DE2707061A1

DE2707061A1 - Alarmeinrichtung

Info

Publication number: DE2707061A1
Application number: DE19772707061
Authority: DE
Inventors: Kanji Ishii; Katsutoshi Kuwabara
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 1976-02-20
Filing date: 1977-02-18
Publication date: 1977-09-01
Also published as: CH614797A5; JPS52111590U; US4142219A; FR2341903A1; GB1532173A

Description

PA~^C.NTANWALT . WOLFGANG SCHULZ DOFiLAM

D-8000 MÜNCHEN 80 MAUERKIRCHERSTRASSE 31 TELEFON (089)98 19 79

Hochiki Corporation

2-10-43 Kami Osaki H 311 DT

Shinagawa-ku

Tokio (Japan)

Alarmeinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Alarmeinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Ähnliche Alarmeinrichtungen sind bekannt (FR-PS 2 027 150), wobei Meßglied, Schwellwertschalter und Schaltglied gemeinsam von einem Relais gebildet sind, dessen Spule in eine Ader der Linie eingeschaltet ist. Bei anderen bekannten AusfUhrungsformen ist statt dessen in eine Ader der Linie ein Meßwiderstand eingeschaltet, die an diesem abfallende Spannung steuert einen Schwellwertschalter, und der Schwellwertschalter schließt beim überschreiten des vorgegebenen Schwellenwertes den Speisestromkreis eines Relais, das in Selbsthaltung geht.

Bei den vorstehend genannten bekannten Alarmeinrichtungen fließt beim Einschalten der die Linie speisenden Gleichspannung kurzzeitig ein erhöhter Linienstrom. Diese Stroaerhtthung kann insbesondere bei langen Linien auf deren Kapazitätsbelag oder auf der Ausbildung der angeschlos-

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senen Helder beruhen. So hat beispielsweise die im Ruhezustand hohe Impedanz von Ionisations-Brandmeldern einen merklichen kapazitiven Anteil, da die in solchen Brandmeldern vorhandenen Ionisationskammern als Kondensatoren wirken. Besonders stark wird die Linlenstromerhöhung beim Einschalten dann, wenn in den Meldern Kondensatoren vorhanden sind. Diese können beispielsweise dazu dienen, die an elektrischen Schaltungsteilen des Helders liegende Gleichspannung konstant zu halten oder beim Ansprechen des Melders einen plötzlichen Linienspannungseinbruch zu verhindern und dem beim Ansprechen leitend gemachten Schaltelement des Helders, Im allgemeinen einem Thyristor, eine zum Leitendwerden genügende Energie bereitzustellen. Allgemein wird die Stromerhöhung beim Einschalten um so merklicher, Je länger die Linie und Je größer die Anzahl der an sie angeschlossenen Melder 1st.

Um die beim Einschalten der die Linie speisenden Gleichspannung auftretende Linlenstromerhöhung nicht zu einem fälschlichen Alarmsignal führen zu lassen, kann man einen relativ hohen Schwellenwert des Linienstroms wählen, bei dessen überschreiten das Alarmsignal erzeugt wird. Es verbleibt dann Jedoch nur ein geringer Störabstand zwischen diesem Schwellenwert und demjenigen erhöhten Linienstrom, der eich beim Ansprechen eines Melders als Meldesignal ergibt. Nun kann dieser als Meldesignal dienende Linienstrom Jedoch stark unterschiedliche Werte aufweisen, da er von Linlenspannungsschwankungen beeinflußt wird und wegen des ohmschen Widerstands der Adern der Linie von der Entfernung des angesprochenen Helders von der Zentrale abhängt. Daher besteht bei geringem Abstand zwischen Schwellenwert und als Meldesignal dienendem Linienstrom die Gefahr, daß das Ansprechen «Ines Melders fälschlich nicht erfaßt wird und nicht

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zu einem Alarmsignal führt. Will man andererseits dieser Gefahr dadurch entgehen, daß man nicht nur den Schwellen wert des Linienetroms, sondern auch denjenigen erhöhten Linienstrom, der beim Ansprechen eines Melders fließt, erhöht, so ist eine aufwendige Lelstungsdimensionlerung der die Linie speisenden Oleichspannungsquelle und der Adern der Linie erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem Schaltungsaufwand eine fälschliche Erzeugung von Alarmsignalen beim Einschalten der Linienspannung zu vermelden, dabei jedoch trotzdem einen großen Störabstand zwischen dem vorgegebenen Schwellenwert des Linienetroms, bei dem ein Alarmsignal erzeugt wird, und demjenigen erhöhten Linienstrom beizubehalten, der beim Ansprechen eines Neiders fließt.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Alarmeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zwischen den Schwellwertschalter und das Schaltglied eine Verzögerungsschaltung eingeschaltet ist, deren nach dem Auftreten eines Ausgangsslgnals des Schwellwertschalters bis zur Auslösung der Leitfählgkeitszustandsänderung des Schaltglieds vergehende Verzögerungszeit mindestens so groß ist wie diejenige Abklingzeit, die nach Einschaltung der Linienspannung vergeht, bis der Linienstrom unter den vorgegebenen Schwellenwert absinkt.

