DE102019204464A1

DE102019204464A1 - Rauch- und brandherddetektionssystem, brandschutzsystem für flugzeuge und verfahren zur detektion von rauch und brandherden

Info

Publication number: DE102019204464A1
Application number: DE102019204464.6A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Udo FREITAG; Yener PALIT
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2020-10-01
Also published as: EP3716241A1; CN111754717B; CN111754717A; EP3716241B1; US11383110B2; US20200306571A1

Abstract

Ein Rauch- und Brandherddetektionssystem weist eine flexible Leiterplatte mit einem Foliensubstrat und einer auf dem Foliensubstrat ausgebildeten elektrischen Leiterschicht, welche ein zweidimensionales Leiterbahnmuster in der Ebene der elektrischen Leiterschicht aufweist. Die flexible Leiterplatte weist dabei einen ersten Endabschnitt mit einer elektronischen Steuereinrichtung und einer mit der elektronischen Steuereinrichtung gekoppelten Daten- und Energieversorgungsschnittstelle, einen zweiten Endabschnitt mit einem Masseanschluss, eine in der elektrischen Leiterschicht ausgebildete Daten- und Energieversorgungsleiterbahn, welche zwischen der Daten- und Energieversorgungsschnittstelle des ersten Endabschnitts und dem Masseanschluss des zweiten Endabschnitts verläuft, und ein oder mehrere Sensormodulabschnitte auf, welche an unterschiedlichen Längserstreckungspositionen entlang der flexiblen Leiterplatte zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt angeordnet sind, und welche jeweils mindestens einen Temperatursensor und/oder einen Rauchdetektor aufweisen.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Rauch- und Brandherddetektionssystem, ein Brandschutzsystem für Flugzeuge und ein Verfahren zur Detektion von Rauch und Brandherden, insbesondere für den Einsatz in Flugzeugen.
Obwohl in vielfältigen Anwendungen einsetzbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf Passagierflugzeuge näher erläutert. Die beschriebenen Verfahren, Systeme und Vorrichtungen können jedoch ebenso in unterschiedlichen Fahrzeugen und in allen Bereichen der Transportindustrie, beispielsweise für Straßenfahrzeuge, für Schienenfahrzeuge, für Luftfahrzeuge oder für Wasserfahrzeuge eingesetzt werden.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Feuermeldeanlagen, die in Flugzeugen oder anderen Fahrzeugen eingesetzt werden, erfassen potentielle Brandherde über das Auftreten verschiedenartiger Zeichen für derartige Brandherde. Beispielsweise können Rauchdetektoren die Entstehung von Rauch in ihrer näheren Umgebung erkennen. Temperatursensoren können einen lokalen Anstieg der Temperatur über zu erwartende Maße hinaus ermitteln. Die Effektivität von Feuermeldeanlagen steigt im Allgemeinen mit der Anzahl verfügbarer Sensoren und deren strategischer Platzierung an Orten, an denen ein Feuer mit höherer Wahrscheinlichkeit ausbrechen könnte als an anderen.
Die Druckschriften EP 2 396 971 B1 , US 6,958,689 B2 und US 7,373,260 B2 offenbaren beispielhafte verteilte Sensornetzwerke für den Einsatz in Brandschutzsystemen in Flugzeugen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine der Aufgaben der Erfindung besteht darin, verbesserte Lösungen für Rauch- und Brandherddetektionssysteme und/oder Brandschutzsysteme, insbesondere für den Einsatz in Flugzeugen, zu finden, deren Früherkennungsrate für die Verhinderung von Bränden und deren Aussagekraft für eine Fehlersuche und Fehlerbehebung nach vermeintlicher oder tatsächlicher Detektion eines potentiellen Brandherdes gegenüber bisherigen Lösungen verbessert ist.
Diese und andere Aufgaben werden durch ein Rauch- und Brandherddetektionssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Brandschutzsystem für Flugzeuge mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie durch ein Verfahren zur Detektion von Rauch und Brandherden, insbesondere in einem Flugzeug, mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Rauch- und Brandherddetektionssystem eine flexible Leiterplatte mit einem Foliensubstrat und einer auf dem Foliensubstrat ausgebildeten elektrischen Leiterschicht, welche ein zweidimensionales Leiterbahnmuster in der Ebene der elektrischen Leiterschicht aufweist. Die flexible Leiterplatte weist dabei einen ersten Endabschnitt mit einer elektronischen Steuereinrichtung und einer mit der elektronischen Steuereinrichtung gekoppelten Daten- und Energieversorgungsschnittstelle, einen zweiten Endabschnitt mit einem Masseanschluss, eine in der elektrischen Leiterschicht ausgebildete Daten- und Energieversorgungsleiterbahn, welche zwischen der Daten- und Energieversorgungsschnittstelle des ersten Endabschnitts und dem Masseanschluss des zweiten Endabschnitts verläuft, und ein oder mehrere Sensormodulabschnitte auf, welche an unterschiedlichen Längserstreckungspositionen entlang der flexiblen Leiterplatte zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt angeordnet sind, und welche jeweils mindestens einen Temperatursensor und/oder einen Rauchdetektor aufweisen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst ein Brandschutzsystem für Flugzeuge ein Rauch- und Brandherddetektionssystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie mindestens ein mit dem Rauch- und Brandherddetektionssystem über die Daten- und Energieversorgungsleiterbahn gekoppeltes Brandbekämpfungssystem. Das Brandbekämpfungssystem verfügt über eine Brandbekämpfungssteuereinrichtung und ein über die Brandbekämpfungssteuereinrichtung aktivierbares Brandbekämpfungsmittel.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung nutzt ein Verfahren zur Detektion von Rauch und Brandherden, insbesondere in einem Flugzeug, das Rauch- und Brandherddetektionssystems gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Dabei umfasst das Verfahren die Schritte des Befestigens von ein oder mehreren Sensormodulabschnitten der flexiblen Leiterplatte an auf die Entstehung von Rauch oder Brandherden zu überwachenden und räumlich voneinander getrennten Orten, des Zuordnens eines Ortes, an dem Rauch oder ein Brandherd detektiert worden ist, zu einem der ein oder mehreren Sensormodulabschnitte, dessen Temperatursensor oder Rauchdetektor Rauch oder den Brandherd detektiert hat, und des Ausgebens, durch die elektronische Steuereinrichtung an der Daten- und Energieversorgungsschnittstelle, eines Warnsignals, welches den vermuteten Ort der Entstehung von Rauch oder Brandherden auf der Basis des zugeordneten ein oder mehreren Sensormodulabschnitte angibt.
