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Die Erfindung betrifft einen Gefahrenmelder, insbesondere Punktmelder, mit einem Meldergehäuse, mit einem im oder am Meldergehäuse angebrachten Temperatursensor zur Erfassung einer Temperatur in der Umgebung des Gefahrenmelders und mit einer datentechnisch mit dem Temperatursensor verbundenen Auswerteeinheit zumindest zur Auswertung der erfassten Umgebungstemperatur. Der Temperatursensor und die Auswerteeinheit sind durch eine drahtlose Verbindung zur Datenübertragung miteinander verbunden.
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Gefahrenmelder können zur Erfassung einer Umgebungstemperatur vorgesehen sein, um z. B. die bei einem Brand oder Feuer entstehende Hitze zu detektieren und/oder um die Raumtemperatur im Sinne einer Raumklimaregelung zu regeln. Alternativ oder zusätzlich können die Gefahrenmelder auch Brandmelder oder Rauchmelder sein. Hierzu weisen diese eine Detektionseinheit zur Detektion von Rauchpartikeln auf. Die Detektionseinheit kann z. B. eine offene Messkammer oder eine geschlossene Messkammer für die Rauchdetektion aufweisen. Folglich wird ein solcher Brand- oder Rauchmelder auch als geschlossener oder offener Brand- oder Rauchmelder bezeichnet. Weiterhin kann es sich bei diesen Brand- oder Rauchmeldern um optische Brand- oder Rauchmelder handeln, welche eine nach dem Streuprinzip arbeitende optische Detektoreinheit zur Detektion von Rauchpartikeln aufweisen. Sie können alternativ oder zusätzlich eine nach dem akustooptischen Prinzip arbeitende Detektoreinheit und/oder einen oder mehrere Gassensoren zur Detektion brandtypischer Gase aufweisen.
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Aus dem Stand der Technik sind Gefahrenmelder mit einem oder mit mehreren Temperatursensoren bekannt. Gefahrenmelder mit mehreren Temperatursensoren sind aufwändig herzustellen, denn es werden für jeden Sensor Lötvorgänge benötigt.
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Bei Gefahrenmeldern mit einem Temperatursensor ist der Temperatursensor üblicherweise am Melderscheitel angebracht. Die Verbindung zu einer Auswerteeinheit, die sich auf einer Leiterpatte am Sockel des Gefahrenmelders befindet, erfolgt durch eine Verbindungsleitung, die durch den optisch sensiblen Innenraum des Meldergehäuses und durch die darin befindliche Messkammer für eine Rauchdetektion zu der Auswerteeinheit führt. Dies führt zu aufwändigen Konstruktionen hinsichtlich der Messkammer und erschwert die Montage des Gefahrenmelders.
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In der nicht vorveröffentlichten Europäischen Patentanmeldung
EP 2720209 A1 ist offenbart, den Temperatursensor über eine an der Innenseite des Meldergehäuses angeordneten Verbindungsleitung datentechnisch mit der Auswerteeinheit zu verbunden.
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Das deutsche Gebrauchsmuster
DE 29 81 473 8U1 offenbart einen Berührungsleser und drahtlosen Messwertaufnehmer für die Überwachung von Gas, Rauch, Wasser und Temperatur-Daten mit einer auf RFID arbeitender Auswerteeinheit, wobei der Sensor nicht zentral angebracht ist.
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Das deutsche Gebrauchsmuster
DE 20 2012 007 433 U1 offenbart ein busfähiges Gerät der Gebäudesystemtechnik mit einer Drahtloskommunikationsschnittstelle.
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Die US Patentanmeldung
US 2010/0044288 A1 offenbart ein stabförmiges Temperaturüberwachungsgerät für Flüssigkeitschromatographen oder Gaschromatographen. Weiterhin offenbart die US Patentanmeldung
US 2010/0044288 A1 einen Temperatursensor, der über eine Antenne in einem RFID-Tag Informationen an einen RFID-Leser sendet, wobei der RFID-Leser unter Kontrolle einer CPU steht.
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Das deutsche Gebrauchsmuster
DE 202 04 388 U1 offenbart einen Gefahrenmelder, insbesondere einen Punktmelder, mit einem Meldergehäuse, mit einem im oder am Meldergehäuse angebrachten Temperatursensor zur Erfassung einer Temperatur in der Umgebung des Gefahrenmelders und mit einer datentechnisch mit dem Temperatursensor verbundenen Auswerteeinheit zumindest zur Auswertung der erfassten Umgebungstemperatur, wobei der Temperatursensor und die Auswerteeinheit durch eine drahtlose Verbindung zur Datenübertragung miteinander verbunden sind.
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Die deutsche Patentanmeldung
DE 10 2010 020 941 A1 offenbart ein mobiles Datengerät, welches eingerichtet ist, über eine Funkschnittstelle (insbesondere RFID), mit einem zu überprüfenden Gerät (z. B. Rauchmelder) zu kommunizieren.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gefahrenmelder mit einem Temperatursensor bereitzustellen, der zuverlässig arbeitet und eine einfache Montage erlaubt.
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Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäss ist zusätzlich zu den Merkmalen des Oberbegriffs ein RFID-Tag mit einem im wesentlichen kreisförmigen Trägerelement, ausgebildet als Leiterbahnfolie, vorgesehen, welche eine magnetische Antenne mit Antennenwindungen am Aussenrand des Trägerelements aufweist. Der Temperatursensor ist zentral auf dem Trägerelement und auf einer mittigen Lotachse des Gefahrenmelders angebracht.
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Dies ermöglicht vorteilhaft u. a. eine einfache Montage bzw. Nachrüstbarkeit des Temperatursensors am Gefahrenmelder. Die Leiterbahnfolie kann z. B. durch eine Klebverbindung an der Aussenseite oder an der Innenseite des Meldergehäuses angebracht werden. Mit Vorteil handelt es sich dabei um eine an einer Seite selbstklebende Leiterbahnfolie. Die Leiterbahnfolie kann aber auch in das Meldergehäuse einschnappbar oder einschiebbar sein.
