NO151514B

NO151514B - Fremgangsmaate og innretning for overvaakning av endringshastigheten av et signal.

Info

Publication number: NO151514B
Application number: NO79791419A
Authority: NO
Inventors: Bernardus Johannes Bout; Jacobus Petrus Van Wyk
Original assignee: Anglo Amer Corp South Africa
Priority date: 1978-05-01
Filing date: 1979-04-27
Publication date: 1985-01-07
Also published as: CH648129A5; NO151514C; IT7922288A0; IE48296B1; ZA782493B; DK177479A; CA1140219A; SE7903750L; IE791213L; NL7903362A; BE875952A; IN152221B; AU524975B2; LU81203A1; US4309663A; AU4652279A; FR2425076B1; DK156780B; SE439851B; JPS5530794A

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en innretning for overvåkning av endringshastigheten av et første signal.

For eksempel overvåker branndetektorer amplitudene av signaler som er avhengige av konsentrasjonen av forbrenningsprodukter i atmosfæren, eller av konsentrasjonen av gasser, såsom karbondioksyd, som avgis under forbrenning. En branndetektor er konstruert for å generere et alarmsignal når det overvåkede signal passerer en forinnstilt terskel-verdi. Normalt er det overvåkede signal utsatt for f. eks. virkningen av temperatur og aldring, og dets amplitude kan derfor drive. Dessuten kan amplituden av det overvåkede signal påvirkes av årsaker som ikke har sammenheng med forbrenning. For eksempel vil en branndetektor som overvåker konsentrasjonen av atmosfærisk karbondioksyd, detektere den karbondioksyd som utåndes av et antall personer, og dersom terskelnivået ikke tillater variasjoner som frembringes av sådanne årsaker, vil detektoren generere et falskt alarmsignal.

Det er derfor nødvendig å innstille terskelnivået tilstrekkelig langt fra den normale amplitude av det overvåkede signal for å redusere opptreden av falske alarmer. Uheldigvis betyr dette at detektorens følsomhet påvirkes,

og den mulighet er til stede at en ulmende brann som kanskje bare gradvis øker karbondioksydnivået, detekteres først når den bryter ut i flammer og forskyver karbondioksydnivået forbi terskelen. Detektorens effektivitet er derfor begrenset da det er meget ønskelig å detektere og starte be-kjemping av en brann i dennes innledende faser.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveie-bringe en fremgangsmåte og en innretning for overåkning av endringshastigheten av et signal på en slik måte at de omtalte problemer med hensyn til branndetektorer eller lik-nende overvåkningsanordninger overvinnes.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for det angitte formål som er kjennetegnet ved at den omfatter de trinn å periodisk prøveta amplitudeverdier av det første signal, å generere et første referansesignal som i hver periode har en konstant amplitude som skiller seg fra den prøvetatte amplitude av det første signal ved begynnelsen av perioden, med et forutbestemt beløp,

å kontinuerlig sammenlikne amplitudene av det første signal og det første referansesignal, og å generere et utgangssignal når amplituden av det første signal krysser amplituden av det første referansesignal.

Fremgangsmåten kan videre omfatte det trinn

å sammenlikne det første signal med et andre referansesignal med fast amplitude, og å generere utgangssignalet når amplituden av det første signal krysser amplituden av det andre referansesignal.

Oppfinnelsen tilveiebringer videre en innretning for overvåkning av endringshastigheten av et første signal i overensstemmelse med den angitte fremgangsmåte, hvilken innretning er kjennetegnet ved at den omfatter en anordning for periodisk prøvetagning av amplitudeverdier av det første signal, en anordning for generering av et første referansesignal som i hver periode har en konstant amplitude som skiller seg fra den prøvetatte amplitude av det første signal ved begynnelsen av perioden, med et forutbestemt beløp, og en anordning for kontinuerlig sammenlikning av amplitudene av det første signal og det første referansesignal og generering av et utgangssignal når amplituden av det første signal krysser amplituden av det første referansesignal.

Fremgangsmåten og innretningen ifølge oppfinnelsen finner særlig anvendelse ved overvinnelse av de omtalte problemer i forbindelse med branndetektorer, men nytten og anvendeligheten av oppfinnelsen er ikke begrenset til branndetektorer.

Det er nødvendig å velge perioden og det forut-bestemte beløp slik at endringer av det første signals amplitude på grunn av kjente fluktuasjoner og drift ignoreres. Dette kan nødvendiggjøre benyttelse av en forholdsvis lang periode.

I et slikt tilfelle kan prøvetagnings- eller samplingsanordningen omfatte en tidsinnstillingsanordning som genererer et tidsinnstillingssignal for hver periode, en oscillatoranordning som frembringer pulser med en frekvens som er proporsjonal med amplituden av det første signal,

en telleranordning som gjøres virksom i et fast intervall ved hjelp av hvert tidsinnstillingssignal, og som teller de pulser som frembringes av oscillatoranordningen, og en anordning for omforming av telleranordningens telling til et analogt signal.

