CIRCUIT ARRANGEMENT FOR SIGNALLING ALARMS

Abstract: 1. Circuit arrangement for an alarm system, particularly for a burglar or fire alarm system, with at least one alarm sensor (M1, ..., M10) arranged in a closed-circuit current-monitored alarm line and which on responding in the case of an alarm significantly changes its resistance, the alarm sensor in series with a precision resistor element forming a branch of a bridge circuit, whose other branch is formed by a predeterminable number of voltage dividing resistors (R2, ..., R6), a voltage comparator (IC1, ..., IC4) being connected to the bridge circuit and its output is connected to a control stage (10), which evaluates in accordance with predeterminable criteria an alarm signal which detunes the bridge circuit, characterized in that the precision resistor element is formed by a negative feedback operational amplifier (Op) and that the negative feedback is dimensioned in such a way that the potential of the inverting input of the operational amplifier (Op) corresponds to the potential of the non-inverting input, so that the alarm voltage (UM ) remains constant, independently of the flowing alarm current (IM ).

Description: Schaltungsanordnung für eine Gefahrenmeldeanlage Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine Gefahrenmeldeanlage, insbesondere für eine Einbruch- oder Brandmeldeanlage, mit wenigstens einem in einer ruhestrommässig überwachten Meldelinie angeordneten Alarm-Fühler, der beim Ansprechen im Alarm-Fall seinen Widerstand wesentlich verändert, wobei der Alarm-Fühler in Reihe mit einem Messwiderstandsglied einen Zweig einer Brückenschaltung bildet, deren anderer Zweig aus einer vorgebbaren Anzahl von Spannungsteiler-Widerständen gebildet ist, und wobei an die Brückenanordnung ein Spannungskomparator angeschlossen ist,dessen Ausgang mit einer Steuerstufe verbunden ist, in welcher eine Auswertung eines die Brückenanordnung verstimmenden Alarmsignals nach vorgebbaren Kriterien erfolgt. Eine solche Schaltungsanordnung für eine Gefahrenmeldeanlage ist allgemein bekannt. Bei Gefahrenmeldeanlagen wie Einbruchmeldeanlagen oder Brandmeldeanlagen werden die Alarm-Fühler, die auf diesem Fachgebiet auch als Melder oder Sensoren bezeichnet werden, zur Erfassung und Auswertung der jeweiligen physikalischen Grössen wie Rauch, Feuer oder arttypische menschliche Bewegungen, Glasbruch oder dergleichen an sogenannte Meldelinien angeschlossen. Diese Meldelinien bestehen im allgemeinen aus einer zweiadrigen Leitung, die ruhestrommässig überwacht wird, so dass neben der Aktivierung eines Fühlers oder Melders auch eine Auswertung sowie eine Lokalisierung eines Leitungsbruches, eines Leitungsschlusses oder auch von Manipulationen erkannt werden kann. Auf diese Weise lässt sich eine Gefahrenmeldeanlage gegen Sabotage absichern. Bekannte Schaltungsanordnungen bestehen im wesentlichen aus einer Widerstands-Brücke, wobei der eine Brückenzweig aus einem strombegrenzenden Messwiderstand und einem oder mehreren Messfühlern gebildet wird. Um einen definierten Widerstand für die Messfühler zu erreichen, wird im allgemeinen parallel zu den Messfühlern ein sogenannter Meldelinien-Abschlusswiderstand verwendet. Der andere Brückenzweig wird aus Spannungsteiler-Widerständen gebildet, an denen jeweils Bezugswerte für verschiedene Kriterien wie Leitungsbruch, Alarm, Melderstörung und Leitungsschluss abgeleitet werden können. In einem nachgeschalteten, mehrstufigen Spannungskomparator wird ein durch den Meldelinienstrom erzeugter Spannungsabfall am Messwiderstand mit jeweils vorgegebenen Bezugswerten verglichen. Im Ruhezustand, wenn also die Meldelinien in Ordnung sind und keine Melderstörung vorliegt, wenn auch kein Alarm erzeugt wird, entsteht durch den normalen Melderlinienstrom ein Spannungsabfall, dessen Wert gerade so gross ist, dass er zwischen vorgebbaren Spannungswerten für die oben angeführten Kriterien wie Leitungsbruch oder Alarm liegt. Damit entsteht kein Ausgangssignal für eine Steuerelektronik, die dem Spannungskomparator nachgeschaltet ist. Wenn nun einer der Melder durch eine überwachte physikalische Grösse aktiviert wird, so erzeugt dieser Melder eine Stromerhöhung, beispielsweise durch Zuschalten eines Widerstandes mit entsprechender Wichtung auf der Meldelinie. Die Stromerhöhung erzeugt am Messwiderstand einen erhöhten Spannungsabfall, und das Spannungspotential am entsprechenden Abgriff des Spannungsteilers sinkt unter die vorgegebene Bezugsspannung, so dass der Spannungskomparator aktiviert wird und an die nachgeschaltete Auswertestufe ein "Alarm" signalisiert wird In entsprechender