DE102004028023A1

DE102004028023A1 - Sensoreinheit zur Erfassung eines Fluids, insbesondere zur Erfassung von Erdgas, Kohlenwasserstoffen, Kohlendioxid oder dgl. in Umgebungsluft

Info

Publication number: DE102004028023A1
Application number: DE200410028023
Authority: DE
Inventors: Gerhard Prof. Wiegleb; Christian Stein; Gerhard Knaup; Fred Plotz
Original assignee: PerkinElmer Optoelectronics GmbH and Co KG
Current assignee: Smartgas Mikrosensorik 74076 Heilbronn De GmbH
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2024-06-10
Also published as: DE102004028023B4; WO2005121752B1; TW200610955A; WO2005121752A1

Abstract

Eine Sensoreinheit (1) zur Erfassung eines Fluids, insbesondere zur Erfassung von Gasen wie Erdgas, Kohlenwasserstoffen, Kohlendioxid oder dgl. in Umgebungsluft, hat ein mit dem zu untersuchenden Fluid in Verbindung stehendes Gehäuse (4), einen mittels Strahlungsabsorption arbeitenden Fluidsensor (21, 22), der an oder im Gehäuse (4) angeordnet ist und der eine Strahlungsquelle (22) und einen Strahlungsdetektor (21) aufweist, und ein Strahlungsleitelement (5) zum Leiten von Strahlung von der Strahlungsquelle zum Strahlungsdetektor. Das Gehäuse (4) hat eine oder mehrere Aufnahmen für das Strahlungsleitelement (5) und für eine vormontierte Einheit aus Fluidsensor (21, 22) und vorzugsweise Auswerteelektronik (31), wobei die vormontierte Einheit und das Strahlungsleitelement (5) mit dem Gehäuse (4) zusammensteckbar und durch Ausrichtflächen an dem Gehäuse (4) zueinander positionierbar ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit zur Erfassung der Präsenz und/oder der Quantität eines Fluids, insbesondere zur Erfassung von Gasen und Gaskomponenten in Gasgemischen, etwa von Erdgas, Kohlenwasserstoffen, Kohlendioxid oder dgl. in Umgebungsluft nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Gassensoren auf Basis der Infrarot-Technik eignen sich besonders gut für Anwendungen in der Umweltmeßtechnik und auch in der Prozeßmeßtechnik und werden in diesen Anwendungsfeldern seit vielen Jahrzehnten erfolgreich eingesetzt. Allerdings sind bisher derartige Gassensoren aufwendige Einzelkonstruktionen, an denen Fehlmontagen und Justierungsaufwand anfällt und regelmäßige Kontrollen des Gassensors auf korrekte Funktion notwendig werden. Hierdurch ist die Anschaffung und der Betrieb derartiger Gassensoren kostenaufwendig und rechtfertigt sich nur für besondere Anwendungen. Gleichzeitig entwickelt sich aber ein zunehmender Bedarf an Gassensoren für relativ überschaubare und von der Genauigkeit her nicht so komplexe Einsatzbereiche wie etwa die Erdgaskontrolle für den Explosionsschutz und für die bedarfsgerechte Raumlüftung in Bezug auf den Kohlendioxidgehalt in der Raumluft, wie dies etwa in der Gebäudesystemtechnik von Interesse ist. Im Bereich der Fahrzeugtechnik kann etwa die Kohlendioxidüberwachung von schadhaften Klimaanlagen und die Innenluft überwachung zur Steuerung der Frischluftzufuhr ein derartiger Einsatzbereich sein.
Erdgas ist einer der wichtigsten Energieträger unserer Zeit und wird mittlerweile in über 18 Mio. deutschen Haushalten eingesetzt. Weiterhin wird Erdgas im Campingbereich und in Zukunft auch vermehrt als Kraftstoff in Fahrzeugen eingesetzt, da es günstig ist und nahezu schadstofffrei verbrennt. Erdgas ist bei einer Konzentration von 4,4 % bis 15 % in Luft explosionsfähig. Trotz einer umfangreichen Sicherheitstechnik wie z.B. Verbesserung der Installationstechnik oder Odorierung des Gases (Zumischung von Geruchsstoffen), kommt es immer wieder zu folgenschweren Unfällen mit Personen- und Sachschäden. Erdgas besteht zu 90%–98% aus Methan. Je nach Herkunftsgebiet sind als Begleitstoffe Kohlendioxid CO₂, Stickstoff N und höherwertige Kohlenwasserstoffe (Ethan, Propan, Butan, ...) in unterschiedlichen Konzentrationen vorhanden. Die Überwachung bestehender Erdgasinstallationen hat daher große wirtschaftliche Bedeutung und basiert vornehmlich auf der infrarotgestützten Gasüberwachung.
Es besteht daher ein Anlaß dazu, Gassensoren derart zu konstruieren und kostengünstig herzustellen, daß sie auch für derartige Massenanwendungen kostengünstig und zuverlässig einsetzbar sind und daher sind in der Vergangenheit verschiedene derartige Konstruktionen vorgeschlagen worden.
Aus der DE 10200797 A1 ist etwa ein Gassensor bekannt, der nach dem Prinzip der Infrarotabsorption zur Erfassung und Konzentrationsmessung von infrarotaktiven Gasen in Gemischen dient, bei dem die Strahlungsquelle und der Empfangsdetektor verschoben zu optischen Achse eines abbildenden Spiegels angeordnet sind. Hierbei wird eine besonders kompakte Bauform dadurch erreicht, daß durch die Reflektion an dem abbildenden Spiegel eine Verdoppelung der Lauflänge des Infrarot-Lichts durch den Sensor realisiert ist, so daß eine entsprechende Halbierung des Gehäuses des Gassensors erreicht werden kann. Durch die Verwendung von Kunststoff-Materialien sowie die Anordnung der optischen Bauteile auf einer Platine kann eine Vereinfachung der Herstellung und damit eine Verbilligung des Gassensors erreicht werden, wobei jedoch insbesondere die Montage und die Zuordnung der einzelnen Bauteile zueinander hierbei problematisch ist.
