DE2836233A1

DE2836233A1 - Brandmelder, insbesondere haushalts- ionisationsbrandmelder

Info

Publication number: DE2836233A1
Application number: DE19782836233
Authority: DE
Inventors: Takeo Arima
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 1977-08-19
Filing date: 1978-08-18
Publication date: 1979-02-22
Also published as: FR2400707B1; JPS5734445Y2; FR2400707A1; GB2004677A; US4223305A; GB2004677B; FI782520A; JPS5437186U

Description

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lieh sind. Daher besteht die Gefahr, daß nach einer Erschöpfung der Batterie der Benutzer des Brandmelders die Erneuerung der Batterie unterläßt, wodurch der Brandmelder keinen Schutz mehr bietet.

Als Haushalts-Ionisationsbrandmelder werden solche bezeichnet, bei denen Spannungsquelle, ionisierte Meßkammer, Auswerteschaltung und Signalgeber in einem Gehäuse vereinigt sind, das nicht über Leitungen mit einer entfernten Zentrale verbunden ist und das beispielsweise an der Decke eines Raumes in einem Haushalt angebracht werden kann; auch andere Anwendungen sind selbstverständlich möglich, beispielsweise zur nachträglichen Ausrüstung von Hotels oder anderen Gebäuden, wenn der Aufwand einer Verbindung einer Vielzahl von Brandmeldern über Leitungen mit einer Zentrale vermieden werden soll.

Bei Haushalts-Ionisationsbrandmeldern ist es auch bekannt, die Spannungsquelle aus einer Vielzahl von handelsüblichen Trockenzellen, die meist eine Nennspannung von 1,5 V haben, oder aus mehreren Trockenbatterien zu bilden, deren Nennspannung meist bei 4,5 V liegt. Derartige Zellen oder Batterien haben jedoch einen großen Raumbedarf, wodurch sich eine große, aufwendige und ästhetisch unbefriedigende Bauweise des Melders und eine schwierige Handhabbarkeit beim Erneuern der Zellen oder Batterien ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brandmelder der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß eine einfache Spannungsquelle verwendet werden kann, deren Nennspannung geringer ist als diejenige Spannung, die im Betrieb an der Reihenschaltung von Meßglied und Referenzwiderstand liegen muß. Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Brandmelder der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichenteil des An -» spruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

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Bei dem Brandmelder gemäß der Erfindung genügen einfachste elektrochemische Elemente von geringer Spannung als Spannungsquelle, während trotzdem eine genügend hohe Spannung für die Speisung der Reihenschaltung von Meßglied und Referenzwiderstand erzeugt wird. Insbesondere kann so ein Haushalts-Ionisationsbrandmelder mit einer oder zwei handelsüblichen Trockenzellen von je 1/5 V betrieben werden, obwohl die Reihenschaltung von Meßkammer und Referenzkammer eine Spannung von mehr als 9 V erfordert. Eine relativ große Spannungserhöhung ist hierbei besonders leicht möglich, da die Reihenschaltung von Meßkammer und Referenzkammer einen sehr hohen Widerstandswert aufweist, so daß die Spannungserhöhungsschaltung ausgangsseitig fast im Leerlauf betrieben ist. Durch die Verwendung einer einfachen und kleinen Spannungsquelle kann das Bauvolumen des Melders gering gehalten werden, was den Herstellungsaufwand und damit die Kosten verringert sowie eine unauffällige, ästhetisch befriedigende Gestaltung ermöglicht.

Ausgestaltungen des Brandmelders gemäß der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen ein Ausführungsbeispiel eines Haushalts-Ionisationsbrandmelders dargestellt ist. Es zeigt:

Fig. 1 das elektrische Schaltbild des Melders; Fig. 2 bis 4 bauliche Einzelheiten des Melders.

In Fig. 1 ist eine Spannungsquelle E gezeigt, die beim Ausführungsbeispiel von zwei in Reihe geschalteten Trockenzellen von je 1,5 V gebildet ist. Bei anderen Ausführungsformen kann eine einzige derartige Trockenzelle genügen, oder es können gewünschtenfalls auch eine oder zwei wiederaufladbare Zellen verwendet werden. Der positive Pol der Spannungsquelle E ist mit einem

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Leiter I₁ verbunden, während der negative Pol an Masse liegt. Zwischen den Leiter I₁ und Masse sind zur Spannungsversorgung eine Signalgebervorrichtung B, eine Spannungserhöhungsschaltung S, eine Überwachungsschaltung OSC₂ für die Batteriespannung und eine Verknüpfungsschaltung N geschaltet; die entsprechenden Verbindungsleiter sind mit Ausnahme der Signalgebervorrichtung B einfachheitshalber nicht dargestellt.