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Die drahtlose Verbindung zwischen Temperatursensor und Auswerteeinheit der Innenraum des Meldergehäuses wird für die Aufnahme und einfache Montage von Detektionsmodulen für verschiedene Brandkenngrößen (z. B. Messkammern für die Raucherkennung) freigehalten und es entstehen keine Aufwände für eine Verdrahtung zwischen Temperatursensor und Auswerteeinheit (z. B. ein Microchip). Im Gehäuseinnenraum wird somit Platz freigehalten zur einfachen Aufnahme weiterer Detektionsmodule. Es können somit Standarddetektionsmodule (z. B. Standardmesskammern nach dem optischen Streuprinzip) für einen Einbau in das Gehäuse verwendet werden. Die Verwendung von teueren Sonderanfertigungen für Detektionsmodule ist nicht erforderlich.
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Die drahtlose Verbindung zwischen Temperatursensor und Auswerteeinheit kann z. B. durch eine geeignete Funkverbindung (z. B. RFID „Radio Frequency Idendification”) oder Bluetooth (mit Vorteil Bluetooth 4.0) erfolgen.
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Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass der Temperatursensor leicht an einer für die Temperaturmessung optimalen Position am Melderscheitel angebracht werden kann, ohne bautechnische Einschränkungen des Meldergehäuses oder des Innenraums des Meldergehäuses berücksichtigen zu müssen.
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Der Temperatursensor und die Auswerteeinheit sind auf induktiv gekoppeltem Wege miteinander verbunden. Die Übertragung der vom Temperatursensor gemessenen Temperaturen an die Auswerteeinheit kann z. B. über Telemetrie oder Nahbereichskommunikation (Near Field Communication, NFC) erfolgen. Ein Vorteil dabei ist, dass dabei sowohl Sender (Temperatursensor) als auch Empfänger (Auswerteeinheit) jeweils hermetisch abgeschlossen sein können. Eine Verwendung des Gefahrenmelders auch in unwirtlichen Umgebungen (z. B. Schmutz) ist somit möglich.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Auswertewerteeinheit mit einer RFID-Schreib-/Leseeinheit zumindest zum Empfang der über einen als Temperatursensor ausgebildeten RFID-Transponder übertragenen Umgebungstemperatur verbunden ist, und wobei die Energieversorgung des RFID-Transponders durch die RFID-Schreib-/Leseeinheit berührungslos erfolgt. Der RFID-Transponder kann dabei optional mit Widerstand, aber auch ohne Widerstand ausgebildet sein, je nach Anwendungserfordernis. Mit Vorteil sind die RFID-Schreib-/Leseeinheit und der RFID-Transponder über eine magnetische Kopplung miteinander verbunden. RFID-Schreib-/Leseeinheit und RFID-Transponder sind heutzutage leicht erhältliche Massengüter (Commercials off the shelf). Als RFID-Schreib-/Leseeinheit (RFID Transceiver) ist z. B. der MLX90121 der Firma Melexis einsetzbar. Als RFID-Transponder ist z. B. der MLX90129, ebenfalls von der Firma Melexis einsetzbar. Mit einer entsprechenden Antenne (z. B. 13,56 MHz Antenne) kann der MLX90129 leicht als RFID Temperatursensor verwendet werden.
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Dadurch, dass die Energieversorgung des RFID-Transponders bzw. des RFID Temperatursensors durch die RFID-Schreib-/Leseeinheit berührungslos erfolgt, entstehen keine Wartungsaufwände (z. B. Wechseln von Batterien) für den Temperatursensor auf Seiten eines Benutzers.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass der Gefahrenmelder einen Schaltungsträger aufweist, wobei auf dem Schaltungsträger die Auswertewerteeinheit, ein RFID-Transceiver und eine daran angeschlossene magnetische Antenne mit einer Mehrzahl von Leiterbahnwindungen angeordnet sind, und wobei der RFID-Transceiver und die magnetische Antenne die RFID-Schreib-/Leseeinheit bilden. Dadurch sind die RFID-Schreib-/Leseeinheit und der RFID-Transponder über eine magnetische Kopplung leicht miteinander verbindbar, ohne räumlichen Platzbedarf im Gehäuseinnenraum.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die eine RFID-Schreib-/Leseeinheit und die daran angeschlossene Auswerteeinheit zudem dazu eingerichtet sind, von einem in Reichweite der magnetischen Antenne befindlichen RFID-Programmier-/Diagnosegerät gültige Programmdaten und/oder Konfigurationsdaten zur Programmierung und/oder Konfiguration des RFID-Schreib-/Lesegeräts und/oder der Auswerteeinheit zu empfangen und/oder dazu eingerichtet sind, Betrieb- und/oder Diagnosedaten an das RFID-Programmier-/Diagnosegerät auf eine gültige Anforderung hin zu senden. Mit Vorteil erfolgt die Kommunikation zwischen RFID-Programmier-/Diagnosegerät und der RFID-Schreib-/Leseeinheit bzw. der Auswerteeinheit über Techniken der Nahfeldkommunikation (Near Field Communication), z. B. über RFID Funkverbindung oder Bluetooth. Mit Vorteil erfolgt der Start des Datenaustausches automatisch, wenn sich das RFID-Programmier-/Diagnosegerät innerhalb eines bestimmten Entfernungsbereiches (z. B. 50 cm) vom Melderscheitel des Gefahrenmelders befindet.
