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Die
Erfindung betrifft ein Gerät zum Melden von Regenwasser,
Leitungswasser, destilliertem Wasser, Abwasser und anderen Wassern
bzw. Flüssigkeiten mit einer integrierten Sensorfläche
und der Anschlussmöglichkeit beliebig vieler externer Sensorflächen
zur gleichzeitigen Überwachung mehrerer wasserbedrohter
Areale oder Füllstandshöhen, jeweils einem eingebauten
akustischen und optischen Signalgeber und einem integrierten Relais
zur Einbindung in eine Alarmanlage oder Ansteuerung eines Schützes
zum Ein- bzw. Ausschalten von Motoren, Elektromagneten, Ventilen
oder anderer Aktoren.
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Es
ist eine Vielzahl von Geräten zum Auswerten und Melden
von Regenwasser oder Leckwasser bekannt.
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Die
Druckschrift
DE 202
17 667 U1 beschreibt einen schwimmfähigen mobilen
Wassermelder, dessen unten angebrachter Feuchtigkeitssensor im schwimmenden
Zustand ins Wasser eintaucht und dadurch ein Signalgeber ein direktes
Signal oder ein Funksignal zur weiteren Auswertung in einem Signalempfänger
auslöst.
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In
der
DE 20 2008
007 366 U1 wird ein funkgestützter Regenmelder
für den mobilen Einsatz beschrieben, dessen Sendemodul
mit der nach oben zeigenden Sensorfläche an einer Wäscheleine
befestigt werden kann und dessen Empfangsmodul mit einem akustischen
oder optischen Signalgeber von einer überwachenden Person
bei sich getragen wird.
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Im
Elektronikhandel sind bereits zahlreiche Regen- oder Wassermelder
mit optischen und/oder akustischen Signalgebern erhältlich.
Diese sind jedoch entweder als Regenmelder oder Leckwassermelder
ausgeführt und werden örtlich fest installiert oder
können mobil platziert werden. Die bekannten stationären
Regen- oder (Leck-)Wassermelder beziehen ihre Energie meistens über
ein Netzteil aus dem 230 V-Haushaltsnetz. Die bekannten mobilen Regen-
oder (Leck-)Wassermelder sind in der Regel batteriebetrieben und
verbrauchen im eingeschalteten Zustand bereits eine relevante Energiemenge,
z. B. für eine LED-Bereitschaftsanzeige.
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Keiner
der bekannten Regen- oder Wassermelder vereint in sich die Möglichkeit,
in Form eines mobilen Gerätes als Regenmelder, (Leck-)Wassermelder
und Füllstandsmelder verwendet werden zu können
und dabei erst bei Auftreffen von Regen- oder (Leck-)Wasser bzw.
anderen Flüssigkeiten, d. h. erst im aktiven Zustand, eine
für die Entladung der Stromversorgungsbatterie relevante
Energie zu verbrauchen.
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Die
vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein kleines,
handliches und mobil platzierbares Gerät zu schaffen, welches
als Regenmelder, (Leck-)Wassermelder und Füllstandsmelder einsetzbar
ist. Der Stromverbrauch aus einer handelsüblichen Batterie
soll dabei so gering sein, dass diese über mehrere Jahre
einsatzbereit ist, d. h. das Gerät darf nur bei ausgelöstem
Alarm einen nennenswerten Stromverbrauch aufweisen. Das Signal für
eine erfolgte Regen- oder Wassererkennung soll akustisch und/oder
optisch wahrnehmbar sein und über ein intern geschaltetes
Relais mit externen Anschlussbuchsen zur weiteren Verarbeitung zur
Verfügung stehen. Einer Einschränkung des optischen oder
akustischen Signals durch Überflutung des Gerätes
bzw. eindringendes Wasser muss durch geeignete Mittel entgegengewirkt
werden.