Ein besonderer Vorteil in den erfindungsgemäßen Lösungen besteht darin, dass mit den offenbarten Rauch- und Brandherddetektionssystemen und Brandschutzsystemen eine Detektion von Brandherden oder Rauch an schwer zugänglichen oder üblicherweise nicht anderweitig überwachten Orten, beispielsweise hinter Kabinenmonumenten, in Lagerabteilen, hinter Innenverkleidungselementen, hinter den Cockpitarmaturen oder dergleichen, entstehende Gefahren wie Schmorbrände, sich entwickelnde Hitze oder andere potentielle Brandentstehungsquellen ermöglicht wird. Dabei können die Rauch- und Brandherddetektionssysteme und Brandschutzsysteme durch ihre modulare und sequentielle Bauweise eine Lokalisation detektierter Brandentstehungsquellen sowie eine Verifikation der Detektionsergebnisse ermöglichen.
Die einzelnen Module der Rauch- und Brandherddetektionssysteme und Brandschutzsysteme können individuell und dynamisch an die jeweilige Überwachungsumgebung angepasst werden, sowohl im strukturellen Aufbau als auch in der Programmierung der verbauten Sensorik. Beispielsweise können feldprogrammierbare Logikgatteranordnungen („Field Programmable Gate Array“, FPGA), anwendungsspezifische integrierte Schaltung („application specific integrated circuits“, ASIC), programmierbare logische Schaltungen („programmable logic devices“, PLD), Mikroprozessoren, Mikrocontroller oder andere ansteuerbare Komponenten verbaut werden, um eine derartige Programmierkeit zu gewährleisten.
Eine individuelle Kombination mehrerer solcher Rauch- und Brandherddetektionssysteme ist über ausgewählte Kommunikationsverfahren wie etwa einen gemeinsamen Datenbus, die Ausbildung eines drahtlosen Ad-hoc-Netzwerks oder durch einzelne diskrete Verdrahtungen möglich. Zudem können Schnittstellen für die Anbindung von aktiven und lokalisierten Brandbekämpfungssystemen geschaffen werden, wie beispielsweise miniaturisierten elektronisch aktivierbaren Löschmittelkapseln.
Durch die Verwendung von modular zusammensetzbaren Standardkomponenten für die Sensorik und die elektrische Verschaltung können flexible Konfigurationen implementiert werden. Ferner sind die Kosten für derartig flexible Konfigurationen sehr gering, da auf standardisierte elektrische Schnittstellen zurückgegriffen werden kann. Eingebaute Selbsttestfunktionen, Wartungsprogramme und Monitoring-Funktionen können zur Zuverlässigkeit und Stabilität der Rauch- und Brandherddetektionssysteme beitragen.
Die Montage und Installation von den offenbarten Rauch- und Brandherddetektionssystemen und Brandschutzsystemen ist vorteilhafterweise einfach, beispielsweise über Haftflächen an der Unterseite der Foliensubstrate oder durch die Verwendung von Klettverschlüssen oder Haken- und Flauschbändern. Die Rauch- und Brandherddetektionssysteme und Brandschutzsysteme sind sehr platzsparend, da ihre Dicke nur wenige Millimeter beträgt. Außerdem ist durch die modulare Bauweise und die einfache Anbringung die Möglichkeit für eine Reparatur oder den Austausch defekter Teile jederzeit in einfacher Weise gegeben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
Gemäß einigen Ausführungsformen des Rauch- und Brandherddetektionssystems kann mindestens einer der Sensormodulabschnitte eine Sensorsteuereinrichtung aufweisen, welche dazu ausgelegt ist, den Temperatursensor und/oder den Rauchdetektor des Sensormodulabschnitts anzusteuern. Diese Sensorsteuereinrichtung kann beispielsweise ein FPGA, ein ASIC, ein PLD, ein Mikrocontroller oder ein Mikroprozessor sein.
Gemäß einigen weiteren Ausführungsformen des Rauch- und Brandherddetektionssystems kann der erste Endabschnitt weiterhin eine mit der elektronischen Steuereinrichtung gekoppelte serielle Datenbusschnittstelle aufweisen, beispielsweise eine CAN-Bus-Schnittstelle oder eine FlexRay-Schnittstelle. Die Datenbusschnittstelle kann dabei einadrig oder zweiadrig sein.
Gemäß einigen weiteren Ausführungsformen des Rauch- und Brandherddetektionssystems kann der erste Endabschnitt weiterhin mindestens eine mit der elektronischen Steuereinrichtung gekoppelte drahtlose Übertragungsschnittstelle aufweisen. Derartige drahtlose Übertragungsschnittstelle können beispielsweise WLAN-Schnittstellen, RFID-Schnittstellen oder Schnittstellen für einen induktiven Datenaustausch wie etwa Qi-Schnittstellen sein.
Gemäß einigen weiteren Ausführungsformen des Rauch- und Brandherddetektionssystems kann in der elektrischen Leiterschicht zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt mindestens eine systeminterne Datenbusleitung verlaufen, welche die Sensormodulabschnitte untereinander in datenkommunikativer Wirkverbindung koppelt.
Gemäß einigen weiteren Ausführungsformen des Rauch- und Brandherddetektionssystems kann mindestens einer der Sensormodulabschnitte einen Temperatursensor mit kaskadierten Temperatursensorelementen unterschiedlicher Sensorschwellwerte aufweisen. Derartig kaskadierte Temperatursensorelemente können in Kombination mit benachbarten Sensormodulabschnitten und deren Temperatursensorelementen eine feinere Lokalisierung von Brandherden ermöglichen.
Gemäß einigen weiteren Ausführungsformen des Rauch- und Brandherddetektionssystems kann mindestens einer der Sensormodulabschnitte einen Temperatursensor mit einstellbarem Sensorschwellwert und eine Sensorsteuereinrichtung aufweisen, welche dazu ausgelegt ist, den Sensorschwellwert des Temperatursensors einzustellen. Dies bietet den Vorteil, dassje nach Platzierung des Sensormodulabschnitts in einem zu auf die Entstehung von Brandherden zu überwachenden Bereich die Empfindlichkeit des Temperatursensors flexibel und vor allem über einen Fernzugriff nach einer Montage in einem schwer zugänglichen Bereich dynamisch eingestellt werden kann. Dabei kann in manchen Ausführungsformen der mindestens eine der Sensormodulabschnitte einen Rauchdetektor aufweisen. Die Sensorsteuereinrichtung kann dann Messwerte des Rauchdetektors mit Messwerten des Temperatursensors plausibilisieren, insbesondere um die Verlässlichkeit bei der Meldung von potentiellen Brandherden zu erhöhen.
Gemäß einigen weiteren Ausführungsformen des Rauch- und Brandherddetektionssystems kann die elektronische Steuereinrichtung einen FPGA, einen ASIC, eine PLD, einen Mikrocontroller oder einen Mikroprozessor aufweisen.