Es ist weiterhin aus der DE 10200908 A1 ein in 3 dargestellter Infrarot-Gassensor bekannt, bei dem IR-Strahlung 116 von einer Strahlungsquelle 101 durch mehrfache Reflektion an sphärischen Spiegeln 106, 107 zu einem Sensor 103 hin reflektiert wird und so eine kompakte Bauform des Gassensors erreicht werden kann, wobei allerdings bei dieser Bauform zusätzliche Justagen erforderlich sind und das Abbildungsverhalten der sphärischen Spiegel keine optimale Reflektion des von dem Infrarotstrahler abgegebenen Infrarotlichtes erlaubt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen gattungsgemäßen Gassensor derart weiterzubilden, daß die Herstellung und Montage der benötigten Bauteile für die Sensoreinheit besonders einfach und kostengünstig ist und sich die Sensoreinheit daher bei ausreichenden Meßeigenschaften für verschiedenste Anwendungen breit einsetzen läßt, wobei insbesondere die Integration in bestehende Warneinrichtungen oder dergleichen einfach realisierbar sein soll.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 in Zusammenwirken mit den Merkmalen des Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung ist eine Sensoreinheit zur Erfassung eines Fluids oder eines Fluidgemisches oder einzelner Fluide in einem Gemisch, insbesondere zur Erfassung von Erdgas, Kohlenwasserstoffen, Kohlendioxid oder dgl. in Umgebungsluft, mit einem mit dem zu untersuchenden Fluid in Verbindung stehenden Gehäuse, einem mittels Strahlungsabsorption, vorzugsweise Infrarot-Absorption arbeitenden Fluidsensor, der an oder im Gehäuse angeordnet ist und der eine Strahlungsquel le, vorzugsweise für Infrarot, optional einen Interferenzfilter und einen – strahlungsdetektor, vorzugsweise für Infrarot, aufweist, und einem Strahlungsleitelemente zum Leiten von Strahlung von der Strahlungsquelle zum Strahlungsdetektor. Eine derartige gattungsgemäße Gassensoreinheit wird dadurch weiterentwickelt, daß das Gehäuse eine oder mehrere Aufnahmen für das Strahlungsleitelemente und für eine vormontierte Einheit aus Fluidsensor und vorzugsweise Auswerteelektronik hat, wobei die vormontierte Einheit und das Strahlungsleitelement mit dem Gehäuse zusammensteckbar und durch Ausrichtflächen an dem Gehäuse zueinander positionierbar ausgebildet sind.
Hierdurch wird eine miniaturisierte Bauform für die Sensoreinheit möglich, die sich gerade auch bei der Montage sehr kostengünstig fertigen läßt und ohne zusätzliche Justierungsaufwendungen eine zuverlässige Funktion des Fluidsensors gewährleistet. Neben der geringen Baugröße ist insbesondere die einfache Montage und damit auch die einfache Auswechselbarkeit einzelner Bauteile von besonderer Bedeutung, so daß insbesondere für den Masseneinsatz derartiger Sensoreinheiten die besten Voraussetzungen geschaffen sind. Durch die Integration der Auswerteelektronik in die Sensoreinheit kann die Sensoreinheit als einzelnes Modul etwa für die Verwendung in Rauchmeldern, Bewegungsmeldern oder dergleichen Alarmgeräten einfach integriert werden, wofür lediglich eine externe Spannungsversorgung etwa mittels 6 bis 12 Volt-Technik erforderlich ist. Hierdurch können neben dem einzelnen Einsatz in einer derartigen Sensoreinheit etwa im Bereich der Fahrzeugtechnik auch kombinierte Alarmeinrichtungen wie etwa Alarmeinrichtungen gegen Rauch und Gas auf einfachste Weise gefertigt werden und damit als Standard-Sicherheitselement etwa im Bereich der Gebäudetechnik Verwendung finden.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Fluidsensor und/oder die Auswerteelektronik auf in das Gehäuse einsteckbaren oder an das Gehäuse ansteckbaren Platinen angeordnet sind. Hierdurch ist es zum einen möglich, daß die Auswerteelektronik und/oder der Fluidsensor mittels konventioneller Bestückungsverfah ren kostengünstig hergestellt werden können, zum anderen kann die Endmontage derart auf Platinen zusammengefaßter und vormontierter Baueinheiten besonders einfach und damit kostengünstig erfolgen.
Eine denkbare Ausgestaltung sieht vor, daß die optischen Komponenten des Fluidsensors – das können die Strahlungsquelle und der Strahlungssensor sein – an einem Ende der Platine für die Auswerteelektronik derart angeordnet sind, daß sie im mit dem Gehäuse verbundenen Zustand im wesentlichen gegenüberliegend zu dem an dem Gehäuse festlegbaren Strahlungsleitelement für die Infrarotstrahlung zu liegen kommen. Hierdurch kann die gesamte Baulänge des Gehäuses für die Absorption des Infrarot-Lichts an dem zu überprüfenden Gas wie etwa Umgebungsluft genutzt werden, wodurch insgesamt eine sehr kompakte Bauform des Gehäuses und damit der Sensoreinheit möglich wird. Die Erstreckung der Platine für die Auswerteelektronik orientiert sich dabei vorteilhaft ebenfalls in diese Richtung des Lichtweges für die Absorption des Infrarot-Lichts, so daß ausreichend Platz für die Anbringung der Auswerteelektronik auf der Platine zur Verfügung steht.
Von Vorteil ist es, wenn das Strahlungsleitelement in Form eines infrarotreflektierenden Hohlspiegels ausgebildet ist und die optischen Komponenten des Fluidsensors sowie der Spiegel in Richtung der optischen Achse des Spiegels voneinander beabstandet an den gegenüberliegenden Enden des Gehäuses angeordnet sind. Durch die Reflektion des emittierten Infrarotlichtes an dem Hohlspiegel verdoppelt sich die Lauflänge des Infrarotlichtes durch das Gehäuse der Sensoreinheit und erlaubt damit eine entsprechend halbierte Baulänge der Sensoreinheit. Hierbei können in weiterer Ausgestaltung die Infrarot-Strahlungsquelle und der Infrarot-Detektor voneinander beabstandet auf der Platine für die optischen Komponenten des Fluidsensors, vorzugsweise symmetrisch zur optischen Achse des Spiegels angeordnet sein, so daß die Infrarot-Strahlungsquelle und der Infrarot-Detektor kompakt nebeneinander angeordnet an einem Ende des Gehäuses in das Innere des Gehäuses hinein ragen können, wobei weiterhin die optischen Komponenten des Fluidsensors der von der Umgebungsluft durchtretenen Innenkammer des Gehäuses zugewandt angeordnet sein können. Die Anordnung kann so sein, dass das Strahlungsleitelement die von der Strahlung emittierte Strahlung auf den Strahlungssensor sammelt bzw. fokusiert.