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Diese,
der Erfindung zu Grunde liegenden Aufgaben, werden durch die Ausgestaltung
nach den Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
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Der
erfindungsgemäße „Mobile Regen- und Wassermelder” realisiert
die geforderten Aufgaben durch die nachstehend beschriebenen Lösungsmöglichkeiten
und deren vorteilhaften Eigenschaften wie folgt:
Durch die
Verwendung eines hochohmigen CMOS-Gatters zur Beurteilung des Widerstandes von
zu überwachenden Flüssigkeiten kann der „Mobile
Regen- und Wassermelder” sowohl Leitungswasser, Regenwasser
als auch destilliertes Wasser auswerten.
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Durch
den konsequenten Einsatz von CMOS-Technik in der gesamten Auswerte-Logik
verbraucht der „Mobile Regen- und Wassermelder” im Ruhezustand,
auch wenn er eingeschaltet ist, praktisch keinen Strom, d. h. seiner
Stromversorgungsbatterie wird ein Strom von unter 1 μA entnommen. Sämtliche
Verbraucher, wie Signal-LED, akustischer Piezo-Summer, Relais usw.
sind einem CMOS-Gatter nachgeschaltet und verbrauchen erst Strom, wenn
der „Mobile Regen- und Wassermelder” angeschlagen
hat, d. h. Regen oder (Leck-)Wasser meldet.
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Um
den Batteriezustand zu testen, verfingt der „Mobile Regen-
und Wassermelder” über einen Taster „Batterietest”.
Dabei wird die um die Sperrspannung einer Z-Diode verminderte Batteriespannung
an ein CMOS-Gatter gelegt und als dessen Schaltspannung ausgewertet.
Eine Duo-LED zeigt den ausgewerteten Batteriezustand dann mit der Farbe
grün als ausreichend und mit der Farbe rot als unzureichend
an. Da diese Schaltung erst durch Drücken das Tasters „Batterietest” aktiv
wird, verbraucht sie im eingeschalteten Ruhezustand des „Mobilen Regen-
und Wassermelders” auch keinen Strom.
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Wegen
des geforderten Null-Stromverbrauchs im Ruhezustand wird im Normalfall
auf eine Funkvariante des „Mobilen Regen- und Wassermelders” verzichtet.
Für die Überwachung eines entfernt liegenden Areals
ist es möglich, über eine Zweidrahtverbindung
eine externe Sensorfläche anzuschließen. Die Kabellänge
ist hierbei für alle praktischen Anwendungsfälle
beliebig und kann von einigen Zentimetern bis zu 100 m und mehr
betragen.
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Der
beschriebene „Mobile Regen- und Wassermelder” kann
natürlich auch mit einen Sendemodul ausgerüstet
werden, welches parallel zum akustischen und oder optischen Signalgeber
im Alarmfall ein Signal an einen Empfänger sendet. Ist
dieses Sendemodul ebenfalls einem CMOS-Gatter nachgeschaltet, so
bleibt der Ruhestrom-Verbrauch des „Mobilen Regen- und
Wassermelders” zwar im Sendegerät bei Null, aber
das Empfangsgerät zieht ständig Strom, da es ja
stets auf ein Signal wartet.
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Zur
regelmäßigen Funktionsüberprüfung verfügt
der „Mobile Regen- und Wassermelder” desweiteren über
einen Taster „Funktionstest”. Hiermit wird das
Auftreffen einer Flüssigkeit auf die Sensorfläche
simuliert und der Alarm als Test ausgelöst.
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Der „Mobile
Regen- und Wassermelder” besitzt in der Standardausführung
eine im Grundgerät integrierte Sensorfläche mit
chemisch vergoldeten Leiterzügen.
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An
das Grundgerät anschließbar sind weitere externe
Sensorflächen, die alle elektrisch parallel zueinander
geschaltet sind, d. h. ein Alarm wird ausgelöst, sobald
auf wenigstens eine dieser Sensorflächen eine Flüssigkeit
auftrifft. Damit ist es möglich, mehrere Areale gleichzeitig
zu überwachen. Praktisch sinnvoll ist es, beispielsweise
Buchsen für zwei externe Sensorflächen bereits
am Grundgerät vorzusehen. Über einen Knotenpunktverteiler
können aber auch beliebig viele externe Sensorflächen
angeschlossen werden.