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Der Temperatursensor ist in einem RFID-Transponder integriert. RFID-Transponder lassen sich sehr leicht zu einem RFID Temperatursensor aufrüsten. Mit einer entsprechenden Antenne (z. B. 13,56 MHz Antenne) kann z. B. der MLX90129 leicht als RFID Temperatursensor verwendet werden. Durch die Integration des Temperatursensors in einem RFID-Transponder ist eine kompakte Bauweise mit nur einem kompakten Bauelement sichergestellt. Dies erleichtert die Handhabung und die Montage des Temperatursensors insbesondere am oder im Melderscheitel.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass der Temperatursensor einen NTC- oder PTC-Widerstand aufweist. Der Temperatursensor kann somit flexibel u. a. als Heissleiter (Thermistor mit negativen Temperaturkoeffizienten) oder als Kaltleiter mit einem positiven Temperaturkoeffizienten ausgebildet sein. Die Temperaturmessung kann somit indirekt über die durch die Temperatur bewirkte Widerstandsänderung erfolgen. Die Auswertung und Verarbeitung der Widerstandsänderung erfolgt mit Vorteil in der Auswerteeinheit.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass der Temperatursensor auf einem ausklappbaren Teil der Leiterbahnfolie angebracht ist und dieser ausklappbare Teil der Leiterbahnfolie durch eine Öffnung in der Melderhaube zentral am Scheitelpunkt der Melderhaube innerhalb oder ausserhalb des Meldergehäuses anbringbar ist. Auch dies ermöglicht eine leichte Anbringbarkeit des Temperatursensors im oder am Meldergehäuses, insbesondere im oder am Scheitelpunkt der Melderhaube. Auch die leichte Nachrüstbarkeit eines Gefahrenmelders mit dem drahtlos arbeitenden Temperatursensor ist gegeben.
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Der Temperatursensor kann in der Meldergehäusewand integriert sein. In der Meldergehäusewand kann dabei z. B. eine Öffnung für die Aufnahme des Temperatursensors und der eventuell benötigten Kommunikationsinfrastruktur vorgesehen sein. Beim Meldergehäuse kann es sich z. B. um ein Spritzgussteil mit entsprechender Öffnung bzw. Aussparung handeln. Der Temperatursensor und eine eventuell benötigte Kommunikationsinfrastruktur können aber auch schon während der Herstellung des Meldergehäuses in diesem integriert werden, z. B. bei einer Herstellung im Spritzgussverfahren.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass der RFID-Transponder zum Anschluss eines Indikators (LED) und/oder eines weiteren Sensors, insbesondere eines Gassensors, eingerichtet ist. Mit Vorteil ist der Indikator als optischer Indikator (z. B. LED) ausgestaltet und auf der Leiterbahnfolie (z. B. mit SMD Technik) aufgebracht. Durch die Kopplung mit weiteren Sensoren (z. B. Gassensor) können durch den Gefahrenmelder weitere Gefahrenkenngrössen (z. B. Brandkenngrössen) erkannt und verarbeitet werden. Die Erfassung und Berücksichtigung unterschiedlicher Brandkenngrößen führt zu genaueren Analysen in der Auswerteeinheit. Der Indikator dient z. B. zur Anzeige des Betriebszustandes des Temperatursensors bzw. der weiteren Sensoren.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass eine optische Messkammer (nach Streulichtprinzip) zur Detektion von Rauchpartikeln vorgesehen ist. Hierbei wird ein elektrooptischer Sensor zur Detektion des durch in der Raumluft vorhandenen Rauchs erzeugten Streulichts verwendet. Die Messkammer, auch als Labyrinth bezeichnet, ist typischerweise durch Blenden von Fremdlicht abgeschirmt. Weiterhin sind mindestens eine Lichtquelle und ein Lichtempfänger zur Arbeitsweise nach dem optischen Streuprinzip nötig. Dadurch, dass der Innenraum des Gehäuses des Gefahrenmelders frei gehalten ist, lässt sich die Messkammer leicht im Gefahrenmelder unterbringen und montieren.
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Der Temperatursensor wird zur weitgehend richtungsunabhängigen Erfassung einer Umgebungstemperatur verwendet, wobei der Temperatursensor durch einen NTC- oder PCT-Widerstand gebildet ist. Der Temperatursensor umfasst eine Sendeeinheit (Tag) für eine drahtlose datentechnische Verbindung mit einer Auswerteeinheit, wobei die Auswerteeinheit zumindest zur Auswertung der erfassten Umgebungstemperatur und zur Energieversorgung des Temperatursensors verwendbar ist, und wobei der Temperatursensor geeignet ist zur Verwendung in einem Gefahrenmelder, insbesondere Rauch- oder Brandmelder, der oben genannten Art. Der drahtlos arbeitende Temperatursensor ist flexibel in unterschiedlichen Typen von Gefahrenmeldern einsetzbar. Weiterhin ist der Temperatursensor flexibel z. B. durch einen NTC- oder PCT-Widerstand, je nach gewünschtem Wirkprinzip realisierbar, insbesondere für indirekte Temperaturmessungen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt in einem mobilen Gerät zur drahtlosen Konfigurierung einer Auswerteeinheit und/oder einer RFID-Schreib-/Leseeinheit und/oder eines RFID-Transponders eines Gefahrenmelders der oben genannten Art vorgesehen, wobei die RFID-Schreib-/Leseeinheit und die daran angeschlossene Auswerteeinheit dazu eingerichtet sind, von einem in Reichweite einer magnetischen Antenne der RFID-Schreib-/Leseeinheit befindlichen mobilen Gerät gültige Programmdaten und/oder Konfigurationsdaten zur Programmierung und/oder Konfiguration der RFID-Schreib-/Leseeinheit und/oder der Auswerteeinheit zu empfangen und/oder dazu eingerichtet sind, Betrieb- und/oder Diagnosedaten an das mobile Gerät auf eine gültige Anforderung hin zu senden. Eine drahtlose Konfigurierung der Auswerteeinheit und/oder einer RFID-Schreib-/Leseeinheit und/oder eines RFID-Transponders ermöglicht u. a. eine einfache und schnelle Inbetriebnahme, Programmierung bzw. Umprogrammierung und Wartung des Gefahrenmelders. Mit Vorteil erfolgt die Kommunikation zwischen dem mobilen Gerät und der Auswerteeinheit, der RFID-Schreib-/Leseeinheit bzw. des RFID-Transponders automatisch, wenn das mobile Gerät in einen definierten Umgebungsbereich (z. B. 50 cm) um den Gefahrenmelder gebracht wird.