Die bei der Alarmeinrichtung gemäß der Erfindung vorgesehene Verzögerungsschaltung verhindert nach dem Einschalten der Linienspannung die fälschliche Erzeugung eines Alarmsignals. Da die Verzögerungszeit leicht der jeweiligen Dauer der Abklingzelt des Linienstroms ange-

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paßt werden kann, kann ein beliebig großer Störabstand zwischen den vorgegebenen Schwellenwert des Linienstrome und dem beim Ansprechen eines Helders fließenden erhöhten Linienstrom eingehalten werden, oder anders gesagt, der vorgegebene Schwellenwert kann so tief gelegt werden, wie dies aus anderen schaltungstechnischen Überlegungen statthaft ist. Wird beispielsweise die Linie zur überwachung auf Unterbrechung im Ruhezustand von einem geringen Ruhestrom durchflossen, so kann der vorgegebene Schwellenwert den zwei- bis dreifachen Wert des Ruhewerte des Linienstroms aufweisen und trotzdem noch einen gegenüber dem beim Ansprechen eines Melders fließenden Linienstrom geringen Wert haben.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den UhteraneprUchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen Ausfuhrungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine Alarmeinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine mögliche Aueführungsform eines Melders der Alarmeinrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine weitere mögliche AusfUhrungsform eines Melders der Alarmeinrichtung gemäß Fig. 1;

Flg. 4 ein vereinfachtes elektrisches Ersatzschaltbild der Alarmeinrichtung gemäß Flg. 1;

Fig. 5 als Schaubild den zeitlichen Verlauf von elektrischen Größen zur Erläuterung der Wirkungsweise

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der Alarmeinrichtung gemäß Fig. 1 bei Ausbildung der Melder gemäß Fig. 2 oder 3;

Fig. 6 ein weiteres Ersatzschaltbild der Alarmeinrichtung gemäß Fig. 1 bei Verwendung von gegenüber Fig. 2 und 3 abgeänderten Meldern;

Fig. 7 als Schaubild den zeitlichen Verlauf von elektrischen Größen zur Erläuterung der Wirkungsweise der gemäß Fig. 6 abgeänderten Alarmeinrichtung der Fig. 1.

Die in Fig. 1 gezeigte Alarmeinrichtung weist eine Zentrale Z auf, an deren Ausgangsklemmen 4a, 4b die beiden Adern X, Y einer zweiadrigen Linie angeschlossen sind. Diese ist an ihrem von der Zentrale Z entfernten Ende mit einem Abschlußwiderstand R₁ abgeschlossen, um mittels eines Über diesen fließenden Ruhestroms die Linie in nicht näher gezeigter Weise auf Unterbrechung überwachen zu können. Zwischen die Adern X, Y ist eine große Anzahl von Meldern P₁, P₂ verschiedener Art geschaltet, die im Ruhezustand gleichstrommäßig nichtleitend sind und bei ihrem Ansprechen stärker leitend werden oder einen Kurzschluß zwischen den Adern X, Y bewirken.

Die Zentrale Z umfaßt eine die Linie mit einer Linienspannung E speisende Gleichspannungsquelle A. Diese ist im Ausfuhrungsbeispiel von einem Wechselspannungsgenerator G, einem diesem nachgeschalteten Transformator 1, einer von dessen Sekundärseite gespeisten Vollweg-GleichrichterbrUcke mit Dioden D₁ bis D^ und einem ausgangsseitigen Glättungskondensator SC gebildet. Der negative Pol 2a ist unmittelbar, der positive Pol 2b über einen Schalter S mit jeweils einem Ausgangsanschluß der Gleichrichter-

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/ο

brUcke verbunden. Weiter weist die Zentrale Z eine bei Empfang eines Meldesignals ein Alarmsignal erzeugende Auswerteschaltung B auf. Deren eine Ausgangsklemme der Zentrale Z bildende, mit der Ader X verbundene Ausgangs» klemme 4a ist unmittelbar mit dem Pol 2a der Gleichspannungsquelle A verbunden, während zwischen der weiteren, ebenfalls eine Ausgangsklemme der Zentrale Z bildenden, mit der Ader Y verbundenen Ausgangsklemme 4b und dem entsprechenden Pol 2b ein den Linienstrom I erfassendes Meßglied in Gestalt eines somit in die Ader Y eingeschalteten Meßwideretands R₂ liegt. Die am Meßwiderstand R₂ abfallende Spannung ist dem Linienstrom I proportional. Diese Spannung dient zur Steuerung eines Schwellwertschalters, der im Ausf Uhrungsbeispiel von einem Schalttransistor Q gebildet ist. Dessen Steuerstrecke liegt in Reihe mit einem Basisvorwiderstand Rg parallel zum Meßwiderstand R₂* während seine Hauptstromstrecke den Pol 2b der Spannungsquelle A mit dem Eingang einer Verzögerungsschaltung F verbindet.