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Wird
ein „Mobiler Regen- und Wassermelder” ausschließlich
mit externen Sensorflächen betrieben, ist es sinnvoll,
eine Herstellungsvariante ohne integrierte Geräte-Sensorfläche
zu verwenden. So schließt man aus, dass Verschmutzungen
an der nicht benutzten Geräte-Sensorfläche zu
Fehlmeldungen führen. Stattdessen kann die nunmehr freie
Fläche des Grundgerätes zu dessen Befestigung,
beispielsweise mit Klettverschluss an einer Wand, an einem Gerät
oder in einem Schaltschrank, verwendet werden.
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Die
Möglichkeit, neben der integrierten Geräte-Sensorfläche
auch externe Sensorflächen zu verwenden, eröffnet
weitere Möglichkeiten zur technischen Gestaltung und Verwendung
des „Mobilen Regen- und Wassermelders”. So braucht
man das Grundgerät des „Mobilen Regen- und Wassermelders” nicht
unbedingt wasserdicht oder schwimmfähig zu realisieren.
Dort, wo die Gefahr besteht, dass Wasser in das Gerät eindringt,
werden einfach eine ohne mehrere externe Sensorflächen
in den Wasserbereich platziert und das Grundgerät des „Mobilen Regen-
und Wassermelders” wird lediglich als „Auswertegerät” an
einer wassergeschützten Stelle deponiert. In diesem Fall
kann das Grundgerät mit oder ohne integrierte Sensorfläche
ausgeführt sein.
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Der „Mobile
Regen- und Wassermelder” ist im wesentlichen für
die Einsatzfälle „Regenmelder”, „(Leck-)Wassermelder” und „Füllstandsmelder” konzipiert,
für die folgende Bedienungshinweise beachtet werden sollten:
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Einsatz als Regenmelder:
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Den „Mobilen
Regen- und Wassermelder” kann man z. B. nachts mit der
integrierten Sensorfläche nach oben auf das Fensterbrett
eines weit geöffneten Fensters legen, um bei einsetzendem
Regen geweckt zu werden und das Fenster schließen zu können.
Zum rechtzeitigen Schließen von schrägen Dachfenstern
empfiehlt es sich, einen „Mobilen Regen- und Wassermelder” mit
externer Sensorfläche zu wählen und diese einfach
außen auf einen Dachziegel zu legen oder an geeigneter
Stelle zu befestigen. Das Grundgerät wird dabei im Innenbereich
deponiert.
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Ebenso
interessant ist das Gerät für Campingfreunde im
Wohnmobil/-anhänger oder im Zelt.
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Einsatz als (Leck-)Wassermelder:
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Der „Mobile
Regen- und Wassermelder” kann überall dort verwendet
werden, wo durch auslaufendes Wasser oder undichte Leitungen ein
Schaden verhindert werden soll. Da es sich hierbei vorwiegend um
Anwendungsfälle handelt, bei denen das Gerät im
Alarmfall nicht baldmöglichst aus dem Wasserbereich entfernt
werden kann, sollten vorrangig externe Sensorflächen zum
Einsatz kommen und das Grundgerät wassergeschützt
platziert werden.
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Beispiele:
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- – unter einem Geschirrspülautomaten
oder Wasserboiler, neben/unter einer Waschmaschine,
- – im Keller oder anderswo zur Absicherung von Hauswasseranlagen
und anderen Pumpen, usw.
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Die
externe Sensorfläche (oder das Grundgerät mit
integrierter Sensorfläche) wird einfach mit dem „Gesicht” nach
unten dort hingelegt, wo die Gefahr von unerwünschtem Wasser
am größten ist. Dabei wird zwischen der Bodenfläche
und der Sensorfläche ein kleines, ca. 2 mm dickes, saugfähiges
Kissen aus Löschpapier, Küchenrollenpapier, Toilettenpapier
o. ä. platziert, welches man zuvor selbst geformt hat oder
vom Hersteller mitgeliefert wird. Falls die Bodenfläche
eine zu hohe Feuchtigkeit aufweist und somit die Kissenvariante
nicht einsetzbar ist (der Wassermelder würde sonst ständig
Alarm auslösen), kann es sinnvoll sein, den Abstand zum
Boden zu verkleinern, damit das Gerät bereits bei sehr
niedrigem Wasserstand Alarm auslöst. Hierfür können
2 der 4 selbstklebenden Füße auf der Sensorfläche
abgezogen werden, so dass diese schräg zu liegen kommt,
oder es werden die vorhandenen selbstklebenden Füße
durch gleichartige mit geringerer Höhe ersetzt.