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Es handelt sich bei dem mobilen Gerät um ein RFID-Programmier-/Diagnosegerät. Wenn es sich beim mobilen Gerät um ein RFID-Programmier-/Diagnosegerät handelt, kann die Kommunikation im sog. „Active Mode” (aktiver Betriebsmodus) oder im sog. „Passive Mode” (passiver Betriebsmodus) erfolgen. So kann je nach Bedarf bei der Kommunikation neben einer Datenübertragung (z. B. über Lastmodulation) auch elektrische Energie übertragen werden.
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Für einen Fachmann ist klar, dass neben einer Kommunikation via RFID auch andere Nahfeldkommunikationsmechanismen (NEC) wie z. B. Infrarot oder Bluetooth (insbesondere Bluetooth 4.0) verwendet werden können.
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Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden am Beispiel der nachfolgenden Figuren erläutert. Dabei zeigen:
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1 einen beispielhaften erfindungsgemäßen Gefahrenmelder als Punktmelder mit einem Temperatursensor und einer Messkammer,
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2 ein erstes Beispiel für einen RFID-Tag mit Temperatursensor,
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3 ein zweites Beispiel für einen RFID-Tag mit Temperatursensor,
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4 ein drittes Beispiel für einen RFID-Tag mit Temperatursensor, und
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5 eine schematische Darstellung mit einem beispielhaften mobilen Gerät für eine beispielhafte drahtlose Konfigurierung einer Auswerteeinheit und/oder einer RFID-Schreib-/Leseeinheit und/oder eines RFID-Transponders eines drahtlosen Temperatursensors.
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Gefahrenmelder können als Punktmelder ausgestaltet sein. Punktmelder können zur Erfassung einer Umgebungstemperatur vorgesehen sein, um z. B. die bei einem Brand oder Feuer entstehende Hitze zu detektieren und/oder um die Raumtemperatur im Sinne einer Raumklimaregelung zu regeln. Alternativ oder zusätzlich können die Punktmelder auch Brandmelder oder Rauchmelder sein. Hierzu weisen diese eine Detektionseinheit zur Detektion von Rauchpartikeln auf. Die Detektionseinheit kann z. B. eine offene Messkammer 8 (s. 1) oder eine geschlossene Messkammer für die Rauchdetektion aufweisen. Folglich wird ein solcher Brand- oder Rauchmelder auch als geschlossener oder offener Brand- oder Rauchmelder bezeichnet. Weiterhin kann es sich bei diesen Brand- oder Rauchmeldern um optische Brand- oder Rauchmelder handeln, welche eine nach dem Streuprinzip arbeitende optische Detektoreinheit zur Detektion von Rauchpartikeln aufweisen. Sie können alternativ oder zusätzlich eine nach dem akustooptischen Prinzip arbeitende Detektoreinheit und/oder einen oder mehrere Gassensoren zur Detektion brandtypischer Gase aufweisen.
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Punktmelder können über eine gemeinsame Melderleitung, insbesondere über eine Zweidrahtleitung, signal- und/oder datentechnisch mit einer Brandmeldezentrale (z. B. Feuerwehr oder Gebäudeleitstelle) verbunden sein. Es können mehrere derartiger Brandmelder in Meldergruppen oder Melderlinien an eine Brandmeldezentrale angeschlossen sein, über die typischerweise auch die elektrische Versorgung der Brandmelder mit Strom erfolgt. Alternativ oder zusätzlich können die Punktmelder „drahtlos” ausgeführt sein. In diesem Fall kommunizieren die Punktmelder drahtlos, wie z. B. über Funk, mit der Brandmeldezentrale und/oder mit benachbarten weiteren Punktmeldern.
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1 zeigt einen beispielhaften erfindungsgemäßen Gefahrenmelder 1 als Punktmelder mit einem Temperatursensor 3 und einer Messkammer 8. Mit Vorteil ist der Temperatursensor 3 auf einer ebenen Montageplatte MP (z. B. aus Kunststoff) angebracht. Die Montageplatte MP kann z. B. auf der dem Gehäusesockel SO gegenüberliegenden Wand der Messkammer 8 aufgesteckt oder aufgeklebt sein. Prinzipiell kann aber auch die dem Gehäusesockel SO gegenüberliegende Wand der Messkammer 8 als Montageplatte MP dienen.
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Der Gefahrenmelder 1 ist üblicherweise zur Befestigung an oder mit einem Sockel SO ausgebildet. Der Gefahrenmelder 1 weist im Wesentlichen ein sphärisches Gehäuse 2, typischerweise aus Kunststoff, aus. Das Gehäuse 2 kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Im Gehäuse 2 sind ein Schaltungsträger 6 (Platine, Leiterplatte) und die Detektionsmodule zum Erfassen von Gefahrenkenngrößen (z. B. Brandkenngrößen) angeordnet. Der Sockel SO ist zur Montage an der Decke des zu überwachenden Raumes vorgesehen, wobei die Montage entweder direkt auf einer Unterputzdose oder aufputz mit oder ohne Sockelzusatz erfolgt, z. B. durch Schraub-, Steck- oder Klebeverbindungen. Der Sockel SO besteht üblicherweise im Wesentlichen aus einer kreisförmigen Platte und einem nach unten ragenden Randsteg und enthält Verbindungsmechanismen (z. B. Steckmechanismus) zur Anbringung des Gehäuses 2. Weiterhin kann der Sockel SO Anschlusskontakte für eine externe Stromzufuhr oder für Datenverbindungen (z. B. zu weiteren Gefahrenmeldern oder zu einer Leitstelle) enthalten.