Durch die Anordnung der optischen Komponenten des Fluidsensors in einer von der Umgebungsluft durchtretenden bzw. mit ihr in Fluidverbindung stehenden Innenkammer des Gehäuses werden diese optischen Komponenten etwa gegen Verschmutzungen optimal abgeschirmt, darüber hinaus sind die optischen Eigenschaften der Innenkammer des Gehäuses im wesentlichen immer gleich und damit verändern sich die Meßbedingungen etwa durch Umgebungslicht, Umgebungsverschmutzungen oder dergleichen nicht.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß die optischen Komponenten des Fluidsensors auf einer zu der Platine für die Auswerteelektronik im wesentlichen senkrecht angeordneten Platine derart festgelegt sind, daß die optischen Komponenten des Fluidsensors in das Innere des Gehäuses im wesentlichen parallel zur optischen Achse des Spiegels hinein ragen. Hierdurch ist etwa eine Vormontage der optischen Komponenten des Fluidsensors auf einer separaten kleinen Platine möglich, die danach an einer Platine für die Auswerteelektronik etwa senkrecht zueinander angeordnet wird und damit das Einstecken der optischen Komponenten des Fluidsensors in das Innere des Gehäuses besonders einfach möglich macht. Auch ist die Trennung der Funktionen der beiden Platinen voneinander vorteilhaft, da beispielsweise unterschiedliche Montagetechniken oder Verbindungstechniken für die Herstellung der beiden einzelnen Platinen Verwendung finden können, gleichzeitig aber nach dem Verbinden der beiden Platinen eine kompakte Baueinheit für die Montage gebildet ist. Hierbei kann in weiterer Ausgestaltung die im Wesentlichen senkrecht angeordnete Platine für die optischen Komponenten des Fluidsensors das Gehäuse an einem Ende verschließen. Damit ist nach dem Zuordnen der beiden Platinen zu dem Gehäuse zu mindestens eine Seite des Gehäuses automatisch gleich mit verschlossen.
Eine andere denkbare Ausgestaltung sieht vor, daß die Platine für die Auswerteelektronik außerhalb der von der Umgebungsluft durchtretenen Innenkammer des Gehäuses angeordnet ist. Hierdurch können etwa Temperatureinflüsse, die aufgrund der Funktionsweise der Platine für die Auswerteelektronik unvermeidlich sind, außerhalb des Gehäuses der Sensoreinheit angeordnet sind und damit aus dem eigentlichen Meßbereich der Sensoreinheit herausgehalten werden.
Für die Montage ist es von besonderem Vorteil, wenn die Platine für die Auswerteelektronik über eine Führung in definierter Lage an das Gehäuse ansteckbar ist. Neben der genauen Führung der Platine für die Auswerteelektronik ist dann im späteren Betrieb auch die sichere Halterung der Platine für die Auswerteelektronikimmer gewährleistet, so daß ohne weitere aufwändig herzustellende Befestigungen wie etwa Verschraubungen auch etwa für mobile Einsatzfälle der Sensoreinheit eine zusätzliche Befestigung vermieden werden kann. Von weiterem Vorteil kann es hierbei sein, wenn das Anstecken der Platine für die Auswerteelektronik im Wesentlichen parallel zur optischen Achse des Spiegels vorgenommen wird. Durch eine derartige Einsteckrichtung werden die optischen Eigenschaften der Sensoreinheit nur unwesentlich verändert, wenn etwa Ungenauigkeiten bei der Montage nicht vermieden werden können.
Eine weitere Verbesserung im Hinblick auf den Dauerbetrieb der Sensoreinheit läßt sich erreichen, wenn zur mechanischen Stabilisierung der optischen Komponenten des Fluidsensors an dem Gehäuse Führungseinrichtungen vorgesehen sind, in die die optischen Komponenten auf der Platine einsteckbar sind. Derartige etwa als kragenartige Halteeinrichtungen aus Kunststoff an dem Gehäuse angeordnete Stabilisierungseinrichtungen haben wesentlich geringere Einflüsse auf die thermische Übertragung zwischen der Strahlungsquelle und dem temperaturempfindlichen Detektor als etwa massive Körper, wobei der Detektor etwa als pyroelektrischer Detektor ausgestaltet sein kann.
Eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Flexibilität der Sensoreinheit läßt sich erreichen, wenn die Ausrichtung der Strahlungsquelle bezogen auf die Lage im Gehäuse um jeweils 90° versetzt einstellbar ist. Etwa durch Umstecken der Strahlungsquelle in einer gesonderten Aufnahme kann dadurch die Ausrichtung der Glühwendel geändert werden, wodurch sich bestimmte zusätzliche Meßeffekte einstellen lassen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist es denkbar, daß durch Veränderung des Filters des Fluidsensors eine Abstimmung der Messung auf verschiedene Bestandteile der Umgebungsluft, vorzugsweise Kohlenwasserstoffe oder CO₂ vorgenommen werden kann. So kann etwa in einer Ausgestaltung der Filter des Fluidsensors für eine Messung von Kohlenwasserstoffen wie Methan ein Transmissionsmaximum bei 3,4 μm aufweisen, in einer anderen Ausgestaltung jedoch für eine Messung von Kohlendioxid statt dessen ein Transmissionsmaximum bei 4,3 μm aufweisen. Hierdurch ist eine Anpassung an unterschiedliche Meßaufgaben denkbar, die nur in einer Änderung des Filters besteht und damit eine einfache Anpassung der Sensoreinheit an unterschiedliche Meßaufgaben erlaubt. Der Filter kann ein Interferenzfilter sein, der eine oder mehrere λ/4-Schichten aufweisen kann.
Für die Bereitstellung der benötigten optischen Eigenschaften ist es von Vorteil, wenn das Lichtleitelement, das ein Spiegel sein bzw. aufweisen kann, als zumindest abschnittsweise gekrümmtes Kunststoffteil ausgebildet ist, das durch Beschichtung, vorzugsweise eine galvanische Beschichtung, und/oder Bedampfung und/oder Sputtern zumindest abschnittsweise optisch reflektierende Eigenschaften aufweist. Die Herstellung derartiger Kunststoffteile kann etwa durch Spritzgießen sehr kostengünstig in hohen Stückzahlen erfolgen, wohingegen die optischen Eigenschaften eines derartigen Kunststoffteils erst durch das Beschichten oder dergleichen Verfahren hergestellt werden. Hierbei ist es denkbar, daß in weiterer Ausgestaltung als Beschichtungs- oder Bedampfungswerkstoff Chrom, Gold oder Aluminium auf den Spiegel aufgebracht werden.