Bei einem vorgegebenen Wert der Steuerspannung des Transistors Q und demgemäß bei einem vorgegebenen Schwellenwert Iq des Linienstroms I wird der Transistor Q leitend. Hierdurch fließt vom positiven Pol 2b der Gleichspannungsquelle A ein Strom zum Eingang der Verzögerungsschaltung F. Nach Ablauf einer vorgegebenen Verzögerungszeit erzeugt diese ein Ausgangssignal, wodurch ein Thyristor SCR₁ leitend gemacht wird. Dieser ist in Reihe mit der Spule 3 eines Relais zwischen die Pole 2a, 2b geschaltet. Daher zieht das Relais beim Leitendwerden des Thyristors SCR₁ an, schließt seinen Kontakt S₁ und behält diesen angezogenen Zustand bei, bis der Stromfluß durch Offnen des Schalters S unterbrochen wird. Der Schalter S₁ bildet

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das das Alarmsignal abgebende Schaltelement; er 1st in Reihe mit einem Widerstand Rg und einer Anzeigevorrichtung in Gestalt einer Lampe L zwischen die Pole 2a, 2b der Gleichspannungequelle geschaltet. Weitere, nicht gezeigte Kontakte des Relais können vorgesehen sein, um weitere Alarmsignale zu erzeugen, beispielsweise um andere Alarmgeber zu betätigen, Steuerstromkreise zu Offnen oder zu schließen, Brandverhtltungs- oder -bekMapfungsmaBnahmen einzuleiten usw.

An Stelle des Thyristors SCR₁ können auch andere elektronische Schaltelemente ohne Thyristorverhalten verwendet werden, wenn es nicht erforderlich 1st, daß bei einem Wegfall des Meldesignals das Alarmsignal beibehalten wird. Andererseits kann auch in diesem Fall die Beibehaltung des Alarmsignals erreicht werden, beispielsweise dadurch, daß dem Relais ein Selbsthaltekontakt zugeordnet wird. Ebenfalls wäre es möglich, die Reihenschaltung der Relaisspule 3 und eines elektronischen Schaltelemente und/oder die Reihenschaltung des Widerstands Rq, des Kontakts S₁ und der Lampe L an Stelle mit dem Pol 2b mit der Anschlußklemme 4b zu verbinden, wodurch der über die Relaisspule 3 bzw. über die Lampe L fließende Strom auch nach Fortfall des erhöhten Linienstroms I ausreicht, weiterhin am Meßwiderstand R₂ einen Spannungsabfall zu erzeugen, der den Schalttransistor Q leitend hält und damit die Erzeugung des Alarmsignals sicherstellt.

Abweichend vom Dargestellten kann die Auswerteschaltung B außer den bereits erwähnten Mitteln zur Überwachung des Ruhestroms weitere Mittel zur überwachung der Linie auf Erdschluß und sonstige Überwachungsmittel umfassen; die überwachung auf Erdschluß ist in einfacher Weise deshalb möglich, weil durch die Ausbildung der Gleichspan-

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nungsquelle A mit einem Transformator 1 beide Pole 2a, 2b erdfrei sind, d.h. kein festgelegtes Potential gegenüber Erde oder Nasse der speisenden Wechselspannung haben, so daß ein zweckuM6iger Potentialunterschied gegenüber Erde oder Nasse von den entsprechenden überwachungsmltteln vorgegeben und überwacht werden kann.

Die Verzögerungeschaltung F weist eingangsseltlg ein aus einem Ladewiderstand Rq und einem in Reihe mit ihm liegenden Kondensator Cq bestehendes RC-Verzögerungsglied auf. Dieses 1st weiter mit der Hauptstromstrecke des Schalttransistors Q in Reihe zwischen die Pole 2a, 2b der Gleichspannungsquelle A geschaltet, so da8 bei leitendem Schalttranslstor Q der Kondensator Cq über den Ladewiderstand Rq bis auf eine annähernd der Linienspannung E gleiche Spannung geladen werden kann. Die Zeltkonetante dieses Ladevorgangs ist Tq * RqCq. Parallel zum Kondensator Cq liegt ein hochohmiger Widerstand Ry, der bei nichtleitendem Schalttransistor Q den Kondensator Cq im entladenen Zustand hält. Von der am Kondensator Cq anliegenden Spannung ist ein weiterer Schwellwertschalter in Gestalt eines Doppelbasistransistors PUT gesteuert; dessen Hauptstromstrecke 1st in Reihe mit einem Entladewiderstand Rq parallel zum Kondensator Cq geschaltet, während seine Steuerelektrode mit einer einstellbaren Spannung E^ gespeist ist. Die Spannung E^ fällt an einem Widerstand R^ ab, der ein Teilwiderstand eines einstellbaren Spannungsteilers ist. Dieser Spannungsteiler besteht aus der Reihenschaltung eines verstellbaren Widerstands R* und des erwähnten Widerstands R- und ist unmittelbar an die Pole 2a, 2b der Gleichspannungsquelle A angeschlossen, also mit der Linienspannung E gespeist.

