der gleichen Weise wie oben beschrieben mittels einer F i g. 7 entsprechenden Auswerteschaltung weiterverarbeitet werden.

An die Stelle des Widerstandes 15' zwischen Gate-Anschluß des MOSFET 31 und dem Schaltkontakt 35 des Relais 34 kann zweckmäßigerweise eine weitere Ionisationskammer treten. Diese muß derart gekapseit sein, daß in sie keine Brandgase oder Rauchteilchen eindringen können.

Selbstverständlich läßt sich diese Maßnahme bei der in F i g. 2 beschriebenen Schaltungsanordnung anwenden. Dort wäre der Widerstand 6 durch eine weitere Ionisationskammer zu ersetzen.

Die Verwendung von einer gekapselten und einer ungekapselten Ionisationskammer zur Ausschaltung von gewissen Umgebungseinflüssen ist Stand der Technik und beispielsweise in der CH-PS 2 97 463 eingehend beschrieben.

Eine weitere Variante der in F i g. 3 dargestellten Anordnung besteht darin, anstelle von Widerstand 15' und Kontakt 35 einen durch das Relais oder einen geeigneten Elektromagneten, der an die Stelle der Relaisspule treten kann, betätigten Absorber zwischen Elektrode 4 und radioaktiven Strahler 2 vorzusehen. Der Absorber wird dazwischengeschoben, wenn das Relais oder die Spule stromlos ist. Der Kondensator

J6 entlädt sich dann infolge seines Isolationswiderstandes von selbst.

Ein derartiger, allerdings getrennt bedienbarer Absorber kann im übrigen bequem zur Kontrolle der Ansprechempfindlichkeit der in den F i g. 2 und 3 dargestellten Indikatoren herangezogen werden. Bildet man den Absorber derart aus, daß sich beim Einführen desselben das Ionisationsvermögen in der Ionisationskammer auf die gleiche Weise wie bei Anwesenheit von Brandgasen oder Rauchpartikeln definierter Konzentration ändert, so kann in einfacher Weise die Ansprechempfindlichkeit des Indikators kontrolliert werden.

Das Einführen derartiger Absorber kann auch, gesteuert durch eine entsprechende Vorrichtung, selbsttätig in regelmäßigen Zeitabständen erfolgen. Mit der Betätigung des Absorbers müßte zur Vermeidung von Fehlalarm während einer derartigen Prüfung die eigentliche Alarmeinrichtung neutralisiert werden. Dies kann durch Umschalten des Ausgangs des Indikators gleichzeitig mit der Betätigung des Absorbers erfolgen.

F i g. 4 stellt ein weiteres Ausführungsbespiel der Erfindung dar. Der Widerstand zwischen Gate-Anschluß des MOSFET 5 und Masse ist durch einen Kondensator 36 ersetzt, die Ionisationskammer 1 ist ist über einen Widerstand 37 an die Betriebsspannung U₁₁ angeschlossen. An die Stelle des Ausgangstransistors 9 tritt nun ein aus den Transistoren 38 und 39 sowie den Widerständen 40, 40a ... 43 gebildeter Schmitt-Trigger. Die Ausgangsspannung IZ₃₉ kann am Kollektor des Transistors 39 abgegriffen werden. Diese Ausgangsspannung wird über eine Zenerdiode 44 auf die Basis eines weiteren Transistors 45 geführt. Dieser Transistor liegt parallel zu der aus Ionisationskammer 1 und Kondensator 36 bestehenden Reihenschaltung.

Die Wirkungsweise der in F i g. 4 dargestellten Schaltungsanordnung geht aus folgendem hervor:

Nach An egen der Betriebsspannung U_n liegt zunächst zwischen den Platten des Kondensators 36 die Spannung Null. Der MOSFET 5 ist gesperrt. Der Kollektor des Transistors 39 des Schmitt-Triggers liegt auf niedrigem Potential, welches praktisch durch das Spannungsteilerverhältnis der Widerstände 40 und 42 bestimmt ist. Auf Grund des Potentials am Kollektor des Transistors 39 ist der Transistor 45 gesperrt. Sein Kollektor liegt annähernd auf l/_ß-Potential. Bei normalen Verhältnissen wird nun der Kondensator 36 durch die bei der Ionisation in der Ionisationskammer 1 erzeugte Ladung aufgeladen. Die Spannung am Gate-Anschluß des MOSFET 5 nimmt so lange zu, bis diese ausreicht, den MOSFET 5 durchzusteuern. Als Folge davon schaltet der Schmitt-Trigger um, das Potential am Kollektor des Transistors 39 steigt, was wiederum den Transistor 45 durchsteuert. Auf Grund der Eigenverluste des Kondensators 36 entlädt sich dieser wieder, bis die Spannung zwischen seinen Platten so gering ist, daß der MOSFET vom leitenden in den gesperrten Zustand übergeht. Dann wiederholt sich der soeben beschriebene Vorgang. Am Kollektor des Transistors 39 oder zwischen Kollektor und Emitter des Transistors 45 entsteht eine annähernd rechteckförmige Wechselspannung mit den im Zusammenhang mit dem in F i g. 2 dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel genannten Eigenschaften. Diese Spannung kann auf die gleiche Weise wie dort geschildert verarbeitet werden.