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Bei
diesen Anwendungsfällen ist es oft zweckmäßig,
mehrere Areale gleichzeitig auf Leckwasser zu überwachen,
d. h. mehrere Sensorflächen zu verwenden.
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Einsatz als Füllstandsmelder:
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Für
derartige Einsatzfälle ist stets ein „Mobiler
Regen- und Wassermelder” mit externer Sensorfläche
zu wählen. Ein klassisches Anwendungsbeispiel ist die Füllstandsüberwachung beim
Befüllen einer Badewanne. Es soll nur so viel Wasser einlaufen, dass
auch nach dem Einstieg in die Wanne noch kein Wasser in den Überlauf
abfließt. Die externe Sensorfläche wird einfach
in Höhe des gewünschten Wasserstandes in die Wanne
gehängt. Zum Einrichten der Füllstandshöhe
wird das Kabel der externen Sensorfläche zweckmäßigerweise
um einen Gegenstand, z. B. einer Shampooflasche, gelegt und das Grundgerät
so weit entfernt platziert, dass die Sensorfläche die gewünschte
Höhe annimmt. Die externe Sensorfläche kann auch
mit Saugfüßen versehen werden und so durch Andrücken
an den Wannenrand in der gewünschten Höhe angebracht
werden. Ist der Füllstand erreicht, liefert der „Mobile
Regen- und Wassermelder” ein lautstarkes Signal.
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Weitere
Anwendungsfälle könnten sein: Überwachung
des Überschreitens von Füllständen in beliebigen
Gefäßen, z. B. Fässer, Bassins usw. Dabei
ist es oftmals sinnvoll, nicht nur das akustische oder optische
Signal des „Mobilen Regen- und Wassermelders” auszuwerten,
sondern das eingebaute Relais zur Ansteuerung von Zu- bzw. Abflüssen
zu nutzen.
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Die
Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
dargestellt werden.
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Es
zeigen
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1 die
Oberseite des „Mobilen Regen- und Wassermelders” mit
der integrierten Geräte-Sensorfläche, den Gehäusefüßen
für den Einsatzfall als (Leck-)Wassermelder, der Öffnung
für den Piezosummer und weiteren Geräteteilen,
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2 die
Unterseite des „Mobilen Regen- und Wassermelders” mit
dem Batteriefach, den Bedienelementen, den Gehäusefüßen
für den Einsatzfall als Regenmeldermelder und weiteren
Geräteteilen,
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3 die
Seitenansicht des „Mobilen Regen- und Wassermelders” mit
den Anschlussbuchsen für zwei externe Sensorflächen,
den Gerätefüßen und weiteren Geräteteilen,
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4 die
Oberseite einer externen Sensorfläche mit deren Gerätefüßen
für den Einsatzfall als (Leck-)Wassermelder und dem Anschlusskabel,
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5 die
Seitenansicht einer externen Sensorfläche mit deren Gerätefüßen,
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6 die
Seitenansicht des „Mobilen Regen- und Wassermelders” mit
den Anschlussbuchsen des internen Relais, den Gerätefüßen
und weiteren Geräteteilen in der Position der Anwendung
als Regenmelder,
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7 die
Seitenansicht des „Mobilen Regen- und Wassermelders” mit
der Warn-LED, den Gerätefüßen und weiteren
Geräteteilen in der Position der Anwendung als (Leck-)Wassermelder,
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8 den
Prinzipschaltplan des „Mobilen Regen- und Wassermelders”.