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Der Doppelbasistransistor PUT wird leitend, wenn die Spannung an seiner Hauptstromstrecke die Spannung zwischen Steuerelektrode und Kathode überschreitet, also wenn die Spannung E_Q am Kondensator Cq die einstellbare Spannung E^ Überschreitet. Die Spannung E^ ist daher derjenige einstellbar vorgegebene Schwellenwert, bei dem der vom Doppel basistransistor PUT gebildete Schwellwertschalter ein Ausgangssignal abgibt. Dieses Ausgangesignal besteht in einem Spannungsabfall am Entladewiderstand R_Q. Dessen Verbindungspunkt mit dem Doppelbasistransistor PUT ist mit der Zündelektrode des Thyristors SCR₁ verbunden, so daß der als Ausgangssignal auftretende Spannungsabfall am Entladewiderstand Rg den Thyristor SCR₁ zündet. Ein dem Entladewiderstand Rg parallel geschalteter Kondensator C2 dient als Entstörkondensator für den Thyristor SCR₁.

Die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung P, die nach dem Leitendwerden des Schalttransistors Q bis zum Zünden des Thyristors SCR«, vergeht, hangt einerseits von der Zeitkonstanten Tq ab; je langsamer der Kondensator Cq aufgeladen wird, desto später wird der Schwellenwert E^ erreicht, bei dem der Doppelbaeistransistor PUT durchschaltet. Andererseits hängt die Verzögerungszeit auch von der Höhe des Schwellenwertes E^ ab, der mittels des Widerstands R, einstellbar ist. Daher ist es in der Praxis in einfacher Weise möglich, sowohl durch die Bemessung des Ladewiderstands Rq und des Kondensators Cq als auch durch die Verstellung des Widerstands R, die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung F so zu wählen, daß diese Verzögerungszeit größer als die Abklingzeit ist, die nach Einschalten der Linienspannung E durch Schließen des Schalters S vergeht, bis der zunächst höhere Werte aufweisende Linienstrom I denjenigen Schwellenwert Iq unter-

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schritten hat, oberhalb von dem der Schalttransistor Q leitend ist. GewUnschtenfalls kann auch der Ladewiderstand Rq verstellbar gemacht werden, um die Zeitkonstante Tq verändern zu können, beispielsweise wenn die Anzahl der an die Linie angeschlossenen Neider P₁ P₂ verändert werden soll. Die Verzögerungszelt der Verzögerungsschaltung F sollte nämlich geringer als das Dreifache der Zeitkonstanten Tq sein und vorzugsweise dieser zumindest annähernd gleichen, damit sie nicht für Temperatureinflüsse und Alterungserscheinungen der Schaltungselemente empfindlich ist.

Eine AusfUhrungsform eines Melders P₁ ist in Fig. 2 gezeigt. Der Helder P₁ ist ein Ionisations-Brandmelder mit einem die Ionisationskammern und einen Schwellwertverstärker enthal tenden Detektorkopf 5, der zwischen die Anschlüsse Uc, 4d geschaltet ist. Letztere sind an die Adern X, Y (Fig. 1) der Linie angeschlossen. Erfaßt der Detektorkopf 5 eine oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegende Rauchdichte der Umgebungsluft, so erzeugt er eine Zündspannung für einen Thyristor SCR₂* der ebenfalls zwischen die Anschlüsse 4c, 4d geschaltet ist. Der Thyristor SCR₂ wird hierdurch leitend; der Melder hat angesprochen, und es fließt ein erhöhter Linienstrom I (Flg. 1) über den Melder P₁. Abweichend vom Dargestellten kann mit dem Thyristor SCR₂ ein Lastwiderstand in Reihe geschaltet sein, der dann zusammen mit dem Meßwiderstand R₂ (Flg. 1) den sich ergebenden, erhöhten Linienstrom I bestimmt. Andernfalls begrenzt wie beim Ausfuhrungsbeispiel ausschließlich der Meßwiderstand R₂ den als Meldesignal fließenden, erhöhten Linienstrom.

Parallel zum Thyristor SCR₂ ist in Flg. 2 die Reihenschaltung eines Widerstands Re und eines Kondensators C₁ geschaltet. Der Kondensator C₁ soll plötzliche Spannungs-

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einbrUche der Linlenepannung am Melder kompeneieren_v wie sie beispieleweise bein Ansprechen weiterer Melder auftreten können, um auch in diesem Fall noch ein Ansprechen des Melders beim Erfassen von Rauch möglich zu machen. Abweichend vom Dargestellten kann gewUnschtenfalls auch ein Spannungseinbruch zwischen den Adern X, Y der Linie zugelassen werden, jedoch die Funktion des Melders aufrechterhalten werden, indem zwischen den Anschluß 4d und den gemeinsamen Verbindungspunkt des Thyristors SCR₂ und des Widerstands R^ eine in Leitrichtung gepolte Diode eingeschaltet wird, die eine Entladung des Kondensators C₁ über die Linie verhindert.

Fig. 3 zeigt einen optischen Rauchmelder. Hierbei dient der über den Widerstand R- aufladbare Kondensator C₁ dazu, die Speisespannung des Lichtsenders 7 und des Lichteapfängers 6 bei Schwankungen der Linienspannung konstant zu halten. Beim Eintritt von Rauch in die überprUfstrecke zwischen Sender 7 und Empfänger 6 gibt letzterer eine Ausgangsspannung ab, die wieder den Thyristor SCR₂ leitend macht, wodurch ein erhöhter Linienstrom I flieBt.