In Fig.4 ist noch eine weitere Variante eines raciders mit Schmitt-Trigger beispielsweise veranschaulicht. Ersetzt man die links der strichpunktiert gezeichneten Linie aus Transistor 45 und Zenerdiode 44 bestehende Schaltungsanordnung durch eine, bei der zwischen Zenerdiode 44 und der Basis des Transistors 45 ein weiterer Widerstand 46 sowie zwischen Basis und Masse ein weiterer Kondensator 47 geschaltet sind, so wirkt die so abgewandelte Anordnung in ähnlicher Weise wie die oben beschriebene. Eine Änderung des Schaltzustandes des Schmitt-Triggers bewirkt dann eine Aufladung des Kondensators 47 so lange, bis der Transistor 45 durchschaltet.

Eine weitere (nicht näher dargestellte) Abwandlung der in F i g. 4 dargestellten Schaltungsanordnung besteht darin, zwischen die Elektroden 4 und den radioaktiven Strahler 2 eine auf Massepotential liegende Hilfselektrode, z. B. ein Gitter oder eine Lochblende, vorzusehen. Auf diese Weise wird der Entladevorgang des Kondensators 36 beschleunigt.

Allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen gemeinsam ist das folgende Prinzip:

Dem Eingang des Schwellwertverstärkers wird mittels einer Art Rückkopplungsschaltung eine Eingangsgröße zugeführt, welche den Schaltzustand in einen einem Alarmzustand entsprechenden Zustand ändert, ohne primär Alarm auszulösen. Durch zeitbestimmende Glieder, z. B. KC-Glieder, wobei der oder die Widerstände dieses ÄC-Gliedes durch den Geber selbst gebildet sein können, wird dieser Zustand wieder aufgehoben. Es handelt sich dabei also um eine schwingfähige Anordnung allgemeinster Art. Die Kenngrößen dieser Schwingungen werden durch aktive, passive oder andere Komponenten beeinflußt, oder die Anordnung hört unter bestimmten Bedingungen auf zu schwingen. Diese Schwingungen, z. B. Frequenz oder Amplitude, oder allein die Feststellung, ob eine Schwingung überhaupt stattfindet, wer-

den erfindungsgemäß benutzt, um die Funktionsbereitschaft bzw. Funktionstüchtigkeit des Indikators selbsttätig zu überwachen.

Während in den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen sogenannte Ionisationsmelder im Mittelpunkt standen, soll nun an Hand eines Ausführungsbeispiels eines Melders gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dessen Anwendung zur selbständigen Überwachung von Füllständen bzw. als Überlaufsicherung erläutert werden. Dabei sollen Iediglich die allerdings nur geringfügigen Unterschiede zu Ionisationsmeldern aufgezeigt werden.

Gleiche Teile sind in der F i g. 8, die ein Ausführungsbeispiel eines Füllstandmelders zeigt, mit denselben Bezugsziffern versehen wie in F i g. 2 bzw. Fig.4.

In F i g. 8 tritt an die Stelle der Ionisationskammer ein Widerstand 48. Der Gate-Widerstand 6 isl durch ein Elektrodenpaar 49, dem Geber, ersetzt Das Elektrodenpaar ist gegeneinander isoliert ir einer Tragplatte 50 befestigt und in einem Behältei 51, dessen Füllstand überwacht werden soll, ange ordnet. Berührt die Flüssigkeit beide Elektroden, se ändert sich der elektrische Widerstand an den Klem men.

Die Wirkungsweise der in Fig. 8 dargestellte! Anordnung wird nachstehend erläutert.

Nach Anlegen der Betriebsspannung U_B ist zn nächst das Relais 10, das einen Ruhekontakt 12

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13 14

aufweist, abgefallen. Der Kondensator lädt sich über ses Verstärkers wird dann eine Alarmeinrichtung

den Widerstand 15 auf. Dadurch steigt auch die ausgelöst.

Spannung am Gate-Anschluß cies MOSFET 5 an, bis An Stelle nun die Glühlampe 63 mit konstantem dieser dürchschaltet. Der Ruhekontakt 12' öffnet sich Strom zu versorgen, wird sie durch vom Schaltzu- und legt den Widerstand 15 an Masse oder eine ne~ 5 stand des Schwellwertverstärkers abhängige Stromgative Spannung U_. Der Kondensator 16 entlädt impulse gesteuert Zu diesem Zweck ist die Glühsich, wodurch die Spannung am Gate-Anschluß sinkt, lampe über einen Widerstand 15 mit einem vom Rewodurch wiederum der MOSFET 5 sperrt und den lais 10 betätigten Umschalter verbunden, der in AbKontakt 12'via Relais 10 schließt Dann beginnt die- hängigkeit vom Schaltzustand des Schwellwertverser Vorgang von neuem. io stärkere diesen Widerstand entweder mit dem einen

Erniedrigt sich der Widerstand zwischen den Elek- oder mit dem anderen Pol der Versorgungsspannung

troden 49 dadurch, daß diese mit der Flüssigkeit in U_B verbindet.

Berührung kommen, so kann der MOSFET nicht Die Arbeitsweise der Anordnung gemäß Fig. 9

mehr in den leitenden Zustand übergehen. Der Kon- geht aus folgendem hervor:

takt 12' bleibt geschlossen. Die Anordnung schwingt 15 Nach Anlegen der Betriebsspannung U_B schaltet

nicht mehr. Bei der Dimensionierung dieser Schal- der Schwellwertverstärker F₅ sofort durch und legt

tungsanordnung ist zu beachten, daß am Gate-An- mittels Relais 10 den Widerstand 15 an U_B. Als Folge

Schluß des MOSFET 5 und Niederohmigwerden des davon leuchtet die Glühlampe 63 auf. Dies wiederum

Gebers eine kleine, zum Durchsteuern des MOSFET hat zur Folge, daß der Spannungsabfall am Photo-

nicht ausreichende Spannung ansteht. Dies läßt sich 20 widerstand 64 kleiner wird. Unterhalb einer be-

durch entsprechende* Wahl der Widerstände 15 und stimmten Spannung spent der Schwellwertverstärker

