DE1766669B1

DE1766669B1 - IONIZATION FIRE DETECTOR WITH PROTECTION DEVICE FOR FIELD EFFECT TRANSISTORS

Info

Publication number: DE1766669B1
Application number: DE19681766669
Authority: DE
Inventors: Max Kuhn; Andreas Dr Schneidweiler
Original assignee: Cerberus AG
Current assignee: Cerberus AG
Priority date: 1967-08-09
Filing date: 1968-07-02
Publication date: 1971-10-21
Also published as: GB1192298A; US3590321A; NL160101B; NL6811153A; DE6603864U; CH460594A; SE333696B; FR1575250A; NL160101C

Description

1 21 2

Die Erfindung betrifft einen Ionisations-Feuer- Feuermelder ist daher erheblich verbessert. Unter meider mit mindestens einer durch eine luftdurch- sauberen Umgebungsbedingungen kann natürlich lässige abnehmbare Haube abgedeckten lonisations- statt dessen auch eine Ausführung mit mechanisch kammer, welche in Serie mit einer Bezugs-Ionisa- betätigtem Schalter benützt werden, tionskammer geschaltet ist, wobei der Verbindungs- 5 Die Erfindung wird im folgenden an Hand einiger punkt beider Ionisationskammern mit der Steuer- Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt elektrode eines Feldeffekt-Transistors verbunden ist. F i g. 1 einen Ionisations-Feuermelder im Schnitt;The invention relates to an ionization fire alarm is therefore considerably improved. Under Avoid having at least one air-conditioned environment can of course casual detachable hood covered ionization - instead, a version with mechanical chambers, which are used in series with a reference ionization-operated switch, tion chamber is switched, with the connection 5 The invention is explained below with reference to some point both ionization chambers with the control embodiments explained. It shows electrode of a field effect transistor is connected. F i g. 1 shows an ionization fire alarm in section;

Ältere bekannte Ionisations-Feuermelder werden Fig. 2a eine Variante nach Fig. 1, links derOlder known ionization fire alarms are Fig. 2a a variant of Fig. 1, left the

mit einer relativ hohen Speisespannung betrieben. Linie A-A; Als Verstärker oder Schaltelemente werden dabei io Fig. 2 b einen Schnitt des Melderteiles der Fig. 2 a Elektronenröhren, z. B. Kaltkathodenröhren ver- längs B-B;operated with a relatively high supply voltage. Line A-A; As amplifiers or switching elements, io Fig. 2b is a section of the detector part of Fig. 2a Electron tubes, e.g. B. cold cathode tubes along B-B;

wendet. In letzter Zeit sind jedoch transistorisierte Fig. 3 eine modifizierte Ausführung nachturns. Recently, however, transistorized FIGS. 3 are a modified version of FIG

und mit Niederspannung betriebene lonisations- F i g. 2 a;and low-voltage ionization F i g. 2 a;

Feuermelder bekanntgeworden, die einen wesentlich F i g. 4 ein Schaltschema für einen FeuermelderFire alarms have become known, which have a significantly F i g. 4 a circuit diagram for a fire alarm

geringeren Installationsaufwand erfordern und die 15 nach Fig. 1.require less installation effort and the 15 according to FIG. 1.

Erfüllung der Sicherheits-Vorschriften erleichtern. Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Feuer-Facilitate compliance with safety regulations. The fire shown in Figs. 1 to 3

Die Hauptschwierigkeit war dabei der Ersatz der meider sind sogenannte Ionisations-Feuermelder, in Kaltkathodenröhre durch einen geeigneten Halb- welchen das auf Folgeerscheinungen eines Brandes leiter. Wegen des sehr hohen Innen-Widerstandes empfindliche Fühlerelement aus einer mit einem der Ionisationskammern des Feuermelders sollte 20 radioaktiven Präparat versehenen Ionisationskamauch das Verstärkerelement einen Eingangswider- mer besteht.The main difficulty was the replacement of the so-called ionization fire alarms Cold cathode tube by means of a suitable half-tube which detects the consequences of a fire ladder. Due to the very high internal resistance, the sensitive sensor element consists of one with one the fire alarm's ionization chambers should contain 20 ionization chambers with radioactive preparations the amplifier element consists of an input counter.