Fig. 4 zeigt ein Ersatzschaltbild der Alarmeinrichtung, wobei nur diejenigen Schaltungselemente gezeigt sind, die beim Einschalten der Linienspannung den Linienetrom I und die ggf. zur Abgabe eines Alarmsignals führende Spannung am Kondensator Cq bestimmen. An Stelle der Gleichspannungsquelle A in Fig. 1 ist eine Batterie mit der Spannung E gezeigt. Als typische Zahlenbeispiele der Linienspannung E, der Widerstandswerte r,,, r₂, r- der Widerstände R₁, R₂, Re und der Kapazität C₁ des Kondensators C₁ seien folgende angegeben:

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—	12 -	V
	4fr	kOhm
E »	24	Ohm
^Γ1 "	20	kOhm
^Γ2 *	300	/uF.
^Γ5 "	10
C₁ -	100

Grundsätzlich wird man dem Abschlußwiderstand R₁ im Interesse eines geringen RuheStromverbrauchs und eines großen Störabstands zu dem beim Ansprechen eines Melders P₁, P₂ fließenden Strom stets einen relativ hohen Widerstandswert r.. geben, während der Meßwiderstand R₂ einen relativ geringen Widerstandswert r₂ hat, der so bemessen 1st, daß die an ihm beim Schwellenwert Iq des Linienstroms I abfallende Spannung ausreicht, um den Schalttransistor Q leitend zu machen; die zum Leitendmachen des Schalttransistors Q erforderliche Schwellenspannung Ü_Q bedingt r₂ * U_Q/I_Q. Der geringe Widerstandswert r₂ des Meßwiderstands R₂ ist auch deshalb zweckmäßig, weil die Melder P₁, P₂ im Ruhezustand mit einer aus dem Spannungsteilerverhältnis zwischen r₂ und r₁ bestimmten Teilspannung der Linienspannung E gespeist sind, die möglichst nahe bei der nominellen Linienspannung E liegen sollte.

FUr den Linienstrom I, der nach dem Schließen des Schalters S fließt, läßt sich anhand von Fig. 4 folgender Verlauf in Abhängigkeit von der Zelt t herleiten:

1 ♦ — · exp

r₂

worin η die Anzahl der vorhandenen Melder P₁, P₂ und damit der in allen vorhandenen Widerstände R^ sowie Kondensatoren

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C₁ bezeichnet.

Weiter läßt sich anhand von Fig. 4 herleiten, daß die Spannung Eq am Kondensator Cq nach Schließen des Schalters S folgenden Verlauf hat:

E₀ - E (1 - exp E=S- ) (2).

Aus Gleichung (1) kann diejenige Abklingzeit T. des Linienstroms errechnet werden, die nach dem Schließen des Schalters S vergeht, bis der Linienstrom den vorgegebenen Schwellenwert Iq unterschreitet, indem an Stelle der Zeit t die Abklingzeit T, und an Stelle des Linienstroms I der Schwellenwert Iq eingesetzt werden. Nach kurzer Umrechnung ergibt sich:

-C₁ (,,ρ, ^₁)

T_T- — · In

L T₁^r₂

BP₁

In entsprechender Weise läßt sich aus der Gleichung (2) die Verzögerungszeit Iy der Verzögerungsschaltung F (Fig. 1) herleiten, die vergeht, bis die Spannung Eq am Kondensator Cq denjenigen Schwellenwert E₄ erreicht hat, bei dem das Alarmsignal ausgelöst wird:

T_v - -r_oc_o . ln(1-E₄/E) (4);

hierin bezeichnen r₀ den Widerstandswert des Ladewiderstands Rq und Cq die Kapazität des Kondensators Cq.

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Die Abklingzeit T, kann nach Gleichung (3) errechnet werden oder auch durch Beobachtung des Leitfähigkeitszustandes des Schalttransistors Q gemessen werden. Es ist dann in einfacher Weise möglich, die Verzögerungszeit Ty entsprechend Gleichung (4) so zu bestimmen, daß sie mindestens so groß und zweckmäßig etwas größer als die Abklingzeit T_L ist. In entsprechender Weise kann auch dann vorgegangen werden, wenn die Melder P₁, P₂ einen gegenüber Fig. 2 und Fig. 3 abweichenden Aufbau haben und beispielsweise Ib Ruhezustand einen Strom fuhren, der gegenüber dem Über den Abschlußwiderstand R₁ fließenden Strom nicht vernachlässigbar ist. In diesem Fall ist an Stelle des Widerstandswerts r₁ des Abschlußwiderstands R₁ der Widerstandswert der Parallelschaltung des Gleichstromwiderstands der Melder im Ruhe: rUcksichtigen.

