CN105279889A

CN105279889A - 危险报警器

Info

Publication number: CN105279889A
Application number: CN201510294534.4A
Authority: CN
Inventors: M.费希尔; B.伊姆菲尔德
Original assignee: Siemens Schweiz AG
Current assignee: Siemens Schweiz AG
Priority date: 2014-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2016-01-27
Also published as: EP2953103A1

Abstract

用于借助于危险报警器（1）、尤其借助于火灾报警器（1）进行温度测量的方法，所述方法具有如下步骤：通过至少一个评价单元（7）经由至少一个第一电接头（8a）和经由至少一个第二电接头（8b）将电流馈入到至少一个导体回线（9a、9b、9c）中，所述至少一个导体回线至少部分地沿着圆、沿着椭圆或沿着规则的多角形绕一对称点布置；在一连续的范围内通过所述至少一个评价单元（7）测量所述至少一个导体回线（9a、9b、9c）的电阻的阻值；借助于所述电阻测量来确定所述至少一个导体回线（9a、9b、9c）的平均温度。

Description

危险报警器

技术领域

本公开文本涉及温度测量、尤其涉及危险报警器和/或火灾报警器中的温度测量并在最宽的意义上涉及传感器。本申请的焦点在于与方向无关的热传感器。

背景技术

用于火灾识别的已知系统基于热的火灾识别、光学的火灾识别或两者的结合。用于热的火灾识别的系统必须满足一系列国际标准（EN54-5、LPCB、UL、FM等），其下是EN54-4、FM3210和UL521。

其中在不同角度下要求所述火灾报警器的均匀响应。换句话说，危险报警器的响应应当尽可能与方向无关地进行。此外，在温度每时间单位地不同升高时要求所述危险报警器的敏捷反应。温度的待满足的升高典型地处在每分钟0.2开尔文和每分钟30开尔文之间。

上述标准的满足在实践中再三地成为挑战。常用的传感器元件是NTC（负热系数，英文：negative thermal coefficient）电阻并作为这样的电阻布置在危险报警器的壳体中。危险报警器的壳体用于同样在相关标准中被要求的机械式保护。

传感器元件在壳体之内的该布置造成火灾报警器的响应行为的明显变慢。糟糕的是：除了传感器元件之外，大多另外的热质量体安装在所述火灾报警器的壳体中。另外的热质量体的影响的问题可以至少部分地通过适当安置所述传感器元件来补偿。相应地，传感器元件以距离另外的进行影响的元件的尽可能大的间距安置。

最新一代的危险报警器的特征在于特别紧凑的结构。火灾或危险报警器的特别紧凑的结构减少了壳体内的对流空气流的速度和空间走向。实际上，（NTC-）传感器元件的响应行为强烈地与这些空气流动的方向和速度相关。因此，刚好在具有紧凑结构的危险报警器中存在传感器元件的与方向强相关响应的危险。

美国专利US3406384公开了一种火灾报警器，其使用了作为用于火灾识别的传感器的双线导体12、16。来自US3406384的火灾报警器的导体中的一个导体16具有大致120摄氏度的低熔融点。在火灾时，导体16熔融并打开由双线布置的导体12和16组成的电流回路。

来自US3406384的火灾报警器的导体必须在火灾之后更换或至少进行修理。图5示出了由双线布置的导体构成的电流回线在壳体中的敷设。该敷设借助于多个连接部位54进行。来自US3406384的布置根据第4栏39行基于一分支的测量回路1A、1B。测量回路的特殊形式仅能困难地与紧凑的结构协调。

本公开文本的目的是至少部分克服前面提到的困难。应示出了用于紧凑的和与方向无关的火灾识别的路径，这些路径胜任上面示出的要求。

发明内容

本公开文本的任务是提供一种危险报警器、优选一种火灾报警器，其热传感器与方向无关。通过所述热传感器的方向无关性同时减少了传感器相对于干扰的易感性。此外应当使危险报警器中或上的热传感器快速响应并尽管如此被机械式保护。

