FI83459B - Branddetektor av analog typ. - Google Patents

Description

1 83459

Analogiatyyppinen tulenilmaisin Tämän keksinnön kohteena on analogiatyyppinen tulenilmaisin, joka ilmaisee analogisena suureena tulen aiheuttaman fysikaalisten ilmiöiden muutoksen.

Tavanmukaisessa tulenilmaisimessa, esim. fotosähköisessä tulen-ilmaisimessa valoa säteilevää laitetta käytetään virrankulu-tuksen vähentämiseksi jaksottaisesti jakson ollessa esim. 2 s, saapuvan savun aiheuttama valonsäteilylaitteesta tulevan valon muutos ilmaistaan fotodetektorilla, valonilmaisusignaalia verrataan ennalta määrättyyn kynnysarvoon valonsäteilytysjakson aikana, ja kytkentälaite käynnistetään, valonilmaisusignaalin ylittäessä kynnysarvon, keskussignaaliasemasta lähtevien teho/signaalijohtimien välisen impedanssin vähentämiseksi ja niiden oikosulkemiseksi, niin että hälytysvirta pääsee kulkemaan keskussignaaliasemaan.

Kuitenkin tämäntyyppisessä tavanmukaisessa tulenilmaisimessa on vaikea aikaansaada sekä varhainen tulenhavaitseminen että ; vikahälytyksen estäminen, johtuen kiinteän kynnysarvon omaavan tulen-ilmaisusysteemistä. On myös vaikeaa havaita tulen tilanne. Tässä yhteydessä on äskettäin ehdotettu ilmaista analogisen suureen muodossa tulen aiheuttama savuntiheyden muutos, sen kuljettamiseksi keskussignaaliasemaan, niin että signaaliasema voi suorittaa analogisiin tietoihin perustuvan tulenmäärityk-sen.

Tällaisessa analogiatyyppisessä palohälytyssysteemissä virran-kulutuksen vähentämiseksi savun tiheys ilmaistaan tavallisesti jaksottaisesti, ja ilmaisuaika on yleensä niin lyhyt kuin noin 0,2 ms. Sen vuoksi, jos ilmaisutulostus lähetetään keskussignaaliasemaan, tämä ei voi varmasti vastaanottaa signaalia. Tämän ongelman ratkaisemiseksi on mahdollista lisätä tulenilmaisimen ilmaisutoiminta-aikaa pitemmäksi kuin se aika, jona keskussignaaliasema voi vastaanottaa ilmaisutulostuksen.

2 83459 Tässä tapauksessa ei kuitenkaan voida saavuttaa olennaista tavoitetta virrankulutuksen vähentämiseksi. Lisäksi esiintyy sellainen ongelma, että kohinaa sekoittuu tietoihin ilmaisun alkuvaiheessa, mikä estää täsmällisen tulenilmaisun aiheuttaen mahdollisen virheellisen toiminnan.

Erityisesti tavanmukainen fotosähköinen analogiatyyppinen sa-vunilmaisin, joka optisesti havaitsee tulesta johtuvan savun tiheyden ja lähettää savuntiheyttä vastaavan analogisen ilmai-susignaalin, käsittää pulssinkestonmuuttopiirin ilmaisusignaa-lin muuttamiseksi pulssisignaaliksi, jonka pulssinkestoaika vastaa signaalin tasoa, niin että analoginen ilmaisusignaali lähetetään edelleen digitaalisten tietojen muodossa keskussig-naaliasemaan.

Tämä pulssinkestonmuuttopiiri on yleensä muodostettu sellaisella tavalla, että ilmaisusignaali ja ennalta määrätyn taajuuden omaava saha-aaltosignaali syötetään komparaattoriin sellaisen pulssisignaalin aikaansaamiseksi, jonka pulssinkesto-... aika vastaa ilmaisusignaalin tasoa muuttamalla kynnystasoa saha-aaltosignaaliin ilmaisusignaalin avulla.

Tällainen tavanmukainen pulssinkestonmuuttopiiri tarvitsee ...: kuitenkin saha-aaltovärähtelypiirin sen saha-aaltosignaalin tuottamiseksi, jota käytetään vertauksena pulssinkestonmuuttoa - varten, ja piirijärjestelmä tulee hyvin monimutkaiseksi, mikä lisää sen kustannuksia.

Niinpä tämä keksintö on aikaansaatu poistamaan tavanmukaisessa tekniikassa esiintyvät ongelmat.

\ . Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada analogiatyyppi-nen tulenilmaisin, joka voi pidättää ilmaistun analogiatulos-: tuksen ennalta määrätyn ajan, kun ilmaisutoimintaa ei suorite ta, ilmaisutoiminta-ajan pidentämisen sijasta ja sen jälkeen lähettää tulostuksen keskussignaaliasemaan, siten säästäen virrankulutusta, ja joka voi leikata pois kohinakomponentteja mahdollisesti sisältävän tulostuksen alkuosan ja käyttää hyväk- 3 83459 si tulostuksen jälkiosaa tulenilmaisussa, tulenilmaisun tarkkuuden varmistamiseksi.

Keksinnön toisena tarkoituksena on aikaansaada analogiatyyppi-nen tulenilmaisin, joka kykenee suorittamaan ilmaisusignaalin tasoa vastaavan pulssinkestoajanmuuton yksinkertaisen piiri-järjestelyn avulla, antamalla pulssitehon käyttää valoa säteilevää laitetta jaksottaisesti sekä antamalla savun tiheyttä vastaavan hajavalon saapua fotodetektoriin aiheuttamaan valonilmaisu-virta, niin että aikaansaadaan pulssinkestonmuuttosignaali, jonka pulssinkestoaika vastaa savun tiheyttä.