Melder im Ruhezustand mit dem Abschlußwiderstand R₁ zu be-

FIg. 5 zeigt in der oberen Hälfte den Verlauf des Linienstroms I in Abhängigkeit von der Zeit t bei verschiedenen Anzahlen von an die Linie angeschlossenen Meldern P₁ und/ oder Po. Dabei ist auch der Wert des Ruhestroms I_R eingezeichnet, der sich einige Zeit nach dem Schließen des Schalters S einstellt, sowie der Schwellenwert Iq von im Beispiel 4 mA, bei und oberhalb von dem der Schalttransistor Q leitend ist.

Die Kurve I₁ gilt fUr den in der Praxis kaum vorkommenden Fall, daß ein einziger Melder P₁ oder P₂ an die Linie angeschlossen ist. In diesem Fall hat der Linienstrom I zur Zeit t - O, d.h. beim Schließen des Schalters S, eine Amplitude, die kurz unterhalb des Schwellenwertes Iq liegt. Daher ist dieser Fall nicht sonderlich gefährlich und kann nur bei Hinzutreten anderer Störungsursachen zur

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fälschlichen Abgabe eines Alarmsignals fuhren. Bei mehreren an die Linie angeschlossenen Detektoren P₁, Pp ergibt sich jedoch eine wesentlich stärkere Amplitude des Linienstrome I beim Einschalten. So gilt die Kurve I₅ für den Fall, daß η ■ 5 Melder P₁, P₂ an die Linie angeschlossen sind. Die Amplitude des Linienstroms I beträgt hierbei 11,3 mA. In diesem Fall wird also der Schalttransistor Q leitend gemacht, und ein Alarmsignal würde erzeugt, wenn dies nicht von der Verzögerungsschaltung F (Fig. 1) verhindert würde. Erst nach einer Abklingzeit T^c von annähernd 1,5 s wird der Schwellenwert Iq unterschritten.

Noch stärker werden die Amplituden des Linienstroms I beim Einschalten der Linienspannung bei höheren Anzahlen von Meldern P₁, P₂. So gilt Kurve I₁₀ für den Fall η ■ 10. Hierbei beträgt die Amplitude 19,2 mA, und die Abkling· zelt T,₁₀ ist entsprechend länger; sie beträgt 2,4 s. Je höher also die Anzahl η der Melder P₁, P₂ ist, desto größer wird man auch die Verzögerungszeit Ty der Verzögerungsschaltung F (Fig. 1) wählen müssen.

Im unteren Teil der Fig. 5 ist der Verlauf der Spannung E₀ am Kondensator Cq für verschiedene Werte der Zeitkonstanten T₀ - RqCq angegeben. Die Kurve Eq (Tqc) gilt für den Fall, daß die Zeitkonstante einen Wert T_Q5 hat, bei dem die Verzögerungszeit Ty der Verzögerungsschaltung F einen Wert Ty₅ aufweist, der größer - zweckmäßig etwa 30 % größer - als die Abklingzelt T^ ist, die sich bei η ■ 5 Meldern ergibt.

Anhand von Flg. 1 wurde bereits erwähnt, daß die Verzögerungszeit Ty sowohl von der Zeitkonetanten Tq als auch von dem Schwellenwert E^ abhängt, bei dem der Doppelbasis-

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transistor PUT leitend wird. Im unteren Teil der Fig. 5 ist ersichtlich, daß beispielsweise die Kurve Eq (Tqs^ eine waagerechte, den Schwellenwert E^ darstellende Linie umso steiler schneidet, je geringer der Schwellenwert E^ ist. Wäre dieser beispielsweise abweichend von Fig. 5, wo E^ - 15 V ist, zu 6 V gewählt, so würde der Schnittwinkel annähernd 45° betragen, während er bei 15 V geringer ist und umso geringer würde, Je weiter sich der Schwellenwert E^ der Linienspannung E » 24 V näherte. Ein steiler Schnittwinkel bedeutet in der Praxis einen gut definierten, durch Temperaturänderungen und Alterungserscheinungen wenig beeinflußbaren Schwellenwert, während umgekehrt der Schwellenwert umso weniger genau eingehalten wird, je flacher der Schnittwinkel ist. Hieraus könnte man den Schluß ziehen, dad der Schwellenwert E^ klein gegenüber der Linienspannung E gewählt werden sollte. Dies ist jedoch nur bedingt der Fall; würde man den Schwellenwert E^ zu 6 V wählen, so müßte die Spannung Bq am Kondensator Cq, um wieder die Verzögerungezeit Ty- zu erreichen, den Verlauf Ei aufweisen, und es ist erkennbar, daß dann der Schnittwinkel mit einer Waagerechten geringer als im Fall der Kurve Eq (Tqk) wäre. Die optimale Einstellung der Verzögerungsschaltung F hinsichtlich genauer Einhaltung des eingestellten Schwellenwertes des Doppelbasistransistors PUT liegt daher etwa bei 63 % der Linienspannung E. Dies sind im Beispiel 15 V. Die Bemessung erhält man dadurch, daß man in Gleichung (4) an Stelle der Verzögerungszeit Ty die Zeltkonstante Tq einsetzt, also die Verzögerungszeit Ty gleich der Zeitkonstanten Tq bemißt. Diese Bemessung oder Einstellung hat außerdem den Vorteil, daß ausgehend von dieser optimalen Einstellung leicht eine Veränderung der Verzögerungszeit Ty, beispielsweise durch Verstellung des Widerstands IU (Fig. 1), erfolgen

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kann, beispielsweise wenn dies wegen der Wegnahme oder des Hinzufügens einiger Melder erforderlich sein sollte, ohne daß durch die Verstellung die Genauigkeit der Einhaltung des Schwellenwertes, bei dem der Doppelbasistransistor PUT leitend wird, nennenswert beeinträchtigt würde.