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Neben dem Temperatursensor 3 kann der Gefahrenmelder 1 weitere Detektionseinheiten zur Erkennung zusätzlicher Gefahrenkenngrößen enthalten. Bei den Detektionseinheiten kann es sich zum Beispiel um Komponenten zur Detektion von Rauchpartikeln nach dem optischen Streuprinzip handeln. Solche optische Detektionseinheiten sind für die Messung von durch Rauch verursachten Streulicht vorgesehen. Dabei wird mindestens eine Lichtquelle, ein Lichtempfänger, eine Messkammer 8 und ein Labyrinthsystem mit an der Peripherie der Messkammer 8 angeordneten Blenden verwendet, wobei die mindestens eine Lichtquelle und der Lichtempfänger im Gehäuse 2 vorteilhafterweise auf der Unterseite einer Trägerplatte TP befestigt sind. Der Rauch kann dabei durch im Gehäuse 2 befindliche Raucheintrittsöffnungen RO in die Messkammer 8 gelangen. Die Trägerplatte TP kann z. B. durch eine Steckverbindung auf der Unterseite des Sockels SO fixiert sein.
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Der Schaltungsträger 6 (Platine, Leiterplatte) weist eine Auswerteeinheit 4 und unter Umständen weitere elektronische Elemente auf, die üblicherweise in SMD-Technik (surfacemounted device) oder durch Durchsteckmontage (trough-hole technology) auf dem Schaltungsträger 6 angebracht sind. Die elektronische Auswerteeinheit 4 ist typischerweise in integrierter Form, z. B. als Mikrocontroller realisiert. Die Auswerteeinheit 4 dient im Wesentlichen zur Erfassung und Auswertung der Umgebungstemperatur oder weiterer Gefahrenkenngrößen im Bereich des Punktmelders 1. Weiterhin werden in der Auswerteeinheit 4 die Gefahrenkenngrößen (z. B. Brandkenngrößen) weiterer Detektionseinheiten (soweit im Gefahrenmelder 1 vorhanden) erfasst und ausgewertet. In der Auswerteeinheit 4 kann dann eine Analyse basierend auf einer Gesamtschau erfasster Kenngrößen erfolgen. Die Auswerteeinheit 4 veranlasst eine Ausgabe (z. B. Blitzlicht, Sirene) und/oder Weitergabe (z. B. an eine Leitstelle) der in der Analyse abgeleiteten Information. Die Weitergabe kann dabei drahtgebunden oder drahtlos durch eine Kommunikationsverbindung 10 erfolgen. Die Auswerteeinheit 4 kann z. B. auf der Basis definierter Schwellwerte für Gefahrenkenngrößen oder über eine Mittelwertbildung der Gefahrenkenngrößen über einen definierten Zeitraum (z. B. 30 Sekunden) hinweg die Ausgabe (Alarm) oder die Weiterleitung an die Leitstelle veranlassen.
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Die Kommunikationsverbindung 10 kann z. B. durch eine Funkverbindung (mit Sender-/Empfängereinheit) erfolgen, wobei der Gefahrenmelder 1 mindestens eine Sendereinheit umfasst. In 1 ist die Kommunikationsverbindung 10 beispielhaft durch einen Funkchip auf dem Schaltungsträger 6 realisiert.
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Der Schaltungsträger 6 (Platine, Leiterplatte) kann auf dem Sockel SO angebracht sein oder z. B. auf der Trägerplatte TP (vorteilhafterweise auf der Seite der Trägerplatte TP, die den Detektionseinheiten abgewandt ist). Der Schaltungsträger 6 kann dabei z. B. durch eine Steckverbindung befestigt sein.
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Der Temperatursensor 3 ist vorteilhafterweise an einer messtechnisch günstigen Stelle zentral im oder am Meldergehäuse 2 angebracht und ermöglicht die weitgehend richtungsunabhängige Erfassung der Temperatur in der Umgebung des Gefahrenmelders 1.
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Vorteilhafterweise ist der Temperatursensor 3 auf einer mittigen Lotachse LA des Meldersockels SO an der Innenseite des Meldergehäuses 2 am Melderscheitel MS angebracht. In der Achse LA des Melders 1 angebrachte Temperatursensoren 3 arbeiten völlig richtungsunabhängig.
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Vorteilhafterweise hat der Gefahrenmelder 1 am Melderscheitel MS eine Melderkuppe MK in der der Temperatursensor 3 untergebracht ist. Die Melderkuppe MK besteht aus einem oberen ringförmigen Teil und einer von diesem beabstandeten, die Kuppe des Melders bildenden Platte 22, welche mit dem oberen ringförmigen Teil durch bogen- oder rippenartige Stege 21 verbunden ist. Vorteilhafterweise ist die Höhe der Melderkuppe MK gerade so hoch, dass der Temperatursensor 3 innerhalb der Melderkuppe MK am Melderscheitel MS in der Achse LA angebracht werden kann. Der Temperatursensor 3 kann z. B. durch einen Klemmsitz, eine Steckverbindung oder eine Klebverbindung in der Melderkuppe MK befestigt sein.
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In der Darstellung gemäß 1 ist der Temperatursensor 3 über eine drahtlose Verbindung (z. B. Funkverbindung) datentechnisch mit der Auswerteeinheit 4 verbunden. Vorteilhafterweise erfolgt die Stromversorgung des Temperatursensors 3 über diese drahtlose Verbindung. Mit Vorteil erfolgt die drahtlose Verbindung über Nahfeldkommunikationsmechanismen (NEC) wie z. B. RFID, Infrarot oder Bluetooth (insbesondere Bluetooth 4.0).
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In der Darstellung gemäß 1 ist die Auswertewerteeinheit 4 mit einer RFID-Schreib-/Leseeinheit 5 zumindest zum Empfang der der vom Temperatursensor 3 übertragenen Umgebungstemperatur verbunden. Die magnetische Antenne 7, 7' der RFID-Schreib-/Leseeinheit 5 ist dabei mit Vorteil auf in wesentlichen kreisförmigen Bahnen auf dem Schaltungsträger 6 an- bzw. aufgebracht. Mit Vorteil ist der Temperatursensor 3 in einem RFID-Transponder RT integriert oder an einem RFID-Transponder RT angeschlossen. Mit Vorteil sind die RFID-Schreib-/Leseeinheit 5 und der RFID-Transponder RT über eine magnetische Kopplung miteinander verbunden. Mit Vorteil ist die zum RFID-Transponder RT (2–4) zugehörige magnetische Antenne durch ein Trägerelement TR (siehe dazu auch 2–4) zentral im oder am Meldergehäuse 2 anbringbar, z. B. durch eine Leiterbahnfolie (z. B. Kaptonfolie).