Gemäß einigen Ausführungsformen des Brandschutzsystems kann die Brandbekämpfungssteuereinrichtung dazu ausgelegt sein, das Brandbekämpfungsmittel in Abhängigkeit von von der elektronischen Steuereinrichtung des Rauch- und Brandherddetektionssystems über die Daten- und Energieversorgungsleiterbahn empfangenen Steuersignalen zu aktivieren. Dies bietet den Vorteil, dass möglichst früh in der Warnkette und automatisiert oder semi-automatisiert Löschversuche unter Zuhilfenahme des Brandbekämpfungssystems vorgenommen werden können, um die Ausbreitung von Brandherden in einem frühen Stadium eindämmen zu können. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass durch die Lokalisierbarkeit des detektierten Brandherds aufgrund der räumlichen Verteilung der Sensormodulabschnitte gezielt lokale Brandbekämpfungssystem aktiviert werden können, die durch die Nähe zum vermuteten Brandherd nur mit entsprechend geringen Mengen bzw. kleinen Ausführungsvarianten an Brandbekämpfungsmitteln ausgestattet werden müssen.
Gemäß einigen weiteren Ausführungsformen des Brandschutzsystems oder des Rauch- und Brandherddetektionssystems können ein oder mehrere Sensormodulabschnitte des Rauch- und Brandherddetektionssystems hinter einem Kabinenmonument des Flugzeugs, hinter einem Innenverkleidungselement des Flugzeugs oder hinter einer Cockpitarmatur des Flugzeugs adhäsiv befestigt werden. Dadurch lassen sich auch schwer zugängliche, schwer einsehbare und/oder räumlich beengte Bereiche im Inneren eines Flugzeugs effektiv auf die Entstehung von Rauch oder Brandherden überwachen.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

1 ein schematisches Blockschaubild eines Rauch- und Brandherddetektionssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung des Schichtaufbaus des Rauch- und Brandherddetektionssystems in 1;
3 ein schematisches Blockschaubild eines Brandschutzsystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
4 eine schematische Illustration eines Flugzeugs mit einem im Innenraum des Flugzeugs angeordneten Rauch- und Brandherdetektionssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
5 schematische Blockschaubilder von Sensormodulen zur Verwendung in einem Rauch- und Brandherdetektionssystem oder einem Brandschutzsystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
6 ein schematisches Blockschaubild eines Rauch- und Brandherddetektionssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Detektion von Rauch und Brandherden gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Die beiliegenden Figuren sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt. Richtungsangebende Terminologie wie etwa „oben“, „unten“, „links“, „rechts“, „über“, „unter“, „horizontal“, „vertikal“, „vorne“, „hinten“ und ähnliche Angaben werden lediglich zu erläuternden Zwecken verwendet und dienen nicht der Beschränkung der Allgemeinheit auf spezifische Ausgestaltungen wie in den Figuren gezeigt.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
In der folgenden Beschreibung wird auf flexible Leiterplatten („flexible printed circuits“, FPC) Bezug genommen, die auf isolierenden biegeschlaffen Foliensubstraten Leiterbahnen sowie elektrische Schaltkreise aufweisen, die durch geeignete Drucktechniken auf die Foliensubstrate aufgebracht sind. Dabei werden ein oder mehrere elektrische Kontaktstellen auf den Leiterplatten durch die gedruckten Leiterbahnen und elektrischen Schaltkreise elektrisch untereinander gekoppelt. Spezielle Druckproduktionsverfahren ermöglichen die Abbildung zweidimensionaler Leiterbahnmuster auf den Foliensubstraten. Beispielsweise kann eine Kupferschicht mit einer Dicke zwischen 10 µm und 200 µm auf einem zwischen 2 µm und 50 µm, insbesondere etwa 10 µm bis 15 µm dicken Polyimid-Substrat aufkaschiert werden. Diese Kupferschicht kann dann ätztechnisch zur Freistellung des zweidimensionalen Leiterbahnmusters behandelt werden.
FPCs ermöglichen eine Ausbildung von elektrischen Funktionsmodulen sowie eine zielgerichtete elektrische Kontaktierung auf sehr engem Raum, da die FPCs eine Dicke von nur wenigen Millimetern aufweisen. Zudem sind aus FPCs aufgebaute elektrische Systeme sehr leicht und erlauben auch bei mechanischer Zug-, Schub-, Torsions- oder Vibrationsbelastung eine Beibehaltung geordneter Leiterbahnführungen. Eine Anpassung an unterschiedliche Einbau- bzw. Anbringungsbedingungen kann durch zusätzliche partielle Versteifungen des Foliensubstrats erfolgen, so dass auf FPCs basierende elektrische Systeme dreidimensional gestaltet werden können.
FPCs im Sinne der vorliegenden Erfindung können mit externen elektrischen Bauelementen über Lötverbindungen, Klebeverbindungen, Schweißverbindungen oder auch Steckverbindungen elektrisch zusammenwirken. Steckverbindungen können beispielsweise über Durchdringungssteckverbinder realisiert werden, die eine über den elektrischen Leiterbahnen und dem Foliensubstrat ausgebildete Isolationsschicht und gegebenenfalls eine leiterspezifische Folienisolation mechanisch durchstoßen und die Leiterbahnen mithilfe von mechanischen Kontaktelementen elektrisch kontaktieren.
Weitere elektronische Elemente können auf dem Foliensubstrat beispielsweise als oberflächenmontierte Bauelemente („surface mounted devices“, SMDs) aufgebracht und in geeigneter Weise mit den gedruckten Leiterbahnen und Schaltkreisen elektrisch verbunden werden. Zudem können auf dem Foliensubstrat eines FPC integrierte Schaltungen ausgebildet werden.
1 zeigt eine beispielhafte schematische Illustration eines Rauch- und Brandherdetektionssystems 10 in Blockschaubilddarstellung. Das Rauch- und Brandherdetektionssystem 10 kann beispielsweise in einem Flugzeug, wie etwa dem in 4 beispielhaft abgebildeten Passagierflugzeug A, implementiert werden. Das Rauch- und Brandherdetektionssystem 10 kann als Teil eines Brandschutzsystems implementiert werden, beispielsweise des im Zusammenhang mit 3 exemplarisch illustrierten und erläuterten Brandschutzsystems 20. Auch das Brandschutzsystem 20 kann beispielsweise in einem Flugzeug, wie etwa dem in 4 beispielhaft abgebildeten Passagierflugzeug A, implementiert werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung des Schichtaufbaus des Rauch- und Brandherddetektionssystems 10 der 1. Wie in 2 dargestellt, umfasst ein Rauch- und Brandherdetektionssystem 10 eine flexible Leiterplatte 1, welche beispielsweise als flexibles Band mit einem Foliensubstrat 2, einer auf dem Foliensubstrat 2 ausgebildeten Leiterschicht 3 und eine auf der Leiterschicht 3 ausgebildeten Abdeckisolierschicht 4 ausgestaltet ist. Das Foliensubstrat 2 kann beispielsweise aus einem Harzfilm mit hinreichender Flexibilität bestehen oder einen solchen Harzfilm umfassen. Ein beispielhaftes Material für die Bildung des Harzfilms kann eine Polyimidfolie sein, die eine gute Hitzebeständigkeit sowie eine geeignete mechanische Stabilität und eine gute chemische Beständigkeit aufweist. Das Foliensubstrat 2 kann eine Dicke von etwa 2 µm bis 50 µm, vorzugsweise zwischen etwa 5 µm und 30 µm, ganz besonders bevorzugt zwischen etwa 10 µm und 15 µm aufweisen.