48 bewerkstelligen. Es empfiehlt sich, den Widerstand V_s. Das Relais 10 fällt ab. Die Lampe erlischt. Als

als Trimmwiderstand auszubilden, um unterschied- Folge davon wird der Sc'uwellwertverstärker V_s er-

lichen Leitfähigkeiten der Flüssigkeiten Rechnung neut durchgesteuert, der soeben beschriebene Vor-

zu tragen. 25 gang wiederholt sich. Am Ausgang des Schwellwert-

Im Gegensatz zu den eingangs beschriebenen Ioni- Verstärkers entstehen annähernd rechteckförmige sationsmeldern ist hier in erster Linie das Aufhören Wechselspannungen, deren Frequenz durch den Helder Schwingungen, die praktisch an jeder beliebigen ligkeitsanstieg der Glühlampe sowie durch die Träg-Stelle der Schaltungsanordnung in Form von an- heit des Photowiderstandes bestimmt ist.
nähernd rechteckförmigen Wechselspannungen ab- 30 Die am Ausgang des Verstärkers oder auch an greifbar sind, ein Indiz für den Alarmzustand. An- der Glühlampe abgreifbare Wechselspannung ist ein dererseits sind Änderungen der Frequenz dieser Maß für die Funktionstüchtigkeit und die Betriebs-Wechselspannung ein Maß für die Funktionstüchtig- bereitschaft der Einrichtung.

keit und können durch eine Auswerteschaltung der Die in Fig. 9 dargestellte Schaltungsanordnung

beschriebenen Art detektiert werden. 35 eines Melders für Füllstandsüberwachung läßt sich

Die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung durch Variation des Gebers in einfacher Weise auch

zur selbsttätigen Überwachung von Füllständen — sie zur Überwachung anderer physikalischer Größen

ist ebenso als Überlaufsicherung verwendbar — heranziehen.

zeigt das breite Anwendungsfeld der der Erfindung Eine unter vielen Möglichkeiten ist in Fig. 10

zugrunde liegenden Idee. Es sei jedoch darauf hin- 40 beispielsweise dargestellt. Es handelt sich dabei um

gewiesen, daß bei der in F i g. 8 dargestellten Füll- eine Temperaturüberwachungseinrichtung.

Standsüberwachungseinrichtung der Geber 49, 50 An die Stelle des Photowiderstandes 64 tritt ein

nicht vollständig in die selbsttätige Überwachung Heißleiter 65. In unmittelbarer Nähe des Heißleiters

mit einbezogen ist. Zwar läßt sich ein Kurzschluß in ist eine Wärmequelle 66, z. B. eine Glühlampe, an-

den Zuleitungen sicher detektieren, nicht jedoch eine 45 geordnet. An die Stelle der Glühlampe kann auch

Unterbrechung. eine Heizwicklung, die den Heißleiter teilweise um-

Auf welche Weise bei einer Füllstandüberwa- gibt, treten.

chungseinrichtung auch der Geber hinsichtlich seiner Bezüglich der Wirkungsweise dieser Einrichtung

Funktionstüchtigkeit und Ansprechempfindlichkeit wird auf die vorstehenden, im Zusammenhang mit

erfaßt werden kann, wird nachstehend an Hand des 5° Fig. 9 gemachten Ausführungen verwiesen. Wie

in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiels erläu- oben beschrieben, ist auch hier die Ausgangsspan-

tert. nung des Schwellwertverstärkers V_s ein Maß für die

Zur Vereinfachung der Darstellungsweiss ist der Funktionstüchtigkeit des gesamten Melders ein-

dort gezeigte Indikator weitgehend schematisiert. Er schließlich des Gebers.

besteht aus einem Geber 61, einem Schwellwertver- 55 Erfindungsgemäß werden derartige Melder zur stärker V_s und einer dem Schwellwertverstärker Überwachung vr.« physikalischen Größen, die sich nachgeschalteten Auswerteeinrichtung, z. B. einer in in Form von Widerstandsänderungen an den Klem-F i g. 7 dargestellten Anordnung. Der Geber 61 ent- men eines auf die genannten Größen ansprechenden spricht dem aus der CH-PS 5 12 060 bekannten Ein- Gebers detektieren lassen, verwendet. Unter dem richtung. Überschreitet der Flüssigkeitsstand in dem 60 Begriff »Widerstandsänderungen« sind hier solche Behälter 51 einen bestimmten einstellbaren Pegel, so Änderungen zwischen den Klemmen zu verstehen, ändert sich die Intensität des am Mantel des Kegel- bei denen sich das Verhältnis von Spannung zwistumpfes 62 reflektierten, von einer Glühlampe 63 sehen den Klemmen und dem aus dem Geber herauserzeugten Lichtes. Diese Intensitätsänderung wird fließenden oder in diesen hineinfließenden Strom in einem lichtempfindlichen Element 64, z. B. einem 65 ändert.