Keksinnön mukaan aikaansaadaan sellainen analogiatyyppinen tulenilmaisin tulen fysikaalisessa ympäristössä aiheuttaman muutoksen ilmaisemiseksi, joka käsittää: ilmaisuvälineen tulen ympäristön fysikaalisissa ilmiöissä aiheuttaman muutoksen suuruuden jaksottaisesti ilmaisemiseksi ja muutoksen suuruutta vastaavan analogiasignaalin tuottamiseksi, pulssihkestonmuuttovälineen mainitun analogiasignaalin muuttamiseksi pulssisignaaliksi, jonka kestoaika vastaa signaalin tasoa, vertauspulssintuottovälineen sellaisen vertauspulssin tuotta-miseksi, jolla on ennaltamäärätty kestoaika ennaltamäärätyllä ajanjaksolla yhdenmukaisesti mainitun ilmaisuvälineen ilmaisu-toiminnan kanssa, erotusvälineen sen pulssinkestoaikojen erotuksen havaitsemiseksi, joka on pulssinkestonmuuttovälineen antosignaalin ja vertauspulssin välillä niitä toisiinsa verrattaessa, . . varaus- ja purkausvälineen kondensaattorin varaamista tai pur kausta varten erotusvälineen havaitsemaa erotusta vastaavasti, V- ja pitotulostus välineen sellaisen signaalin pidättämiseksi ja lähettämiseksi ennalta määrättynä aikana, joka vastaa kondensaattorin jännitettä, kun varaaminen tai purkaminen mainitussa varaus- ja purkausvälineessä on päättynyt.

« 83459

Oheisissa piirustuksissa kuvio 1 on keksinnön mukaisen analogiatyyppisen fotosähköisen tulenilmaisimen erään sovellutusmuodon kytkentäkaavio, kuvio 2 on erään sellaisen pulssinkestonmuuttopiirin muodon kytkentäkaavio, jossa on hyvin pienen kapasitanssin omaava kondensaattori, kuvio 3 on kuvion 2 mukaisen piirin signaaliaaltomuotojen kaavio, kuvio 4 on signaaliaaltomuotojen kaavio, joka esittää yhteyden kondensaattorin ja pulssinkestonmuuton välillä, kuvio 5 on kaavio signaaliaaltomuodoista, jotka esiintyvät kuvion 1 mukaisen piirin eri osissa, kuvio 6 on keksinnön mukaisen analogiatyyppisen fotosähköisen tulenilmaisimen erään toisen sovellutusmuodon kytkentäkaavio, kuvio 7 on kuvion 6 mukaisen piirin signaaliaaltomuotojen kaavio, kuvio 8 on edelleen keksinnön mukaisen analogiatyyppisen fotosähköisen tulenilmaisimen erään sovellutusmuodon kytkentäkaavio, ja ... kuvio 9 on kuvion 8 mukaisen piirin signaaliaaltomuoto jen kaavio.

Viitaten piirustuksiin selostetaan seuraavassa keksinnön edullisia sovellutusmuotoja.

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen analogiatyyppisen fotosähköisen tulenilmaisimen erästä edullista sovellutusmuotoa. 1 on keskussignaaliasema ja 2 sekä 3 ovat siitä lähteviä teho/sig-naalijohtimia. Useita tulenilmaisimia (joita edustaa viite 4 kuviossa 1) on kytketty rinnakkain teho/signaalijohtimiin 2 ja 3.

Keskussignaaliasema 1 käsittää tehonilmaisuvastuksen 5 tulen-ilmaisimen 4 antovirran muutoksen havaitsemiseksi, vastaanotto-·.'. osan 6 tehonilmaisuvastuksen 5 saaman ilmaisu jännitteen vas-taanottamiseksi, käsittelyosan 7 tulenmäärityskäsittelyn suorittamiseksi vastaanotto-osan 6 vastaanottaman analogiasignaa-lin perusteella sekä kontrolliosan 8 keskussignaaliasemaan 1 yhdistettyjen tulenilmaisimien kutsun kontrolloimiseksi.

5 83459

Kussakin tulenilmaisimessa 4, 9 on vakiojännitepiiri, johon syötetään tehoa keskussignaaliasemasta 1 tehon antamiseksi tulenilmaisimessa 4 oleville piireille, 10 on siirronkontrol-lipiiri, joka lähettää antonavastaan 10a pulssisignaalin P1 vasteajan asettamiseksi, kun se saa kutsun keskussignaaliaseman I kontrolliosasta 8, ja lähettää antonavastaan 10b valonsätei-lynkäyttöpulssin P2. Vastuksen Rl ja valoa säteilevän laitteen II sarjaan liitetty piiri on kytketty siirronkontrollipiirin 10 navasta 10b lähtevän signaalijohtimen ja yhteisjohtimen väliin, ja fotodetektorin 12 ja vastuksen R2 sarjaan liitetty piiri on kytketty vakiojännitepiirin 9 ja yhteisjohtimen väliin, niin että valoa lähettävästä laitteesta 11 lähtevä valo, jonka esiintyvä savu hajottaa, voi saapua fotodetektoriin 12.

Viitteellä 13 on merkitty pulssinkestonmuuttopiiri, joka vastaanottaa sellaisen valonilmaisusignaalin fotodetektorin 12 kanssa sarjaan liitetyssä kuormitusvastuksessa kehittyneestä jännitteestä, joka vastaa savun tiheyttä, sekä vastusten R3 ja R4 jakamasta vertausjännitteestä kondensaattorin C ja vastuksen R7 muodostaman erotuspiirin kautta. Pulssinkeston muuttopiiri 13 lähettää antonavastaan 13a pulssignaalin P3, jonka pulssin-kesto kattaa tietyn jakson, kun valonilmaisusignaali ylittää vertausjännitteen. Erikoisesti pulssinkestonmuuttopiiri 13 ..... lähettää pulssisignaalin P3, jonka pulssinkestoaika vastaa valonilmaisusignaalin tasoa, ja tehon pulssinkestomuuttopii-riin 13 syöttää valonsäteilykäyttöpulssi P2 siirronkontrolli-piiristä 10, niin että se lähettää pulssisignaalin P3 valoa säteilevän laitteen 11 valonsäteilyjakson aikana.