stand in der Größenordnung von 10¹³ Ohm oder Gemäß F i g. 4 ist die Meß-Ionisationskammer 10was on the order of 10 ¹³ ohms or according to FIG. 4 is the measuring ionization chamber 10

darüber aufweisen. Im Feldeffekt-Transistor konnte mit einer Referenz-Ionisationskammer 11 in Serie ein geeignetes Halbleiter-Bauelement gefunden wer- geschaltet und über die Speiseleitungen 1 und 3 mit den. Der serienmäßige Einbau in Feuermeldern 25 einer nicht dargestellten Zentrale verbunden. Der führte jedoch zu Schwierigkeiten, da die Durch- gemeinsame Verbindungspunkt der beiden Ionisabruchsspannung zwischen der Steuerelektrode und tionskammern ist an die Steuerelektrode 14 eines der Quellen-bzw. Senkenelektrode sehr gering ist und Feldeffekt-Transistors 12 geführt, welcher die an zum Teil unter 50 V liegen kann. Durch eine bloße diesem Schaltpunkt auftretenden Spannungsänderun-Berührung der Steuerelektrode kann diese aber be- 30 gen — eine Folge des bei Eindringen von Brandreits auf mehrere 100 V aufgeladen werden. Da ein aerosolen in der Meß-Ionisationskammer zurück-Abfließen der Ladung nicht möglich ist, kommt es gehenden Ionenstromes — verstärkt und über die zum Durchbruch, welcher bei einem Feldeffekt- Quellenelektrode an eine nicht dargestellte, an sich Transistor zu einer irreparablen Schädigung führt. bekannte elektronische Schaltung zur Alarmgabeexhibit about it. In the field effect transistor it was possible to use a reference ionization chamber 11 in series a suitable semiconductor component can be found and switched via the feed lines 1 and 3 with the. The serial installation in fire alarms 25 connected to a control center, not shown. Of the however, led to difficulties because the through-common connection point of the two ionic breakdown voltage between the control electrode and tion chambers is to the control electrode 14 one the source or. Sink electrode is very small and led field effect transistor 12, which the can sometimes be below 50 V. By simply touching the voltage change occurring at this switching point however, the control electrode can counteract this - a consequence of the penetration of incendiary fire can be charged to several 100 V. Because an aerosol flows back into the measuring ionization chamber the charge is not possible, there is a flowing ion current - amplified and over the to the breakthrough, which in a field effect source electrode to a not shown, per se Transistor leads to irreparable damage. known electronic circuit for alarm generation

Im Betrieb kann zwar der Feldeffekt-Transistor 35 führt. Die Quellenelektrode ist im Beispiel der durch eine geeignete Abdeckung, etwa das Melder- Fig. 4 über einen Widerstand 9 mit der Speisegehäuse, gegen eine direkte Berührung der Steuer- leitung 1 verbunden. Zwischen der Steuerelektrode elektrode und aller damit verbundenen Melderteile 14 _und der Senkenelektrode 13 befindet sich ein geschützt werden; jedoch muß der Feuermelder zu Kurzschlußschalter 15, welcher im Normalbetrieb Reinigungs- und Reparaturzwecken geöffnet werden. 40 offen, bei abgedecktem Melder hingegen geschlossen Um dabei die erfahrungsgemäß hohe Schadensquote j_st. Der Schalter 15 kann ebensogut auch zwischen der Feldeffekt-Transistoren herabzusetzen, darf die der Steuerelektrode 14 und der Quellenelektrode Reinigung bei bekannten Ionisations-Feuermeldern angeordnet werden; diese Variante ist mit 15' genur durch Spezialkräfte erfolgen, wobei der Feuer- strichelt eingetragen.In operation, the field effect transistor 35 can lead. In the example, the source electrode is connected by a suitable cover, for example the detector - FIG. 4, via a resistor 9 to the supply housing, to prevent direct contact with the control line 1. Between the control electrode and all associated detector parts 14 _and the sink electrode 13 is a protected; however, the fire alarm must be opened to short-circuit switch 15, which is used for cleaning and repair purposes during normal operation. 40 open closed in COVERED detector contrast In order j _s t according to experience high loss ratio. The switch 15 can just as well be reduced between the field effect transistors, the cleaning of the control electrode 14 and the source electrode may be arranged in known ionization fire alarms; this variant is only done by special forces with 15 ', with the fire dash being entered.

meider entfernt und in einer mit Spezialwerkzeugen 45 Fig. 1 zeigt den Aufbau eines (stark vereinfachausgerüsteten Werkstatt auseinandergenommen wird. ten) Ionisations-Feuermelders gemäß F i g. 4. In einemeider removed and in a with special tools 45 Fig. 1 shows the structure of a (very simplified Workshop is dismantled. ten) ionization fire alarm according to F i g. 4. In one

Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung eines isolierende Keramikplatte 16 ist eine der Meß-Ionisa-Ionisations-Feuermelders mit einer Schutzvorrich- tionskammer 10 und Referenz-Ionisationskammer 11 tung, welche den Feldeffekt-Transistor bei Unter- gemeinsame Elektrode 17 eingefügt. Zwei radioaktive haltsarbeiten vor zerstörenden Aufladungen bewahrt, 50 Quellen 18 und 19 ionisieren die Luftmoleküle in den wobei diese Arbeiten an Ort und Stelle ohne Aus- Kammern 10 bzw. 11. Die Referenz-Ionisationskamtausch des gesamten Melders durchgeführt werden _mer 11 ist mittels eines elektrisch leitenden Gehäuses können. 20, welches auf einem Isolationssockel 30 aufliegt,The aim of the invention is therefore to create an insulating ceramic plate 16 is one of the measuring ionization ionization fire alarms with a protective device chamber 10 and reference ionization chamber 11, which inserts the field effect transistor at the common electrode 17. Two radioactive stop work saved from destructive charges, 50 sources 18 and 19 ionize the air molecules in the whereby this work is carried out on the spot without dismantling chambers 10 and 11. The reference ionization exchange of the entire detector is carried out by means of an electrically conductive _{mer 11} Housing can. 20, which rests on an insulation base 30,

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß nahezu luftdicht abgeschlossen; in die Meßkammer beim Abnehmen des Meßkammergehäuses dieses 55 10, welche durch ein mit Perforationen 22 versehenes einen magnetisch betätigbaren Schalter beeinflußt, Gehäuse 21 begrenzt ist, hat die Außenluft dagegen der zum Schutz des Feldeffekt-Transistors dessen praktisch freien Zutritt. Das Referenzkammergehäuse Steuerelektrode und eine der beiden anderen Elek- 20 bildet zugleich die zweite Elektrode der Referenztroden kurzschließt. Ionisationskammer 11, das Meßkammergehäuse 21The invention is characterized in that it is almost airtight; into the measuring chamber when removing the measuring chamber housing this 55 10, which is provided with a perforated 22 affects a magnetically operated switch, housing 21 is limited, the outside air has against it to protect the field effect transistor, its practically free access. The reference chamber housing The control electrode and one of the other two electrodes also form the second electrode of the reference electrodes shorts. Ionization chamber 11, the measuring chamber housing 21

Als besonders günstig hat sich ein magnetisch be- 60 die zweite Elektrode der Meß-Ionisationskammer 10. tätigbarer Schutzgas-Kontaktschalter erwiesen. Feuer- Das Meßkammergehäuse 21 ist auf einer Bodenplatte meider dieser Ausführung lassen sich auch unter 23 steck- oder verschraubbar montiert und kann zu extremen Umgebungsbedingungen, d. h. bei extremen Reinigungs- oder Reparaturzwecken abgenommen Temperaturen und in einer schädigende oder korro- werden; das Meßkammergehäuse 21 ist über ein sive Substanzen enthaltenden Atmosphäre verwen- 65 Kontaktglied 29 mit der Speiseleitung 3 verbunden den, ohne daß eine Schädigung der Kontakte oder und zumeist geerdet. Das Meßkammergehäuse 21 beweglichen Teile des Schalters zu befürchten ist. dient zugleich als Abdeckung, welche die einzelnen Die Lebensdauer und Betriebssicherheit derartiger Melderteile, vor allem aber jene Elemente, welcheA magnetically located 60 second electrode of the measuring ionization chamber 10 has proven to be particularly favorable. active shielding gas contact switch has been proven. Fire The measuring chamber housing 21 is on a base plate Meider this version can also be plugged or screwed under 23 and can to extreme environmental conditions, d. H. removed for extreme cleaning or repair purposes Temperatures and in a damaging or corrosive; the measuring chamber housing 21 is a An atmosphere containing active substances is used 65 contact member 29 connected to the feed line 3 without damaging the contacts or and mostly grounded. The measuring chamber housing 21 moving parts of the switch is to be feared. also serves as a cover, which the individual The service life and operational safety of such detector parts, but above all those elements which

mit der Steuerelektrode 14 des Feldeffekt-Transistors 12 verbunden sind, im Betrieb vor einer direkten Berührung schützen.are connected to the control electrode 14 of the field effect transistor 12, in operation before a direct Protect contact.