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Wie
aus 1, 2, 3, 6 und 7 ersichtlich,
sind sämtliche Bedien- und Anzeigeelemente in einem vom
Produzenten des „Mobilen Regen- und Wassermelders” individuell
gestaltbaren Gehäuse/Grundgerät 1 untergebracht.
Der „Mobile Regen- und Wassermelder” wird mit
dem Ein-/Aus-Schalter 2 eingeschaltet, d. h. in den Ruhezustand
scharfgeschaltet. Zum Ausschalten eines ausgelösten Alarms
wird der Ein-/Aus-Schalter 2 auf AUS gestellt. Die Stromversorgung
erfolgt über eine Batterie oder einen Akku, beispielsweise
in Form eines handelsübliche 9 V-Blocks, welcher über
das Batteriefach 3 in das Gerät eingesetzt wird.
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Auf
dem Gehäuse/Grundgerät 1 ist in der Standardausführung
die mit chemisch vergoldeten Leiterzügen versehene integrierte
Sensorfläche 4 angebracht, welche, wie in 8 ersichtlich,
direkt auf den Eingang eines CMOS-Gatters 5 geschaltet
ist.
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Als
Signalmelder für erkannten Regen oder anderes Wasser, bzw.
beliebige Flüssigkeiten, sind an einem Ausgang eines weiteren
CMOS-Gatters eine Warn-LED 6 und/oder ein Piezosummer 7 nachgeschaltet,
welche an geeigneter Stelle im Gehäuse/Grundgerät 1 angebracht
sind.
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Desweiteren
kann der „Mobile Regen- und Wassermelder” über
ein, auch einem CMOS-Gatter nachgeschaltem, integriertem Relais 8 verfügen,
das bei Erkennen von Flüssigkeiten einschaltet und dessen
Schaltkontakte zur weiteren Ansteuerung von Aktoren oder Einbindung
in eine handelsübliche Alarmanlage an die Relais-Buchsen 9 nach
außen geführt sind.
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In
der Funkvariante des „Mobilen Regen- und Wassermelders” ist
als weiterer Signalgeber ein Sendemodul 10 vorhanden, welches
parallel zur Warn-LED 6 und/oder dem Piozosummer 7 geschaltet
ist.
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Neben
oder anstelle der integrierten Sensorfläche 4 können,
wie in 4 und 5 abgebildet, weitere externe
Sensorflächen 11 an das Gehäuse/Grundgerät 1 des „Mobilen
Regen- und Wassermelders” angeschlossen werden. Für
den Einsatzfall als Füllstandsmelder ist eine externe Sensorfläche 11 zwingend
erforderlich. Die am Gehäuse/Grundgerät 1 angebrachten
Sensor-Anschlussbuchsen 12 und 13 für
den Anschluss von externen Sensorflächen 11 sind,
wie aus 8 ersichtlich, paarweise zur
integrierten Sensorfläche 4 elektrisch parallelgeschaltet,
so dass sämtliche Sensorflächen gleichberechtigt
wirksam werden.
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Das
Anschlusskabel 14 einer externen Sensorfläche 11 ist
mit einem zweipoligen Stecker oder zwei einpoligen Bananensteckern 15 versehen
und kann damit in die Sensor-Anschlussbuchsen 12 oder 13 gesteckt
werden. Da die Gefahr besteht, dass sich bei einem zweipoligen Stecker
zwischen den Kontakten relativ schnell unbemerkter Schmutz ansammelt, welcher
dann bei der hochohmigen Schaltung nach 8 zu Fehlmeldungen
des Gerätes führt, ist es zweckmäßiger
für das Anschlusskabel 14 die zwei einpoligen
Bananenstecker 15 zu verwenden.
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Bei
Verwendung als Regenmelder wird das Gehäuse/Grundgerät 1 oder
die externe Sensorfläche 11 so platziert, dass
der Regen oder andere Flüssigkeiten, die von oben herabkommen,
auf die Sensorfläche treffen können. Dabei liegt
das Gehäuse/Grundgerät 1 oder die externe
Sensorfläche 11, wie in 6 oder 5 ersichtlich,
auf den für diesen Anwendungsfall an der Unterseite des
Gerätes angebrachten Gehäusefüßen 16,
die mit einer Höhe von ca. 4 mm den Abstand zu den Bedienelementen des „Mobilen
Regen- und Wassermelders” sowie des Piezosummers 7 gewährleisten.