Die Signalgebervorrichtung/ist von einem als Ausgang der Verknüpfungsschaltung N vorgesehenen Relais A einschaltbar, wenn dieses seinen Kontakt a anzieht. Die Signalgebervorrichtung B ist als Summer ausgebildet und weist eine Magnetspule L, und einen von dieser betätigbaren Unterbrecherschalter b auf, die in Reihe mit dem Kontakt a zwischen Leiter I₁ und Masse liegen. Parallel zur Magnetspule L^ ist die Reihenschaltung eines Kondensators C, und eines Widerstands R„ geschaltet. b y

Ein Melderkopf ION ist gebildet von einer der Umgebungsluft zugänglichen, ionisierten Meßkammer OC und einer dieser an einer Mittelelektrode 2 benachbarten, gegenüber der Umgebungsluft stärker abgeschlossenen Referenzkammer IC sowie einem innerhalb einer der Kammern OC, IC untergebrachten, als Auswerteschaltung dienenden Feldeffekttransistor F~. Die für die Umgebungsluft durchlässige, äußere Elektrode 3 der Meßkammer OC ist über einen Widerstand R₇ von gegenüber den Kammern OC, IC geringem Widerstandswert mit dem Leiter I₁ und damit mit dem positiven Pol der Spannungsquelle E verbunden. Die Steuerelektrode G des Feldeffekttransistors F₂ ist mit der Mittelelektrode 2 verbunden, während seine Quellenelektrode S unmittelbar mit dem Leiter I₁ verbunden ist und seine Abflußelektrode D über in Reihe geschaltete Widerstände R₁C/ R_{1 ß} an Masse liegt. Die Innenelektrode 1 der Referenzkammer IC ist über einen Leiter I₃ mit dem Ausgang R der Spannungserhöhungsschaltung S verbunden. Eine auf der Innenelektrode 1 befestigte, radioaktive Strahlungsquelle 4 ionisiert die Referenzkammer IC, und ein Teil der ausgesandten

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Strahlung dringt durch eine mittige öffnung der Mittelelektrode 2 hindurch als Strahlenbündel 5 auch in die Meßkammer OC, wodurch diese ionisiert wird. Der der Meßkammer OC zugewandte Anschluß des Widerstands R₇ ist über einen Schalter SW und einen Widerstand R„ zu Prüfzwecken mit Masse verbindbar; der Schalter SW ist, wie noch zu erläutern sein wird, von außen her leicht zugänglich angeordnet und als Tastschalter ausgebildet. Anstelle der Referenzkammer IC könnte in an sich bekannter Weise auch ein ohmscher Widerstand als Referenzwiderstand vorgesehen sein. Wenn von einem Brand stammender Rauch in die Meßkammer OC eintritt, so erhöht sich deren Widerstandswert, wodurch der im Ruhezustand nichtleitende Feldeffekttransistor F„ leitend wird. Hierdurch steht dann als Ausgangssignal der vom Feldeffekttransistor F~ gebildeteten Auswerteschaltung am Verbindüngspunkt der Widerstände R₁C/ R₁₆ ein Potential an, das annähernd demjenigen des positiven Pols der Spannungsquelle E gleicht und das als Eingangssignal der Verknüpfungsschaltung N den Η-Pegel darstellt, während im Ruhezustand der Verbindungspunkt der Widerstände R„ _c, R„, L-Pegel hat, da er über den Widerstand R₁-- mit Ί ο Ί 0 Ib

Masse verbunden ist.

Die Spannungserhöhungsschaltung S besteht aus einem Impulserzeuger OSC₁, der von der Spannungsquelle E gespeist ist, sowie aus einem passiven Spannungsvervielfacher REC, dessen Ausgangsspannung am Ausgang R negativ gegen Masse und betragsmäßig mehrfach höher als die Spannung der Spannungsquelle E ist. Der Impulserzeuger OSC₁ weist drei hintereinander geschaltete Umkehrverstärker In_g, In., In, auf. Der erste ümkehrverstärker In₅ ist mittels der Reihenschaltung zweier Widerstände R₁Qf K₁₈i die zwischen seinem Ausgang und Eingang liegen, rückgekoppelt. Zwischen dem Ausgang des zweiten Umkehrverstärkers In. und dem Verbindungspunkt der genannten Widerstände R₁Q/ R₁Q liegt ein Kondensator C₁₁. als weiterer Rückkopplungspfad. Hierdurch ist bereits ein Impulserzeuger gebildet, der ständig in Betrieb ist und der an einem ersten Ausgang, nämlich demjenigen des Umkehr-

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Verstärkers In., abwechselnd Impulse mit Η-Pegel und dazwischenliegende, gleich lange Impulspausen mit L-Pegel erzeugt. Der Umkehrverstärker In, invertiert diese Impulsfolge und bildet mit seinem Ausgang einen zweiten, zu dem ersten Ausgang komplementären Ausgang des Impulserzeugers OSC₁.