Eine weitere Vereinfachung der Montage läßt sich dadurch erreichen, wenn der Spiegel ein Ende des Gehäuses verschließt. Hierdurch ist durch die paßgenaue Bestückung des Gehäuses mit dem Spiegel gleichzeitig ein Verschließen eines Endes des Gehäuses erreicht. Eine besonders einfache Festlegung des Spiegels an dem Gehäuse kann dadurch erfolgen, daß der Spiegel über mechanische Rastverbindungen an dem Gehäuse festlegbar ist.
Von besonderem Vorteil für die Temperaturunabhängigkeit der Messung mit der Sensoreinheit ist es, wenn die Platine für die Auswerteelektronik und der an dem Gehäuse festlegbare Spiegel über eine Rastverbindung aneinander mechanisch festlegbar sind. Zum einen kann in einer ersten Ausgestaltung damit die mechanische Festlegung von Spiegel und Platine aneinander den Spiegel und die Platine relativ zu dem Gehäuse festlegen, wodurch eine genaue Zuordnung von Spiegel und Platine und damit den optischen Komponenten des Fluidsensors erreicht werden kann. Weiterhin ist es aber auch denkbar, daß die Rastverbindung zwischen Spiegel und Platine derart an der Platine für die Auswerteelektronik angeordnet ist, daß an leistungsverbrauchenden Bauteilen der Platine entstehende Abwärme durch Wärmeleitung über die Rastverbindung auf den Spiegel leitbar ist. Eine derartige mechanische Kopplung von Platine für die Auswerteelektronik und Spiegel hat damit den Vorteil, daß der Spiegel durch diese Erwärmung mittels der Abwärme der Platine gegenüber aus der Umgebungsluft ausfallender Kondensationsfeuchtigkeit geschützt ist. Damit sind aber die optischen Eigenschaften des Spiegels auch bei unterschiedlichen Luftfeuchtigkeiten oder dergleichenimmer gleich und damit ist die Langzeitstabilität und auch die Meßgenauigkeit der Sensoreinheit wesentlich verbessert. Weiterhin ist es auch denkbar, daß der Spiegel auch durch Wärmekonvektion mit von den leistungsverbrauchenden Bauteilen abgegebener Abwärme beaufschlagt wird und damit eine zusätzliche Erwärmung des Spiegels einhergeht, die die vorstehend genannten Vorteile aufweist. Als leistungsverbrauchende Bauteile, deren Abwärme im vorstehend genannten Sinne genutzt werden kann, wird vorteilhaft mindestens ein Spannungs regler im Bereich der Rastverbindung zwischen Spiegel und Platine auf der Platine für die Auswerteelektronik angeordnet. Derartige Spannungsregler, die zur Versorgung der Auswerteelektronik ohnehin notwendig sind, geben üblicherweise eine Verlustleistung von etwa 150 mW ab, die zur Beheizung des Spiegels im vorstehend genannten Sinne vollkommen ausreichend sind und zu einer resultierenden Temperaturerhöhung der Oberfläche des Spiegels um wenige Grad Celsius führen.
Eine weitere Verbesserung der Eigenschaften der Sensoreinheit läßt sich erreichen, wenn im Bereich der Strahlungsquelle des Fluidsensors ein Temperatursensor angeordnet ist, der Informationen für die Kompensation von Temperatureinflüssen bei der Auswertung der gemessenen Gaskonzentration an die Auswerteelektronik liefert. Ein derartiger Temperatursensor erfaßt damit mögliche Änderungen der Meßeigenschaften des Fluidsensors, die sich aufgrund der Temperaturabhängigkeit der Komponenten des Fluidsensors nicht vollständig vermeiden lassen und ermöglicht damit eine Kompensation durch rechnerische Methoden, die in der Auswerteelektronik vorgenommen werden können.
Eine verbesserte Luftzirkulation durch das Innere des Gehäuses und damit eine Verbesserung der Erkennung eventuell in der Umgebung vorhandener Gaskonzentrationen läßt sich dadurch erreichen, wenn zumindest an einer Außenfläche des Gehäuses ein Abschnitt mit Öffnungen für die Zirkulation der Umgebungsluft durch das Gehäuse vorgesehen ist. Durch die Wahl der Querschnitte der Öffnungen ist eine entsprechende Steuerung des Gasaustausches durch das Innere des Gehäuses und damit durch den Meßbereich möglich. Eine Absicherung gegen Verschmutzungen des Inneren des Gehäuses kann erreicht werden, wenn der Abschnitt mit Öffnungen durch eine Filtermatte, vorzugsweise eine Filtermatte aus einem Schaumstoff, derart abgedeckt ist, daß Verschmutzungen oberhalb einer definierten Partikelgröße nicht in das Innere des Gehäuses gelangen können. Hierbei kann in weiterer Ausgestaltung die Filtermatte durch eine wiederum Öffnungen aufweisende Abdeckung, vorzugsweise über Rastverbindungen, an dem Gehäuse festgelegt werden, wodurch die Montage der Filtermatte und deren sichere Halterung einfach realisierbar ist.
Eine wesentliche Verbesserung für die Integration der Sensoreinheit in bestehende Alarmeinrichtungen läßt sich dadurch erreichen, wenn die Sensoreinheit funktional derart mit einer Ventileinrichtung für die Beeinflussung eines Gasvolumenstroms, vorzugsweise einem Magnetventil, in Verbindung steht, daß die Ventileinrichtung bei Erkennung einer unzulässig hohen Gaskonzentration durch die Sensoreinheit geschlossen werden kann. Hierdurch können etwa sicherheitsrelevante Konzentrationen von Gas in der Umgebungsluft nach einer Erkennung unmittelbar zu einer Reaktion im Sinne einer Sicherung gegen Explosionen oder dergleichen genutzt werden, indem die Zufuhr des Gases unterbrochen wird.
Eine andere denkbare Vorgehensweise kann darin bestehen, daß die Sensoreinheit funktional derart mit einer Einrichtung zur Zwangsbelüftung in Verbindung steht, daß die Einrichtung zur Zwangsbelüftung bei Erkennung einer unzulässig hohen Gaskonzentration durch die Sensoreinheit betätigt werden kann. Wird die Gaskonzentrationen noch nicht in gefährlichen Bereichen detektiert, so kann etwa durch eine derartige Zwangsbelüftung ebenfalls eine Verhinderung einer Explosion oder dergleichen erreicht werden. Eine derartige Zwangsbelüftung kann etwa auch im Bereich der Fahrzeugtechnik dazu genutzt werden, bei Überschreiten von Kohlendioxidkonzentrationen den Innenraum eines Fahrzeuges zwangsweise zu belüften und damit die Konzentration des Kohlendioxides wieder zu senken.
