DE2528764A1 - Schaltungsanordnung zur ueberwachung von feuermeldern - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Ueberwachung von Feuermeldern Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ueberwachung von n in Reihe geschalteten Feuermeldern, die nach dem Stromschwächungsprinzip arbeiten, so dass im Alarmfall der durchfliessende Strom verringert wird, bei welcher Anordnung jeder Feuermelder eine Detektions- und Auswerteeinrichtung enthält, deren Endglied von einem im Alarmfall sich öffnenden Kontakt gebildet wird und die Kontakte sämtlicher Feuermelder in Serie geschaltet und jeweils von einem Parallelwiderstand überbrückt sind.
• Marktgängige Feuermelder arbeiten entweder - wie die oben beschriebenen - nach dem Stromschwächungsprinzip (abgekürzt S.,P; im Alarmfall wird der durchfliessende Strom verringert) oder auf dem Stromverstärkungsprinzip (Vergrösserung des durchfliessenden Stromes im Alarmfall?, wobei die SSP-Variante mehr Verbreitung und allgemeinere Verwendung gefunden hat.
• Der Nachteil der bisherigen Schaltungen zur Auswertung der Alarmmeldung besteht darin, dass einige Schaltungsdefekte entweder unerkannt bleiben oder dass sie zum Fehlalarm führen können; so bleibt z.B. bei der bereits vorgeschlagenen Schaltung gemäss Fig. 1 ein Leitungskurzschluss über einen Feuermelder F (durch eine gestrichelte Verbindung angedeutet) unerkannt, obwohl dadurch der entsprechende Feuermelder unwirksam wird. In Fig. 1 sind F die einzelnen Feuermelder mit den Kontakten a; es sind drei Feuermelder gezeichnet. Jedes gängige Detektions- und Auswerteprinzip - z.B. lonisationskammern für Rauchdetektion - ist hier anwendbar. In Reihe mit den Feuermeldern befinden sich Testeinrichtungen mit Drucktasten und Kontakten; z.B. bewirkt der Kontakt TK bei Betätigung der zugehörigen Drucktaste einen Kurzschluss der gesamten Feuermelder-Reihe, TA simuliert Alarm und TU einen Leitungsunterbruch. Das Schema nach Fig. 1 entspricht dem heutigen Stand der Technik. Zur Strommessung ist eine Vorrichtung S vorgesehen.
• Da aber aus Sicherheitsgründen eine selektive Anzeige von Störungen ohne Fehlalarmmeldung gefordert werden muss, ist eine verbesserte Lösung anzustreben.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Schaltungen zu beheben und für die SSP-Geber die gewünschte selektive Anzeige von Störungen ohne Fehlalarmmeldung zu ermöglichen.
• Dies wird bei einer Schaltung des eingangs beschriebenen Typs erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass jeder Feuermelder in Reihe zum Kontakt noch einen Widerstand aufweist, so dass diese Reihenschaltung vom Parallelwiderstand,überbrückt wird, und ausserdem durch Einordnung der Serie Feuerme-lder in einen Zweig einer Brückenschaltung, in deren anderem Zweig Reihenwiderstände ausgewählter Grösse liegen zwischen denen sich genau definierte Spannungen ausbilden.
• Fig. 2 zeigt das Prinzipschaltbild der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung. Zwei Feuermelder F sind gezeichnet, weitere damit in Reihe liegende durch Punktierung angedeutet. Ueblicherweise werden zu einer Auswerteeinheit 4-8 solche Geber in Reihe geschaltet. Der Widerstand der Zuleitungen kann in breiten Grenzen variieren (typisch zwischen nahezu Null und 500 Ohm).
• Als wesentliche Aenderung gegenüber der heutigen Technik (s.o.) wird in den Feuermelder F in Reihe zum Kontakt a * erfindungsgemäss ein Widerstand r geschaltet, und zwar so, * dass die Reihenschaltung von a und r von dem schon in Fig. 1 gezeigten Parallelwiderstand R überbrückt wird. Im Ruhezustand ist der Kontakt a geschlossen, so dass der Gesamtwiderstand r des Feuermelders F der Parallelkombination * von r und R entspricht: * r= r* R r + R Bei Alarm öffnet der Kontakt, und der Widerstand des Melders steigt auf R an.
• * Die vorgeschlagene Einführung des Seriewiderstandes r ermöglicht eine neuartige Auswertung der Störungen. Die Schaltung in Fig. 2 stellt eine Brücke dar. In Reihe mit den Feuermeldern F befindet sich ein Testkreis mit Drucktasten, die eine Simulation von Alarm (TA), Kurzschluss über einen einzelnen Geber (TK) und Leitungsunterbruch (TU) ermöglichen.