Der Spannungsvervielfacher REC weist η (im Aüsführungsbeispiel η = 4) Reihenschaltungen von jeweils einem Kondensator und einer Diode auf. Die Kondensatoren C₁₁, C₁₀ der ungeradzahligen (ersten und dritten) Reihenschaltungen C₁₁, d~ bzw. C₁₀, d_ sind an den Ausgang des Umkehrverstärkers In. angeschlossen. Die Kondensatoren C₁₄, C₁, der geradzahligen (zweiten und vierten) Reihenschaltungen C₁₄, d_ß bzw. C₁₄, d_{4 s±nd an den komplementä}_ ren Ausgang des Umkehrverstärkers In, angeschlossen. Die Diode dy der ersten Reihenschaltung C₁₁, d₇ ist mit ihrer Katode an den Ausgang des Umkehrverstärkers In, angeschlossen. Die Dioden d,, d₅, d, der übrigen Reihenschaltungen C. ., d, bzw. C_1Q, d_ bzw. C₁₃, d. sind jeweils mit ihrer Katode an den Verbindungspunkt von Kondensator C₁₁, C₁₄ bzw. C₁₀ und Diode d-, d, bzw. de der vorangehenden Reihenschaltung C₁₁, d_ bzw. C.,, d, bzw. C₁₀, d₅ angeschlossen. Der Verbindungspunkt von Kondensator C₁, und Diode d. der η-ten Reihenschaltung C₁₃, d. ist mit dem Ausgang R des Spannungsvervielfachers REC über eine Diode d_ verbunden, deren Katode an dem letztgenannten Verbindungspunkt liegt. Zwischen den Ausgang R und Masse ist ein weiterer Kondensator C₁„ geschaltet. Durch diese Schaltung wird das gegenüber Masse negative Potential des Ausgangs R erhalten, obwohl beide Ausgänge des Impulserzeugers OSC.. niemals negativ werden; dies ist daraus erklärlich, daß der L-Pegel gegenüber dem Η-Pegel eine negative Spannung darstellt, die betragsmäßig unter Beibehaltung ihres Vorzeichens vervielfacht werden kann.

Zwischen den Leiter I₁ und damit den positiven Pol der Span- nungsqelle E einerseits und den Ausgang R des Spannungsverviel-

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fachers REC andererseits ist die Reihenschaltung eines Widerstands R_1n und einer Zenerdiode ZD geschaltet, wobei die Zenerdiode ZD in Sperrichtung geschaltet ist und mit einem Anschluß unmittelbar am Ausgang R liegt. Die Zenerspannung der Zenerdiode ZD ist betragsmäßig zumindest annähernd gleich derjenigen Spannung, die der Ausgang R des Spannungsvervielfachers REC beim Nennwert der Spannung der Spannungsquelle E gegenüber Masse annimmt. Daher hat bei diesem Zustand der Verbindungspunkt Q von Widerstand R₁„ und Zenerdiode ZD zumindest annähernd Massepotential. Sinkt dagegen die Spannung der Spannungsquelle E durch deren Entladung ab, so sinkt auch die Ausgangsspannung des Spannungsvervielfachers REC betragsmäßig annähernd proportional hierzu, und das um die Zenerspannung der Zenerdiode ZD gegenüber dem Ausgang R höhere Potential des Verbindungspunkts Q nähert sich demjenigen des Leiters I₁, wobei es sich zunächst gegenüber Masse nur geringfügig erhöht. Sobald jedoch die Spannung zwischen dem Leiter I₁ und dem Ausgang R die Zenerspannung der Zenerdiode ZD unterschreitet, fällt der Stromfluß über den Widerstand R.„ und die Zenerdiode ZD fort, und der Verbindungspunkt Q wird über den Widerstand R₁₀ auf das Potential des Leiters 1.., d.h. den Η-Pegel gelegt. Diese bei einer vorgegebenen Absenkung der Spannung der Spannungsquelle E relativ abrupt auftretende Potentialänderung des Verbindungspunkts Q läßt eine sehr genaue Überwachung der Spannung der Spannungsquelle E darauf zu, ob diese einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Die Überwachung erfolgt mittels der überwachungsschaltung OSC₂-

Die Überwachungsschaltung OSC- ist als Impulserzeuger ausgebildet. Sie weist eingangsseitig einen mit seinem Eingang an den Verbindungspunkt Q angeschlossenen Umkehrverstärker In₁, ein NOR-Glied N«, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Umkehr-. Verstärkers In₁ verbunden ist, sowie einen weiteren Umkehrverstärker In₂ auf, dessen Eingang mit dem Ausgang des NOR-Glieds N. verbunden ist, während sein Ausgang den Ausgang der Überwachungsschaltung OSC₂ bildet. Zwischen den Ausgang des NOR-Glieds

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N, und den Eingang des eingangsseitigen Umkehrverstärkers In. ist ein Rückkopplungswiderstand R₁₁ geschaltet, während der Ausgang des ausgangsseitigen Umkehrverstärkers In„ mit einem zweiten Eingang des NOR-Glieds N. über die Reihenschaltung eines Kondensators C_ und eines Widerstands R₁~ verbunden ist und zwischen deren Verbindungspunkt und den Ausgang des NOR-Glieds N₄ ein weiterer Rückkopplungswiderstand R₁^ geschaltet ist.