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In der Darstellung gemäß 1 ist der RFID-Transponder RT (2–4) mit zugehöriger magnetischer Antenne und Trägerelement TR auf der Montageplatte MP (z. B. durch eine Klebverbindung) angebracht. Als Montageplatte MP kann auch die dem Sockel SO gegenüberliegende Oberseite der Messkammer 8 verwendet werden. Durch eine Durchlassöffnung DO aus dem Gehäuse 2 wird ein Teil des Trägerelements TR, welcher den Temperatursensor 3 aufweist (bzw. an welchem der Temperatursensor 3 angebracht ist) in die Melderkuppe MK am Melderscheitel MS geführt. Mit Vorteil ist der Temperatursensor 3 auf einer mittigen Lotachse LA des Meldersockels SO an der Innenseite des Meldergehäuses 2 am Melderscheitel MS angebracht, z. B. durch eine Klebverbindung. Somit wird eine völlig richtungsunabhängige Arbeitsweise des Temperatursensors 3 gewährleistet.
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RFID-Schreib-/Leseeinheit 5 und RFID-Transponder RT sind heutzutage leicht erhältliche Massengüter (Commercials off the shelf). Als RFID-Schreib-/Leseeinheit (RFID Transceiver) ist z. B. der MLX90121 der Firma Melexis einsetzbar. Als RFID-Transponder ist z. B. der MLX90129, ebenfalls von der Firma Melexis einsetzbar. Mit einer entsprechenden Antenne (z. B. 13,56 MHz Antenne) kann der MLX90129 leicht als RFID Temperatursensor verwendet werden.
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Dadurch dass die Verbindung zwischen dem Temperatursensor 3 und der Auswerteeinheit 4 drahtlos erfolgt, ist im Innenraum des Meldergehäuses 2 Platz für eine ungestörte Aufnahme weiterer Detektionseinheiten (z. B. für die Brand- oder Rauchdetektion).
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2 zeigt ein erstes Beispiel für einen RFID-Tag RT mit Temperatursensor TS. Mit Vorteil sind die Elemente des RFID-Tag auf einem Trägerelement TR angebracht. Als Trägerelement TR wird mit Vorteil eine Leiterbahnfolie (z. B. Kaptonfolie) verwendet. Mit Vorteil ist das Trägerelement TR im wesentlichen kreisrund, somit lässt sich mit Vorteil die magnetische Antenne des RFID-Tag RT in kreisförmigen Spiralbahnen AB an der äusseren Peripherie des Trägerelements TR anbringen. Über eine Brücke BR erfolgt eine elektrische Verbindung der Antenne des RFID-Tags RT zum Temperatursensor TS, der im Wesentlichen mittig auf dem Trägerelement TR angebracht ist. Der Temperatursensor TS kann auf der Oberfläche der Leiterbahnfolie (Trägerelement TR) z. B. durch Einpressen, Löten, Bonden oder durch einen Leitkleber aufgebracht werden.
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Das vorzugsweise kreisförmige Trägerelement TR hat mit Vorteil einen Durchmesser von 5 bis 10 cm. Damit ist gewährleistet, dass die am Aussenrand des Trägerelements TR befindlichen Antennenwindungen AB eine leistungsfähige Kommunikation zur RFID-Schreib-/Leseeinheit 5 (s. 1) sicherstellen. Weiterhin lässt sich das kreisförmige Trägerelement TR leicht im Gehäuse 2 (s. 1) positionieren und so ausrichten, dass der Temperatursensor TS mittig angebracht ist. Mit Vorteil ist das Trägerelement TR als kreisförmiger Aufkleber ausgebildet. Dadurch ist u. a. eine leichte Nachrüstbarkeit des Gefahrenmelders 1 (s. 1) mit einem Temperatursensor TS gegeben.
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3 zeigt ein zweites Beispiel für einen RFID-Tag RT mit einem Temperatursensor TS. Auch in 3 ist das Trägerelement TR im Wesentlichen kreisrund ausgebildet, mit Antennenwindungen AB am Aussenrand. Über eine elektrische Brücke BR erfolgt eine elektrische Verbindung der Antenne AB des RFID-Tags RT zum Temperatursensor TS.
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In der Darstellung gemäss 3 ist der Temperatursensor TS am Endpunkt einer flexiblen Zunge Z angebracht, die ausgehend von der Peripherie des Trägerelementes TR auf Höhe der Brücke BR zum Mittelpunkt hin des Trägerelementes TR ausgerichtet ist. Mit Vorteil ist die Länge der Zunge Z länger als die Strecke von der Brücke BR zum Mittelpunkt des Trägerelements TR. Somit kann der Teil der Zunge Z, an welchem sich der Temperatursensor TS befindet, ausgeklappt werden und z. B. durch die Durchlassöffnung DO des Gehäuses 2 hindurch in die Melderkuppe MK (s. 1) gezogen werden und dort zentral mittig angebracht werden. Die über den Mittelpunkt hinausgehende Länge der Zunge Z ist dabei so dimensioniert, dass der die Mitte „überragende” Teil der Zunge, d. h. der Teil an dem sich der Temperatursensor TS befindet, leicht in der Melderkuppe MK am Melderscheitel MS zentral anbringbar ist, um eine richtungsunabhängige Arbeitsweise des Temperatursensors TS zu gewährleisten.
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Die flexible Zunge Z kann dabei als weiteres Element (z. B. als Leiterbahnfolie) am Trägerelement TR angebracht sein (z. B. durch Einpressen, Löten, Bonden oder durch einen Leitkleber aufgebracht).