Die äußere Form des Foliensubstrats 2 und damit der flexiblen Leiterplatte 1 insgesamt kann mit einer im Allgemeinen rechteckigen, flachen und streifenförmigen Gestalt ausgebildet ist, die sich in Längsrichtung der flexiblen Leiterplatte 1 erstreckt. Insbesondere kann die flexible Leiterplatte 1 einen ersten Schnittstellen bildenden Endabschnitt 11 und einen auf der gegenüberliegenden Seite der streifenförmigen Erstreckung befindlichen zweiten Endabschnitt 13 aufweisen. Zwischen dem ersten Endabschnitt 11 und dem zweiten Endabschnitt 13 verlaufen ein oder mehrere Leiterpfadabschnitte, welche aus der Leiterschicht 3 durch geeignete Strukturierungsmaßnahmen wie Kaschieren und anschließendes selektives Ätzen herausgestellt worden sind. Die Leiterpfadabschnitte verlaufen im Allgemeinen durch eine Anzahl von Sensormodulabschnitten 12a, 12b und 12c, welche sich entlang der Erstreckung der streifenförmigen flexiblen Leiterplatte 1 an unterschiedlichen Längenerstreckungspositionen befinden. Für die Ausbildung der Leiterschicht 3 können Metallfolien wie etwa Edelstahlfolien, Titanfolien, Goldfolien, Silberfolien, Platinfolien, Kupferfolien oder aus entsprechenden Legierungen selbiger Materialien verwendet werden, die durch geeignete Bearbeitungsmaßnahmen zur Ausbildung eines zweidimensionalen Leiterbahnmusters strukturiert werden. Es kann jedoch auch möglich sein, durch ortsselektive Aufdampfung oder anderweitige Aufbringung von Metallmaterialien wie Edelstahl, Titan, Gold, Silber, Platin, Kupfer oder von entsprechenden Legierungen selbiger Materialien Leiterbahnen zu einem zweidimensionalen Leiterbahnmuster zusammenzustellen. Derart gebildete Leiterbahnmuster können insbesondere eine Dicke zwischen 10 µm und 200 µm aufweisen.
Selbstverständlich sollte klar sein, dass die Leiterschicht 3 selbst aus mehreren Unterschichten bestehen kann, deren Dicke im Gesamten gegenüber der flächigen Ausdehnung der Leiterbahnmuster vernachlässigbar ist. Wenn in der vorliegenden Offenbarung daher von einem zweidimensionalen Leiterbahnmuster gesprochen wird, bedeutet dies ein Leiterbahnmuster, welches zwar gegebenenfalls in mehreren Ebenen in der Ebene der Leiterschicht 3 aufgebaut sein kann, dessen Erstreckung in einer Raumrichtung jedoch gegenüber der Erstreckung in den übrigen zwei Raumrichtungen erheblich geringer ist.
Auf dem Foliensubstrat 2 können in elektrischer Kontaktierung mit Kontaktstellen der Leiterschicht 3 verschiedene weitere Bauelemente wie beispielsweise Steuereinrichtungen 15 oder Sensormodule 19a, 19b oder 19c aufgebracht werden. Die Steuereinrichtungen 15 können beispielsweise feldprogrammierbare Logikgatteranordnungen („Field Programmable Gate Array“, FPGA), anwendungsspezifische integrierte Schaltung („application specific integrated circuits“, ASIC), programmierbare logische Schaltungen („programmable logic devices“, PLD), Mikroprozessoren, Mikrocontroller oder andere ansteuerbare Komponenten sein. Die Sensormodule 19a, 19b oder 19c können beispielsweise oberflächenmontierte Bauelemente („surface mounted devices“, SMDs) aufweisen. Zum Beispiel können Rauchdetektoren, Hitzesensoren, chemische Sensoren, Gassensoren wie Kohlenmonoxidsensoren oder Stickoxidsensoren, mikrofluidische Elemente, Helligkeitssensoren, Infrarotsensoren, optronische Sensoren, mikrooptische oder mikroelektromechanische Sensoren (MEMS), und ähnliche Sensortypen als Sensormodule 19a, 19b oder 19c eingesetzt und auf verschiedenen der Sensormodulabschnitte 12a, 12b und 12c aufgebracht werden.
Beispielsweise können als Sensormodule 19a, 19b oder 19c auch Metalloxid-Gassensorelemente verwendet werden, die basierend auf einer Änderung in den Leitwerten einer gassensitiven Metalloxid-Halbleiterschicht die Folgen von der Einwirkung verschiedener Gase messen können. Metalloxid-Gassensorelemente können abhängig von der Gasart auf oxidierende oder reduzierende Gase in Konzentrationsbereichen von bis zu wenigen Teilen pro Milliarde Leitwertänderungen detektieren. Dadurch können mehrere gassensitive Schichten in einem Metalloxid-Gassensorelement eingesetzt werden, die auch Gasgemische auswerten können. Der Einsatz von Metalloxid-Gassensorelementen als Sensormodule 19a, 19b oder 19c auf den Sensormodulabschnitten 12a, 12b und 12c kann vorteilhafterweise dazu dienen, die Luftqualität der Umgebungsluft in der lokalen Umgebung der Sensormodulabschnitte 12a, 12b und 12c zu messen. Häufig kann der Anstieg des Anteils bestimmter Gase in der Umgebungsluft ein Frühwarnindikator für potentielle Brandherde sein. Das Rauch- und Brandherdetektionssystem 10 kann unter Zuhilfenahme von verteilten Metalloxid-Gassensorelementen in der Lage sein, Indikatorsignale auszugeben, die bei Wartungszyklen für eine präventive Wartungsstrategie hinsichtlich potentieller Brandorte berücksichtigt werden können.
Beispielhaft ist ohne Beschränkung der Allgemeinheit auf den Sensormodulabschnitten 12a, 12b und 12c jeweils ein Sensormodul in 1 und 2 abgebildet - es sollte jedoch klar sein, dass auf den Sensormodulabschnitten 12a, 12b und 12c auch kein Sensormodul oder mehr als ein Sensormodul implementiert werden kann. Ferner ist die Art der Sensormodule je Sensormodulabschnitt 12a, 12b und 12c nicht beschränkt, und es kann möglich sein, auf einem oder mehreren Sensormodulabschnitten 12a, 12b und 12c eine Anzahl von Sensormodulen gleichen Sensortyps oder unterschiedlichen Sensortyps anzuordnen. Weiterhin können auch auf den Sensormodulabschnitten 12a, 12b und 12c ein oder mehrere Steuereinrichtungen 15 implementiert werden, auch wenn in 1 und 2 nur im Endabschnitt 11 eine Steuereinrichtung 15 beispielhaft illustriert ist. Die Art der Steuereinrichtungen 15 kann sich von Sensormodulabschnitt zu Sensormodulabschnitt ebenfalls unterscheiden - beispielsweise kann auf einem Sensormodulabschnitt ein Mikroprozessor und auf einem anderen Sensormodulabschnitt ein FPGA implementiert werden.