Hat der Verbindungspunkt Q L-Pegel, so erzeugt der eingangsseitige Umkehrverstärker In₁ ein Ausgangssignal von Η-Pegel/ der Ausgang des NOR-Glieds N. befindet sich auf L-Pegel, wodurch der Eingangspegel des eingangsseitigen Umkehrverstärkers In₁ nicht verändert wird, und am Ausgang des ausgangsseitigen Umkehrverstärkers In₂ steht Η-Pegel an. Hierbei treten keine Rückkopplungsschwingungen auf; das Ausgangssignal behält ständig den Η-Pegel bei. Wenn dagegen der Verbindungspunkt Q den Η-Pegel annimmt, so wird dem mit dem Umkehrverstärker In₁ verbundenen Eingang des NOR-Glieds N. L-Pegel zugeführt, und es erzeugt an seinem Ausgang zunächst ein Signal von H-Pegel. Hierbei wird zunächst der Kondensator C_ über den Rückkopplungswiderstand R₁, aufgeladen, und bei Erreichen einer dem H-Pegel entsprechenden Spannung wird dem zweiten Eingang des NOR-Glieds N- über den Widerstand R₁₂ dieser H-Pegel zugeführt. Damit ändert sich der Schaltzustand des NOR-Glieds N₄, was nach einer Umladung des Kondensators C_ zu einer erneuten Änderung des Schaltzustands führt und so fort. Hierbei treten dann also Schwingungen auf, und die überwachungsschaltung OSC₂ gibt an ihrem Ausgang eine Folge von Impulsen mit H-Pegel und dazwischenliegenden, gleich langen Impulspausen von L-Pegel ab.

Die Verknüpfungsschaltung N weist eingangsseitig ein erstes NOR-Glied N- auf, dessen einer Eingang an den Verbindungspunkt der Widerstände R ₅, R angeschlossen ist, so daß er im Ruhezustand ein Signal von L-Pegel und beim Auftreten eines Ausgangs-

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signals des Feldeffekttransistors F» aufgrund des Eintritts von Rauch in die Meßkammer OC mit einem Signal von Η-Pegel beaufschlagt wird. Der andere Eingang des NOR-Glieds N₃ ist über einen Widerstand R₁₄ an Masse gelegt, so daß er im Ruhezustand ebenfalls mit einem Signal von L-Pegel beaufschlagt ist, und ist weiter über einen Kondensator C₀ mit dem Ausgang der über-

wachungsschaltung OSC„ verbunden. Obwohl dieser Ausgang, wie oben erläutert, im Ruhezustand auf Η-Pegel liegt, verhindert der Kondensator C₀ dessen Übertragung zum Eingang des NOR-Glieds

N_; erst bei Auftreten eines Impulszuges als Ausgangssignal der überwachungsschaltung OSC« wird dieser zum NOR-Glied N₃ übertragen. Im Ruhezustand erzeugt das NOR-Glied N-, somit ein Ausgangssignal von Η-Pegel. Sein Ausgang ist mit dem Eingang eines Umkehrverstärkers In, sowie mit einem Eingang eines zweigten NOR-Glieds N₃ verbunden. Der Umkehrverstärker In₃ speist ausgangsseitig ein Verzögerungsglied in Gestalt einer Reihenschaltung eines Widerstands R₁^ und eines Kondensators C», der mit seinem dem Widerstand R₁₇ abgewandten Belag an Masse liegt. Der Verbindungspunkt von Widerstand R₁ - und Kondensator C„ ist als Ausgang dieses Verzögerungsglieds mit einem Eingang eines weiteren NOR-Glieds N₁ verbunden, dessen anderer Eingang an einen Ausgang des Impulserzeugers OSC₁, nämlich den Ausgang von dessen zweitem Umkehrverstärker In₄, angeschlossen ist. Der Ausgang des NOR-Glieds N₁ ist mit dem zweiten Eingang des NOR-Glieds N„ verbunden. Dessen Ausgang ist mit der Steuerelektrode eines Transistors Tr» verbunden, dessen Hauptstromstrecke in Reihe mit der Spule des Relais A zwischen den Leiter I₁ und Masse geschaltet ist; parallel zur Relaisspule liegt eine Freilaufdiode d«.

Wie bereits erläutert, liegen beide Eingänge des ersten NOR-• Glieds N₃ der Verknüpfungsschaltung N im Ruhezustand auf L-Pegel, so daß sein Ausgang auf Η-Pegel liegt. Das zweite NOR-Glied N₂ erzeugt daher im Ruhezustand ein Ausgangssignal von L-Pegel, wodurch der Transistor Tr, nichtleitend ist, das Relais A abge-

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fallen ist und die Signalgebervorrichtung B nicht in Betrieb ist. Da das Ausgangssignal des ersten NOR-Glieds N₃ sich auf Η-Pegel befindet, hat das Ausgangssignal des Umkehrverstärkers In₃ Ii-Pegel; Kondensator C_ ist entladen. Das NOR-Glied N₁ läßt die vom Impulserzeuger OSC₁ kommenden Impulse invertiert durch zum zweiten Eingang des NOR-Glieds N~, jedoch verhindert dessen auf Η-Pegel liegender anderer Eingang eine Weiterleitung zum Transistor Tr „.