这些所提到的任务根据本发明通过使用作为热传感器元件的（双线）线材回线来解决。在此，该（双线）线材回线环形地安置在危险报警器上。

所提到的任务通过根据本公开文本的独立权利要求的危险报警器、优选火灾报警器来解决。其它有利的实施方式由从属权利要求覆盖。

本公开文本的另一主题是提供一种危险报警器，它的热传感器元件可以成本低廉地安置在（印制电路板）电路板上。

本公开文本的另一主题在于提供一种危险报警器，它的热传感器元件具有尽可能良好的信号-噪声关系（Signal-Rausch-Verhältnis）。

本公开文本的另一主题在于提供具有热传感器元件的危险报警器，该热传感器元件相对于电磁耦入是尽可能不敏感的。

本公开文本的另一主题是提供具有评价电子装置的危险报警器，从而使得可以可靠地探测到本身很小的温度改变。

本公开文本的另一主题是提供一种危险报警器，它的热传感器元件可以同时用于以无线电波的数据传递。

本公开文本的另一主题是提供包括根据本公开文本的火灾报警器和/或危险报警器的危险报警设备。

附图说明

本公开文本的各种特征对于本领域技术人员而言根据下列的实施例细节描述被示出。在此，这些实施方式不是限制性的。本公开文本的附图简单地如下这样描述:

图1示出了根据本公开文本的具有温度传感器的危险报警器。

具体实施方式

图1示出了一火灾报警器1。该火灾报警器包括两个同中心布置的电路板2、3，它们通过搭接件4、5彼此连接。这些同中心布置的电路板2、3之间的中间空间6a、6b优选没有填充。

图1中示出的实施方式具有两个搭接件4、5。在另一实施方式中仅存在一个搭接件用于内电路板3和外电路板2之间的机械式连接。在又一个另外的实施方式中，绕内电路板3布置多于两个的搭接件并因此使内电路板3与外电路板2连接。

在中央的电路板3上布置有一评价单元7。该评价单元7优选包括一个或多个传感器、一显示器、一个或多个处理器、存储器等。所述评价单元也可以适用于控制任务。评价单元7还包括一能量供给装置和/或与能量供给装置的接触装置。

在又一个另外的实施方式中不存在中间空间6a、6b，从而使得内电路板3和外电路板2构成一个共同的电路板。

两个接触装置8a、8b经由搭接件5从评价单元7被引导到外电路板2上。接触装置8a、8b优选作为导体电路布置在实施为印制电路板（PCB）的搭接件5上。

所述接触装置8a、8b在内电路板3的区域中电接触所述评价单元7。这些接触装置在外电路板2的区域中电接触导体回线9a、9b、9c。因此存在电流回路，电流回路从评价单元7出发经由接触装置8a、8b被引导并通过导体回线9a、9b、9c闭合。

在另一实施方式中，导体回线9a、9b、9c经由搭接件4接触。在又一个另外的实施方式中，导体回线9a、9b、9c经由两个搭接件4和5接触。

所述导体回线包括两个双线布置的导体电路9a、9b。导体电路在它的一个端部上通过一关闭件9c关闭。来自图1的实施方式示出了在电路板2的同侧面上的两个双线导体9a、9b。在另一实施方式中，这些双线导体9a、9b布置在电路板2的相对置的侧面上。相应地，导体9a在电路板2的上侧面上延伸且另一导体9b在电路板2的下侧面上延伸。封闭件9c在该情况下将在电路板2的相对置的侧面上的导体9a、9b连接。为此可以将封闭件例如在外地围绕所述电路板2敷设和/或借助于一钻孔引导穿过所述电路板。

这两个导体9a、9b除了它们与接触装置8a、8b的连接以及除了所述封闭件9c之外布置得绕中央的电路板3同中心。在一优选的实施方式中，所述双线导体9a、9b除了它们与接触装置8a、8b的连接以及除了所述封闭件9c之外沿着绕中央的电路板3的圆轨迹延伸。在一个圆轨迹上的该布置方案在热传感器的无关方向性方面是特别有利的。

在另一种优选的实施方式中，这些双线导体9a、9b椭圆形、三角形、方形或一般性地以多角形绕所述内电路板3布置。根据又一个另外的实施方式，所述双线导体9a、9b没有准确地与所述内电路板3同中心。替换于此地，在每个实施方式中，所述内电路板3是从外电路板2的中央挤出的，例如通过不同长度的搭接件4、5。

所述危险报警器尽可能好地检测室内温度并也测量了缓慢的温度上升。为此，导体回线9a、9b、9c有利地布置得尽可能靠近危险报警器的盖。导体回线9a、9b、9c也可以以能传导的或半导的ZnO层或TiO₂层的形式直接施加在盖上。在该情况下，导体回线9a、9b、9c没有在一电路板2上处在盖下面，而是所述导体回线9a、9b、9c集成到该盖中。所述接触装置于是例如作为壳体中的线材在盖中或盖上从评价单元7向导体回线9a、9b、9c延伸。在导体回线施加在危险报警器的盖的表面上时，这些导体回线9a、9b、9c有利地以保护层遮盖。