Die aktiven Bauelemente, d.h. diejenigen Komponenten, die aktive Messungen oder Signalausgaben vornehmen, wie beispielsweise die Steuereinrichtung 15 des ersten Endabschnitts 11 oder Steuereinrichtungen wie FPGAs, ASICs oder Mikroprozessoren der Sensormodulabschnitte 12a, 12b und 12c können lokal über Superkondensatoren oder Ultrakondensatoren gebrückt werden. Die Superkondensatoren können kurzzeitig kleine Ströme zum Datenerhalt und zum temporären Erhalt der Kommunikationsfähigkeit der Steuereinrichtung 15 oder der aktiven Bauelemente der Sensormodulabschnitte 12a, 12b und 12c dienen, indem bei einem Ausfall der externen Stromversorgung statische Speicher der Steuereinrichtungen bzw. aktiven Bauelemente aus der in den Superkondensatoren gespeicherten Ladung für eine gewisse Notlaufzeit mit elektrischer Energie beliefert werden. Dies bietet den Vorteil, dass im Falle eines Brandausbruchs und dementsprechender Beeinträchtigung der externen Stromversorgung das Rauch- und Brandherddetektionssystem 10 zumindest so lange noch funktionsfähig bleibt, bis die aktiven Bauelemente der Sensormodulabschnitte 12a, 12b und 12c lokale Brandbekämpfungsmaßnahmen eingeleitet haben oder zumindest Warnsignale an ein externes System abgesetzt haben.
Über der Leiterschicht 3 sowie gegebenenfalls den Steuereinrichtungen 15 und Sensormodulen 19a, 19b oder 19c kann eine Gehäuseschicht 4 als Vergussschicht aus flexiblem dielektrischem Material angeordnet, die selbige Komponenten in der flexiblen Leiterplatte 1 einbettet. Dadurch entsteht eine robuste Schutzstruktur zum Schutz der flexiblen Leiterplatte 1. Insbesondere kann die Gehäuseschicht 4 aus einem feuerfesten oder zumindest feuerretardierenden Material bestehen. Als Material für die Gehäuseschicht 4 können Kunststoffe verwendet werden, wie beispielsweise Polyimid (PI), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethylenterephthalat (PET), Epoxid, Acryl, Phthalsäureanhydrid (PSA) oder Kombinationen dieser Materialien.
Auf der der Leiterschicht 3 und der Gehäuseschicht 4 abgewandten Seite des Foliensubstrats 12 kann eine Adhäsivschicht 5 angeordnet werden, beispielsweise aus Acrylklebstoffen, Epoxidklebstoffen oder Resolphenolklebstoffen auf Elastomerbasis. Insbesondere Resolphenolklebstoffe können für ein Rauch- und Brandherddetektionssystem 10 günstige flammenretardierende Eigenschaften aufweisen. Ebenso kann es möglich sein, als Adhäsivschicht 5 eine mechanische Haftvermittlungsschicht wie etwa eine Hakenschicht oder eine Flauschschicht eines Haken-und-Flausch-Haftsystems bzw. Klettverbindungssystems zu implementieren. Über die Adhäsivschicht 5 kann die flexible Leiterplatte 1 bzw. die Sensormodulabschnitte 12a, 12b und 12c adhäsiv an geeigneten Stellen in einem Flugzeug A angebracht werden, insbesondere an schwer zugänglichen und räumlich beengten Orten wie etwa hinter einem Kabinenmonument des Flugzeugs A, hinter einem Innenverkleidungselement des Flugzeugs A oder hinter einer Cockpitarmatur des Flugzeugs A.
1 zeigt den funktionellen Aufbau des im Zusammenhang mit 2 beschriebenen Rauch- und Brandherddetektionssystems 10. Dabei kann die Ansicht der 1 als eine Draufsicht auf die flexible Leiterplatte 1 angesehen werden, die in 2 in seitlicher Schnittansicht illustriert ist.
Das Rauch- und Brandherddetektionssystem 10 weist einen - in der 1 links dargestellten - ersten Endabschnitt 11 mit einer elektronischen Steuereinrichtung 15 und einer mit der elektronischen Steuereinrichtung 15 gekoppelten Daten- und Energieversorgungsschnittstelle P auf. Diese elektronische Steuereinrichtung 15 kann beispielsweise ein FPGA, ein ASIC, ein PLD, ein Mikrocontroller oder ein Mikroprozessor sein, welcher auf dem Foliensubstrat 2 aufgebracht ist. Der erste Endabschnitt 11 dient als Eingangs- und Ausgangsmodul für die Kommunikation von und mit den nachgelagerten Sensormodulabschnitten 12a, 12b, 12c. Neben der gekoppelten Daten- und Energieversorgungsschnittstelle P, die einerseits eine Stromversorgung der aktiven Komponenten der Sensormodulabschnitte 12a, 12b, 12c gewährleistet und andererseits den Austausch von Daten zwischen dem Rauch- und Brandherddetektionssystem 10 und externen Einrichtungen oder Netzwerkknoten ermöglicht, kann der erste Endabschnitt 11 über eine mit der elektronischen Steuereinrichtung 15 gekoppelte serielle Datenbusschnittstelle B verfügen. Ferner kann auch eine diskrete Eingabe-/Ausgabeschnittstelle D für den Austausch von Konfigurationsdaten der Steuereinrichtung 15 vorgesehen werden. Die Daten- und Energieversorgungsschnittstelle P kann beispielsweise eine PoE-Schnittstelle („power over ethernet“) oder eine PLC-Schnittstelle („powerline communication“) sein.
Die Steuereinrichtung 15 kann auch über LED-Anzeigen 15a verfügen, über die der Status des Rauch- und Brandherddetektionssystems 10 abgelesen werden kann, ohne dass die einzelnen Sensormodulabschnitte 12a, 12b, 12c, die unter Umständen an schwer zugänglichen oder nicht einsehbaren Stellen verbaut sind, einzeln überprüft werden müssten.