• Um unabhängig von der Anzahl der gebrauchten Geber und Leitungswiderstände immer definierte Widerstands verhältnisse zu haben, sind zwei Abgleich vorgesehen. Mittels eines Schalters S ergänzt man den Gesamtwiderstand des Geberteils auf das achtfache eines Geberwiderstandes r (s.o.) (Einstellwert (8-n)-r, wo n die Anzahl der eingesetzten Geber ist).
• Mit einem Potentiometer P wird der Leitungswiderstand R L auf einen Nennwert ergänzt, der etwa dem maximalen, in Frage kommenden Leitungswiderstand entspricht. Die Zahl "8" ist natürlich nur beispielshalber gewählt.
• Die Spannung UM zwischen Knotenpunkt M und Masse wird als Messgrösse ausgewertet, indem sie mit einer Reihe von Spannungen verglichen wird, die von demselben Netzgerät abgeleitet sind.
• Bei normalem Betrieb (keine Störung, kein Alarm) ist UM = UNull , was durch Abgleich des Potentiometers P bei der Installation erreicht wird. Beim Alarm (dabei erfolgt die Oeffnung eines oder mehrerer Kontakte) sinkt UM, ohne dabei eine untere Grenze zu unterschreiten, die durch das gleichzeitige Oeffnen von allen 8 Kontakten bestimmt ist.
• Beim Leitungsunterbruch sinkt UM auf Null.
• Beim Kurzschluss über die Aussenklemmen eines (oder mehrerer) Melder, steigt UM dagegen an, da sich der Gesamtwiderstand verringert Die Möglichkeit, anhand von diesen Aenderungen den Alarm selektiv auszulösen sowie die einzelnen Störungsfälle selektiv zu detektieren, kann an einem numerischen Beispiel gezeigt werden.
• Wird z.B. der Parallelwiderstand R r .R = 10 r (r = ) , r* + R der maximale Leitungswiderstand rLmax = r und der Messwiderstand rS = r so ist im normalen Betriebszustand U UM = 11 Bei einem Kurzschluss über einen einzigen Melder steigt UM auf U UM = , 10 also um 10 %.
• Beim Kurzschluss über mehrere Melder ist der Spannungsanstieg entsprechend grösser.
• Bei einer Alarmsignalisierung durch einen Melder sinkt UM auf UM = 20 bei gleichzeitiger Signalisierung von allen 8 Meldern sinkt -UM auf UM 83 Das Sinken von UM unter diesen Pegel kann ausschliesslich durch einen Leitungsunterbruch verursacht werden.
• Wählt man dann nach Fig. 2 vier Vergleichspannungen in der Mehrfach-Brücken-Anordnung (UK, UNULL,UA, UU) wird zuerst bei der Inbetriebnahme.
• UM = UNULL eingestellt.
• Im Normalzustand gilt dann UM S UA UM>UU UM<UK Im Alarmzustand, angezeigt durch 1 bis 8 Melder hat man UM<UA UM U K UM>UU Beim Kurzschluss über mindestens einen Melder ist UM> UK UM> UA UM UU Bei einem Leitungsunterbruch ergibt sich UM< UK UM< UA UM< UU Aus diesen Bedingungen kann selektiv die Art der Störung oder ein Alarm identifiziert werden.
• Ein Beispiel für eine Komparatorschaltung mit logischer Verknüpfung, die die Selektion der Meldung durchführt, zeigt Fig. 3. Die Spannung UM wird am Eingang von entsprechenden Komparatoreinheiten mit den Spannungen UA, UK und Uu verglichen. An den Ausgängen erscheinen L"-Signale bzw. "O"-Signale, und zwar erscheint ein "L"-Signal am Ausgang "A" bei "Alarm", am Ausgang "K" bei "Kurzschluss" und am Ausgang "Ub" bei "Unterbruch". Ein weiterer Operationsverstärker erhält einerseits die halbe Spannung U und andererseits über Dioden einen vorgegebenen Teil der Ausgangsspannung des jeweils aktivierten Komparators. Im Normalzustand liefert der Ausgang N dieses Verstärkers ein "L"-Signal.
• Da der Widerstand der Leitung nur ca. 1/11 des Gesamtwertes beträgt, wird auch bei einer Al-Leitung mit einem TK=0,49%/°C und einer Temperaturschwankung von t 40°C ein Gesamtwiderstandsfehler von + 1,8% von Zr verursacht.
• * Die absoluten Toleranzen von r sind ohne Bedeutung, da sie bei der Inbetriebnahme durch Nullabgleich eliminiert werden.