Ebenfalls ist es denkbar, daß die Sensoreinheit funktional derart mit einer Alarmeinrichtung in Verbindung steht, daß die Alarmeinrichtung bei Erkennung einer unzulässig hohen Gaskonzentration durch die Sensoreinheit betätigt werden kann. Beispielsweise kann eine Sirene angeschlossen werden oder dergleichen Warnmaßnahmen getroffen werden, wenn die Gaskonzentration zulässige Werte überschreitet.
Eine weitere Verbesserung der Langzeitstabilität und der Meßgenauigkeit der Sensoreinheit läßt sich erreichen, wenn eine Kompensation des Drifts des Fluidsensors mittels einer Mittelwertbildung erfolgt. Eine derartige Drift ist nicht vollständig zu vermeiden und kann über eine derartige Erfassung rechnerisch wieder kompensiert werden. Von Vorteil ist es hierbei auch, wenn der Mittelwert als Referenzwert für nachfolgende Messungen genutzt wird.
Ebenfalls ist es denkbar, daß der Mittelwert gleitend über einen vorgebbaren Zeitraum ausgewertet wird, vorzugsweise über einen Tag, um typische Temperaturveränderungen innerhalb von Gebäuden zu kompensieren.
Die Sensoreinheit kann Fluide qualitativ und/oder quantitativ erfassen. Das Ausmaß der Strahlungsabsorption im Fluid(gemisch) korreliert mit der Konzentration des Fluids, so dass die Intensität der vom Strahlungssensor empfangenen Strahlung die Information über die Fluidkonzentration in sich trägt. Als Fluid(e) oder Fluidgemisch(e) können Gase) oder Gasgemische) oder Flüssigkeit(en) oder Flüssigkeitsgemische) untersucht werden. Einzelne Komponenten von Gemischen können isoliert detektiert werden, wenn die Empfindlichkeit des Strahlungssensors bspw. durch Filter (Interferenzfilter) auf die Absorptionslinie(n) bzw. -bereich des isoliert zu detektierenden Fluids abgestimmt wird. Die Strahlung von der Strahlungsquelle kann Infrarotstrahlung sein oder aufweisen, wobei die Wellenlänge jedenfalls > 1 μm, vorzugsweise > 2 μm ist.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoreinheit zeigt die Zeichnung.
Es zeigen:
1 – eine erste Ansicht der erfindungsgemäßen Sensoreinheit in Form einer Explosionszeichnung,
2 – einen schematischen Schnitt durch die Sensoreinheit gemäß 1, und
3 – einen bekannten Sensoraufbau.
Die 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Sensoreinheit 1 jeweils in einer Explosionsdarstellung und als schematischen Schnitt, wobei gleiche Sachnummern die gleichen Bauteile bezeichnen.
Die Sensoreinheit 1 besteht hierbei aus einem Gehäuse 4, an dem eine vormontierte Einheit, die zwei Platinen 2, 3 aufweisen kann, ein Spiegel 5, eine Filtermatte 6 sowie eine Abdeckung 9 in noch näher beschriebener Weise angeordnet werden. Die Sensoreinheit 1 ist hierbei z. B. so eingerichtet, daß sie Kohlenwasserstoffe in einer Umgebungsluft detektieren kann, woraufhin in nicht näher beschriebener Weise eine Reaktion hierauf z. B. mit einer nachgeschalteten Alarmeinrichtung hervorgerufen wird.
Das Gehäuse 4 und/oder der Spiegel 5 und/oder die Abdeckung 9 können Plastikspritzgussteile sein oder aufweisen.
Das Gehäuse 4 bildet hierbei eine Montagegrundeinheit für alle an dem Gehäuse 4 festgelegten Bauteile, wodurch diese Bauteile in noch näher beschriebener Weise zueinander und zu dem Gehäuse 4 in ihre definierten Positionen gelangen und damit eine Justierung dieser Bauteile in Bezug auf die Funktion überflüssig wird.
Das Gehäuse 4 ist im Wesentlichen längserstreckt aufgebaut, wobei an einem Ende eine Aufnahme 20 für die Platinen 2, 3 und am andern Ende eine Aufnahme 26 für einen Spiegel 5 gebildet sind, an denen diese Bauteile 2, 3, 5 in noch näher beschriebener Weise festgelegt werden. Das Innere des Gehäuses 1 bildet hierbei einen Innenraum, der für die Umgebungsluft durch Öffnungen 8 in dem Gehäuse 4 zugänglich ist. Ist die Sensoreinheit 1 etwa in der Nähe eines Austrittes von Gas angeordnet, so kann die Umgebungsluft in das Innere des Gehäuses 4 gelangen und dort in noch näher beschriebener Weise durch die Infrarot-Detektion erkannt werden, daß eine unzulässig hohe Konzentration des Gases in der Umgebungsluft vorliegt.
In das Gehäuse 4 wird eine etwa L-förmige Anordnung aus zwei Platinen 2, 3 hinein bzw. in eine Führung 12 geschoben, auf der eine Anordnung aus einem Detektor 21, einer Strahlungsquelle 22 sowie einem Temperatursensor 23 zu erkennen ist. Der Detektor 21 und die Strahlungsquelle 22 sind hierbei in grundsätzlich bekannter Weise als Infrarot-Detektor 21 bzw. Infrarot-Strahlungsquelle 22 aufgebaut und sollen daher nur insofern hier näher beschrieben werden, wie dies für diese Erfindung von Wichtigkeit ist. Die Platine 3 für die Aufnahme der optisch aktiven Komponenten 21 und 22 der Sensoreinheit 1 ist hierbei unter einem Winkel von etwa 90 Grad zu der Platine 2 angeordnet, auf der die Bauteile einer nicht näher dargestellten Auswerteelektronik Platz finden und funktional mit den Bauteilen 21, 22, 23 auf der Platine 3 verbunden sind. Eine Verbindung sowohl mechanischer als auch elektrischer Art zwischen den beiden Platinen 2, 3 ist beispielsweise über verlötete Brückenkontakte oder sonstige Verbindungstechniken denkbar, in der 1 aber nicht weiter zu erkennen.