在另一种实施方式中，所述导体回线9a、9b、9c是一种单侧或两侧覆层的、能传导的膜。所述能传导地覆层的膜优选在危险报警器1中借助于一狭缝尽可能圆形地构造。

在温度测量时探测导体回路9a、9b、9c的电阻的改变作为温度的函数。在此具体地涉及导体回线材料的比电阻（spezifischen Widerstandes）的温度相关性。导体9a、9b和封闭件9c优选由铜或铜合金制成并作为这样的部件施加在所述电路板2上。典型地，导体回线9a、9b、9c具有5cm和100cm之间的长度、优选10cm和40cm之间的长度。在一实施方式中，导体回线9a、9b、9c的直径为0.01至1毫米、优选0.1毫米。导体回线9a、9b、9c在25摄氏度时的电阻在此处于10和2000 mOhm之间、优选是200 mOhm。

导体回线9a、9b、9c的接触装置8a、8b可以实施得比导体回线9a、9b、9c更厚。在一种优选的实施方式中，接触装置8a、8b的横截面至少为导体回线9a、9b、9c的（平均）横截面的三倍。在一种特别优选的实施方式中，接触装置8a、8b的横截面至少为导体回线9a、9b、9c的（平均）横截面的十倍。

替代铜可以为借助导体回线9a、9b、9c的温度测量也使用如下的金属：铂、铝、铁、镍、硅和/或它们的合金。在另一种实施方式中，导体回线9a、9b、9c由热导体材料制成。

为了确定温度重要的是：导体回线9a、9b、9c在温度测量期间尽可能少地变热。因此有利的是：以如下方式测量导体回线9a、9b、9c的电阻，即，短的电流脉冲被馈入到这些导体回线中。该电流脉冲在10和1000微秒之间持续，优选持续100微秒。该电流脉冲的峰值处在0.01A和5A之间，优选是0.5A。由此，在200 mOhm至2000 mOhm的典型的冷电阻（Kaltwiderstand）的情况下产生0.1V-1V的电压降。

有效信号（Nutzsignal）、也就是电阻的温度相关性隐含地通过线材本身的线性电阻温度系数的材料常数限定。在铜的情况下，该常数为3.9·10^-3/K。

实际的信号改变处在每摄氏度几个mOhm的范围中并累加成1 Ohm至10 Ohm的范围中的冷电阻。因此必须使用测量放大器或（在12至16Bit范围中的）高分辨率A/D转换器。

在一种优选的实施方式中取消测量放大器。在此，所述信号直接被输送给戴尔塔-希格马A/D转换器（Delta-Sigma A/D Wandler）。因此取消了耗费和昂贵的测量放大器电路。同时可以以高精确性来测量有效信号。戴尔塔-希格马A/D转换器此外是成本低廉的。

在另一种特别有利的实施方式中将一光学温度传感器的和一电温度传感器9a、9b、9c的评价单元7组合起来。在光-热式报警器中，以0.5A的电流在典型的100微秒期间使一发光二极管脉动。被使用于所述发光二极管的相同脉冲现在也被用于借助导体回线9a、9b、9c的温度测量。因此，实现了非常高能的设计。

根据一有利的实施方式，（例如可以为200 mOhm至2000 mOhm的）线路电阻作为电流测量电阻被用于恒流源。实践中，这可以作为具有发射体中的电流测量电阻和具有集电器中的红外发光二极管的发射体级来实现。

根据另一优选实施方式，所述电流测量电阻布置在一具有运算放大器的反馈组件（Rückkopplungsanordnung）中。因此可以提高电流的准确性。

以铜线材、铝线材或铁线材形式的导体回线9a、9b、9c此外可以有利地连带地作为用于无线电频率信号的天线来使用。多次出现的是：危险报警器必须与另外的设备进行交流，以便例如告知火灾。这有利地借助于导体回线9a、9b、9c作为天线的使用以无线方式发生。

所述的涉及本公开文本的各个实施方式。这些实施方式上的各种改变可以不与根本思想偏离并不离开本公开文本的范畴地存在。本公开文本的主题通过其权利要求来限定。可以在没有离开下面的权利要求的保护范围的情况下存在各种改变方案。