Beim Eintritt von Rauch in die Meßkammer OC wird der Feldeffekttransistor F„ leitend, der mit ihm verbundene Eingang des ersten NOR-Glieds N_ nimmt Η-Pegel an, der Ausgang des NOR-Glieds N₃ geht auf L-Pegel, und das zweite NOR-Glied N_ kann zunächst die vom Impulserzeuger OSC₁ erzeugten und vom NOR-Glied N₁ durchgelassenen Impulse an den Transistor Tr₂ weiterleiten. Hierdurch wird dieser impulsweise leitend, das Relais A zieht impulsweise an, und die Signalgebervorrichtung erzeugt eine Folge von Alarm-Summtönen mit dazwischenliegenden Pausen. Gleichzeitig wird jedoch durch den Umkehrverstärker In₃, dessen Ausgang sich jetzt auf Η-Pegel befindet, der Kondensator C_g des Verzögerungsglieds aufgeladen. Sobald er eine dem Η-Pegel entsprechende Spannung erreicht hat, wird das NOR-Glied N₁ gesperrt. Es läßt dann die vom Impulserzeuger OSC₁ kommenden Impulse nicht mehr durch, sondern weist an seinem Ausgang ständig L-Pegel auf. Hierdurch wird nun auch aufgrund des L-Pegels am Ausgang des ersten NOR-Glieds N₃ am Ausgang des zweiten NOR-Glieds N~ ständig ein den Transistor Tr₃ leitend haltendes Signal von Η-Pegel erzeugt. Im Alarmfall werden somit zunächst Summtöne in regelmäßigen Abständen und dann ein Dauersummton abgegeben. Allgemeiner gesagt, wird das Ausgangssignal des als Auswerteschaltung dienenden Feldeffekttransistors F„ bei seinem Auftreten von den Impulsen des Impulserzeugers OSC₁ während einer vorgegebenen Verzögerungszeit moduliert, bevor mit dem modulierten Signal die Signalgebervorrichtung D gesteuert wird, und nach Ablauf der vorgegebenen Verzögerungszeit wird das Ausgangssignal des Feldeffekttransistors F„ unmoduliert zur Signal-

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gebervorrichtung B übertragen.

Beim Abfall der Spannung der Spannungsquelle E unter einen vorgegebenen Schwellenwert wird in bereits erläuterter Weise von der Überwachungsschaltung OSC„ als Ausgangssignal ein Impulszug erzeugt, der einem Eingang des ersten NOR-Glieds N_ zugeführt wird, während dessen anderer Eingang auf L-Potential liegt. Dieser Impulszug wird daher invertiert zum einen Eingang des zweiten NOR-Glieds N„ und zum Eingang des Umkehrverstärkers In,, durchgelassen. Die durch den Impulszug erfolgende Aufladung des Kondensators C_g reicht nicht aus, diesen bis auf eine dem Η-Pegel entsprechende Spannung aufzuladen. Vom NOR-Glied N₁ wird daher der weitere Impulszug vom Ausgang des Impulserzeugers OSC₁ der Spannungserhohungsschaltung S zum anderen Eingang des zweiten NOR-Glieds N₂ ebenfalls durchgelassen, so daß an dessen beiden Eingänge die beiden Impulszüge anstehen. Das NOR-Glied N₂ erzeugt daher ein den Transistor Tr₂ leitend machendes Ausgangssignal von Η-Pegel immer dann, wenn seine beiden Eingänge auf L-Pegel liegen, d.h. wenn gleichzeitig in beiden Impulszügen eine Impulslücke vorliegt. Das nun von der Alarmgebervorrichtung B erzeugte Alarmsignal ist daher in doppelter Weise moduliert, nämlich sowohl von den Impulsen des Impulserzeugers OSC₁ als auch von denjenigen des Impulserzeugers OSC„. Die Frequenzen der beiden Impulserzeuger OSC₁, OSC₂ weichen geringfügig voneinander ab, beispielsweise indem diejenige des Impulserzeugers OSC₁ 1,2-fach bis 1,9-fach höher als diejenige des Impulserzeugers OSC₂ ist. Hierdurch wird vermieden, daß ein Synchronisationszustand auftreten kann, bei dem das zweite NOR-Glied N₂ kein Ausgangssignal mit Η-Pegel erzeugt. Weiter führt diese doppelte Modulation mit unterschiedlichen Frequenzen dazu, daß die von der Signalgebervorrichtung B abgegebenen Summtöne zeitlich unterschiedlich lang sind, wodurch ein hoher Aufmerksamkeitseffekt erzielt wird. Weiter führt auch diese Art der Modulation zu einer Energieersparnis gegenüber dem Fall der Erzeugung des Alarmsignals bei Raucherfassung, da die erzeugten

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Summtöne weniger oft auftreten und teilweise von geringerer Zeitdauer sind.

Zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Brandmelders wird der Schalter SW geschlossen. Dadurch wird das Potential der Außenelektrode 3 der Meßkammer OC, das im Ruhezustand annähernd demjenigen des Leiters I₁ gleicht, gegen Masse gezogen. Hierdurch wird bei bestehender Funktionsfähigkeit der Feldeffekttransistor F„ in gleicher Weise wie beim Eintritt von Rauch in die Meßkammer OC leitend, und es wird von der Signalgebervorrichtung B ein Alarmsignal erzeugt.

Fig. 2 zeigt den für die Umgebungsluft durchlässigen Außenteil 10 des Gehäuses, der dessen in Fig. 4 dargestellten Unterteil überdeckt. Fig. 3 zeigt den Betätigungsteil 11 des als Taster ausgebildeten Schalters SW (Fig. 1); der Betätigungsteil 11 ist an der Rückseite des Außenteils 10 (Fig. 2) nachgiebig befestigt, so daß der in einer mittigen öffnung des Außenteils 10 gehaltene Betätigungsknopf des Betätigungsteils 11 leicht betätigt werden kann. Unter ihm liegt ein Kontakt 12, der von einer ihn in offenem Zustand haltenden Schraubendruckfeder 13 umgeben ist, und dahinter ein Halteglied 14, das auf der Außenelektrode 3 der Meßkammer OC (Fig. 1) gehalten ist. Der Kontakt 12 kann daher unmittelbar auf die Außenelektrode 3 niedergedrückt werden. Innerhalb der Außenelektrode 3 liegt an daren hinterem und unterem Ende die Mittelelektrode 2, die auf einem ringförmigen Formteil aufsitzt, das

die Innenelektrode 1 (Fig. 1) umgibt.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist im Unterteil 15 des Gehäuses die als Summer ausgebildete Signalgebervorrichtung B untergebracht, sowie weiter die von zwei in Reihe geschalteten Trockenzellen gebildete Spannungsquelle E, ein Halter 16 hierfür, eine optische Anzeigevorrichtung 17, die Schaltungselemente 18 der elektrischen Schaltung und eine Befestigungsplatte 19 für den MeI-

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derkopf ION (Fig- 1). Weiter sind eine Schraubenbuchse 20 gezeigt, die in der Platte 19 gehalten ist, und die in der Schraubenbuchse 20 durch Verdrehen axial verstellbare Innenelektrode 1 (Fig. 1), die hier aus einer Platte 21 mit der darauf getragenen Strahlungsquelle 4 iFig. 1) besteht- Die Anzeigevorrichtung 17 kann zur Anzeige, daß die Trockenzellen entleert sind, zusätzlich zu der erfolgenden akustischen Anzeige betätigt werden, beispielsweise indem vom Ausgangesignal des HOR-Glieds N₄ {Fig. 1} ein die Vorrichtung freigebender Entriegelungsmagnet betätigt wird.

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Claims

PATENTANWALT

WOLFGANG SCHULZ-DÜRlAM

INGENIEUR DIPLOME

D-8000 MÜNCHEN 80

MAUERKIRCHERSTRASSE 31

TELEFON (089)9819 79

Hochiki Corporation

2-10-43 Kamiosaki

Sh inagawa-ku

Tokio (Japan) · H 419 DE

PATENTANSPRÜCHE

( 1y Brandmelder, insbesondere Haushalts-Ionisationsbrandmelder, "*" ' mit einem in Abhängigkeit von der zu erfassenden Brandfolgeerscheinung seinen Widerstandswert ändernden Meßglied, vorzugsweise einer ionisierten Meßkammer, einem in Reihe mit diesem geschalteten, vorzugsweise als ionisierte Referenzkammer ausgebildeten Referenzwiderstand, einer elektrochemischen Spannungsquelle, deren einer Pol mit dem einen Anschluß der Reihenschaltung von Meßglied und Referenzwiderstand verbunden ist, einer an den Verbindungspunkt von Meßglied und Referenzwiderstand angeschlossenen, ein Schwellwert- und Verstärkerverhalten aufweisenden Auswerteschaltung sowie einer vom Ausgangssignal der Auswerteschaltung steuerbaren Signalgebervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Anschluß der Reihenschaltung (OC, IC) von Meßglied (OC) und Referenzwiderstand (IC) , der der Spannungsquelle (E) abgewandt ist, an den Ausgang (R) einer von der Spannungsquelle (E) gespeisten Spannungserhöhungsschaltung (S) angeschlossen ist.
2. Brandmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Pol der Spannungsquelle (E), der ungleichnamig· ist zu dem an die Reihenschaltung (OC, IC) angeschlossenen Pol, an Masse liegt. 9098 08/106 4