Im Bereich der Aufnahme 20 an dem den Platinen 2, 3 zugewandten Ende des Gehäuses 4 sind Einstecköffnungen 19 für die Bauteile Detektor 21, Strahlungsquelle 22 und Temperatursensor 23 angedeutet, durch die diese Bauteile in das Innere des Gehäuses 4 hindurch gesteckt werden können. Diese Einstecköffnungen 19 haben hierbei zum einen den Zweck, das Gehäuse 4 zu mindestens teilweise abzuschließen, zum anderen haben sie eine Trennfunktion zwischen den Bauteilen 21, 22 und 23, die einander benachbart auf der Platine 3 angeordnet und durch Lötkontakte 24 in elektrischer Verbindung mit der Platine 3 bzw. der Platine 2 stehen. Die Platinen 2, 3 werden hierbei in Einsteckrichtung 27 mit dem Gehäuse 4 gefügt, indem die Platine 2 in die als Nuten ausgebildeten, unterseitig des Gehäuses 4 angeordneten Führungen 12 eingesteckt und in Einsteckrichtung 27, die gleichzeitig auch der optischen Achse des Spiegels 5 entspricht, verschoben wird, bis die Platine 3 im Endbereich des Gehäuses 4 an der Aufnahme 20 anliegt. Dabei sind der Detektor 21, die Strahlungsquelle 22 und der Temperatursensor 23 dann durch die Einstecköffnungen 19 hindurch in das Innere des Gehäuses 4 eingeführt. Die Platine 2 selbst bleibt außerhalb des Gehäuses 4 unterhalb des Inneren des Gehäuses 4 in den Führungen 12 gehalten, so daß eine Beeinträchtigung der nicht näher dargestellten Auswerteelektronik auf der Platine 2 durch Abläufe innerhalb des Inneren des Gehäuses 4 nicht hervorgerufen werden kann. Umgekehrt können Einflüsse der Auswerteelektronik auf der Platine 2 nicht direkt in das Innere des Gehäuses 4 gelangen.
Am anderen Ende des Gehäuses 4 ist ein etwa plattenförmiger Spiegel 5 mit Rasthaken 15 in an dem Gehäuse 4 angeordnete Rastelemente 14 einsteckbar, der damit gleichzeitig im Bereich der Aufnahme 26 für den Spiegel 5 das Gehäuse 4 verschließt. Der Spiegel 5 weist hierbei eine spiegelnde Fläche 11 auf, die wie ein Hohlspiegel gekrümmt in Richtung auf die Strahlungsquelle 22 ausgerichtet ist. Der Spiegel 5 besteht hierbei im wesentlichen aus einem Kunststoffteil, das beispielsweise durch Spritzgießen hergestellt und zu mindestens im Bereich der spiegelnden Innenfläche 11 nachträglich durch Aufdampfen oder dergleichen bekannte Verfahren optisch wirksam verspiegelt wurde. Der Spiegel 5 wird hierbei entgegen der Einsteckrichtung 27 auf das Gehäuse 4 aufgesteckt.
Oberhalb des Gehäuses 4 ist eine Filtermatte 6 zu erkennen, die die Öffnungen 8 für den Luftdurchtritt oberhalb des Gehäuses 4 abdeckt und durch eine Abdeckung 7 an dem Gehäuse 4 über Rastverbindungen 10, 16 festgelegt wird, wobei die Abdeckung 7 wiederum Öffnungen 9 für den Durchtritt der Umgebungsluft in das Innere des Gehäuses 4 aufweist. Hierbei wird die Abdeckung 7 in Richtung der Aufsteckrichtung 28 auf das Gehäuse 4 aufgesteckt. Die Filtermatte 6 ist beispielsweise als Schaumstofffilter aufgebaut, so daß nur Partikel bestimmter Größe in das Innere des Gehäuses 4 durch die Filtermatte 6 hindurch gelangen können.
Unterhalb des Gehäuses 4 sind Befestigungsaugen 17 zu erkennen, mit denen das Gehäuse 4 und damit die gesamte Sensoreinheit 1 beispielsweise an benachbarten Bauteilen befestigt werden kann.
Die Funktion des Fluidsensors innerhalb der Sensoreinheit 1 läßt sich wie folgt kurz beschreiben, wobei diese Funktion grundsätzlich schon bekannt ist. Durch die Strahlungsquelle 22 wird im Inneren des Gehäuses 4 ein Infrarotstrahl in Richtung auf den Spiegel 5 emittiert, der durch die spiegelnde Fläche 11 des Spiegels 5 reflektiert und so gebündelt wird, daß er wieder in den Detektor 21 einlangt und dort entsprechend der Absorption durch die Bestandteile der Umgebungsluft detektiert werden kann. Die Art und die Größe der Absorption dieses Infrarotstrahls ist hierbei ein Maß für die Konzentration eines Gases, daß die Sensoreinheit 1 detektieren soll und für die die Strahlungsquelle 22 sowie der Detektor 21 entsprechend eingerichtet sind. Die Abstimmung der Strahlungsquelle 22 und des Detektors 21 sowie die Abstimmung eines hier nicht näher dargestellten Interferenzfilters sind dem Fachmann hierbei grundsätzlich bekannt und soll hier nicht näher erläutert werden.
Zur Verbesserung der optischen Eigenschaften und zur Gewährleistung der dauerhaft gleich guten Reflektionseigenschaft des Spiegels 5 wird der Spiegel 5 über eine Abwärme beheizt, die durch entsprechende wärmeabgebende Bauteile etwa in Form von nicht näher dargestellten Spannungsreglern auf der Platine 2 im Bereich des dem Spiegel 5 zugewandten Endes abgegeben wird. Die Erwärmung des Spiegels 5 kann hierbei einerseits durch Wärmekonvention erfolgen, eine Verbesserung läßt sich aber dadurch erreichen, daß die Platine 2 im Bereich einer Bohrung 18 mit Hilfe eines Rasthakens 13 an dem Spiegel 5 festgelegt ist, wobei der Rasthaken 13 gleichzeitig als Wärmeleiter zwischen der Platine 2 und dem Spiegel 5 dient. Erwärmt sich etwa das Ende der Platine 2, das im Bereich der Bohrung 18 liegt, so überträgt sich die Wärme leitend auf den Rasthaken 13 und von diesem auf den Spiegel 5, so daß der Spiegel 5 um beispielsweise nur wenige Grad Celsius oberhalb der Umgebungstemperatur gehalten wird und sich daher kondensierende Feuchtigkeit auf der spiegelnden Fläche 11 des Spiegels 5 nicht niederschlagen kann. Damit ist die Reflektionseigenschaft des Spiegels 5 immer sicher gewährleistet.