Pulssinkestonmuuttopiirin 13 jälkeen on sijoitettu varaus-ja purkauspiiri, joka käsittää NAND-veräjän 14, diodit Dl ja D2, vastuksen R5 ja kondensaattorin CO. NAND-veräjä 14 vastaanottaa ottosuureina valonsäteilynkäyttöpulssin siirronkontrol-lipiiristä 10 ja pulssisignaalin pulssinkestomuuttopiiristä 13 ja lähettää käänteisen loogisen tuloksen ottosuureesta. NAND-veräjän 14 antonavan ja siirronkontrollipiirin 10 navasta 10a lähtevän signaalijohtimen väliin on kytketty sarjapiiri, joka käsittää kondensaattorin CO, vastuksen R5 ja diodin Dl, muodos- 6 83459 taen varauspiirin kondensaattorin CO varaamiseksi, kun NAND-veräjän 14 tulostus on pieni. Diodin Dl ja vastuksen R5 liitoksen ja yhteisjohtimen väliin on kytketty käänteisesti diodi D2, niin että kondensaattori CO purkautuu diodin D2 kautta, kun siirronkontrollipiirin 10 pulssisignaali P1 on poistunut.

Kondensaattorin napajännite Vc kondensaattorin CO ja vastuksen R5 liitoksessa johdetaan pito-tulostuspiirin muodostavan operaatiovahvistimen 15 positiiviseen ottonapaan. Operaatiovahvistimen 15 antonapa on yhdistetty transistoriin 16, jonka kollektori ja emitteri on kytketty teho/signaalijohtimien ja 2 ja 3 väliin. Transistorin emitteri on yhdistetty vastukseen R6 virran havaitsemiseksi, ja vastuksen R6 ilmaisema jännite syötetään takaisin operaatiovahvistimen 15 negatiiviseen ottonapaan, niin että muodostuu vakiovirransäätöpiiri transistorin 16 virran säätämiseksi virraksi, joka vastaa kondensaattorin napajännitettä Vc vastuksen R6 ilmaisujännitteen avulla.

Pulssinkestonmuuttopiiriä 13 selostetaan seuraavassa tarkemmin • viitaten kuvioon 2. Kondensaattori C2 on kytketty rinnan fotodetektorin 12 ja kuormitusvastuksen R2 muodostaman sarja-piirin kanssa sellaisen jännitteenmuutoksen vaimentamiseksi, joka mahdollisesti syntyy, kun fotodetektori 12 aikaansaa ; vastaanotettuaan jaksottaista valoa.

Kuormitusvastuksen R2 jälkeen on sijoitettu derivoiva piiri, joka käsittää kondensaattorinsyötön jännitteellä kuormitus-vastuksen Rl ja vastuksen R7 yli. Derivoivan piirin tulostus, ts. jännite vastuksen R7 yli johdetaan komparaattorin 23 yhteen ottonapaan 24. Toiseen ottonapaan 25 johdetaan vertausjän-nite Vr, joka on saatu vastukset R3 ja R4 käsittävän jakopii-rin avulla. Tämä vertausjännite Vr tuotetaan myös jaksottaises-: ti pulssin P2 syötön jälkeen.

Komparaattoripiiri 23 on sopivimmin hyvin nopea ja sillä on suuri ottoimpedanssi sekä differentiaalivahvistinpiiri varustettuna MOSFETrkondensaattoreilla 26 ja 27 ottotilanteessa.

7 83459 MOSFET-kondensaattoreja 26 ja 27 käyttää vakiovirtalähde 28. Komparaattoria 23 käytetään jaksottaisesti siirronkontrolli-piirin 10 kautta syötetyn ohjauspulssin P2 jälkeen. Kompa-raattoripiirissä 23 on lisäksi syöttöasteessaan zenerdiodit ZD1, ZD2 ja ZD3 syötön suojaamiseksi. Erikoisesti zenerdiodit ZD1 ja ZD2 on kytketty vakiovirtalähteen 28 ja valonilmaisu-puolen derivoivan piirin väliin. Tässä yhteydessä on huomattava, että zenerdiodilla ZDl on hyvin pieni liitoskapasitanssi Cj, jonka zenerdiodin ZDl estoesijännitteinen PN-rajapinta aiheuttaa, koska se on estoesijännitteinen komparaattoripiirin 23 toimiessa pulssilla P2. Johtuen zenerdiodin ZDl pienestä liitos-kapasitanssista Cj hyvin pieni virta pääsee virtaamaan komparaattoripiirin 23 puolelta derivoivaan piiriin ja kuormitus-vastukseen R2 liitoskondensaattorin Cj varautuessa ja purkautuessa, kun käyttöpulssi P2 syötetään komparaattoripiiriin 23.

Tässä yhteydessä on edelleen huomautettava, että piirivakiot on määrätty siten, että pienen liitoskondensaattorin Cj sekä kuormitusvastusten R2 ja R7 rinnakkaisresistanssiarvon määrää- -7 -5 mät aikavakiot voivat olla välillä 10 - 10

Komparaattoripiirin 23 toiminta selostetaan seuraavassa viitaten kuvioon 3.

... Valoa säteilevä laite 11 käynnistetään ohjauspulssilla P2.

jonka kestoaika on Tl pulssien aikavälin ollessa T2, kuten on esitetty kuviossa 3(a). Käyttöpulssin P2 kestoaika on noin 100-200 ^,us, ja niiden aikaväli T2 määritetään ottaen huomioon keskussignaaliasemaan yhdistettyjen tulenilmaisimien lukumäärä, kulutettava virta ja haluttu ilmaisutarkkuus. Sama ohjaus-pulssi P2, jonka kestoaika on Tl pulssien aikavälin ollessa T2, syötetään myös komparaattoripiiriin 23.