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Die 7 zeigt
das Gehäuse/Grundgerät 1 des „Mobilen
Regen- und Wassermelders” in der Position als (Leck-)Wassermelder.
Das Gerät liegt mit dem „Gesicht” nach
unten auf den Gehäusefüßen 17, die
lediglich ca. 0,5...2 mm dick sind, so dass aufsteigendes Wasser
ggf. auch ohne das zwischen der integrierten Sensorfläche 4 und
der Bodenfläche 18 platzierte Saugkissen 19 rechtzeitig
erkannt und gemeldet wird. Zur äquivalenten Verwendung
einer externen Sensorfläche 11 verfügt
diese, wie in 5 ersichtlich, über
die gleichen Gerätefüße 17.
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Alle
beschriebenen Gerätefüße sind aus selbstklebendem
Material ausgeführt und können bei Bedarf abgezogen
und durch andere, z. B. Saugfüße, ersetzt werden.
Unter den Gerätefüßen der externen Sensorfläche 11 befinden
sich Bohrlöcher, mit denen die Sensorfläche ggf.
an geeigneter Stelle befestigt werden kann.
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Mit
dem Funktionstest-Taster 20 kann das Auftreffen von Wasser
auf eine Sensorfläche simuliert und so die Funktion des „Mobilen
Regen- und Wassermelders” getestet, bzw. überprüft
werden.
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Der
Batteriezustand des „Mobilen Regen- und Wassermelders” kann über
den Batterietest-Taster 21 kontrolliert werden. Die um
die Sperrspannung der Z-Dioden-Schaltung 22 verminderte
Batteriespannung wird als Schaltspannung eines CMOS-Gatters ausgewertet
und mit einer, zwei CMOS-Gattern nachgeschalteten, Duo-LED 23 angezeigt.
Die Z-Diodenschaltung 22 ist so abgeglichen, dass bei einer
Batteriespannung zwischen 7...9 V die Duo-LED 23 grün
und unter 7 V rot leuchtet. Solange die über dem Batterietest-Taster 21 angeordnete
Duo-LED 23 noch rot aufleuchtet, ist die Funktion des „Mobilen
Regen- und Wassermelders” gewährleistet, aber
die Batterie sollte ausgetauscht werden. Erst wenn die Batteriespannung
unter 5 V gesunken ist und nun die Duo-LED 23 bei Drücken des
Batterietest-Tasters 21 gar nichts mehr anzeigt, ist das
Gerät nicht mehr funktionstüchtig und eine neue
Batterie vonnöten.
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- 1
- Gehäuse/Grundgerät
- 2
- Ein-/Aus-Schalter
- 3
- Batteriefach
- 4
- integrierte
Sensorfläche
- 5
- CMOS-Gatter
- 6
- Warn-LED
- 7
- Piezosummer
- 8
- Relais
- 9
- Relais-Buchsen
- 10
- Sendemodul
- 11
- externe
Sensorfläche
- 12
- Sensor-Anschlussbuchsen
- 13
- Sensor-Anschlussbuchsen
- 14
- Anschlusskabel
- 15
- Bananenstecker
- 16
- Gerätefüße
für die Anwendungsposition als Regenmelder
- 17
- Gerätefüße
für die Anwendungsposition als (Leck-)Wassermelder
- 18
- Bodenfläche
- 19
- Saugkissen
- 20
- Funktionstest-Taster
- 21
- Batterietest-Taster
- 22
- Z-Dioden-Schaltung
- 23
- Duo-LED
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 20217667
U1 [0003]
- - DE 3644046 A1 [0004]
- - DE 3618258 A1 [0004]
- - DE 2918048 A1 [0004]
- - DE 2749159 A1 [0004]
- - DE 202008007366 U1 [0005]