Der Temperatursensor 23 im Bereich der Strahlungsquelle 22 bzw. des Detektors 21 dient zur Temperaturkompensation des Fluidsensors, da er unmittelbar an der Strahlungsquelle 22 bzw. dem Detektor 21 die Temperatur aufnimmt und Veränderungen der Temperatur an die Auswerteelektronik auf der Platine 2 weiterleiten kann, anhand deren dann eine Kompensation mit Hilfe mathematischer Methoden ausgeführt werden kann.
Der Schnitt der 2 zeigt die Sensoreinheit in fast – nicht ganz – zusammengestecktem Zustand. Das Gehäuse weist einen Boden 38 auf, der gegenüber den Öffnungen 8 liegen kann und unter dem die Platine 2 von beidseitigen Führungen 12 gehalten sein kann. Es können weitere Führungen 33 vorgesehen sein, die die Platine 2 in entgegengesetzter Richtung zu der der Führungen 12 führen und halten. 31 symbolisiert Bauelemente der Auswerteelektronik. Sie befindet sich im Freiraum 32 zwischen Platine 2 und Boden 38. An geeigneter Stelle sind nicht gezeigte Anschlüsse für externe Beschaltung vorgesehen. Der Schnitt zeigt auch den noch nicht eingerasteten Zustand von Rasthaken 13 und Loch 18.
34, 35, 36 und 37 symbolisieren Ausrichtflächen, die auch Kanten aufweisen können. Die Flächen 34–37 am Spiegel bzw. Gehäuse sind bereichsweise formschlüssig zueinander gestaltet und sorgen beim Zusammenbau dafür, dass eine genaue Ausrichtung des Spiegels bzw. der vormontierten Einheit in Bezug auf das Gehäuse bzw. relativ zueinander erfolgt. Durch Rastmechanismen und/oder andere Befestigungsmechanismen, z. B. Bezugsziffern 13–15, 18, werden die Bauteile am Gehäuse oder aneinander in der durch die Ausrichtflächen definierten Position gehalten.
Die gesamte Einheit kann im montierten Zustand eine Größe unter 10 cm maximaler Erstreckung in einer Richtung haben, vorzugsweise unter 7 cm. Der Fluidsensor 21, 22 und der Spiegel 5 liegen sich vorzugsweise an den weitestmöglich beabstandeten Seiten des Gehäuses 4 gegenüber, um so eine lange Lichtweglänge und damit einen möglichst hohen Absorptionseffekt zu erhalten.
Der Strahlungsdetektor kann ein Pyroelement oder ein Thermopile oder ein Bolometer aufweisen.

1: Sensoreinheit
2: Platine für die Auswerteelektronik
3: Platine für optische Komponenten
4: Gehäuse
5: Spiegel (Strahlungsleitelement)
6: Filtermatte
7: Abdeckung
8: Luftein- und -austrittsöffnungen Gehäuse
9: Luftein- und -austrittsöffnungen Abdeckung
10: Rasthaken
11: spiegelnde Fläche
12: Führung
13: Rasthaken Spiegel/Platine
14: Rastelement
15: Rasthaken
16: Rastelement
17: Befestigungsauge
18: Loch in Platine
19: Einstecköffnung
20: Aufnahme Platine
21: Detektor
22: Strahlungsquelle
21, 22: Fluidsensor
23: Temperatursensor
24: Lötkontakte
25: Festlegung Platinen
26: Aufnahme Spiegel
27: Einsteckrichtung
28: Aufsteckrichtung
31: Bauelemente
32: Freiraum
33: Führung
34–37: Ausrichtflächen
38: Boden

Claims

Sensoreinheit (1) zur Erfassung eines Fluids, insbesondere zur Erfassung von Gasen wie Erdgas, Kohlenwasserstoffen, Kohlendioxid oder dgl. in Umgebungsluft, mit einem mit dem zu untersuchenden Fluid in Verbindung stehenden Gehäuse (4), einem mittels Strahlungsabsorption arbeitenden Fluidsensor (21, 22), der an oder im Gehäuse (4) angeordnet ist und der eine Strahlungsquelle (22) und einen Strahlungsdetektor (21) aufweist, und einem Strahlungsleitelement (5) zum Leiten von Strahlung von der Strahlungsquelle zum Strahlungsdetektor, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) eine oder mehrere Aufnahmen für das Strahlungsleitelementen (5) und für eine vormontierte Einheit aus Fluidsensor (21, 22) und vorzugsweise Auswerteelektronik (31) hat, wobei die vormontierte Einheit und das Strahlungsleitelement (5) mit dem Gehäuse (4) zusammensteckbar und durch Ausrichtflächen (34–37) am Gehäuse (4) positionierbar ausgebildet sind.
Sensoreinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidsensor (21, 22) und/oder die Auswerteelektronik (31) auf in das Gehäuse (4) einsteckbaren Platinen (2, 3) angeordnet sind.
Sensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im montierten Zustand der Fluidsensor (21, 22) an einer Seite des Gehäuses (4) und das Strahlungsleitelement (5) an der dazu gegenüberliegenden Seite des Gehäuses (4) zu liegen kommen.
Sensoreinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsleitelement (5) einen infrarotreflektierenden hohlen Spiegel (5) aufweist und die optischen Komponenten des Fluidsensors (21, 22) sowie der Spiegel (5) in Richtung der optischen Achse (27) des Spiegels (5) voneinander beabstandet an den gegenüberliegenden Enden (20, 26) des Gehäuses (4) angeordnet sind.
Sensoreinheit (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (22) und der Strahlungsdetektor (21) voneinander beabstandet auf der Platine (3) für die optischen Komponenten des Fluidsensors (21, 22), vorzugsweise symmetrisch zur optischen Achse (27) des Spiegels (5) angeordnet sind.
Sensoreinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Komponenten des Fluidsensors (21, 22) der mit dem Fluid in Verbindung stehenden Innenkammer des Gehäuses (4) zugewandt angeordnet sind.
Sensoreinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Komponenten des Fluidsensors (21, 22) auf einer zu der Platine (2) für die Auswerteelektronik im wesentlichen senkrecht angeordneten Platine (3) derart festgelegt sind, daß die optischen Komponenten des Fluidsensors (21, 22) in das Innere des Gehäuses (4) im wesentlichen parallel zur optischen Achse (27) des Spiegels (5) hinein ragen.
Sensoreinheit (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen senkrecht angeordnete Platine (3) für die optischen Komponenten des Fluidsensors (21, 22) das Gehäuse (4) an einem Ende (20) verschließt.
Sensoreinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platine (2) für die Auswerteelektronik außerhalb der von der Umgebungsluft durchtretenen Innenkammer des Gehäuses (4) angeordnet ist.
Sensoreinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platine (2) für die Auswerteelektronik über eine Führung (12) in definierter Lage an das Gehäuse (4) ansteckbar ist.
Sensoreinheit (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß das Anstecken der Platine (2) für die Auswerteelektronik im wesentlichen parallel zur optischen Achse (27) des Spiegels (5) vornehmbar ist.
Sensoreinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur mechanischen Stabilisierung der optischen Komponenten des Fluidsensors (21, 22) an dem Gehäuse (4) Führungseinrichtungen (19) vorgesehen sind, in die die optischen Komponenten auf der Platine (3) einsteckbar sind.
Sensoreinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung der Strahlungsquelle (22) bezogen auf die Lage im Gehäuse (4) um jeweils 90° versetzt einstellbar ist.
Sensoreinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen vorzugsweise veränderlichen Filter zur Abstimmung des Fluidsensors (21, 22) auf bestimmte Fluide der Umgebungsluft, vorzugsweise Kohlenwasserstoffen oder CO₂.
Sensoreinheit (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter für eine Messung von Kohlenwasserstoffen wie Methan ein Transmissionsmaximum bei 3,4 μm aufweist.
Sensoreinheit (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter des Fluidsensors (21, 22) für eine Messung von Kohlendioxid ein Transmissionsmaximum bei 4,3 μm aufweist.
Sensoreinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das das Strahlungsleitelement (5) ein zumindest abschnittsweise gekrümmtes, Kunststoffteil aufweist, das durch Beschichtung, vorzugsweise eine galvanische Beschichtung, und/oder Bedampfung und/oder Sputtern zumindest abschnittsweise (11) optisch reflektierende Eigenschaften aufweist.
Sensoreinheit (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Beschichtungs- oder Bedampfungswerkstoff Chrom, Gold oder Aluminium auf den Spiegel (5) aufbringbar ist.
Sensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (5) ein Ende (26) des Gehäuses (4) verschließt.
Sensoreinheit (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsleitelement (5) über mechanische Rastverbindungen (14, 15) an dem Gehäuse (4) festlegbar ist.
Sensoreinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platine (2) für die Auswerteelektronik und das am Gehäuse (4) festlegbare Strahlungsleitelement (5) über eine Rastverbindung (13, 18) aneinander mechanisch festlegbar sind.
Sensoreinheit (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Festlegung von Strahlungsleitelement (5) und Platine (2) aneinander den Spiegel (5) und die Platine (2) relativ zum Gehäuse (4) festlegen.
Sensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastverbindung (13, 18) zwischen Spiegel (5) und Platine (2) derart an der Platine (2) für die Auswerteelektronik angeordnet ist, daß an leistungsverbrauchenden Bauteilen der Platine (2) entstehende Abwärme durch Wärmeleitung über die Rastverbindung (13, 18) auf den Spiegel (5) leitbar ist.
Sensoreinheit (1) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastverbindung (13, 18) zwischen Spiegel (5) und Platine zur Wärmeleitung von auf der Platine (2) anfallender Abwärme derart nutzbar ist, daß der Spiegel (5) durch diese Erwärmung gegenüber aus der Umgebungsluft ausfallender Kondensationsfeuchtigkeit geschützt ist.
Sensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (5) auch durch Wärmekonvektion mit von den leistungsverbrauchenden Bauteilen abgegebener Abwärme beaufschlagt ist.
Sensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß als leistungsverbrauchende Bauteile mindestens ein Spannungsregler im Be reich der Rastverbindung (13, 18) zwischen Spiegel (5) und Platine (2) für die Auswerteelektronik auf der Platine (2) für die Auswerteelektronik angeordnet ist.
Sensoreinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Strahlungsquelle (22) des Fluidsensors (21, 22) ein Temperatursensor (23) angeordnet ist.
Sensoreinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an einer Außenfläche des Gehäuses (4) ein Abschnitt mit Öffnungen (8) für den Eintritt von Fluid in das Gehäuse (4) vorgesehen ist.
Sensoreinheit (1) nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt mit Öffnungen (8) durch eine Filtermatte (6), vorzugsweise eine Filtermatte (6) aus einem Schaumstoff, derart abgedeckt ist, daß Verschmutzungen oberhalb einer definierten Partikelgröße nicht in das Innere des Gehäuses (4) gelangen können.
Sensoreinheit (1) nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtermatte (6) durch eine wiederum Öffnungen (9) aufweisende Abdeckung (7), vorzugsweise über Rastverbindungen (10, 16), am Gehäuse (4) festlegbar ist.
Sensoreinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (1) funktional derart mit einer Ventileinrichtung für die Beeinflussung eines Gasvolumenstroms, vorzugsweise einem Magnetventil, in Verbindung steht, daß die Ventileinrichtung bei Erkennung einer unzulässig hohen Gaskonzentration durch die Sensoreinheit (1) geschlossen werden kann.
Sensoreinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (1) funktional derart mit einer Einrichtung zur Zwangsbelüftung in Verbindung steht, daß die Einrichtung zur Zwangsbelüftung bei Erkennung einer unzulässig hohen Gaskonzentration durch die Sensoreinheit (1) betätigt werden kann.
Sensoreinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (1) funktional derart mit einer Alarmeinrichtung in Verbindung steht, daß die Alarmeinrichtung bei Erkennung einer unzulässig hohen Gaskonzentration durch die Sensoreinheit (1) betätigt werden kann.
Sensoreinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompensation des Drifts des Fluidsensors (21, 22) mittels einer Mittelwertbildung erfolgt.
Sensoreinheit (1) nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert als Referenzwert für nachfolgende Messungen nutzbar ist.
Sensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert gleitend über einen vorgebbaren Zeitraum auswertbar ist, vorzugsweise über einen Tag, um typische Temperaturveränderungen innerhalb von Gebäuden zu kompensieren.
Sensoreinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (1) als autarker Meßmodul in andere Geräte, vorzugsweise Rauchmelder, Bewegungsmelder oder dgl. Warngeräte, integrierbar ist.
Sensoreinheit (1) nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß für den Betrieb der Sensoreinheit (1) als autarker Meßmodul eine Versorgungsspannung und/oder funktionale Verbindungen an von der Auswerteelektronik anzusteuerende Einrichtungen bereitzustellen sind.
Sensoreinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche und nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Platine (2) für die Auswerteelektronik im montierten Zustand die Bauelemente auf der dem Gehäuse zugewandten Seite trägt.
Sensoreinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsdetektor ein Pyroelement oder ein Thermopile oder ein Bolometer aufweist.