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Es ist aber auch möglich, dass die flexible Zunge Z als Teil des Trägerelementes TR ausgebildet ist (die Zunge kann z. B. auf dem Trägerelement TR ausgestanzt sein). Mit Vorteil ist das Trägerelement TR und somit auch die Zunge Z als Leiterbahnfolie ausgebildet. Mit Vorteil weist das Ende der Zunge Z eine Einschnürung ES (z. B. gestanzte Aussparung) auf. Der abgeschnürte Teil der Zunge Z mit dem Temperatursensor TS ist somit von der restlichen Leiterbahnfolie TR und der restlichen Zunge Z thermisch gut entkoppelt ist. Dadurch werden Messfehler am Sensor TS vermieden.
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Weiterhin ist es möglich auf dem Trägerelement TR weitere Sensorik anzubringen. Durch die Aufbringung des Temperatursensors TS und eines Gassensors GS auf dem Trägerelement TR wird eine Sensoranordnung geschaffen, die den Innenraum des Gefahrenmelders 1 (s. 1) räumlich frei hält, so dass weitere Detektionsmodule (mit Messkammern) leicht im Innenraum des Gefahrenmelders 1 untergebracht werden können. Beim Gassensor GS kann es sich z. B. um einen Brandgassensor (CO, CO2, NOx) handeln. Der Gassensor GS kann z. B. als Halbleiter-Gassensor (MOX) ausgebildet sein. Der Gassensor ist vorteilhafterweise wie der Temperatursensor TS zentral im oder am Meldergehäuse 2 angebracht, damit ein Gas richtungsunabhängig detektiert werden kann. Weiterhin ist der Gassensor GS vorteilhafterweise wie der Temperatursensor TS am äusseren Ende der Zunge Z an einer Stelle angebracht, die von der restlichen Leiterbahn durch eine Einschnürung ES abgeteilt ist. Somit entsteht eine kompakte Sensoranordnung, die von der restlichen Leiterbahn TR thermisch entkoppelt ist. Prinzipiell können auch mehrere weitere Sensoren mit dem Temperatursensor TS über eine entsprechende Kontaktierung (d. h. digitale Datenschnittstelle) mit der Leiterbahn TR gekoppelt werden. Vorteilhafterweise sind diese Sensoren als integrierte Schaltkreise (IC) ausgebildet, dies ermöglicht u. a. eine einfache und platzsparende Anbringung und Kontaktierung auf einer elektrischen Leiterbahn bzw. entsprechendem Trägerelement TR.
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4 zeigt ein drittes Beispiel für einen RFID-Tag RT mit Temperatursensor TS. Auch im Ausführungsbeispiel nach 4 ist das Trägerelement TR im Wesentlichen kreisrund ausgebildet, mit Antennenwindungen AB am Aussenrand. Mit Vorteil ist das Trägerelement TR als Leiterbahnfolie ausgebildet. Bei der Leiterbahnfolie kann es sich z. B. um eine Kaptonfolie oder eine Polymidfolie handeln. Über eine elektrische Brücke BR erfolgt eine elektrische Verbindung der Antenne AB des RFID-Tags RT zum Temperatursensor TS. Im Ausführungsbeispiel nach 4 ist weiterhin ein Indikator LED auf dem Trägerelement TR angebracht. Der Indikator (z. B. eine LED, Licht-emittierende Diode) ermöglicht ein leichtes Erkennen des Betriebszustandes des Melders bzw. des Temperatursensors TS. Eine LED kann z. B. mit SMD Technik auf einer Leiterbahnfolie aufgebracht werden.
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Im Ausführungsbeispiel nach 4 weist das Trägerelement TR zwei im Wesentlichen halbkreisförmige Aussparungen AS1, AS2 auf. Durch die Aussparungen AS1, AS2 wird im Trägerelement TR ein Steg ST gebildet, der vorteilhafter Weise etwa auf Höhe der Brücke zwei periphere, sich gegenüberliegende Aussenbereiche des Trägerelementes miteinander verbindet. Mit Vorteil führt der Steg über den Mittelpunkt des im Wesentlichen kreisrund ausgebildeten Trägerelementes TR. Mit Vorteil ist im Bereich des Mittelpunktes auf dem Steg ST der Temperatursensor TS angebracht. Über eine elektrische Brücke BR erfolgt über den Steg ST verlaufend eine elektrische Verbindung der Antenne AB des RFID-Tags RT zum Temperatursensor TS. Mit Vorteil ist örtlich neben dem Temperatursensor TS ein Indikator LED angebracht, zur Anzeige des Betriebszustandes des Temperatursensors TS.
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Vorteilhafterweise hat ein Gefahrenmelder 1 (s. 1) am Melderscheitel MS eine Melderkuppe MK. Die Melderkuppe MK besteht aus einem oberen ringförmigen Teil und einer von diesem beabstandeten, die Kuppe des Melders bildenden Platte 22, welche mit dem oberen ringförmigen Teil durch bogen- oder rippenartige Stege 21 verbunden ist. Der Temperatursensor TS gemäss Ausführungsbeispiel nach 4 kann z. B. innerhalb der Melderkuppe MK von aussen auf das Gehäuse 2 befestigt (z. B. aufgeklebt) werden. Mit Vorteil befindet sich auf dem Gehäuse 2 innerhalb der Melderkuppe MK ein leicht nach aussen gewölbter Gegenpart, an dem der Steg ST anbringbar ist. Mit Vorteil weist dieser gewölbte Gegenpart in etwa dieselbe Dimension auf wie der Steg ST.