Neben der Möglichkeit des drahtgebundenen Datenaustauschs über die Schnittstellen P, D und/oder B können auch drahtlose Kommunikationsmodule 16a, 16b, 16c auf dem ersten Endabschnitt 11 vorgesehen werden. Beispielsweise kann das Rauch- und Brandherddetektionssystem 10 über eine WLAN- oder WiFi-Schnittstelle 16a, eine RFID-Schnittstelle 16b oder eine Schnittstelle 16c für induktive Datenübertragung, wie etwa eine Powermat-, eine WiTricity- oder eine Qi-Schnittstelle aufweisen. Der erste Endabschnitt 11 kann zudem über Masseanschlüsse G1 und G2 verfügen, über die jeweils das Gehäuse bzw. die Gleichstromzufuhrleitung geerdet werden kann.
An einem dem ersten Endabschnitt 11 der flexiblen Leiterplatte 1 gegenüberliegenden Ende - in 1 rechts dargestellt - befindet sich ein zweiter Endabschnitt 13 mit einem Masseanschluss G3, der die Stromversorgung der Sensormodulabschnitte 12a, 12b, 12c zum Ende der flexiblen Leiterplatte 1 erdet. In der elektrischen Leiterschicht 3 verläuft eine Daten- und Energieversorgungsleiterbahn PL zwischen der Daten- und Energieversorgungsschnittstelle P des ersten Endabschnitts 11 und dem Masseanschluss G3 des zweiten Endabschnitts 13. Die Daten- und Energieversorgungsleiterbahn PL dient zur Verschaltung der aktiven Komponenten 19a, 19b, 19c ein oder mehrerer Sensormodulabschnitte 12a; 12b; 12c. Diese Sensormodulabschnitte 12a; 12b; 12c können durch Bereiche 14 ohne aktive Komponenten (siehe Modul (A) in 5) voneinander beabstandet werden. Die Bereiche 14 können unterschiedliche Längen aufweisen, so dass sich die Sensormodulabschnitte 12a; 12b; 12c gezielt an unterschiedlichen Längserstreckungspositionen entlang der flexiblen Leiterplatte 1 zwischen dem ersten Endabschnitt 11 und dem zweiten Endabschnitt 13 angeordnet lassen.
Die Sensormodulabschnitte 12a; 12b; 12c können neben der Daten- und Energieversorgungsleiterbahn PL auch über eine systeminterne Datenbusleitung B1; B2 miteinander verbunden werden. Diese systeminterne Datenbusleitung B1; B2 kann - wie in 1, 2, 3 und 6 dargestellt - über je zwei Adern verfügen, die im ersten Endabschnitt 11 über einen Endwiderstand 17 und im zweiten Endabschnitt 13 über einen Endwiderstand 18 abgeschlossen werden. Über die systeminterne Datenbusleitung können die aktiven Komponenten der einzelnen Sensormodulabschnitte 12a; 12b; 12c untereinander kommunizieren.
In 1, 2, 3 und 6 sind jeweils drei Sensormodulabschnitte 12a, 12b, 12c explizit dargestellt - es sollte jedoch klar sein, dass die Anzahl der Sensormodulabschnitte je nach Anwendung variieren kann und dass mehr oder weniger als drei Sensormodulabschnitte 12a, 12b, 12c ebenso vorgesehen werden können.
Die Sensormodulabschnitte 12a, 12b, 12c werden mit aktiven Komponenten 19a, 19b, 19c bestückt, um entsprechende Sensorik für die Detektion von Rauch oder entstehenden Brandherden an den jeweiligen Längserstreckungspositionen bereitstellen zu können. Die Allgemeinheit nicht beschränkende Beispiele für die Ausgestaltung solcher Sensormodulabschnitte 12 sind in den Modulen (B), (C) und (D) in 5 beispielhaft illustriert.
Ein Sensormodulabschnitt 12 kann beispielsweise einen Temperatursensor TS mit kaskadierten Temperatursensorelementen unterschiedlicher Sensorschwellwerte aufweisen. Im Beispiel des Moduls (B) ist ein solcher Temperatursensor TS mit einer Kaskade aus zwei Temperatursensorelementen dargestellt, wobei jedoch klar sein sollte, dass auch eine Kaskade aus mehr als zwei Temperatursensorelementen implementiert werden kann. Die Temperatursensorelemente können beispielsweise Bimetall-Sensoren, Theermorelais oder Gedächtnislegierungs-Sensoren sein, deren Auslösetemperatur das Überschreiten eines einstellbaren Temperaturschwellwerts durch die Umgebungstemperatur kennzeichnet. Über die Daten- und Energieversorgungsleiterbahn PL bzw. die systeminterne Datenbusleitung B1 kann das Auslösen solcher Temperatursensorelemente an die elektronische Steuereinrichtung 15 und daraufhin nach außen kommuniziert werden.
Modul (C) der 5 zeigt einen Sensormodulabschnitt 12 mit einer Sensorsteuereinrichtung MP und einem mit der Sensorsteuereinrichtung MP einfachen Temperatursensor TS. Dessen Sensorschwellwert kann beispielsweise einstellbar sein, so dass die elektronische Steuereinrichtung 15 über die systeminterne Datenbusleitung die lokale Sensorsteuereinrichtung MP instruieren kann, den Sensorschwellwert des angeschlossenen Temperatursensors TS auf einen vorgebbaren Wert zu setzen. Die Sensorsteuereinrichtung MP kann auch ein Auslösen des Temperatursensors TS detektieren und als Indikatorsignal an die elektronische Steuereinrichtung 15 zurückgeben. Die Sensorsteuereinrichtung MP kann zudem über ein einrichtungsinternes Kommunikationsmodul für eine drahtlose Kommunikation mit Sensorsteuereinrichtungen MP anderer bzw. benachbarter Sensormodulabschnitte 12 aufweisen.
Modul (D) der 5 zeigt einen Sensormodulabschnitt 12 mit einer Sensorsteuereinrichtung MP, einem mit der Sensorsteuereinrichtung MP einfachen Temperatursensor TS und einem zusätzlichen Rauchdetektor S. Der Rauchdetektor S kann die lokale Entwicklung von Rauch in der Nähe des Sensormodulabschnitts 12 detektieren. Dadurch kann die Sensorsteuereinrichtung MP neben den Messwerten des Temperatursensors TS auch auf die Messwerte des Rauchdetektors S zurückgreifen. Beispielsweise kann die Sensorsteuereinrichtung MP erst dann ein Indikatorsignal an die elektronische Steuereinrichtung 15 zurückgeben, wenn ein Abgleich der Messwerte des Temperatursensors TS mit den Messwerten des Rauchdetektors S eine hinreichend hohe Wahrscheinlichkeit ergibt, dass tatsächlich ein Brandherd detektiert worden ist. Dadurch können irrtümlich ausgegebene Indikatorsignale und damit Fehlalarme in vorteilhafter Weise vermieden werden. Der Rauchdetektor S kann auch ein Metalloxid-Gassensorelement sein, welches basierend auf einer Änderung in den Leitwerten einer gassensitiven Metalloxid-Halbleiterschicht die Folgen von der Einwirkung verschiedener Gase messen kann. Ein solches Metalloxid-Gassensorelement kann statt eines Rauchdetektors S oder zusätzlich zu einem Rauchdetektor S auf dem Sensormodulabschnitt 12 implementiert werden. Es sollte auch klar sein, dass in 5 beispielhaft und aus Gründen der Übersichtlichkeit nur ein Sensorelement S illustriert ist, aber in jedem der Sensormodulabschnitte 12 auch mehr als ein Sensorelement S gleichen oder unterschiedlichen Sensortyps verbaut werden kann.