Weise können auch andere Kriterien wie Melderstörung oder Leitungsstörung erfasst und ausgewertet werden. Damit eine Identifikation möglich ist, ob ein Alarm oder eine Melderstörung vorliegt, hat der jeweils zugeschaltete Widerstandswert eine spezielle Wichtung, die von der Auswertestufe erkannt werden kann Ein empfindlicher Nachteil der oben erläuterten bekannten Anordnung besteht darin, dass die Meldelinienspannung nicht konstant ist, sondern vom jeweiligen augenblicklichen Stromfluss abhängt. Wenn beispielsweise von einem Melder eine Störung signalisiert wird, so ist die Meldelinienspannung kleiner als im Ruhezustand. Da die Betriebs- und Versorgungsspannung für die Auswerteelektronik über eine Zweiadrige Meldelinienleitung zugeführt wird, ändert sich deren Spannungswert. Dabei verändern die gegenwärtig in der Praxis verwendeten Fühler oder Melder, beispielsweise Ionisations-Rauchmelder, ihre Ansprechempfindlichkeit. Die Folge davon können eine Fehl auslösung oder auch eine Nichtauslösung sein. Eine separate Spannungsstabilisierung, deren Wert unter der minimal zur Verfügung gestellten Meldelinienspannung liegen müsste, ist deshalb praktisch nicht verwendbar, da einerseits die Kosten pro Fühler oder Melder zu gross würden und andererseits der vom Fühler oder Melder aufgenommene Ruhestrom dadurch zu stark vergrössert würde. Ausserdem werden Ionisations-Rauchmelder mit abnehmenden Spannungswerten immer unempfindlicher. Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, eine Schaltungsanordnung für eine Gefahrenmeldeanlage der eingangs näher genannten Art zu schaffen, mit welcher der Meldelinien-Strom praktisch verlustlos erfasst und ausgewertet werden kann, d.h., ohne zusätzlichen Spannungsabfall an einem Vorwiderstand. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass das Messwiderstandsglied aus einem gegengekoppelten Operationsverstärker gebildet ist und dass die Gegenkopplung derart dimensioniert ist, dass das Potential des invertierenden Eingangs des Operationsverstärkers praktisch dem Potential des nicht invertierenden Eingangs entspricht. Dabei ist vorzugsweise die Anordnung derart getroffen, dass dem Operationsverstärker eine Leistungsstufe nachgeschaltet ist. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht weiterhin vor, dass die Leistungsstufe im Gegenkopplungskreis angeordnet ist. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die Leistungsstufe einen Transistor aufweist, dessen Basis über einen Vorwiderstand mit dem Ausgang des Operationsverstärkers verbunden ist, dessen Emitter mit dem Gegenkopplungswiderstand verbunden ist und dessen Kollektor über einen Widerstand mit der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist. Gemäss der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, dass eine besonders einfache und betriebssichere Messung des Meldelinien-Stromes ermöglicht wird, und zwar unter permanenter Beibehaltung der eingestellten Melderspannung. Die erfindungsgemässe Schaltung bietet den erheblichen Vorteil, einen Strom ohne zusätzlichen Spannungsverlust zu messen. Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen: Fig. 1 ein Schaltschema einer erfindungsgemässen Schaltungsanord nung und Fig. 2 ein Prinzip-Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung. Gemäss der Darstellung in der Fig. 1 ist eine Brückenschaltung vorhanden, in deren einem Zweig ein -Operationsverstärker Op und in Reihe dazu eine Parallelschaltung aus Alarmfühlern oder Alarmmeldern M1.. M10 mit einem parallel zu den Alarmfühlern angeordneten Meldelinien-Abschlusswiderstand Rab angeordnet sind. Der andere Brückenzweig wird durch Spannungsteiler-Widerstände R2 bis R6 gebildet. Der Operationsverstärker Op ist durch einen Widerstand R1 gegengekoppelt. An die Abgriffe zwischen den Spannungsteiler-Widerständen R2 bis R6 sind die einzelnen Stufen IC1 bis IC4 eines Spannungskomparators angeschlossen. Über Dioden sind die Ausgänge der Spannungskomparator-Stufe an eine Steuerelektronik 10 angeschlossen, welche auch die Auswertung von Alarm-Signalen nach vorgegebenen Kriterien durchführt. Von wesentlicher Bedeutung für die in der Fig. 1 dargestellte Schaltung ist der Operationsverstärker Op, der über den Widerstand R1 gegengekoppelt ist. Infolge der Gegenkopplung stellt sich das Potential des invertierenden Eingangs auf das Potential des nicht-invertierenden Eingangs ein, nämlich auf U1. Dadurch steht die volle Meldespannung UM= U1 zur Verfügung. Der Meldelinienstrom IM wird dabei vom Ausgang des Operationsverstärkers Op aufgebraucht und erzeugt an dem Widerstand R1 einen entsprechenden Spannungsabfall UA = R1 IM, der am