Photowiderstand, in eine Widerstandsänderung um- Neben den bereits beschriebenen Gebern, Ioni-

gesetzt, welche ihrerseits den Schwellwertverstärker sationskammer, photoempfindliches Element, Heiß-

zum Ansprechen bringt. Durch das Ansprechen die- leiter, sind jede Art Geber der oben definierten Art

15 -^d 16

verwendbar, je nachdem, welche physikalische Größe laden sich über die ihnen parallelliegenden Wider

detektiert oder überwacht werden soll. So kann bei- stände 106 usw. Die entsprechenden MOSFETs sper

spielsweise zur Überwachung von Brandgasen oder ren, ebenso die entsprechenden Ausgangstransistorei

Rauchteilchen auch ein auf Halbleiterbasis arbeiten- 109 usw., wodurch deren Kollektorpotential steigt

der Geber verwendet werden. Bei derartigen bekann- 5 Liegen alle Eingänge der Logik L auf hohem Po

ten Detektoren ändert sich deren Leitfähigkeit in tential, so steuert der Transistor 49 durch, sein KoI

Abhängigkeit von gewissen gasförmigen oder anderen lektorpotential fällt auf annähernd Nullpotential

Substanzen in der unmittelbaren Umgebung der ak- Damit wiederholen sich die oben beschriebenen Vor

tiven Fläche des Detektors. gänge.

Die in Fig. 5 dargestellte Schaltungsanordnung io Die vorstehend beschriebene Melderanordnuni zeigt eine Parallelschaltung von mehreren sich gegen- stellt ähnlich wie die bisher beschriebene eine seitig selbsttätig überwachenden Einzelmeldern. Die schwingfähige Anordnung dar. Die Frequenz diesei Anordnung besteht aus einzelnen, jeweils durch Schwingungen, sie können in Form elektrischei strichlierte Linien umrahmte Bausteine, einem Steuer- Spannungen an verschiedenen Punkten der Schaltungsoder Referenz-Indikator /_s und drei parallelgeschal- 15 anordnung entnommen werden, z. B. am Ausgang A_L teten MeldernI₁, L₂, I₃ sowie einer LogikL, welche der LogikL oder am Ausgang/^ des Steuer- oder die Ausgangssignale der Melder /, bis I₃ verknüpft. Referenz-Melders I_s, ist j'edoch nicht mehr in dei

Alle Melder/_s, I₁, I₂ und I₃ weisen den gleichen einfachen Weise bestimmt, wie es beispielsweise bei

Aufbau auf und entsprechen in etwa dem in Fig. 2 der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 der Fall

dargestellten Melder mit folgenden Unterschieden. 20 war. Das Umschalten der Logik L erfolgt erst, wenn

An die Stelle des Relais 10 im Kollektorkreis des an ihren Eingängen die UND-Bedingung erfüllt ist.

Ausgangstransistors 9 bzw. 109 usw. tritt jeweils ein Das heißt, die durch den Steuer- oder Referenz-Mel-

Widerstand 10' bzw. 110', und parallel zum Gate- der /_s eingeleitete Überprüfung der Einzelmelder I₁

Widerstand 6 bzw. 106 usw. liegt jeweils ein Kon- bis I₃ erfolgt erst dann wieder, wenn alle diese Ein-

densator 48 bzw. 148 usw. Die Eingänge der Indi- 25 zelmelder ihre Funktionstüchtigkeit durch Abgabe

katoren I_s, I₁,1₂ und /, sind mit E_s, E₁, E₂ bzw. E.,, eines entsprechenden Signals angezeigt haben. Spricht

die Ausgänge entsprechend mit A₅, A₁, A₂ bzw. A₃ einer oder mehrere der Melder/, bis I₃ später an, so

bezeichnet. Diese Ausgänge sind mit den drei gleich- setzt auch die Überprüfung der gesamten Anordnung

wertigen Eingängen einer aus einem Transistor 49, erst später ein. Dieses verspätete Einsetzen hat eine

zwei Widerständen 50, 51, einem Kondensator 52 30 Veränderung der Frequenz der Ausgangsspannungen

und drei Dioden 53, 54 und 55 bestehenden Logik L der Logik L oder des Steuer- oder Referenz-Melders

verbunden. Diese Logik stellt ein UND-Glied dar, I_s zur Folge.

dessen Ausgang A _L auf den Eingang E_s des Indika- Die genannten Ausgangsspannungen können nun

tors I_s geführt ist. Dem Ausgang A_s des Indikators /_s in der oben im Zusammenhang mit F 2 g. 2 beschrie-

sind die EingängeE₁, E₂ und E₃ der Indikatoren/,. 35 benen und in Fig. 7 beispielsweise dargestellten

/., und /_s parallel geschaltet. Auswerteeinrichtung verarbeitet werden.

Die Wirkungsweise eines Einzelmelders ist oben In einer Realisierung einer Melderanordnung gebeschrieben worden. Das Zusammenwirken der drei maß F i g. 5 wird zweckmäßigerweise der Steuerparallelgeschalteten Einzelmelder /, bis I₃ zusammen oder Referenz-Melder sowie die Logik in der Alarmmit dem Steuer- und Referenz-Melder I_s und der Lo- 4° zentrale installiert, während die Einzelmelder in den gik L wird nachstehend näher erläutert. zu überwachenden Räumen an geeigneter Stelle un-