Wie in 6 gezeigt, können mehrere solcher flexibler Leiterplatten 1 über ihre Daten- und Energieversorgungsschnittstellen P und/oder die systeminternen Datenbusleitung B1, B2 untereinander gekoppelt werden. Beispielsweise können mehrere streifen- oder bandförmige flexible Leiterplatten 1 nebeneinander zu einer Matrix an Sensormodulabschnitten 12a, 12b, 12c gekoppelt werden, die dann eine flächige Verteilung von Sensormodulabschnitten 12a, 12b, 12c in einem Rauch- und Brandherddetektionssystem 10 ermöglichen. Solche „Sensormodulteppiche“ können dazu dienen, schwer zugängliche großflächige Bereiche hinter Seitenwänden von Kabinenmonumenten in Flugzeugen oder hinter größeren Armaturentafeln mit vielen elektrischen Instrumenten und Kabeln in Cockpits von Flugzeugen auszukleiden und eine zweidimensional aufgelöste Lokalisierung von potentiellen Brandherden über die entsprechende Verteilung von Sensormodulabschnitten 12a, 12b, 12c benachbarter flexibler Leiterplatten 1 zu gewährleisten.
3 zeigt, wie das im Zusammenhang mit den 1, 2, 5 und 6 illustrierte und erläuterte Rauch- und Brandherddetektionssystem 10 in einem Brandschutzsystem 20 eingesetzt werden kann. An geeigneten Stellen entlang der Erstreckung der flexiblen Leiterplatte 1 können ein oder mehrere mit dem Rauch- und Brandherddetektionssystem 10 über die Daten- und Energieversorgungsleiterbahn PL gekoppelte Brandbekämpfungssysteme 21 installiert werden. Diese Brandbekämpfungssysteme 21 weisen eine aktive Brandbekämpfungssteuereinrichtung 25 wie etwa einen FPGA, einen ASIC, einen PLD, einen Miktorcontroller oder einen Mikroprozessor auf. Die Brandbekämpfungssteuereinrichtung 25 kann über entsprechende Statusanzeigen 25a, eine Daten- und Energieversorgungsschnittstelle P, Masseschnittstellen G1 und G2 sowie gegebenenfalls über drahtlose Kommunikationsschnittstellen 26a, 26b und 26c verfügen, analog zu dem ersten Endabschnitt 11 der flexiblen Leiterplatte 1. Über die Brandbekämpfungssteuereinrichtung 25 kann ein Brandbekämpfungsmittel 22 des Brandbekämpfungssystems 21 aktiviert werden, beispielsweise eine ansteuerbare Patrone mit Löschflüssigkeit oder Löschschaum.
In Abhängigkeit von Steuersignalen, die von der elektronischen Steuereinrichtung 15 des Rauch- und Brandherddetektionssystems 10 über die Daten- und Energieversorgungsleiterbahn PL ausgegeben werden, können die Brandbekämpfungssteuereinrichtungen 25 gezielt und ortsaufgelöst angesteuert werden, um lokale Brandbekämpfungsmaßnahmen einzuleiten. Diese lokalen Brandbekämpfungsmaßnahmen können darauf basieren, an welchem der Sensormodulabschnitte des Rauch- und Brandherddetektionssystems 10 Rauch und/oder potentielle Brandherde detektiert worden sind.
7 zeigt ein Verfahren M zur Detektion von Rauch und Brandherden, insbesondere für den Einsatz in einem Flugzeug. Das Verfahren M kann beispielsweise in einem Flugzeug A wie in 4 dargestellt angewandt werden. Dabei kann das Verfahren M unter Zuhilfenahme der im Zusammenhang mit den 1, 2, 5 und 6 erläuterten Komponenten eines Rauch- und Brandherddetektionssystems 10 oder im Zusammenhang mit den 3 erläuterten Komponenten eines Brandschutzsystems 20 implementiert werden.
Das Verfahren M weist als ersten Schritt M1 ein Befestigen M1 von ein oder mehreren Sensormodulabschnitten 12a; 12b; 12c einer flexiblen Leiterplatte 1 eines - und Brandherddetektionssystems 10 an auf die Entstehung von Rauch oder Brandherden zu überwachenden und räumlich voneinander getrennten Orten auf. Wenn einer oder mehrere der Sensormodulabschnitten 12a; 12b; 12c über deren Temperatursensoren TS oder Rauchdetektoren S Rauch oder Brandherde detektieren sollten, kann in einem zweiten Schritt M2 dieser Sensormodulabschnitt zu dem vermuteten Ort der Entstehung von Rauch oder Brandherden zugeordnet werden. Die elektronische Steuereinrichtung 15 an der Daten- und Energieversorgungsschnittstelle P kann in einem dritten Schritt M3 dann ein Warnsignal ausgeben, welches den vermuteten Ort der Entstehung von Rauch oder Brandherden auf der Basis des zugeordneten Sensormodulabschnitte 12a, 12b, 12c angibt. Die Informationen des Warnsignals können beispielsweise an ein nachgelagertes externes Netzwerk 30, wie beispielsweise ein Netzwerk 30 in einem Flugzeug A (siehe 4) ausgeben werden, welches die Informationen dann für eine gezielte Fehlersuche, einen gezielten und zeitnahen Brandbekämpfungsversuch oder für Wartungszwecke verwenden kann.
In der vorangegangenen detaillierten Beschreibung sind verschiedene Merkmale zur Verbesserung der Stringenz der Darstellung in einem oder mehreren Beispielen zusammengefasst worden. Es sollte dabei jedoch klar sein, dass die obige Beschreibung lediglich illustrativer, keinesfalls jedoch beschränkender Natur ist. Sie dient der Abdeckung aller Alternativen, Modifikationen und Äquivalente der verschiedenen Merkmale und Ausführungsbeispiele. Viele andere Beispiele werden dem Fachmann aufgrund seiner fachlichen Kenntnisse in Anbetracht der obigen Beschreibung sofort und unmittelbar klar sein.
Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien und ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis bestmöglich darstellen zu können. Dadurch können Fachleute die Erfindung und ihre verschiedenen Ausführungsbeispiele in Bezug auf den beabsichtigten Einsatzzweck optimal modifizieren und nutzen. In den Ansprüchen sowie der Beschreibung werden die Begriffe „beinhaltend“ und „aufweisend“ als neutralsprachliche Begrifflichkeiten für die entsprechenden Begriffe „umfassend“ verwendet. Weiterhin soll eine Verwendung der Begriffe „ein“, „einer“ und „eine“ eine Mehrzahl derartig beschriebener Merkmale und Komponenten nicht grundsätzlich ausschließen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2396971 B1 [0004]
US 6958689 B2 [0004]
US 7373260 B2 [0004]

Claims

Rauch- und Brandherddetektionssystem (10), umfassend: eine flexible Leiterplatte (1) mit einem Foliensubstrat (2) und einer auf dem Foliensubstrat (2) ausgebildeten elektrischen Leiterschicht (3), welche ein zweidimensionales Leiterbahnmuster in der Ebene der elektrischen Leiterschicht (3) aufweist, wobei die flexible Leiterplatte (1) aufweist: einen ersten Endabschnitt (11) mit einer elektronischen Steuereinrichtung (15) und einer mit der elektronischen Steuereinrichtung (15) gekoppelten Daten- und Energieversorgungsschnittstelle (P); einem zweiten Endabschnitt (13) mit einem Masseanschluss (G3); einer in der elektrischen Leiterschicht (3) ausgebildeten Daten- und Energieversorgungsleiterbahn (PL), welche zwischen der Daten- und Energieversorgungsschnittstelle (P) des ersten Endabschnitts (11) und dem Masseanschluss (G3) des zweiten Endabschnitts (13) verläuft; und ein oder mehrere Sensormodulabschnitte (12a; 12b; 12c), welche an unterschiedlichen Längserstreckungspositionen entlang der flexiblen Leiterplatte (1) zwischen dem ersten Endabschnitt (11) und dem zweiten Endabschnitt (13) angeordnet sind, und welche jeweils mindestens einen Temperatursensor (TS) und/oder einen Rauchdetektor (S) aufweisen.
Rauch- und Brandherddetektionssystem (10) gemäß Anspruch 1, wobei mindestens einer der Sensormodulabschnitte (12a; 12b; 12c) eine Sensorsteuereinrichtung (MP) aufweist, welche dazu ausgelegt ist, den Temperatursensor (TS) und/oder den Rauchdetektor (S) des Sensormodulabschnitts (12a; 12b; 12c) anzusteuern.
Rauch- und Brandherddetektionssystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der erste Endabschnitt (11) weiterhin eine mit der elektronischen Steuereinrichtung (15) gekoppelte serielle Datenbusschnittstelle (B) aufweist.
Rauch- und Brandherddetektionssystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Endabschnitt (11) weiterhin mindestens eine mit der elektronischen Steuereinrichtung (15) gekoppelte drahtlose Übertragungsschnittstelle (16a; 16b; 16c) aufweist.
Rauch- und Brandherddetektionssystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in der elektrischen Leiterschicht (3) zwischen dem ersten Endabschnitt (11) und dem zweiten Endabschnitt (12) mindestens eine systeminterne Datenbusleitung (B1; B2) verläuft, welche die Sensormodulabschnitte (12a; 12b; 12c) untereinander in datenkommunikativer Wirkverbindung koppelt.
Rauch- und Brandherddetektionssystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mindestens einer der Sensormodulabschnitte (12a; 12b; 12c) einen Temperatursensor (TS) mit kaskadierten Temperatursensorelementen unterschiedlicher Sensorschwellwerte aufweist.
Rauch- und Brandherddetektionssystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mindestens einer der Sensormodulabschnitte (12a; 12b; 12c) einen Temperatursensor (TS) mit einstellbarem Sensorschwellwert und eine Sensorsteuereinrichtung (MP) aufweist, welche dazu ausgelegt ist, den Sensorschwellwert des Temperatursensors (TS) einzustellen.
Rauch- und Brandherddetektionssystem (10) gemäß Anspruch 7, wobei der mindestens eine der Sensormodulabschnitte (12a; 12b; 12c) einen Rauchdetektor (S) aufweist, und wobei die Sensorsteuereinrichtung (MP) weiterhin dazu ausgelegt ist, Messwerte des Rauchdetektors (S) mit Messwerten des Temperatursensors (TS) zu plausibilisieren.
Rauch- und Brandherddetektionssystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die elektronische Steuereinrichtung (15) einen FPGA, einen ASIC, eine PLD, einen Mikrocontroller oder einen Mikroprozessor aufweist.
Brandschutzsystem (20), umfassend: ein Rauch- und Brandherddetektionssystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9; und mindestens ein mit dem Rauch- und Brandherddetektionssystem (10) über die Daten- und Energieversorgungsleiterbahn (PL) gekoppeltes Brandbekämpfungssystem (21), welches eine Brandbekämpfungssteuereinrichtung (25) und ein über die Brandbekämpfungssteuereinrichtung (25) aktivierbares Brandbekämpfungsmittel (22) aufweist.
Brandschutzsystem (20) gemäß Anspruch 10, wobei die Brandbekämpfungssteuereinrichtung (25) dazu ausgelegt ist, das Brandbekämpfungsmittel (22) in Abhängigkeit von von der elektronischen Steuereinrichtung (15) des Rauch- und Brandherddetektionssystems (10) über die Daten- und Energieversorgungsleiterbahn (PL) empfangenen Steuersignalen zu aktivieren.
Flugzeug (A) mit mindestens einem Brandschutzsystem (20) gemäß Anspruch 10 oder 11 oder mindestens einem Rauch- und Brandherddetektionssystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
Flugzeug (A) gemäß Anspruch 12, wobei mindestens einer der ein oder mehrere Sensormodulabschnitte (12a; 12b; 12c) des Rauch- und Brandherddetektionssystems (10) hinter einem Kabinenmonument des Flugzeugs (A), hinter einem Innenverkleidungselement des Flugzeugs (A) oder hinter einer Cockpitarmatur des Flugzeugs (A) adhäsiv befestigt ist.
Verfahren (M) zur Detektion von Rauch und Brandherden mit einem Rauch- und Brandherddetektionssystems (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend: Befestigen (M1) von ein oder mehreren Sensormodulabschnitten (12a; 12b; 12c) der flexiblen Leiterplatte (1) an auf die Entstehung von Rauch oder Brandherden zu überwachenden und räumlich voneinander getrennten Orten; Zuordnen (M2) eines Ortes, an dem Rauch oder ein Brandherd detektiert worden ist, zu einem der ein oder mehreren Sensormodulabschnitte (12a; 12b; 12c), dessen Temperatursensor (TS) oder Rauchdetektor (S) Rauch oder den Brandherd detektiert hat; und Ausgeben (M3), durch die elektronische Steuereinrichtung (15) an der Daten- und Energieversorgungsschnittstelle (P), eines Warnsignals, welches den vermuteten Ort der Entstehung von Rauch oder Brandherden auf der Basis des zugeordneten ein oder mehreren Sensormodulabschnitte (12a; 12b; 12c) angibt.