I en alternativ utførelse kan innretningen omfatte en tidsinnstillingsanordning for ved begynnelsen av hver periode å starte en klokkeanordning som frembringer pulser med en fast frekvens, en telleranordning som teller de pulser som frembringes av klokkeanordningen, en anordning for omforming av telleranordningens telling til et analogt signal, og anordninger for sammenlikning av det analoge signal med det første signal og generering av et signal som starter klokkeanordningen når det analoge signal og det første signal er i et forutbestemt forhold til hverandre, hvorved det analoge signal bringes til å holdes konstant i perioden.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det føl-gende i forbindelse med utførelseseksempler under henvisning til tegningene, der fig. 1 illustrerer prinsippet for oppfinnelsen og fig. 2 og 3 viser blokkdiagrammer av to for-skjellige utførelser av innretningen ifølge oppfinnelsen.

På fig. 1 er amplituden av et signal 10 inn-tegnet som funksjon av tiden. Som vist avtar signalets 10 amplitude med tiden, men den hastighet med hvilken signalet avtar, er økende. Ifølge oppfinnelsen blir amplituden av signalet 10 periodisk prøvetatt .eller samplet i samplings-øyeblikk 12. På trinnliknende måte genereres et referansesignal 14 som i hver periode T mellom samplingstidspunktene har en amplitude som er forskjellig fra den prøvetatte amplitude av signalet 10 ved begynnelsen av perioden med en gap-spenning 16.

Amplituden av referansesignalet følger således amplituden av signalet 10 på trinnliknende måte og ajour-føres eller oppdateres i forhold til dette signal etter hver periode T. Dersom endringshastigheten av signalet 10 i løpet av en periode T overskrider den midlere, maksimale helling av referansesignalet 14, dvs. gapspenningen 16 dividert med perioden T, vil følgelig signalet 10 krysse referansesignalet 14. Dersom signalene 10 og 14 stadig sammenliknes, kan følgelig et alarmsignal genereres når en sådan krysning eller skjæring inntreffer.

Fig. 2 viser en innretning ifølge oppfinnelsen som kan benyttes når perioden T er forholdsvis lang. Innretningen består av en spenningsstyrt oscillator 28, en 0G-port 30, en klokke 32, en teller 34, en digital/analog-omfor-mer 36, en variabel spenningskilde 38, en subtraktor 40 og en sammenlikner 42.

Ved begynnelsen av hver periode T gjør klokken 32 OG-porten 30 virksom i et fast, forholdsvis kort intervall. Utgangssignalet fra oscillatoren 28 har en frekvens som er direkte proporsjonal med signalets 10 amplitude og tilføres til telleren 34 i dette intervall. Telleren frembringer en telling som avhenger av frekvensen av signalet fra oscillatoren 28, og er således direkte proporsjonal med signalets 10 amplitude. Denne telling omformes til et analogt signal ved hjelp av digital/analog-omformeren 36, og gapspenningen 16 som tas ut fra spenningskilden 38, subtra-heres fra det analoge signal i subtraktoren 40 for å frem-bringe følge- eller sporings-referansesignalet 14. Da tellingen i telleren 34 ajourføres for hver periode T, og i løpet av en forholdsvis kort tid, har referansesignalet 14 en fast amplitude i hver periode T. Oscillatoren 28, telleren 34 og digital/analog-omformeren 36 virker således som en sampel- og holdekrets. Signalene 10 og 14 sammenliknes 1 sammenlikneren 42, og et alarmsignal genereres når signalene krysser eller skjærer hverandre.

Fig. 3 illustrerer en modifikasjon av innretningen på fig. 2, og like henvisningstall er benyttet i disse figurer for å angi like komponenter. Den spennings-styrte oscillator 28 og OG-porten 30 i innretningen på fig. 2 er i innretningen på fig. 3 erstattet av en sammenlikner 44, en flip-flop eller vippe 46 og en klokke 48.

Sammenlikneren 44 benyttes til å sammenlikne signalet 10 og det signal som avgis av digital/analog-omformeren 36.

Ved begynnelsen av hver periode T innstiller klokken 32 vippen 46. Klokken 48 gjøres dermed virksom. Denne er frittløpende, og de av klokken frembrakte pulser akkumuleres i telleren 34. Tellingen omformes til et analogt signal ved hjelp av digital/analog-omformeren 36, og omformerens 36 utgangssignal sammenliknes med signalet 10 i sammenlikneren 44. Når de to signaler er like, nullstiller sammenliknerens utgangssignal vippen 46 og klokken 48 stop-pes. I andre henseender likner innretningens virkemåte på virkemåten av innretningen på fig. 2.