Im unteren Teil der Fig. 5 ist noch eine Kurve E_Q (Tq₁₀) gezeigt, die zweckmäßig dem Verlauf der Spannung Eq am Kondensator Cq gegeben wird, wenn η * 10 Melder vorhanden sind und daher die Abklingzeit den Wert T. ^q hat. Hierbei wird der Zeitkonstanten Tq ein Wert Tq₁Q gegeben, und die mit dieser Zeitkonstanten übereinstimmende Verzögerungszeit Ty₁₀ hat einen Wert von 2,9 s. Die weiteren Kurven E^, Eg gelten für Fälle, in denen noch größere Anzahlen von Meldern P₁, P₂ an die Linie angeschlossen sind.

Fig. 6 zeigt das Ersatzschaltbild der Alarmeinrichtung nach Fig. 1 für den Fall, daß an Stelle der Melder P₁, P₂ Melder an die Linie angeschlossen sind, die unmittelbar zwischen die Adern X, Y der Linie geschaltete Kondensatoren C₁ aufweisen; die Widerstände Rc sind also gegenüber Fig. 2 bis 4 entfallen. Auch in diesem Fall wird der zeitliche Verlauf des Linlenetroae I nach dem Schließen des Schalters S grundsätzlich von Gleichung (1) beschrieben, wobei jedoch rc ■ 0 zu setzen ist. Mit derselben Abänderung gilt auch Gleichung (3), woraus ersichtlich ist, daß die Amplitude des Linienstroms 1 unmittelbar nach dem Einschalten wesentlich größer als im oben betrachteten Fall und die Abklingzeit T_L wesentlich kürzer wird. Dies macht es umso leichter, die Verzögerungszeit Ty so zu wählen, daß sie größer als die Ab-

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— Τβ —

klingzeit T, ist.

Fig. 7 zeigt den Verlauf des Linienstroms I in Abhängigkeit von der Zeit t bei der gemäß Fig. 6 abgewandelten Alarmeinrichtung, wobei die Kurven I₁, Ie, I₁Q wie in Fig. 5 für den Fall eines einzigen vorhandenen Melders bzw. für η ■ und η - 10 gelten; es sind wieder die oben als Beispiele angegebenen Spannungs-, Widerstands- und Kapazitätswerte zugrunde gelegt, und der Schwellenwert Iq beträgt wieder 4 V.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich, beträgt die Amplitude des Linienstroms I unmittelbar nach dem Einschalten der Linienspannung E unabhängig von der Anzahl η der Melder, also auch im Falle eines einzigen Melders (Kurve I₁), 60 mA. Daher ist es selbst in diesem Falle zweckmäßig, eine entsprechende Verzögerungszeit Ty vorzusehen. Bei η ■ 5 Meldern beträgt die Abklingzeit T_L- annähernd 100 ms, bei η » 10 Meldern wird ein Wert T_L1Q « 190 ms erreicht.

Im unteren Teil der Fig. 7 ist wieder der Verlauf der Spannung Eq für verschiedene Werte der Zeitkonstanten Tq angegeben. Im Fall der Kurve Eq (Tqc) hat die Zeitkonstante einen Wert Tqc - 200 ms, während durch relativ niedrige Bemessung des Schwellenwertes E^ ■ 12 V die Verzögerungszeit Ty₅ bei annähernd 140 ms liegt. Sie ist hiermit genügend groß, um bis zu η · 5 Melder an die Linie anschließen zu können. Die Kurve E₀ (Tq₁₀) gilt in Fig. 7 für den Fall, daß die Zeitkonstante den Wert Tq₁₀ ■ 300 ms hat; bei den weiteren Kurven E^, Eq' betragen die Zeitkonstanten 300 ms bzw. 900 ms. Im Fall der Kurve Eq (Tq₁₀) wird der Schwellenwert E^ nach der Verzögerungszelt Ty₁₀ erreicht, die größer ist als diejenige Abklingzeit T^₁₀, die sich bei Anschluß von η - 10 Meldern an die Linie ergibt.