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Es ist für einen Fachmann klar ersichtlich, dass ein Indikator LED nicht auf das Ausführungsbeispiel gemäss 4 beschränkt ist, sondern z. B. auch in den Ausführungsbeispielen gemäss 2 oder 3 (z. B. auf das Trägerelement TR) integriert werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass der Temperatursensor TS in der Meldergehäusewand 2 bzw. im Melderscheitel MS integriert ist. In der Meldergehäusewand bzw. Melderscheitel MS kann dabei z. B. eine Öffnung für die Aufnahme des Temperatursensors und der eventuell benötigten Kommunikationsinfrastruktur vorgesehen sein. Beim Meldergehäuse kann es sich z. B. um ein Spritzgussteil mit entsprechender Öffnung bzw. Aussparung handeln. Der Temperatursensor TS und eine eventuell benötigte Kommunikationsinfrastruktur RT können aber auch schon während der Herstellung des Meldergehäuses in diesem integriert werden, z. B. bei einer Herstellung im Spritzgussverfahren.
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5 zeigt eine schematische Darstellung mit einem beispielhaften mobilen Gerät MG für eine beispielhafte drahtlose Konfigurierung oder Programmierung einer Auswerteeinheit 4 und/oder einer RFID-Schreib-/Leseeinheit 5 und/oder eines RFID-Transponders RT eines drahtlosen Temperatursensors TS.
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Die Darstellung gemässe 5 zeigt ein mobiles Gerät MG (z. B. Schreib-Lesegerät) zur drahtlosen Konfigurierung einer Auswerteeinheit 4 und/oder einer RFID-Schreib-/Leseeinheit 5 und/oder eines RFID-Transponders RT eines Gefahrenmelders 1 (s. 1) bzw. eines mit dem RFID-Transponders RT gekoppelten Temperatursensors TS, wobei die RFID-Schreib-/Leseeinheit 5 und die daran angeschlossene Auswerteeinheit 4 dazu eingerichtet sind, von einem in Reichweite einer magnetischen Antenne MA3 der RFID-Schreib-/Leseeinheit 5 befindlichen mobilen Gerät MG gültige Programmdaten PRG und/oder Konfigurationsdaten CFG zur Programmierung und/oder Konfiguration der RFID-Schreib-/Leseeinheit 5 und/oder der Auswerteeinheit 4 zu empfangen und/oder dazu eingerichtet sind, Betrieb- und/oder Diagnosedaten DIAG an das mobile Gerät MG auf eine gültige Anforderung hin zu senden. Das mobile Gerät MG ist dazu mit einer magnetischen Antenne MA1 ausgestattet. Mit Vorteil handelt es sich bei dem mobilen Gerät MG um ein RFID-Programmier-/Diagnosegerät. Das mobile Gerät MG ermöglicht u. a. eine einfache Wartung und Programmierung (z. B. Aufspielen neuer Software oder Parameter) des Gefahrenmelders.
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Die RFID-Schreib-/Leseeinheit 5 und die daran angeschlossene Auswerteeinheit 4 erhalten die vom Temperatursensor TS erfasste Temperatur T über den RFID-Transponder RT, d. h. über eine beispielhafte induktive Kopplung der magnetischen Antennen MA2 und MA3.
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Mit Vorteil sind die magnetische Antenne MA1 mobilen Gerätes MG und die magnetische Antennen MA2 bzw. MA3 jeweils induktiv miteinander gekoppelt. Mit Vorteil sind auch der Temperatursensor TS und die Auswerteeinheit 4 auf induktiv gekoppeltem Wege, d. h. über die magnetische Antennen MA2 und MA3 miteinander verbunden. Die Kopplung zwischen den jeweiligen magnetischen Antennen MA1–MA3 sind schematisch durch die Pfeile E1–E3 dargestellt, d. h. E1–E3 stellen den entsprechenden Energiefluss dar. Die massgeblichen Standards für eine vorteilhafte RFID-Kommunikation sind die ISO15693 und die ISO14443, die beide auf einer ISM-Frequenz von 13.56 MHz basieren.
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Mit Vorteil erfolgt der Start des Datenaustausches CFG, PRG, DIAG automatisch, wenn sich das RFID-Programmier-/Diagnosegerät MG innerhalb eines bestimmten Entfernungsbereiches (z. B. 50 cm) vom Melderscheitel des Gefahrenmelders befindet.
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In der Darstellung gemäss 5 ist der Gefahrenmelder 1 schematisch durch ein gestricheltes Rechteck dargestellt.
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Gefahrenmelder, insbesondere Punktmelder, mit einem Meldergehäuse, mit einem zentral im oder am Meldergehäuse angebrachten Temperatursensor zur weitgehend richtungsunabhängigen Erfassung einer Temperatur in der Umgebung des Gefahrenmelders und mit einer datentechnisch mit dem Temperatursensor verbundenen Auswerteeinheit zumindest zur Auswertung der erfassten Umgebungstemperatur, wobei der Temperatursensor und die Auswerteeinheit durch eine drahtlose Verbindung zur Datenübertragung miteinander verbunden sind. Solche Gefahrenmelder lassen sich leicht herstellen bzw. mit drahtlosen Temperatursensoren nachrüsten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gefahrenmelder
- 2
- Gehäuse
- 21
- Steg
- 22
- Platte
- 3, TS
- Temperatursensor
- 4
- Auswerteeinheit
- 5
- RFID Schreib-/Leseeinheit
- 6
- Schaltungsträger, Platine, Leiterplatte
- 7, 7', AB
- Antennenbahn
- 8
- Messkammer
- LED
- Indikator
- SO
- Sockel
- RO
- Raucheintrittsöffnung
- DO
- Durchführungsöffnung
- TO
- Temperaturöffnung
- MS
- Melderscheitel
- MK
- Melderkuppe
- LA
- Lotachse
- IS
- Innenseite
- TP
- Trägerplatte
- TR
- Träger
- MP
- Montageplatte
- BR
- Brücke
- RT
- RFID-Tag
- Z
- Zunge
- ES
- Einschnürung
- AS1, AS2
- Aussparung
- ST
- Steg
- GS
- Gassensor
- MG
- Mobiles Gerät
- MA1–MA3
- Magnetische Antenne
- T
- Temperatur
- CFG
- Konfigurationsdaten
- PRG
- Programmierdaten
- DIAG
- Diagnosedaten
- E1–E3
- Induktive Kopplung