Slik som foran nevnt, kommer oppfinnelsen særlig til anvendelse i forbindelse med branndetektorer,

men dens anvendelse må ikke begrenses i denne henseende. Selv om perioden T og gapspenningen 16 velges for å ta hensyn til kjente fluktuasjoner i signalet 10, kan det hende, f.eks. i en branndetektor, at endringshastigheten av signalet 10 vil være så lav at referansesignalet 14 aldri krysses. I et slikt tilfelle er det nødvendig å ha et fast terskel-signal, f.eks. som vist med henvisningstallet 50 på fig. 1, som sammenliknes kontinuerlig med signalets 10 amplitude slik at et alarmsignal genereres når signalene 10 og 50 skjærer hverandre.

Den måte på hvilken dette kan gjøres, er vist på fig. 3. Denne figur viser en branndetektor 52 og en sammenlikner 54.

Branndetektoren kan være hvilken som helst passende anordning og kan f.eks. være av ionisasjonstypen, med ett eller to kamre, eller av den gassanalyserende type. En sådan detektor frembringer et utgangssignal 10 hvis amplitude er avhengig av konsentrasjonen av ett eller flere forbrenningsprodukter i atmosfæren. Signalet 10 tilføres til innretningen på fig. 3 og overvåkes på den beskrevne måte. Signalet blir i sammenlikneren 54 også sammenliknet med signalet 50 med fast amplitude, og alarmsignalet genereres når signalene 10 og 50 krysser hverandre.

Claims

1. Fremgangsmåte ved overvåkning av endringshastigheten av et første signal, karakterisert ved at den omfatter de trinn å periodisk prøveta amplitudeverdier av det første signal (10), å generere et første referansesignal (14) som i hver periode (T) har en konstant amplitude som skiller seg fra den prøvetatte amplitude av det første signal ved begynnelsen av perioden, med et forutbestemt beløp (16), å kontinuerlig sammenlikne amplitudene av det første signal (10) og det første referansesignal (14), og å generere et utgangssignal når amplituden av det første signal krysser amplituden av det første referansesignal.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter det trinn å sammenlikne det første signal (10) med et andre referansesignal (50) med fast amplitude, og å generere utgangssignalet når amplituden av det første signal krysser amplituden av det andre referansesignal.

3. Innretning for overvåkning av endringshastigheten av et første signal i overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge krav 1, ka r akte v ise r t ved at den omfatter en anordning (28, 30, 32, 34, 36; 44, 46, 48, 34, 36) for periodisk prøvetagning av amplitudeverdier av det første signal, en anordning (38, 40; 38, 40) for generering av et første referansesignal som i hver periode har en konstant amplitude som skiller seg fra den prøvetatte amplitude av det første signal ved begynnelsen av perioden, med et forutbestemt beløp, og en anordning (42; 42) for kontinuerlig sammenlikning av amplitudene av det første signal og det første referansesignal og generering av et utgangssignal når amplituden av det første signal krysser amplituden av det første referansesignal.

4. Innretning ifølge krav 3, karakterisert ved at prøvetagningsanordningen omfatter en tidsinnstillingsanordning (32)som genererer et tidsinnstillingssignal for hver periode, en oscillatoranordning (28) som frembringer pulser med en frekvens som er proporsjonal med amplituden av det første signal, en telleranordning (34) som gjøres virksom i et fast intervall ved hjelp av hvert tidsinnstillingssignal, og som teller de pulser som produseres av oscillatoranordningen,og en anordning (36) for omforming av telleranordningens telling til et analogt signal.

5. Innretning ifølge krav 3, karakterisert ved at den omfatter en tidsinnstillingsanordning (32, 46) for ved begynnelsen av hver periode å starte en klokkeanordning (48) som frembringer pulser med en fast frekvens, en telleranordning (34) som teller de pulser som frembringes av klokkeanordningen, en anordning (36) for omforming av telleranordningens telling til et analogt signal, og anordninger (44, 46) for sammenlikning av det analoge signal med det første signal og generering av et signal som starter klokkeanordningen når det analoge signal og det første signal er i et forutbestemt forhold til hverandre, hvorved det analoge signal bringes til å holdes konstant i perioden.

6. Innretning ifølge ett av kravene 3-5, karakterisert ved at den omfatter en anordning (54) for sammenlikning av det første signal med et andre referansesignal med fast amplitude, og for generering av utgangssignalet når amplituden av det første signal krysser- amplituden av det andre referansesignal.

7. Innretning ifølge ett av kravene 3-6, karakterisert ved at den omfatter en branndetektor (52), idet branndetektoren frembringer det første signal som er avhengig av tilstedeværelsen av forbrenningsprodukter i atmosfæren.