Kuormitusvastuksessa Rl kehittynyt jännite, kun hajavaloa ei saavu fotodetektoriin 12, ts. kun valonilmaisuvirta iO = 0, on seuraava. Vaikka valonilmaisuvirta iO = 0, liitoskondensaattorin Cj varaus- ja purkausvirta johtuen komparaattoriin 23 syötetystä pulssitehosta virtaa derivoivan piirin vastuksen 8 83459 R7 ja kuormitusvastuksen R2 läpi, niin että jännite kuormitus-vastuksen R2 yli, johtuen komparaattoripiiristä 23 kuormitus-vastukseen R2 virtaavasta pienestä virrasta il on tehonlähde-pulssin derivointiaaltomuodon muodossa, kuten on esitetty kuviossa 3(b). Jos liitoskondensaattorin Cj ja vastuksien R2 ja R7 aikavakipt asetetaan arvoon 10 tai pienemmäksi, voidaan saavuttaa jännite, joka pienenee vakiogradientilla tehonlähde-pulssin noususta.

Jännite kuormitusvastuksessa R2 valonilmaisuvirralla iO, kun komparaattoripiiriä 23 ei ole kytketty, on esitetty kuviossa 3(c). Kun valonilmaisuvirta on niin pieni kuin iO = iOl, kuormitusvastuksessa R2 kehittynyt jännite on pieni, ja kun valonilmaisuvirta tulee niin suureksi kuin iO = i02, jännite kuormitusvastuksessa R2 tulee suureksi. Itse asiassa kuormitusvastuksessa R2 kehittynyt jännite on kuvioiden 3(b) ja (c) mukaisten jännitteiden synteettinen jännite. Koska liitoskondensaattorin Cj kuormitusvastukseen R2 kehittämä signaalijännite on vakio, kuten näkyy kuviosta 3(b), mutta valonilmaisuvirta iO vaihtelee riippuen savun tiheydestä, kuten on esitetty kuviossa 3(c), kuormitusvastuksen R2 jännitteiden (b) ja (c) synteesin kautta saama varsinainen jännite on signaalijännite, • joka nousee ennalta määrättyyn jännitetasoon synkronisesti käyttöpulssin P2 nousun kanssa ja alenee gradientteina, jotka valonilmaisuvirta, ts. savuntiheys määrää. Samanlainen jännite kehittyy myös vastuksessa R7 ja, kuten kuviossa 3(e) on esi-'·'· tetty, sitä verrataan vertausjännitteeseen Vr komparaattori-piirissä 23. Kun valonilmaisuvirta iO on pieni ja jännitteellä on jyrkkä gradientti, voidaan saada komparaattoritulostus, jolla on lyhyt pulssinkestoaika. Toisaalta, kun valonilmaisuvirta iO on suuri ja gradientti on loiva, saadulla komparaatto-ritulostuksella on pitkä pulssinkestoaika. Niinpä voidaan saa-' vuttaa pulssinkestosignaali, joka vastaa valonilmaisuvirtaa iO.

Tämän keksinnön eräässä muunnoksessa voidaan käyttää komparaat-: : toripiiriä, jossa ei ole syöttöä suojaavaa zenerdiodia ZDl *:· komparaattoripiirin syöttöasteessa. Tässä tapauksessa hyvin pienen kapasitanssin Cj' omaava kondensaattori kytketään 9 83459 siirronkontrollipiirin 10 ja derivoivan piirin väliin, kuten kuviossa 2 on katkoviivalla osoitettu.

Erikoisesti, kun komparaattoripiirissä 23 käytetyissä MOSFET-kondensaattoreissa 26 ja 27 on paksut metallioksidikalvot, syötönsuojaus zenerdiodilla ei ole välttämätön eikä syötönsuo-jaus-zenerdiodin liitoskapasitanssia voida käyttää hyväksi. Tässä tapauksessa hyvin pienen kapasitanssin Cj' omaava kondensaattori voidaan kytkeä pulssinteholähteen ja derivoivan piirin väliin. Kondensaattori voi olla sovitettu komparaatto-ripiirin IC-muotoon.

Yhteys zenerdiodin liitoskapasitanssin Cj tai yllämainitun kondensaattorin omaavan pienen kapasitanssin Cj' sekä komparaat-toripiirin 23 tulostuksesta saadun pulssinkestonmuutossignaa-lin pulssinkestoajän välillä selostetaan seuraavassa viitaten kuviossa 4 esitettyihin signaaliaaltomuotoihin.

Kuvio 4 esittää signaaliaaltomuotoja, kun kuvion 2 piirin aikavakiot ovat 10 ^ s ja 10~^ s.

Kuvio 4(a) esittää siirronkontrollipiiristä 10 lähtevää valon-säteilynkäyttöpulssia P2, jonka kestoaika on Tl. Pulssinkesto-;: aika Tl on esim. 150 ^us.

Kuvio 4(b) esittää jännitettä vastuksen R7 yli, kun pientä kapasitanssia Cj ei ole piirissä. Tällöin esiintyy ainoastaan valonilmaisuvirtaa vastaava muutos.

Kuvio 4(c) esittää jännitettä vastuksen R7 yli, kun aikavakio on 10 ^ s. Katkoviiva osoittaa jännitteenmuutosta, kun savun-tiheys on nolla. Savuntiheydet, jotka aiheuttavat jännitteen-muutoksia kiinteällä viivalla merkitystä laskevasta osasta vertausjännitteen Vr suhteen, voidaan muuntaa pulssinkesto-ajan muutoksiksi. Komparaattoripiirin 23 tulostuksessa esiintyvä muutospituus Ts toteutetaan riittävänä pulssinkeston muutoksena, joka on esim. noin 75 % ohjauspulssin P2 kestoajasta Tl.