Nach Anlegen der Betriebsspannung U_B ist die tergebracht werden. Die niederohmigen Ausgänge Spannung zwischen den Platten der Kondensatoren der verwendeten Transistorschaltungen gestatten es, 48 und 148 Null. Die MOSFETs 5 und 105 sind ge- relativ lange Leitungen zu verwenden. Gegebenensperrt. An den Kollektoren der Transistoren 9 und 45 falls kann der Ausgang jedes Einzelmelders mit einer 109 liegt etwa die Spannung U_B an. Die Spannung zusätzlichen Kollektor-Basis-Stufe zwecks weiterer am Ausgang A _L des UND-Gliedes und damit auch Erniedrigung der Ausgangsimpedanz versehen werdie Spannung an der Elektrode 2 der Ionisations- den. Die andere Alternative, in dem zu überwachenkammer 1 ist annähernd Null. Bedingt durch das den Raum lediglich eine Ionisationskammer zu in-Aufladen des Kondensators 116, fließt ein Strom 50 stallieren und die restlichen Teile der Schaltung in durch die Ionisationskammer 101, die Spannung am der Zentrale zusammenzufassen, verbietet sich wegen Gate des MOSFET105 nimmt zu, bis dieser durch- der großen Ausgangsimpedanz von Ionisationskamschaltet. In entsprechender Weise schalten auch die mern. Letzteres gilt in gleicher Weise für die in den MOSFETs der restlichen Melder I₂ und /„ durch. F i g. 2 bis 4 dargestellten Melder.
Dadurch schalten die Ausgangstransistoren 109 usw. 55 Für gewisse Anwendungsfäile kann es zweckmäßig durch. Wenn alle Eingänge der Logik auf niedrigem sein, die Funktionstüchtigkeit des Melders in dem Potential liegen, sperrt der Transistor 49 der Logik. von ihm überwachten Raum direkt (zumindest quali-Das Potential an der Elektrode 4 der Ionisationskam- tativ) zu überwachen. Zu diesem Zweck ist jedem mer 1 wächst. Es fließt ein Strom durch die Ioni- Melderausgang eine Anzeigelampe K₁, K₂, K₃ zugesationskammer 1, der wiederum ein Anwachsen der 60 ordnet, welche beispielsweise zwischen den Kollek-Spannung am Gate des MOSFET 5 zur Folge hat. tor des jeweiligen Ausgangstransistors und Masse Dadurch steuert dieser durch, was wiederum das geschaltet ist. Diese Lampen sind zweckmäßigerweise Durchschalten des Transistors 9 zur Folge hat. Das Galliumarsenid-Leuchtdioden, weiche sich durch Potential an den Elektroden 104 usw. der Ionisati- extrem niedrigen Strombedarf auszeichnen und somit onskammern 101 usw. der Einzelmelder /, bis I₃ fällt 65 die Schaltung nur unwesentlich belasten. Selbstverauf annähernd Nullpotential. Der Stromfiuß durch ständlich können auch in der Alarmzentrale derartige diese Ionisationskammer hört auf. Die zwischen Gate Anzeigelampen installiert sein,
und Masse geschalteten Kondensatoren 148 usw. ent- Die Verwendung von Anzeigelampen an den Aus-

gangen eines Melders beschränkt sich naturgemäß nicht auf die in F i g. 5 dargestellte Schaltungsanordnung, sondern läßt sich auch bei den Schaltungsanordnungen der F i g. 2 bis 4 realisieren.

An Stelle den Steuer- oder Referenzmelder in der Alarnizentrale zu installieren, kann dieser auch zur Überwachung eines Raumes dienen. Es empfiehlt sich jedoch, den genannten Melder I_s, wie oben beschrieben, in der Zentrale anzuordnen, wo er mit Ausnahme von Brandgasen oder Rauchteilchen den gleichen Umwelteinflüssen ausgesetzt ist wie die restlichen Melder.

In F i g. 6 ist ein Ausführungsbeispiel eines aus mehreren in Serie geschalteten und sich gegenseitig und selbsttätig überwachenden Einzelmeldern aufgebauten Melders dargestellt. Die Einzelmelder sind mit I₁, I₂ und A₁ bezeichnet. Ihr Aufbau entspricht dem des Melders gemäß F i g. 4. Gleiche Teile sind in den F i g. 4 und 6 mit denselben Bezugszeichen versehen.

Der Ionisationskammer 1 ist eine Verstärkerstufe, gebildet aus einem Transistor 56 mit Kollektorwiderstand 57 und Basiswiderstand 58, vorgeschaltet. Der Basiswiderstand 58 ist durch einen Kondensator 59 überbrückt. Dieser dient zum Aussieben von eventuellen Störsignalen. Die Gegenelektrode 4 der Ionisationskammer ist mit dem Kollektor des Transistors 56 verbunden, das andere Ende der Ionisationskammer 1 liegt am Eingang des aus den Transistoren 5, 38 und 39 gebildeten Schwellwertverstärkers. Zwischen seinem Eingang, dem Gate des MOSFET 5 und Masse liegt der Widerstand 6 sowie ein Kondensator 60. Der Schwellwertverstärkei· weist zwei Ausgänge/4, und ~Ä_X auf. A_x ist über die Reihenschaltung einer Zenerdiode 61 und eines Widerstandes 62 mit dem Kollektor des Transistors 38, ~Ä_X ist direkt mit dem Kollektor des Transistors 39 verbunden.