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3. Brandmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential des Ausgangs (R) der Spannungserhöhungsschaltung (S) ungleichnamig ist gegenüber demjenigen Pol der Spannungsquelle (E), der an die Reihenschaltung (OC, IC) angeschlossen ist.
4. Brandmelder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das als Meßkammer (OC) ausgebildete Meßglied und der als Referenzkammer (IC) ausgebildete Referenzwiderstand baulich derart vereinigt sind, daß sie an einer ihnen gemeinsamen Mittelelektrode (2) benachbart sind.
5. Brandmelder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen denjenigen Pol der Spannungsquelle (E), der an die Reihenschaltung (OC, IC) angeschlossen ist, und den Ausgang (R) der Spannungserhöhungsschaltung (S) eine Impedanz (R_1n/ ZD) geschaltet ist.
6. Brandmelder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz (R₁₀/ ZD) einen ohmschen Widerstand (R.„) umfaßt.
7. Brandmelder nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz (R₁₀ λ ZD) eine in Sperrichtung geschaltete Zenerdiode (ZD) oder eine einer solchen äquivalente Schaltung umfaßt.
8. Brandmelder nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdiode (ZD) mit dem Widerstand (R₁Q) in Reihe geschaltet ist.
9. Brandmelder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdiode (ZD) mit einem Anschluß unmittelbar am Ausgang (R) der Spannungserhöhungsschaltung (S) liegt.
10. Brandmelder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Spannung der Spannungsquelle (E)

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überwachende überwachungsschaltung (OSC₂) vorgesehen ist, die beim Abfall der Spannung der Spannungsquelle (E) unter einen vorgegebenen Schwellenwert ein Ausgangssignal erzeugt.
11. Brandmelder nach einem der Ansprüche 5 bis 9 und nach Anspruch 1ö, dadurch gekennzeichnet, daß die überwachungsschaltung (OSC₂) eingangsseitig an einen Anschluß (Q) der Impedanz (R₁₀, ZD) angeschlossen ist, der der Spannungsquelle (E) abgewandt ist.
12. Brandmelder nach Anspruch 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltung (OSC₂) eingangsseitig an den Verbindungspunkt (Q) von Widerstand (R.„) und Zenerdiode (ZD) angeschlossen ist.
13. Brandmelder nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die überwachungsschaltung als Impulserzeuger (OSC₂) ausgebildet ist, der in Abhängigkeit von seiner Eingangsspannung ein- und ausschaltbar ist und der vorzugsweise beim Abfall der Spannung der Spannungsquelle (E) unter den vorgegebenen Schwellenwert in Gang setzbar ist.
14. Brandmelder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgebervorrichtung (B) akustisch wirkt.
15. Brandmelder nach einem der Ansprüche 10 bis 13 oder nach einem dieser Ansprüche und nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgebervorrichtung (B) zusätzlich in alternativer Abhängigkeit vom Ausgangssignal der überwachungsschaltung (OSC₂) betätigbar ist.
16. Brandmelder nach Anspruch 13 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Auswerteschaltung (F₂) und die Signalgebervorrichtung (B) eine Verknüpfungsschaltung (N) geschaltet ist und daß ein vorzugsweise ständig betriebener Impulser-

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zeuger (OSC₁) vorgesehen ist, mittels dessen die Verknüpfungsschaltung (N) derart gesteuert ist, daß die Ausgangssignale der Auswerteschaltung (F„) und der überwachungsschaltung (OSC₃) von deren Auftreten an impulsförmig moduliert sind, wobei vorzugsweise die Verknüpfungsschaltung (N) ein erstes NOR-Glied (N.,) aufweist, dessen einer Eingang mit dem Ausgangssignal· der AusWertescha^ung (F„) al·s Η-Signal beaufschlagbar ist und dessen anderer Eingang mit dem bei seinem Vorhandensein zwischen dem Η-Pegel· und dem L-Pegel wechselnden Ausgangssignal· der Überwachungsschal·tung (OSC„) beaufschlagbar ist, und wobei vorzugsweise die Verknüpfungsschaltung (N) ein zweites NOR-Glied (N„) aufweist, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des ersten NOR-Glieds (N_) verbunden ist und dessen zweiter Eingang mit zwischen dem Η-Pegel und dem L-Pegel wechse^den Signaien beauf schlagbar ist, die von dem die Verknüpf ungsschaitung (N) steuernden Imp^serzeuger (OSC.) erzeugt sind.
17. Brandmeider nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaitung (N) ein beim Auftreten des Ausgangssignals der Auswerteschal·tung (F„) in Gang setzbares Verzögerungsglied (R₁₇, Cg) aufweist, das nach Ablauf einer vorgegebenen Verzögerungszeit die Modulation des Ausgangssignals der Auswerteschaltung (F„) unterbricht, so daß dieses dann die Signaigebervorrichtung. (B) ununterbrochen betätigt.
18. Brandmelder nach Anspruch 13 und nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des al·s Überwachungsscha^ung dienenden Imp^serZeugers (OSC2) abweicht von der-

jenigen des Impuiserzeugers (OSC..), mittels dessen die Verknüpf ungsschaitung (N) gesteuert ist, und vorzugsweise geringer ais l·etzerer ist.
19. Brandmeider nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungserhöhungsschaltung (S) einen von der Batterie gespeisten Oszi^ator (OSC₁) und einen diesem