10 83459

Kuvio 4(e) esittää vastuksen R2 napajännitettä aikavakion ollessa ΙΟ-"'’ s. Tässä tapauksessa muutospituus Ts on noin 1/3 valonsäteilynkäyttöpulssin kestoajasta Tl. Pulssinkestoajän muutos suurenee pienen kapasitanssin Cj pienetessä.

Edellisissä esimerkeissä aikavakio on sovitettu sellaiseksi, että komparaattoripiirin 23 tulostus voi olla nolla, kun sa-vuntiheys on nolla.

Kuvion 1 mukaisen sovellutusmuodon koko toiminta selostetaan seuraavassa viitaten signaaliaaltomuotoihin kuviossa 5.

Keskussignaaliaseman 1 kontrolliosa 8 kutsuu savunilmaisimia ennalta määrätyllä ajanjaksolla T3 (T3 on esim. 2 sekuntia). Kutsu keskussignaaliasemalta 1 aikaansaadaan ennalta määrätyillä kutsukoodeilla tai laskentakellopulssien tulostuksella kcntrolliosasta 8 savunilmaisimien 4 puolelta. Kun savunilmai-simen 4 siirronkontrollipiiri 10 tunnistaa siihen saapuvan kutsun samaksi kuin signaaliasemalta saapuva kutsu, siirronkontrollipiiri 10 lähettää navastaan 10a pulssisignaalin Pl, joka edustaa ajanjaksoa TO vasteajan määrittämiseksi (TO on esim. 4 ms) sekä lähettää navastaan 10b valonsäteilynkäyttöpulssin P2, joka edustaa ajanjaksoa Tl (Tl on esim. 0,2 ms). Tästä johtuen valonsäteilylaite 11 käynnistetään valon sätei-lyttämiseksi 0,2 ms ajan valonsäteilykäyttöpulssin P2 avulla. Tällöin esiintyvää savuntiheyttä vastaava hajavalo saapuu foto-detektoriin 12, joka syöttää savuntiheyttä vastaavan valon-ilmaisutulostuksen pulssinkestonmuuttopiiriin 13. Jos savun-ilmaisimeen 4 saapuvan savun tiheys on pieni, se valonilmaisu-signaalin jakso, joka ylittää vastuksilla R3 ja R4 jaetun vertausjännitteen, on lyhyt, ja pulssinkestonmuuttopiiri 13 lähettää pulssinkestoajän Ta omaavan pulssisignaalin P3 NAND-veräjään 14. Pulssisignaalin P3 taso on päinvastainen kuin kuvioissa 2 ja 3 esitetty. Ennen kutsun saapumista keskussig-naaliasemasta 1 NAND-veräjään 14 syöttösignaalit Pl ja P2 ovat matalalla (I.) tasolla ja P3 on korkealla (H) tasolla. Keskussignaaliasemasta saadun kutsun jälkeen siirronkontrolli-:·· piiri 10 lähettää H-tasoisen valonsäteilynkäyttöpulssin P2 ja pulssinkestonmuuttopiiri 13 lähettää L-tasoisen pulssisig- n 83459 naalin P3, niin että NAND-veräjän tulostus pysyy H-tasolla.

Sen jälkeen kun pulssisignaali P3 pulssinkestonmuuttopiiristä 13 on poistunut jakson Ta jälkeen, NAND-veräjän 14 tulostus alenee L-tasoon, ja kondensaattori CO, vastus R5, diodi Dl sekä NAND-veräjä 14 muodostavat kondensaattorin CO varauspii-rin. Välittömästi ennen varaamisen alkamista kondensaattorin CO jännite Vc on siirronkontrollipiiristä 10 lähtevän pulssi-signaalin Pl jännitetasolla. Kun kondensaattorin CO varaaminen on alkanut, jännite Vc alenee aikavakiolla, jonka kondensaattori CO ja vastus R5 määrittävät. Sinä aikana, jolloin jännite Vc pienenee johtuen kondensaattorin CO varautumisesta, ja kun aika T2 on kulunut kutsusta, valonsäteilyohjauspulssin P2 tulostus siirronkontrollipiiristä 10 poistuu, niin että NAND-veräjän tulostus siirtyy jälleen H-tasoon. Tästä johtuen kondensaattorin CO varautuminen päättyy ja johdinvirta, joka vastaa kondensaattorin CO jännitettä Vc varauksen päätyttyä, on pitotulostus keskussignaaliasemaan 1 operaatiovahvistimen 15 ja transistorin 16 avulla ajanjaksona, jolloin valonsäteily on pysähdyksissä. Kun aika T4 = 4 ms on kulunut kutsusta, siirronkontrollipiiristä 10 saapuva pulssisignaali Pl poistuu ja operaatiovahvistimen 15 ja transistorin 16 aikaansaama pitotulostus vapautuu, niin että kondensaattori CO purkautuu diodin D2 kautta palautuen alkuperäiseen tilaansa.

Toisaalta, keskussignaaliaseman vastaanotto-osassa 6 virran-pitotulostus savunilmaisimen 4 transistorista 16, aikavälin ollessa T4 valonsäteilynohjauspulssin P2 päättymisestä kutsun jälkeen pulssin Pl päättymiseen saakka, vastaanotetaan virran-ilmaisuvastuksessa 5 suoritetun jännitteeksimuunnon jälkeen. Vastaanotettu virta muutetaan digitaaliseen muotoon ja syötetään käsittelyosaan 7. Niinpä tulenmääritys suoritetaan perustuen savunilmaisimesta 4 saapuvaan analogiseen tulostukseen, joka vastaa savuntiheyttä.