Damit der Feldeffekt-Transistor aber auch bei fehlender Abdeckung gegen übermäßige Aufladung geschützt bleibt, ist wie in F i g. 4 bereits erwähnt, ein Schalter 15 vorgesehen, der mittels einer im folgenden näher beschriebenen Vorrichtung derart betätigt wird, daß bei Entfernung des Meßkammergehäuses 21 der Schalter 15 automatisch geschlossen und dadurch die Steuerelektrode 14 des Feldeffekt-Transistors 12 mit einer der beiden anderen Elektroden 2 oder 13 kurzgeschlossen wird (im Falle der F i g. 1 mit der Senkenelektrode 13). Der Schalter 15 besteht im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 aus einem Federkontakt, welcher ohne fremde Krafteinwirkung auf einem Gegenkontakt 24 aufliegt. Mit dem Meßkammergehäuse 21 fest verbunden ist eine aus elektrisch isolierendem Material gefertigte Scheibe 25 mit einem vorstehenden Ring 26. Dieser Ring 26 drückt bei ordnungsgemäß aufgesetztem Meßkammergehäuse 21 auf einen in einer vertikalen Führung 27 verschiebbaren Stift 28, welcher seinerseits den Federkontakt 15 aus dessen Ruhestellung auslenkt. Der Kurzschluß zwischen der Steuerelektrode 14 und der Senkenelektrode 13 über Referenzkammergehäuse 20. Federkontakt 15, Gegenkontakt 24 und Elektrode 17 wird damit unterbrochen; der Feldeffekt-Transistor 12 ist betriebsbereit. Bei Wegnahme des Meßkammergehäuses 21 wird hingegen der Stift 28 durch die Federwirkung des ausgelenkten Federkontaktes 15 nach oben gedrückt und die Steuerelektrode 14 des Felteffekt-Transistors 12 mit der Senkenelektrode 13 verbunden.So that the field effect transistor is protected against excessive charging even if it is not covered remains is as in FIG. 4 already mentioned, a switch 15 is provided, which is operated by means of an in the following The device described in more detail is operated in such a way that upon removal of the measuring chamber housing 21 the switch 15 is automatically closed and thereby the control electrode 14 of the field effect transistor 12 is short-circuited with one of the other two electrodes 2 or 13 (in the case of FIG. 1 with the sink electrode 13). The switch 15 consists in the embodiment of FIG. 1 from one Spring contact which rests on a mating contact 24 without any external force. With the measuring chamber housing A disk 25 made of an electrically insulating material is firmly connected to it a protruding ring 26. This ring 26 presses when the measuring chamber housing is properly fitted 21 on a in a vertical guide 27 displaceable pin 28, which in turn the spring contact 15 deflects from its rest position. The short circuit between the control electrode 14 and the Sink electrode 13 over reference chamber housing 20. Spring contact 15, mating contact 24 and electrode 17 is thus interrupted; the field effect transistor 12 is ready for operation. When removing the measuring chamber housing On the other hand, the pin 28 becomes 21 due to the spring action of the deflected spring contact 15 pressed upwards and the control electrode 14 of the field effect transistor 12 with the drain electrode 13 connected.