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dl Leerseite

Claims

P Λ TENTANWAIT WOLFGANG SCHULZ-OOPlAM INGENIEUR DIPLOME D-8000 MÜNCHEN 80 2707061 MAUERKIRCHERSTRASSE 31 TELEFON (089)98 19 79 Hochiki Corporation 2-10-43 Kami Osaki H 311 DT Shinagawa-ku Tokio (Japan) SCPO PATSNTANS P R U C H E

1. Alarmeinrichtung mit einer Zentrale, einer in der Zentrale mit einer Linienspannung gespeisten, vorzugsweise an ihrem der Zentrale abgewandten Ende von einem Abschlußwiderstand abgeschlossenen zweiadrigen Linie, parallel zueinander zwischen die Adern der Linie geschalteten, vorzugsweise im Ruhezustand eine Impedanz mit kapazitivem Anteil aufweisenden, im angesprochenen Zustand eine verringerte Impedanz aufweisenden Meldern, einem in der Zentrale angeordneten, den in einer Ader der Linie fließenden Linienstrom erfassenden, ein dem Linienstrom proportionales Ausgangssignal erzeugenden Meßglied, einem dem Meßglied nachgeschalteten Schwellwertschalter und einem von diesem gesteuerten Schaltglied, wobei der Schwellwertschalter ein Ausgangssignal abgibt, wenn der Linienstrom einen vorgegebenen, gegenüber dem im Ruhezustand fließenden Linienstrom höheren und höchstens dem beim Ansprechen eines Melders fließenden Linienstrom gleichen Schwellenwert erreicht oder überschreitet und wobei das Schaltglied in Abhängigkeit vom Vorliegen des AusgangsSignaIs des Schwellwertschalters durch Änderung seines Leitfähigkeitszustands ein Alarmsignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schwellwert-

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schalter (Q) und das Schaltglied (S₁) eine Verzögerungsschaltung (P) eingeschaltet ist, deren nach dem Auftreten eines Ausgangssignals des Schwellwertschalters (Q) bis zur Auslösung der Leitfähigkeitszustandeänderung des Schaltglieds (S₁) vergehende Verzögerungszelt (Ty) mindestens so groß ist wie diejenige Abklingzeit (T,),die nach Einschaltung der Linienspannung (E) vergeht, bis der Linienstrom (I) unter den vorgegebenen Schwellenwert (Iq) absinkt.

2. Alarmeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dae die Verzögerungsschaltung (F) ein aus einem Ladewiderstand (Rq) und einem Kondensator (Cq) bestehendes RC-Verzögerungeglied (Rq, Cq) und einen diesem nachgeschalteten weiteren Schwellwertschalter (PUT) umfaßt, der ein die Leitfählgkeitszustandsänderung des Schaltglieds (S₁) auslösendes Ausgangssignal in Abhängigkeit davon erzeugt, daß die Spannung (E₀) am Kondensator (Cq) einen vorgegebenen Schwellenwert (E^) überschreitet.

3. Alarmeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante (Tq) des Verzögerungsglieds (Rq, Cq) zumindest annähernd gleich der Verzögerungszeit (Ty) eingestellt ist.

4. Alarmeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Schwellwertschalter (PUT) hinsichtlich des Schwellenwertes (E^) der Spannung (Eq) am Kondensator (Cq) einstellbar ist.

5. Alarmeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Schwellwertschalter ein Doppelbasistransistor (PUT) 1st.

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6. Alarmeinrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptströmetrecke des Doppelbasistranaistore (PUT) in Reihe mit einem Entladewiderstand (Rg) dem Kondensator (Cq) parallel geschaltet ist und daß die Steuerelektrode des Doppelbasistransistors (PUT) mit einer einstellbaren Spannung (E^) gespeist ist.

7. Alarmeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des Doppelbasistransistors (PUT) an einen verstellbaren Spannungsteiler (R,, R^) angeschlossen ist, der vorzugsweise mit der Linienspannung (E) gespeist ist.

8. Alarmeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied ein in eine Ader (Y) der Linie (X, Y) eingeschalteter Meßwiderstand (R₂) ist und daß der Schwellwertschalter ein Schalttransistor (Q) ist, dessen Steuerstrecke vorzugsweise in Reihe mit einem Basisvorwiderstand (Rg) dem Meßwideretand (R₂) parallel geschaltet ist und dessen Hauptstromstrecke in leitendem Zustand den Eingang der Verzögerungsschaltung (F) mit der Linienspannung (E) beaufschlagt.

9. Alarmeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied der vorzugsweise als Schließkontakt ausgebildete Kontakt (S₁) eines Relais (3, S₁) 1st.

10. Alarmeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung des Schaltglieds (S₁) und einer Anzeigevorrichtung (L) sowie ggf. weiterer Schaltungselemente (R₀) an der Linienspannung (E) liegt.

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11. Alarmeinrichtung nach Anspruch 9 oder nach Anspruch 9 und

10, dadurch gekennzeichnet, daß die Relaisspule (3) des Relais (3» S₁) in Reihe mit einem elektrischen Schaltelement, vorzugsweise einem Thyristor (SCR₁), an einer Gleichspannung, vorzugsweise der Linienspannung (E), liegt.

12. Alarmeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7 und nach Anspruch

11, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladewiderstand (Rg) und die Hauptstromstrecke des elektronischen Schaltelements (SCR₁) unmittelbar an denselben Pol (2a) der die Linienspannung (E) liefernden Gleichspannungsquelle (A) angeschlossen sind und daß die Steuerelektrode des elektronischen Schaltelements (SCR₁) mit dem Verbindungspunkt des Doppelbasistransistore (PUT) und des Entladewiderstands (Rg) verbunden ist.

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