Myöhemmin, jos ilmaisimeen 4 saapuvan savun tiheys suurenee seuraavalla kutsujaksolla, pulssinkestonmuuttopiiristä 13 saapuvan pulssisignaalin P3 pulssinkestoaika pitenee arvoon Tn, kuten on esitetty kuviossa 5, sekä kondensaattorin CO varaus- i2 83459 aika pulssisignaalin P3 katkaisusta valQnsäteilynkäyttöpuls-sin P2 pysähtymiseen. Tästä johtuen jännite Vc, kun kondensaattorin CO varaus on päättynyt, kasvaa savuntiheyden suuretessa, ja operaatiovahvistin 15 ja transistori 16 pitolähettä-vät kondensaattorin jännitettä Vc vastaavan johdinvirran, joka suurenee pulssinkestoajän Tn mukaan ajanjaksoa T4 varten.

Kuten edellä on selostettu, kuvion 1 mukaisessa sovellutus-muodossa valoa säteilytetään jaksottaisesti keskussignaali-asemasta 1 saadun kutsun jälkeen ja vastaanotetaan aikaansaamaan valonilmaisusignaali, joka muutetaan pulssisignaaliksi, jolla on valonilmaisusignaalin tasoa vastaava pulssinkestoaika, kondensaattorin varaaminen alkaa siitä lähtien, kun pulssi-signaalin anto on loppunut, ja varaaminen pysähtyy, kun valon-säteilykäyttö on päättynyt, vertauspulssin tai valonsäteilyn-käyttöpulssin aletessa, ja varautumisen pysähdyttyä kondensaattorin jännitettä vastaava virta on pitotulostuksena.

Tämän järjestelyn avulla keskussignaaliasema 1 voi antamansa kutsun jälkeen vastaanottaa analogisen valonilmaisusignaalin, joka vastaa savuntiheyttä ajanjaksona, jolloin valonsäteilytys on pysähdyksissä. Koska valonsäteilytysjaksoa ei muuteta, va-lonilmaisimen virrankulutusta voidaan säästää. Lisäksi, koska pitotulostusjakso valonsäteilytyksen ollessa pysähdyksissä asetetaan riittävän pitkäksi tulostuksen keskussignaaliasemas-sa 1 vastaanottamista varten, keskussignaaliasema voi varmasti .... vastaanottaa lyhytaikaisesta jaksottaisesta valonsäteilytyk-sestä saadun valonilmaisusignaalin kohinoiden vaikuttamatta, mikä tekee mahdolliseksi tarkan tulenmäärityksen.

Kuvio 6 on kytkentälohkokaavio, joka esittää keksinnön mukai-. .. sen analogiatyyppisen tulenilmaisimen erästä toista muotoa. Vaikka pitotulostus kuvion 1 mukaisessa sovellu+usmuodossa aikaansaadaan vastaten kondensaattorin CO jännitettä sen varaamisen ollessa päättynyt, tässä sovellutusmuodossa pitotulostus aikaansaadaan kondensaattorin CO jännitteellä, kun kondensaattori on purkautunut.

i3 83459

Erikoisesti kondensaattorin CO, diodin Dl ja vastuksen R5 käsittävä sarjapiiri on kytketty NAND-veräjän 14 antonavan ja yhteisjohtimen väliin, ja monostabiili multivibraattori 30 on yhdistetty diodin Dl ja kondensaattorin CO liitoskohtaan varaamisen nopeasti suorittamiseksi valonsäteilynkäyttöpulssin P2 saapuessa siirronkontrollipiiristä 10 kondensaattorin CO, diodin D3 ja vastuksen R8 kautta.

Kuvion 6 mukaisen sovellutusmuodon toiminta selostetaan seu-raavassa viitaten kuvioon 7.

Kun pulssi Pl vasteajan asettamiseksi ja valonsäteilynkäyttö-pulssi P2 on lähetetty siirronkontrollipiiristä 10 keskussig-naaliasemasta 1 saapuneen kutsun jälkeen, kondensaattori CO varataan pulssijännitteeseen monostabiilin multivibraattorin 30 tulostuksen avulla johtuen valonsäteilynkäyttöpulssista P2. Samanaikaisesti pulssinkestonmuuttopiiri 13 lähettää pulssi-signaalin P3, jonka pulssinkestoaika vastaa savuntiheyttä.

Koska NAND-veräjän 14 tulostus on H-tasossa, pulssijännitteellä varatun kondensaattorin CO jännite on ennalta määrätyssä tasossa. Kun pulssintulostus pulssinkestonmuuttopiiristä 13 on poistunut, NAND-veräjän 14 tulostus vaihtuu L-tasoon, ja kondensaattori CO alkaa purkautua diodin Dl ja vastuksen R5 kautta. Kondensaattorin CO varaaminen päättyy, kun aika T2 on kulunut kutsusta savunilmaisimeen 4, valonsäteilynohjaus-pulssin P2 ollessa poistettuna. Kondensaattorin CO varautumisen päättyessä sen jännite Vc tulee olemaan savuntiheyttä vastaava jännite, ja jännitettä Vc vastaava virta on pitotulostus kes-kussignaaliasemaan 1 operaatiovahvistimen 15 ja transistorin 16 avulla ajanjaksoksi lähtien valonsäteilytyksen pysäyttämisestä ja pulssisignaalin Pl poistumisesta.

Lyhyesti sanoen, erotus vertauspulssina olevan valonsäteilynkäyttöpulssin P2 ja pulssinkestonmuuttopiiristä saapuvan signaalin P3 välillä ilmaistaan ja ilmaistu erotus määrittää kondensaattorin CO jännitteen pitotulostuksena.

Kuviossa 8 on esitetty vielä eräs keksinnön sovellutusmuoto.