Eine weitere Variante eines geeigneten Schalters und dazugehörigen Betätigungsvorrichtung zeigt F i g. 2 a, welche einen modifizierten Teil des Melders links der Linie A-A der F i g. 1 repräsentiert. F i g. 2 b stellt einen Schnitt durch den Melder der F i g. 2 a längs der Linie B-B dar. Der Schalter 15, welcher in seiner Ruhestellung wiederum die Steuermit der Senkenelektrode des Feldeffekt-Transistors kurzschließt, wird hier durch ein Relais 31 (Schutzgaskontakt-Anordnung) gebildet. Da im Unterschied zum Federkontakt der Fig. 1 die Kontakte des Relais 31 normalerweise offen sind, ist ein auf einem Sockel 33 montierter Dauermagnet 32 vorgesehen, welcher bei entferntem Meßkammergehäuse 21 die Kontakte des Relais 31 schließt. Mit der Scheibe 25 des Meßkammergehäuses 21 fest verbunden ist wiederum ein Ring 34, welcher aus einem magnetisch abschirmenden Material besteht und welcher bei ordnungsgemäß aufgesetztem Meßkammergehäuse zwischen den Dauermagneten 32 und das Relais 31 zu liegen kommt und dabei den Einfluß des Magneten auf die Relaiskontakte unterbindet. Die Kontakte des Relais 31 sind einerseits über eine Leitung 35 mit der Elektrode 17 und andererseits über Leitung 36 mit dem Referenzkammergehäuse 20 verbunden. Die Abdeckung 37 dient lediglich dem Schutz des Melder-Innenteils gegen den Zutritt der Außenluft, Verstaubung usw.Another variant of a suitable switch and associated actuating device is shown in FIG. 2 a, which is a modified part of the detector to the left of the line AA of FIG. 1 represents. F i g. 2 b shows a section through the detector in FIG. 2a along the line BB . The switch 15, which in its rest position in turn short-circuits the control with the sink electrode of the field effect transistor, is formed here by a relay 31 (protective gas contact arrangement). Since, in contrast to the spring contact of FIG. 1, the contacts of the relay 31 are normally open, a permanent magnet 32 is provided which is mounted on a base 33 and closes the contacts of the relay 31 when the measuring chamber housing 21 is removed. Firmly connected to the disk 25 of the measuring chamber housing 21 is a ring 34, which consists of a magnetically shielding material and which, when the measuring chamber housing is properly placed, comes to rest between the permanent magnets 32 and the relay 31 and thereby prevents the magnet from affecting the relay contacts. The contacts of the relay 31 are connected on the one hand to the electrode 17 via a line 35 and on the other hand to the reference chamber housing 20 via line 36. The cover 37 only serves to protect the internal part of the detector against the ingress of outside air, dust, etc.

Eine Variante des Melders mit Relais 31 nach Fig. 2a zeigt schließlich Fig. 3, bei welcher der auf der Scheibe 25 angebrachte Ring 38 nunmehr aus einem weiteren Permanentmagneten besteht, welcher bei ordnungsgemäß aufgesefztem Meßkammergehäuse 21 auf den ersten Permanentmagneten 32 zu liegen kommt und so die Wirkung des ersten Permanentmagneten neutralisiert, wodurch sich die Kontakte des Relais 31 öffnen. Die übrigen Bezugsziffern entsprechen jenen der Fig. 2a bzw. 1. Wie bereits erwähnt, kann der Schutzschalter auch zwischen Steuer- und Quellenelektrode angeordnet sein.Finally, FIG. 3 shows a variant of the detector with relay 31 according to FIG. 2a, in which the on the disk 25 attached ring 38 now consists of a further permanent magnet, which towards the first permanent magnet 32 when the measuring chamber housing 21 is properly attached and so the effect of the first permanent magnet is neutralized, whereby the contacts of relay 31 open. The remaining reference numerals correspond to those of FIGS. 2a and 1, respectively. As already mentioned, the circuit breaker can also be arranged between the control and source electrodes.

Claims

Patent claims:

1. ionization fire alarm with at least one removable through an air-permeable Hood covered ionization chamber, which is connected in series with a reference ionization chamber is, where the connection point of both ionization chambers with the control electrode a field effect transistor is connected, characterized in that when you remove of the measuring chamber housing (21) this influences a magnetically operated switch (31), to protect the field effect transistor (12), its control electrode (14) and a short-circuits of the other two electrodes.

2. ionization fire alarm according to claim 1, characterized in that the switch as Inert gas contact switch (31) is formed. whose contacts through the action of one in the Close to the switch (31) arranged permanent magnets (32) against their spring pressure are, and that the cover (21) has a ring (34) made of magnetically shielding material, which when properly applied cover (21) between the inert gas contact switch (31) and the permanent magnets (32) comes to rest and the contacts are made by preventing the magnetic flux of the switch (31) releases.

3. ionization fire alarm according to claim 2, characterized in that the on the cover (21) attached ring (38) consists of another permanent magnet, which at proper application of the cover (21) to the permanent magnet fixed in the detector (32) comes to rest, whereby its magnetic flux can be compensated.

4. ionization fire alarm according to claim I, characterized in that instead of a magnetic actuatable switch a mechanically actuatable switch (15) is used.

5. ionization fire alarm according to one of claims 1 to 4, characterized in that the switch (31) between the control electrode and the source electrode of the field effect transistor (12) is arranged.

6. ionization fire alarm according to one of claims 1 to 4, characterized in that the switch (31) between the control and drain electrodes of the field effect transistor (12) is arranged.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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