附图标记列表

1 危险报警器、尤其是火灾报警器

2 外电路板

3 内电路板

4、5 搭接件

6a、6b 中间空间

7 控制和评价单元

8a、8b 接触装置

9a、9b 导体电路

9c 封闭件

Claims

1. 温度测量装置，尤其是危险报警器（1）的温度测量装置，其包括：

至少一个评价单元（7），

至少一个导体回线（9a、9b、9c），

至少一个第一电连接装置（8a）和至少一个第二电连接装置（8b），其中，所述电连接装置（8a、8b）与所述至少一个评价单元（7）和所述至少一个导体回线（9a、9b、9c）一起使一电流回路闭合，

其中，所述至少一个导体回线（9a、9b、9c）至少部分地沿着圆、沿着椭圆或沿着规则的多角形绕一对称点布置，

其中，所述至少一个评价单元（7）构造用于测量所述至少一个导体回线（9a、9b、9c）的电阻的至少两个不同的且最后的值并从中确定所述导体回线（9a、9b、9c）的平均温度。

2. 根据权利要求1所述的温度测量装置，其中，所述电连接装置（8a、8b）布置在所述至少一个评价单元（7）和所述至少一个导体回线（9a、9b、9c）之间。

3. 根据权利要求1或2之一所述的温度测量装置，其中，所述至少一个第一电连接装置（8a）和/或所述至少一个第二电连接装置（8b）在电流上与所述至少一个导体回线（9a、9b、9c）连接。

4. 根据权利要求1至3之一所述的温度测量装置，其中，所述至少一个导体回线（9a、9b、9c）的长度的多于四分之三、优选多于十分之九沿着圆、沿着椭圆或沿着规则的多角形绕一对称点布置。

5. 根据权利要求1至4之一所述的温度测量装置，其中，所述至少一个导体回线（9a、9b、9c）以如下方式沿着圆、沿着椭圆或沿着规则的多角形绕一对称点布置，即，所述危险报警器（1）构造用于基本上与方向无关的温度测量。

6. 根据权利要求1至5之一所述的温度测量装置，其中，所述导体回线（9a、9b、9c）包括两个双线布置的导体（9a、9b）。

7. 根据权利要求1至6之一所述的温度测量装置，其中，所述至少一个导体回线（9a、9b、9c）包括一封闭件（9c）。

8. 根据权利要求1至7之一所述的温度测量装置，其中，所述危险报警器（1）包括至少一个电路板（2），所述至少一个导体回线（9a、9b、9c）施加到所述至少一个电路板上。

9. 根据权利要求8所述的温度测量装置，其中，所述至少一个导体回线（9a、9b、9c）部分地（9a）施加在所述至少一个电路板（2）的上侧面上且部分地（9b）施加在所述至少一个电路板的下侧面上。

10. 根据权利要求8或9之一所述的温度测量装置，其中，所述至少一个导体回线（9a、9b、9c）至少部分印刷在所述至少一个电路板（2）上。

11. 根据权利要求1至10之一所述的温度测量装置，其中，所述危险报警器（1）包括至少一个盖，并且其中，沿着所述导体回线（9a、9b、9c）的每个点布置成距离所述至少一个盖少于5cm、优选少于2cm。

12. 根据权利要求11所述的温度测量装置，其中，所述危险报警器（1）包括至少一个盖，并且其中，沿着所述导体回线（9a、9b、9c）的每个点布置成距离所述至少一个盖少于1cm、优选少于0.5cm。

13. 根据权利要求1至12之一所述的温度测量装置，其中，所述至少一个评价单元（7）构造用于：为了温度测量而将具有少于1000微秒、优选少于100微秒持续时间的电流脉冲馈入到所述至少一个导体回线（9a、9b、9c）中，和/或，所述评价单元（7）构造用于：为了温度测量将具有高于0.01A、优选高于0.3A的峰值的电流脉冲馈入到所述导体回线（9a、9b、9c）中。

14. 根据权利要求13所述的温度测量装置，其中，所述温度测量装置附加地包括一发光二极管，所述发光二极管能够结合烟气密度的光学测量来使用，并且其中，导体回线（9a、9b、9c）和发光二极管以如下方式布置，即，馈入到所述导体回线中的电流脉冲能够用于运行所述发光二级管。

15. 用于温度测量的方法，所述方法具有如下步骤：

通过至少一个评价单元（7）经由至少一个第一电接头（8a）和经由至少一个第二电接头（8b）将电流馈入到至少一个导体回线（9a、9b、9c）中，

所述至少一个导体回线至少部分地沿着圆、沿着椭圆或沿着规则的多角形绕一对称点布置；

在一连续的范围内通过所述至少一个评价单元（7）测量所述至少一个导体回线（9a、9b、9c）的电阻的阻值；

借助于所述电阻测量来确定所述至少一个导体回线（9a、9b、9c）的平均温度。