An den Ausgang A_x des oben beschriebenen Melders I_x ist der Eingang £., eines weiteren Melders /., angeschlossen, an dessen Ausgang A., sich der Eingang E₃ eines dritten Melders Z₁ anschließt, dessen Ausgang Z₃ mit dem Eingang E₁ des ersten Melders /, verbunden ist. Die beiden Melder /., und /., weisen den gleichen Aufbau auf wie der zuvor beschriebene Melder /,, jedoch ist beim Melder /, die aus der Zenerdiode und dem Widerstand gebildete Reihenschaltung an den Kollektor des letzten Transistors, also dem Transistor, der bei /., dem Transistor 39 beim Melder I₁ entspricht, angeschlossen.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 6 wird nachstehend erläutert. Nach Anlegen der Betriebsspannung U_n sind zunächst alle MOSFETs gesperrt, die Gegenelektroden der Ionisationskammern liegen annähernd auf Nullpotential. Die Ausgänge A _x und A₂ liegen auf annähernd U_B-Potential. Die Transistoren in den Eingangsstufen der Indikatoren I₂ und /₃ sind durchgesteuert. Der Transistor 56 in der Eingangsstufe von 7, ist, bedingt durch die andersartige Ankopplung an den Indikator I₃, gesperrt. Die Gegenelektrode 4 der Ionisationskammer 1 liegt auf annähernd i7_fl-Potential. Dadurch steigt die Spannung am Gate des MOSFET 5 an. Bei Erreichen eines bestimmten Spannungswertes schaltet der MOSFET 5 durch, worauf auch der an ihn angeschlossene Schmitt-Trigger umkippt. Die Spannung am Kollektor von Transistor 38 (= Spannung am Ausgang A_x) sinkt auf Null. Dieses Absinken bewirkt die Sperrung des Eingangstransistors des Indikators/.,, was wiederum das Sperren des entsprechenden Eingangstransistors im Melder /., zur Folge hat. Dadurch liegt die Gegenelektrode der Ionisationskammer dieses Meiders /., an der Betriebsspannung. Der parallel zum Gate des MOSFET liegende Kondensator lädt sich auf und steuert den MOSFET durch. Am Ausgang Z₃ des Melders I₃

ίο liegt nun annähernd [/fl-Potential, was wiederum den Transistor 56 der Eingangsstufe des ersten Melders I₁ sperrt. Der Kondensator 60 entlädt sich über den Widerstand 6, der MOSFET 5 sperrt, am Ausgang Λ, liegt wieder annähernd !//,-Potential. Es wiederholen

sich die oben beschriebenen Vorgänge. Die aus den drei Meldern /, bis I₃ bestehende Schaltungsanordnung stellt — ähnlich wie die in F i g. 5 dargestellte Anordnung — ein schwingfähiges Gebilde dar.

Im Falle der Fig. 6 schaltet quasi ein Melder den

nachfolgenden Melder ein, weicher wiederum den ihm nachfolgenden einschaltet. Das Ausgangssignal dieser Kette wird invertiert und schaltet somit den ersten Melder der Kette aus, welcher seinerseits den nächsten Melder ausschaltet. Mit dem Ausschalten des letzten Melders dieser Kette wird der erste wiederum eingeschaltet usw.

Die an einem beliebigen Ein- und Ausgang abgreifbare Spannung ist ein Maß für die Funktionsbereitschaft bzw. -tüchitgkeit aller in Serie geschalte- ten Melder und kann auf die oben beschriebene Weise weiterverarbeitet werden.

In den Schaltungsanordnungen der F i g. 5 und 6 wurde aus Gründen einer übersichtlichen Darstellung die Parallelschaltung bzw. Reihenschaltung von jeweils drei Einzelmeldern veranschaulicht. Die Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht auf diese Anzahl.

Im Falle der in Fig. 5 dargestellten Parallelschaltung ist die Maximalanzahl der parallelschaltbaren Einzelmeld.7 praktisch nur durch die Belastbarkeit der Ausgangsstufe des Melders I_s beschränkt. UND-Glieder mit nahezu beliebig vielen Eingängen sind entweder direkt als monolithisch integrierte Schaltungen im Handel oder aus solchen leicht aufzubauen.

Im Falle der Fig. 6 wird der maximal in Serie zusammenschaltbaren Anzahl von Einzelmeldern praktisch keine obere Grenze gesetzt. Es ist jedoch zu beachten, daß das serielle Durchschalten um so langer dauert, je mehr Einzelmelder zusammengeschaltet sind.

Für die letztgenannte Schaltungsanordnung gilt ebenfalls das für die in Fig. 5 dargestellte. Auch hier kann jeder der Ausgänge mit einer Anzeigelampe (Galliumarsenid-Leuchtdiode) beschaltet werden, um direkt an Ort und Stelle die Funktionsbereitschaft qualitativ überprüfen zu können.

Die Zusammenschaltung von mehreren Einzelmeldern beschränkt sich selbstverständlich nicht auf die hier eingehend beschriebenen Melder für Brandgase und/oder Rauchteilchen. Das der Ausgestaltung der Erfindung zugrunde liegende Prinzip, mehrere Einzelmelder zu einer schwingfähigen Anordnung zusammenzuschalten, läßt sich ohne weiteres auch auf Melder anwenden, bei denen ein anderer Geber als eine Ionisationskammer verwendet wird.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (27)

Patentansprüche:

1. Melder für Widernandsänderungen. bestehend aus mindestens einem Änderungen von physikalischen Größen in Widerstandsänderungen umsetzeiiden Fühler, mindestens einem mit dem Fühler verbundenen Schwellwertverstärker, einer dem Schwellwertverstärker nachgeschalteten Alarmeinrichrung und Mitteln zur Überprüfung der Betriebsbereitschaft und Funktionstüchtigkeit des Melders, welche Widerstandsänderungen zwischen den Eingangsklemmen des Schwellwertverstärkers simulieren, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel eine Rückkopplungsanordnung, welche vom Ausgang des Schwellwertverstärkers (V_s) auf dessen Eingang wirkt, umfassen und daß die dem Schwellwertverstärker (V₅) nachgeschaltete Alanneinrichtung (A) Mittel zur Detektion von Amplitude und/oder Frequenz der Schwellwertverstärker-Ausgangsspanuung umfaßt.

2. Melder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsanordnung derart ausgebildet und angeordnet ist, daß am Eingang des Schwellwertverstärkers (V₅) in Abhängigkeit von seinem Schaltzustand den Schwellwertverstärker zum Ansprechen bringende Widerstandsänderungen erzeugt werden, welche ihrerseits die Rückkopplung zwischen Eingang und Ausgang des Schwellwertverstärkers (V_s) aufheben.