• Auch bei einem TK=200 ppm/°C entsteht für # 40°C schlimmstenfalls ein Fehler von # 0,8% #r.
• Der durch beide Einflüsse verursachbare grösstmögliche Fehler von i 2,68 für # 400C Temperaturschwankungen verursacht keine Fehlmeldung.
• Es sei noch bemerkt, dass in einer Modifikation nach Fig. 4 das Brückenprinzip auch zur Ueberwachung des Stromkreises von niederohmigen Schaltelementen (wie Schützen, Signallampen, Sirenen usw.) benutzt werden kann.
• In Abänderung der konventionellen Technik wird hiermit dem überwachten Element ein nichtlinearer Widerstand (z.B. Halbleiterdiode) in Reihe geschaltet.
• Im Ruhezustand (Kontakt offen) fliesst nur ein kleiner Strom durch die Diode und das niederohmige Schaltelement (z.B.
• Relais). Die Spannung UM ist dabei ca.
• UM = UD, wo UD die Vorwärtsspannung der Diode ist. Es gilt: UM> UK UM< UU UM< US Beim Unterbruch der Leitung steigt UM auf R2 UM = U R1+R2 an, so dass UM> UK UM UU UM< US Beim Kurzschluss ist UM< UK UM UM UM< US Beim Schliessen des Kontaktes (Betriebszustand des Schaltelementes bzw. Relais) ist dann UM> UK UM Uu UM> US Mit Hilfe von drei Komparatoren und logischer Verknüpfung lassen sich wieder alle Zustände einfach voneinander unterscheiden.

Claims (5)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Schaltungsanordnung zur Ueberwachung von n in Reihe geschalteten Feuermeldern, die nach dem Stromschwächungsprinzip arbeiten, so dass im Alarmfall der durchfliessende Strom verringert wird, bei welcher Anordnung jeder Feuermelder eine Detektions- und Auswerteeinrichtung enthält, deren Endglied von einem im Alarmfall sich öffnenden Kontakt gebildet wird und die Kontakte sämtlicher Feuermelder in Serie geschaltet und jeweils von einem Parallelwiderstand überbrückt sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Feuermelder (F) in Reihe zum Kontakt (K) noch einen Widerstand (r ) aufweist, so dass diese Reihenschaltung vom Parallelwiderstand (R) überbrückt wird, und ausserdem gekennzeichnet durch Einordnung der Serie-Feuermelder (F) in einen Zweig einer Brückenschaltung, in deren anderem Zweig Reihenwiderstände ausgewählter Grösse (R1 ... R5) liegen, zwischen denen sich genau definierte Spannungen ausbilden (UK, NULL, UA, UU).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem die Feuermelder (F) enthaltenden Brückenzweig noch Mittel (S,P) vorgesehen sind, um unabhängig von der Anzahl der gebrauchten Melder und Leitungswiderstände immer definierte Widerstandsverhältnisse zu haben (Fig.2).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Feuermeldern (F) und dem Massenanschluss des Brückenzweiges die Reihenschaltung eines Schalters (S), eines Potentiometers (P) und eines Widerstandes (rs) angeordnet ist, dass mittels S der Gesamtwiderstand des Melder-Brückenzweiges auf das N-fache eines Melderwiderr* . R standes (r= ) ergänzt wird, wo N die Gesamtzahl der -r + R auch nicht eingesetzten - Melder bezeichnet, so dass der Einstellwert von S gleich (N-n).r ist, wo n die Anzahl der effektiv eingesetzten Melder beträgt, dass ferner mit -dem Potentiometer (P) der Leitungswiderstand (RL) auf einen Nennwert ergänzt wird, der etwa dem maximalen, in Frage kommenden Leitungswiderstand entspricht, dass zwischen dem Potentiometer P und der Masse noch ein Widerstand (rs) liegt, und dass die Spannung (UM) am Knotenpunkt M zwischen P und r5 als Messgrösse ausgewertet wird, wozu sie mit einer Reihe vorgegebener Spannungen (UK, NULL, UA, UU) verglichen wird, die im anderen Brückenzweig von demselben Netzgerät mittels der Reihenwiderstände (R1 ... R5) erzeugt werden.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich mittels einer Komparatorschaltung mit logischer Verknüpfung erfolgt (Fig.3).

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem die Melder (F) enthaltenden Brückenzweig zwischen den Meldern und der Speisespannung (+ U) und in Reihe mit den Meldern ein Testkreis (T) mit Drucktasten (TU, TA, TK) vorgesehen ist, die eine Simulation von Alarm, Kurzschluss über einen einzelnen Melder und Leitungsunterbruch ermöglichen.

L e e r s e i t e