14 83459

Pulssinkestomuuttopiiristä 13 ja monostabiilista multivib-raattorista 40 saapuvia tulostuksia verrataan keskenään niiden välisen erotuksen havaitsemiseksi, ja kondensaattori CO varataan tämän erotuksen mukaisesti kondensaattorin jännitteen pitotulostukseksi.

Erikoisesti erotusvälineenä toimiva transistori 41 on yhdistetty sellaisella tavalla, että sen veräjä on kvtketty pulssin-kestonmuuttopiiriin 13, sen emitteri on kytketty monostabii-liin multivibraattoriin 40 ja sen kollektori on kytketty in-vertterin 42, diodin D4, vastuksen R9 ja kondensaattorin CO käsittävään sarjapiiriin. Kondensaattori CO alkaa varautua, kun monostabiilista multivibraattorista 40 saapuva tulostus, joka on transistorin 41 syöttönä, alenee, varautumisen päättyessä, kun pulssinkestonmuuttopiiristä 13 saapuva tulostus P3 alenee. Kanavatransistori 43 ja tulostuspiiri 44 on lisäksi kytketty pitotulostusvälineen muodostamiseksi.

Kuvion 8 mukaisen sovellutusmuodon varaus- ja purkaustoiminta selostetaan seuraavassa viitaten kuvioon 9.

Keskussignaaliasemasta 1 saapuvan kutsun jälkeen signaali Pl vasteajan asettamiseksi sekä valonsäteilykäyttöpulssi P2 lähetetään siirronkontrollipiiristä 10, ja monostabiili multivib-raattori 40 lähettää signaalilla Pl pulssin, jonka kestoaika Tx on puolet ohjauspulssin P2 kestoajasta Tl. Samanaikaisesti signaali P3, jonka kestoaika vastaa savuntiheyttä, lähtee pulssinkestonmuuttopiiristä 13. Transistori 41 ei tule johtavaksi, vaikka signaali P3 johdetaan veräjään, koska monostabiilista multivibraattorista 40 saapuva pulssi syötetään emitteriin, ja transistori tulee johtavaksi, kun monostabiilista multivibraattorista 40 saapuva antopulssi alenee. Invertteri 42 lähettää pulssisignaalin P4, jonka kestoaika on sama kuin signaalin P3 ja monostabiilista multivibraattorista 40 saapuvan antopuls-sin välinen erotus. Kondensaattori CO varautuu nopeasti puissi-. signaalin P3 noususta lähtien, ja sen varautuminen päättyy pulssisignaalin P4 aletessa. Kondensaattorin jännite sen is 83459 varaamisen päätyttyä pidetään samana vasteajan asetuspulssin Pl alenemiseen ja tulostuspiiristä 44 keskussignaaliasemaan 1 saapuvaan pitotulostukseen saakka.

Tässä sovellutusmuodossa leikataan pois se osa pulssinkesto-muuttopiirin 13 tulostuksesta, joka vastaa monostabiilin multi-vibraattorin 40 tulostuksen pulssinkestoaikaa Tx ja joka mahdollisesti sisältää kohinakomponentteja. Jäljelle jäänyttä osaa käytetään tulenilmaisuun, niin että täsmällinen tulen-määritys toteuttaa.

Vaikka kaikkia edellisten sovellutusmuotojen analogiatyyppisiä tulenilmaisimia sovelletaan fotosähköistä tyyppiä oleviin tulenilmaisimiin, keksinnön mukaista analogiatyyppistä tulen-ilmaisinta voidaan soveltaa myös muuta tyyppiä oleviin tulenilmaisimiin.

Claims (9)