3. Melder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsanordnung aus einem RC-Glied (15,16) besteht.

4. Melder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das RC-Glied (15, 16) mittels eines vom Ausgang des Schwellwertverstärkers betätigten Schalters (12) einschaltbar ist.

5. Melder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Klemme des Gebers (1) an den Eingang des Schwellwertverstärkers (V_s), die andere Klemme des Gebers (1) über einen Kondensators (16) an den einen Pol der Veisorgungsspannung (U _B) des Schwellwertverstärkers angeschlossen ist, daß die sogenannte andere Klemme des Gebers über einen Widerstand (15) in Abhängigkeit vom Schaltzustand des Schwellwertverstärkers entweder mit dem genannten einen Pol oder mit dem anderen Pol der Versorgungsspannung (U _B) des Schwellwertverstärkers ver- bunden ist und daß zwischen dem Eingang und dem einen Pol der Versorgungsspannung ein Widerstand (6) vorgesehen ist.

6. Melder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Klemme des Gebers (1) an den Eingang des Schwellwertverstärkers (V _s), die andere Klemme des Gebers an den einen Pol der Versorgungsspannung des Schwellwertverstärkers (V_s) angeschlossen ist, daß zwischen dem Eingang des Schwell wert Verstärkers (V _s) und dem anderen Pol der Versorgungsspannung ein Kondensator liegt und daß parallel zu dem Kondensator (36) ein Widerstand (15') mittels eines vom Ausgang des Schwellwertverstärkers betätigten Schalters (35) zuschaltbar ist.

7. Melder nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (12, 35) elektronische Schalter, vorzugsweise Kippstufen, sind.

8. Melder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Eingang des Schwellwertverstärkers (V_s) und den einen Pol der Versorgungsspannung (U_B) des Schwellwertverstärkers ein Kondensator (36) und zwischen den genannten Eingang und den anderen Pol der Versorgungsspannung eine Reihenschaltung aus dem Geber (1) und einem Widerstand (37) geschaltet ist und daß ein vom Ausgang des Schwellwertverstärkers betätigter Schalter (45) zwischen dem einen Pol der Versorgungsspannung und der Verbindungsleitung zwischen Geber (1) und dem genannten Widerstand vorgesehen ist.

9. Melder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Schwellwertverstärkers (Vς) und dem genannten Schalter (45) eine Kippstufe (38... 42) vorgesehen ist.

10. Melder nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (45) ein elektronischer Schalter ist, der über eine Zener-Diode (44) am Ausgang der Kippstufe angeschlossen ist.

11. Melder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (1) Teil der Rückkopplungsanordnung ist.

12. Melder nach Anspruch 1 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (1) ein photoempfindliches Element (64) ist, das in Abhängigkeit von der zu überwachenden physikalischen Größe mittels einer Lichtquelle (63) beleuchtet wird.

13. Melder nach Anspruch 1 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (1) ein temperaturempfindliches Widerstandselement (65) ist und daß eine Wärmequelle (66) zur Erzeugung von Widerstandsänderungen zwischen den Klemmen des Widerstandselements (65) vorgesehen ist.

14. Melder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Einzelindikatioren (Z₁, I₂, I_x) zu einer Kette von sich gegenseitig überwachenden Indikatoren zusammengeschaltet sind.

15. Melder nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerindikator (Z₅) vorgesehen ist, dem mindestens ein weiterer Einzelindikator (Z₁...) nachgeschaltet ist.

16. Melder nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuerindikator (I_s) mindestens zwei parallelgeschaltete Einzelindikatoren (Z₁...) nachgeschaltet sind.

17. Melder nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenschaltung der Einzelindikatoren derart ausgebildet und angeordnet ist, daß, ausgehend vom Ansprechen eines Einzelindikators, dieser ein Ansprechen der restlichen Einzelindikatoren bewirkt, und daß eine logische Schaltung (L) vorgesehen ist, welche dazu dient, nach erfolgtem Ansprechen aller Einzelindikatoren der Parallelschaltung den genannten ersten Indikator in seinen Ausgangszustand zu versetzen.

18. Melder nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines ersten Einzelindikators (Z₁) auf den Eingang des nachfolgenden Einzelindikators (Z₂) geschaltet ist, dessen Ausgang auf den Eingang "des dritten Einzelindikators geschaltet ist, und daß der Ausgang de: letzten Indikators der Kette unter Zwischenschal tung einer 180°-Phasendrehrichtung auf den Ein

gang des ersten Einzelindikators (Z₁) geschaltet der zu überwachenden Atmosphäre in Verbindung

•^st- steht. Der Ausgang des Schwellwertverstärkers ist mit

19. Melder nach einem oder mehreren der An- einer Alarmeinrichtung verbunden. Ändert sich das Sprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß Ionisationsvermögen beispielsweise durch Anwesendie Auswertevorrichtung zur Alarmgabe an den 5 heit von sichtbaren oder unsichtbaren Verbrennungs-Ausgang des Schwellwertverstärkers (V_s) ange- produkten, so äußert sich dies in einer Änderung des schlossen ist. elektrischen Widerstandes zwischen den Klemmen

20. Melder nach einem oder mehreren der An- der Ionisationskammer. Diese Widerstandsänderung Spruchs 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß hat wiederum das Ansprechen des Schwellv/ertverdie Auswertevorrichtung zi'r Alarmgabe an eine io stärkers zur Folge, welcher dann die Alarmeinrich-Klemme des Gebers (1) angeschlossen ist. tung auslöst.