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nachgeschalteten, passiven Spannungsvervielfacher (REC) aufweist.
20. Brandmelder nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator als Impulserzeuger (OSC₁) ausgebildet ist.
21. Brandmelder nach einem der Ansprüche 16 bis 18 und nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulserzeuger (OSC₁) der Spannungserhöhungsschaltung (S) gleichzeitig als derjenige Impulserzeuger dient, der die Verknüpfungsschaltung (N) steuert.
22. Brandmelder nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulserzeuger (OSC₁) der Spannungserhöhungsschaltung

(S) zwei komplementäre Ausgänge (von In., In,) aufweist, deren Pegel vorzugsweise jeweils zwischen H und L bzw. umgekehrt wechseln.
23. Brandmelder nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsvervielfacher (REC) η Reihenschaltungen (C₁₁, d-; C₁₄, d_g; C_1Q, d₅; C₁₃, d.) von jeweils einem Kondensator (C₁J, C₁₄, C₁₀, C₁₃) und einer Diode (d₇, d_g, d₅, d₄) aufweist, wobei die Kondensatoren (C₁₁, C₁») der ungeradzahligen Reihenschaltungen (C₁₁, d_; C _, d^.) an einen ersten Ausgang (von In.) und die Kondensatoren (C₁₄, C₁-) der geradzahligen Reihenschaltungen (C₁₄, d_g; C₁₃, d₄) an einen zweiten Ausgang (von In_g) des Impulserzeugers (OSC₁) der Spannungserhöhungsschaltung (S) angeschlossen sind, die Diode (d₇) der ersten Reihenschaltung (C₁₁, d₇) mit ihrer Katode an den zweiten Ausgang (von In_g) angeschlossen ist, die Dioden (d_g, d_, d₄) der übrigen Reihenschaltungen (C₁₄, ^6' ^C10' ^d5^{; C}13' ^d4^ J^{eweils mit} ihrer Katode an den Verbindungspunkt von Kondensator (C₁₁, C₁₄, C₁q) und Diode (d_, d_fi, d_g) der vorangehenden Reihenschaltung (C₁₁, d~; ^C14' ^6' ^C10^f ^5^ angeschlossen sind und der Verbindungs-

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punkt von Kondensator (C...,) und Diode (d.) der η-ten Reihenschaltung (C₁₃, d.) mit dem Ausgang (R) des Spannungsvervielfachers (REC) verbunden ist, vorzugsweise über eine Diode (d-.) , deren Katode an dem letztgenannten Verbindungspunkt liegt.
24. Brandmelder nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang (R) des Spannungsvervielfachers (REC) und ein festes Potential, vorzugsweise Masse, ein Kondensator (C₁n) geschaltet ist.
25. Brandmelder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Spannungsquelle (E) und die mit ihr verbundene Elektrode (3) des Meßglieds (OC) ein Widerstand (R₇) eingeschaltet ist und daß der dem Meßglied (OC) zugewandte Anschluß dieses Widerstands (R₇) mittels eines Schalters (SW), vorzugsweise eines leicht zugänglich angebrachten Schalters und vorzugsweise eines Tastschalters, mit einem festen Potential, vorzugsweise Masse, verbindbar ist,

(OC) das gegenüber dem Potential des mit dem Meßglied'verbundenen Pols der Spannungsquelle (E) zum Potential des dem Meßglied (OC). abgewandten Anschlusses des Referenzwiderstands (IC) hin verschoben ist.
26. Brandmelder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle (E) eine Spannung von weniger als 9 V aufweist und vorzugsweise von einer oder zwei handelsüblichen Trockenzellen gebildet ist.

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PATENTANWALT

WOLFGANG SCHULZ-DÖRLAM

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Brandmelder/ insbesondere Haushalts-Ionisationsbrandmelder

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brandmelder, insbesondere einen Haushalts-Ionisationsbrandmelder, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Derartige Brandmelder sind vielfach bekannt, beispielsweise aus der US-PS 4 030 086. Die Reihenschaltung des hierbei als ionisierte Meßkammer ausgebildeten Meßglieds mit dem als ionisierte Referenzkammer ausgebildeten Referenzwiderstand verlangt wegen ihres sehr hohen Widerstandswertes eine Spannung von mehr als 9 V, um mittels der Auswerteschaltung auswertbare Spannungsänderungen am Verbindungspunkt von Meßkammer und Referenzkammer zu erhalten. Zur Speisung wird daher eine Batterie mit einer Nennspannung von 12,3 V verwendet, die nach einer Abnahme der gespeicherten Energie gegenüber dem Neuzustand um 60 % noch eine Spannung von 10,6 V aufweist. Bei derartigen Batterien handelt es sich um Sondertypen, die teuer und oft nicht leicht erhält-

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