1. Analogiatyyppinen tulenilmaisin tulipalon fysikaalisessa ympäristössä aiheuttaman muutoksen ilmaisemiseksi käsittäen ilmaisuvälineen (11, 12) fysikaalisen suureen, johon tulipalo vaikuttaa, suuruuden jaksoittaisesti mittaamiseksi sekä signaalinmuokkausvälineet (13, 10, 14, 15, 16; 42, 43. mittaustulosta vastaavan analogisen signaalin tuottamiseksi, tunnettu siitä, että signaalinmuokkausvälineet käsittävät pulssinkestonmuuttovälineen (13) analogisen signaalin muuttamiseksi pulssisignaaliksi, jonka kestoaika riippuu signaalin tasosta; vertauspulssintuottovälineen (10) sellaisen vertauspulssin tuottamiseksi, jolla on ennalta määrätty kestoaika ennalta määrätyllä ajanjaksolla yhdenmukaisesti ilmaisuvälineen (11, 12) ilmaisutoiminnan kanssa; erotusvä-lineen (14; 41) pulssinkestoaikojen vertaamiseksi pulssin-kestomuuttovälineen antosignaalin ja vertauspulssin välillä sekä signaalipulssin lähettämiseksi, jonka kesto vastaa sitä pulssinkestoa, joka saadaan poistamalla analogisen signaalin mahdollisesti sisältämät häiriökomponentit puls-sinkestomuuttovälineen (13) tuottamasta pulssisignaalista; ja pitotulostusvälineen (15, 16; 42, 43), joka käsittää kondensaattorin (Co), joka suorittaa varaamisen tai purkamisen erotusvälineen havaitsemaa erotusta vastaavasti, ja joka on kondensaattorin (Co) varaamisen tai purkamisen päätyttyä järjestetty tulostamaan ja pitämään määrätyn ajan signaalin, joka vastaa kondensaattorin senhetkistä jännitettä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen analogiatyyppinen tulenilmaisin, tunnettu siitä, että vertauspulssintuottoväline (10) tuottaa vertauspulssin, jonka kestoaika on lyhyempi kuin ilmaisuvälineen (11, 12) ajoittainen käyttöjakso ja joka vastaa sellaisen kohinakomponentin laajuutta, joka mahdollisesti sisältyy pulssinkestonmuuttovälineen (13) antosignaaliin.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen analogiatyyppinen tulenilmaisin, tunnettu siitä, että mainittuna erotusvälineenä i7 83459 on NAND-veräjä (14), johon syötetään vertauspulssl ja puls-sinkestonmuuttovälineen (13) mainittu antosignaall, että varaus- ja purkausvälineen muodostaa NAND-veräjän kanssa sarjaan kytketyt diodi (D^), vastus (R5) ja kondensaattori (Co), ja että pitotulostusvällneen muodostaa operaatiovahvistin (15) ja transistori (16), jotka on yhdistetty varaus-ja purkausvälineeseen (Dj_, R5, Co) ja sovitettu aloittamaan varauksen, kun pulssinkestonmuuttovälineen (13) tulostus on katkaistu, lopettamaan varauksen kun ilmaisuväline (11, 12. suorittaa loppuun ilmaisutoimintansa, sekä pidättämään kondensaattorin (Co) jännitettä vastaavan signaalin tietyksi ajaksi, kun ilmaisuväline päättää toimintansa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen analogiatyyppinen tu-lenilmaisin, tunnettu siitä, että erotusvälineenä on NAND-veräjä (14), johon syötetään vertauspulssl ja pulssinkestonmuuttovälineen (13) antosignaall, että varaus- ja purkausvälineen muodostaa diodin (D^), vastuksen (R5) ja kondensaattorin (Co) käsittävä sarjapliri sekä monostabiilin multivib-raattorin (30), diodin (D3) ja vastuksen (Rq) käsittävä sarjapliri, joka on kytketty rinnan mainitun ensimmäisen sarjapiirin (, R5, Co) kanssa, että pitotulostusvällneen muodostaa varaus- ja purkausvälineeseen yhdistetty operaatiovahvistin (15) ja transistori (16), että monostabiili multivibraattori (30) on sovitettu suorittamaan varauksen suurella nopeudella heti ilmaisuvälineen (11, 12) aloitettua toimintansa ja että kondensaattori (Co) on sovitettu alkamaan varautua, kun tulostus pulssinkestonmuuttovälinees-tä (13) päättyy, ja lopettamaan varautumisen, kun ilmaisuväline (11, 12) suorittaa loppuun toimintansa pidättäen kondensaattorin (Co) jännitettä vastaavan signaalin tiettynä aikana, kun ilmaisuväline päättää toimintansa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen analogiatyyppinen tu-lenilmaisin, tunnettu siitä, että vertauspulssintuottovä-lineenä on monostabiili multivibraattori (40) ilmaisuvälineen (11, 12) käyttöä ja vertauspulssien tuottoa varten, että erotusvälineenä on transistori (41), jonka veräjään ie 83459 syötetään pulssinkestonmuuttovälineen (13) antosignaall, jonka emitteriin syötetään vertauspulssl ja joka saatetaan johtavaksi vertauspulssin alenemisen jälkeen, että varaus-ja purkausvälineen muodostaa transistorin kollektorlln yhdistetty invertteri (42), diodi (D4) ja kondensaattori (Co), ja että pitotulostusvälineenä on kanavatransistori (43), jonka veräjä on yhdistetty varaus- ja purkausvälinee-seen (42, Co) ja joka on sovitettu saattamaan transisto ri (41) johtavaksi vertauspulssin alenemisen jälkeen, varaamaan kondensaattorin (Co) erotusvälineen havaitseman erotuksen mukaan sekä pidättämään kondensaattorin (Co) jännitettä vastaavan signaalin varaamisen loppuun suorittamisen aikana ajanjaksona, kun ilmaisuväline (11, 12) päättää toimintansa.

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen analogiatyyppinen tulenilmaisin, tunnettu siitä, että ilmaisuvälineen muodostaa valoasäteilevä laite (11), jota käytetään jaksoittaises-ti ja ajoittaisesti valon säteilyttämiseen ennalta määrättynä ajanjaksona, ja fotodetektori (12), joka lähettää va-lonilmaisusignaalin, joka vastaa esiintyvän savun valoa säteilevän laitteen valoon aiheuttamaa muutosta, ja että pulssinkestonmuuttovälineen (13) muodostaa fotodetektoriin suoraan yhdistetty kuormitusvastus (1*2), derivoiva piiri käsittäen vastuksen (7), jonka ottonapa on yhdistetty kuor-mitusvastuksessa vallitsevaan jännitteeseen, ja kondensaattorin (C) sekä hyvin pienen kondensaattorin (Cj; Cj'), jonka yksi ottonapa on yhdistetty vastusjakopiirin (R3, R4) vertaus jänniteantonapaan ja jonka toinen ottonapa on yhdistetty derivoivan piirin (R7, C) ottonapaan ja joka on sovitettu johtamaan hyvin pienen virran derivoivan piirin mainittuun vastukseen (R7) sekä kuormitusvastukseen (R2) varaamalla ja purkamalla sitä, kun pulssitehoa syötetään valoa säteilevän laitteen (11) käyttämiseksi.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen analogiatyyppinen tulenilmaisin, tunnettu siitä, että kuormitusvastuksen (R2) ja derivoivan piirin (R7, C) vastuksen (R7) rinnakkaisen i9 83459 resistanssiarvon sekä mainitun hyvin pienen kondensaattorin (Cj) aikavakio on pienempi kuin 10“^ s.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen analogiatyyppinen tu-lenilmaisin, tunnettu siitä, että hyvin pieni kondensaattori (Cj) on sellaisen zenerdiodin (ZD^) kapasitanssin muodossa, joka on sijoitettu komparaattoripiirin (23) ottovaiheeseen.

9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen analogiatyyppinen tu-lenilmaisin, tunnettu siitä, että hyvin pienenä kondensaattorina on hyvin pienen kapasitanssin omaava kondensaattori (Cj'), joka on kytketty pulssitehonlähteen (13) ja derivoivan piirin (Ry, C) väliin. 20 83459