Ausgang ais niederohmiger Spannungswert mit den Bezugsspannungswerten der Spannungskomparatoren verglichen wird und ausgewertet werden kann. Die zum Verständnis der Arbeitsweise der oben beschriebenen Schal tung zweckmässigen Ströme und Spannungen sind mit entsprechenden Richtungspfeilen in der Fig. 1 an allen relevanten Stellen angegebe. Auf diese Kennzeichnungen wird hiermit ausdrücklich hingewiesen, und sie werden ausdrücklich zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung erklärt. Die Messung des Stromes ohne zusätzlichen Spannungsverlust wird nachfolgend dargelegt. Es gelten folgende Beziehungen: V0 = Leerlaufverstärkung des Operationsverstärkers V0 = # ZE0 = Eingangswiderstand des Operationsverstärkers ZE0 = # UD = Differenz der Eingangsspannung zwischen invertierenden und nicht-invertierenden Eingang. UD = Volt Masche 1: EMI6.1 mit UD = 0 ergibt sich: EMI6.2 Masche 2: EMI6.3 setzt man Gleichung (2) in Gleichung (3) ein, erhält man: EMI6.4 Knoten A: EMI7.1 mit IB1 = O ergibt sich: EMI7.2 Aus den Gleichungen (2), (4) und (7) ist ersichtlich, dass einerseits die Meldelinienspannung immer gleich der Versorgungsspannung U1 ist, unabhängig vom fliessenden Meldestrom, und andererseits die Ausgangsspannung UA dem Strom IM proportional ist. Somit steht ein zum Meldelinienstrom äquivalenter Spannungswert niederohmig zur Verfügung, der daher auf einfache Weise weiterverarbeitet werden kann. In der Fig. 2 ist das Grundprinzip einer bevorzugten Weiterentwicklung der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung dargestellt. Da der notwendige Meldelinienstrom IM vom Ausgang des Operationsverstärkers Op geliefert werden muss, ist es vorteilhaft, dem Operationsverstärker Op eine Leistungsstufe nachzuschalten. Diese Leistungsstufe liefert ohne Schwierigkeit den notwendigen Meldelinienstrom. Damit die gesamte Anordnung möglichst ideale Eigenschaften eines gegengekoppelten Operationsverstärkers aufweist, wird die Leistungsstufe in die Gegenkopplung einbezogen. Die in der Fig. 2 dargestellte Schaltung verhält sich im Ergebnis analog zu der oben beschriebenen Arbeitsweise. Die Leistungsstufe besteht im wesentlichen aus einem Transistor Tr, dessen Basis über einen Vorwiderstand R7 an den Ausgang des Operationsverstärkers Op angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors Tr ist an den im Gegenkopplungszweig angeordneten Widerstand R1 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors Tr ist über einen Widerstand R8 mit der Versorgungsspannungsquelle UB verbunden. Parallel zu den Alarmfühlern oder Alarmmeldern M1 bis MlO ist ein Kondensator K angeordnet. Im übrigen entspricht der Aufbau und zumindest im Ergebnis die Arbeitsweise der in der Fig. 2 dargestellten Schaltung.

Claims: Patentansprüche 1. Schaltungsanordnung für eine Gefahrenmeldeanlage, insbesondere für eine Einbruch- oder Brandmeldeanlage, mit wenigstens einem in einer ruhestrommässig überwachten Meldelinie angeordneten Alarm-Fühler, der beim Ansprechen im Alarm-Fall seinen Wider stand wesentlich verändert, wobei der Alarm-Fühler in Reihe mit einem Messwiderstandsglied einen Zweig einer Brückenschal tung bildet, deren anderer Zweig aus einer vorgebbaren Anzahl von Spannungsteiler-Widerständen gebildet ist, und wobei an die Brückenanordnung ein Spannungskomparator angeschlossen ist, dessen Ausgang mit einer Steuerstufe verbunden ist, in welcher eine Auswertung eines die Brückenanordnung verstimmenden Alarm signals nach vorgebbaren Kriterien erfolgt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Messwiderstandsglied aus einem gegen gekoppelten Operationsverstärker (Op) gebildet ist und dass die Gegenkopplung derart dimensioniert ist, dass das Potential des invertierenden Eingangs des Operationsverstärkers (Op) praktisch dem Potential des nicht invertierenden Eingangs ent spricht. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass dem Operationsverstärker (Op) eine Leistungsstufe (Tr, R7, R-8) nachgeschaltet ist. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Leistungsstufe (Tr, R7, R8) im Gegen kopplungskreis angeordnet ist. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Leistungsstufe einen Transistor (Tr) aufweist, dessen Basis über einen Vorwider stand (R7) mit dem Ausgang des Operationsverstärkers (Op) verbunden ist, dessen Emitter mit dem Gegenkopplungswider- stand (R1) verbunden ist und dessen Kollektor über einen Wi derstand (R8) mit der Versorgungsspannungsquelle (UB) ver bunden ist.

Inventors: KUNZEL, REINER, Künzel, Reiner
Applicants: FRITZ FUSS KOM.-GES.
Application year: 1982
Main classification: G08B29
IPC codes: H03F1, G08B29