21. Meldernach Anspruch 19 oder 20, dadurch Nachteilig bei diesen Einrichtungen ist, daß sie gekennzeichnet, daß die Auswertevorricbtung eine eine geringe Ansprechempfindlichkeit aufweisen, so Frequenz- und/oder eine Amplitudenmeßeinrich- daß beispielsweise im Falle von Feuerwarngeräten tung aufweist. »5 Schwelbrände nicht immer rechtzeitig erfaßt werden

22. Melder nach Anspruch 21, dadurch ge- können. Das Erhöhen der Ansprechempfindlichkeit kennzeichnet, daß Grenzwertmeldeeinrichtungen ist meist nicht möglich, da derartige Maßnahmen die für Amplituden und/oder Frequenz vorgesehen Gefahr eines Fehlalarmes erheblich vergrößern,
sind. Ein weiterer Nachteil der bekannten Geräte ist

23. Melder nach einem oder mehreren der vor- 20 darin zu sehen, daß sie — wenn überhaupt — mit angegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich- sehr aufwendigen, meist getrennt bedienbaren Übernet, daß der Geber (1) Änderungen von physika- wachungseinrichtungen versehen sind. So wird beilischen Größen in Widerstandsänderungen zwi- spielsweise im Fall des obengenannten Feuerwarnschen seinen Klemmen umsetzt. gerätes dessen Funktionstüchtigkeit dadurch über-

24. Melder nach Anspruch 23, dadurch ge- 25 prüft, daß in dem zu überwachenden Raum ein kennzeichnet, daß der Geber (1) eine Ionisations- Brandversuch durchgeführt wird.

kammer ist. Bei einem weiteren aus der CH-PS 4 68 683 be-

25. Melder nach Anspruch 23, dadurch ge- kannten Feuerwarngerät, das mit einer Einrichtung kennzeichnet, daß der Geber (1) ein auf Rauch- zur Überprüfung seiner Funktionstüchtigkeit verseteilchen und/oder Brandgase ansprechender 30 hen ist, wird mittels eines separaten Schalters ein Halbleiterfühler ist. Rückkopplungsvorgang eingeleitet, welcher zwischen

26. Melder nach Anspruch 23, dadurch ge- den Eingangsklemmen des Schwellwertverstärkers kennzeichnet, daß, insbesondere zur Überwachung eine Widerstands- oder Stromänderung hervorruft, von Füllständen, der Geber (1) ein lichtempfind- welchen den Schwellwertverstärker durchsteuert, der liches Element (64) ist. 35 seinerseits die nachgeschaltete Alarmeinrichtung be-

27. Melder nach Anspruch 23, dadurch gekenn- tätigt. Durch einen weiteren Schalter wird der Probezeichnet, daß, insbesondere zur Überwachung alarm wieder beendet, das Feuerwarngerät ist wieder von Temperaturen, der Geber (1) ein temperatur- betriebsbereit.

empfindliches Widerstandselement (65) ist, dem Während sich diese bekannte Einrichtung zur

eine Wärmequelle (66) zugeordnet ist. 4° Überprüfung der Funktionsbereitschaft mit relativ

einfachen Mitteln realisieren läßt, haftet ihr doch der schwerwiegende Nachteil an, daß erst durch eine gewollte Einwirkung von außen Fehler erkennbar

werden.

45 Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Melder der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der die geschilderten Nachteile nicht aufweist, der sich ohne

Die Erfindung bezieht sich auf einen Melder für Einwirkung von außen ständig auf seine Funktions-

Widerstandsänderungen, bestehend aus mindestens bereitschaft und Funktionstüchtigkeit hin überprüft

einem Änderungen von physikalischen Größen in 50 und sich gleichzeitig durch einfachen Aufbau und

Widerstandsänderungen umsetzenden Fühler, min- hohe Ansprechempfindlichkeit bei höchstmöglicher

destens einem mit dem Fühler verbundenen Schwell- Zuverlässigkeit auszeichnet.

wertverstärker, einer dem Schwellwertverstärker Diese Aufgabe wird bei einem Melder der einnachgeschalteten Alarmeinrichtung und Mitteln zur gangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch Überprüfung der Betriebsbereitschaft und Funktions- 55 gelöst, daß die genannten Mittel eine Rückkopptüchtigkeit des Melders, welche Widerstandsänderun- lungsanordnung, welche vom Ausgang des Schwellgen zwischen den Klemmen des Schwellwertverstär- wertverstärkers auf dessen Eingang wirkt, umfassen kers simulieren. und daß die dem Schwellwertverstärker nachgeschal-Zur Überwachung von physikalischen Größen, tete Alarmeinrichtung Mittel zur Detektion von Amz. B. Füllstand eines Behälters, Vorhandensein von 60 plitude und/oder Frequenz der Schwellwertverstär-Brandgasen oder Rauch, Nebel usw., sind eine Reihe ker-Ausgangsspannung umfaßt,
von Einrichtungen bekanntgeworden. An Hand eines Gegenüber bekannten Melderanordnungen, bei sogenannten Feuerwarngerätes, wie es beispielsweise denen die zu überwachende physikalische Größe, in der CH-PS 4 37 056 beschrieben ist, wird nach- z. B. Anwesenheit oder Fehlen eines bestimmten, den stehend das derartigen Meldern zugrunde liegende 65 Widerstand zwischen den Klemmen des Fühlers bePrinzip erläutert: stimmenden Materials, die Schwingungen eines Os-An den Eingang eines Schwellwertverstärkers ist zillators anfacht oder unterbricht (DT-AS 14 66 554 eine Ionisationskammer angeschlossen, welche mit oder DT-PS 16 16 280), unterscheidet sich die Erfin-