DE4012466A1 - Handliche und tragbare zeituhr mit integrierter brandmeldeeinrichtung - Google Patents

Description

In der P 39 39 166.3 ist ein sich selbst überwachender Sen­ sor beschrieben, der Gase in der Luft feststellen kann. Als Sensor werden in P 39 39 166.3 ein Metalloxid-Sensor (beheizt) oder FET-MOS-Sensoren vorgeschlagen. Sensor­ elemente dieser Art detektieren alle oxidierbaren Gase, wie z. B. Kohlenmonoxid, Methan, Alkohol, Benzin und Lösungs­ mitteldämpfe und natürlich auch Wasserstoff.

Unter Nutzung der Lehre dieser Erfindung P 39 39 166.3 wird im Rahmen dieser Erfindung eine praktische Verwertung vorge­ schlagen.

Auslöser ist die Tatsache, daß vielfach bei zahlreichen Menschen ein gewisses Unbehagen oder sogar Angst vor Feuer vorhanden ist. Diese Angst wird genährt von regelmäßig sich wiederholenden Ereignissen, bei denen Menschen im Hotel, auf Seefähren oder zu Hause im Schlaf von ausbrechenden Feuern überrascht werden und Schaden erleiden.

Im nachhinein zeigt sich oft, daß der Feueralarm ausge­ blieben ist oder zu spät kam, obwohl Brandgase sich bereits ausgebreitet hatten.

Insbesondere bei Schwelbränden oder beim Beginn von Bränden entsteht durch Zerlegung von Wasser bei großer Hitze meist Wasserstoff (H₂) . Die Diffusionsgeschwindigkeit von Wasser­ stoff ist sehr hoch. Gassensoren werden Wasserstoff vor allen anderen Brandgasen, z. B. CO, nachweisen können. Dies ist selbst dann möglich wenn, wie z. B. in Hotels üblich, die Türen verschlossen sind.

Praktisch jeder Haushalt und jeder Reisende verfügt über eine Zeituhr mit Weckeinrichtung. Heute ist die Zeituhr üb­ licherweise durch eine Elektronik gesteuert. Die Erfindung schlägt vorteilhaft vor, die Funktionen

• - Zeitmesser,
• - Weckeinrichtung,
• - Brand-Sensor,
• - Selbsttest mit Gas-Effusionszelle nach P 39 39 166.3 miteinander zu kombinieren.

Das so entstandene neuartige Gerät nutzt vorteilhaft die Möglichkeiten der Elektronik, Schaltkreise weiter integrie­ ren zu können. Insbesondere die Verwendug von Sensorele­ menten nach dem FET-MOS-Prinzip erlauben aufgrund des extrem geringen Stromverbrauches den Batteriebetrieb. Gerade die ausgeprägte Empfindlichkeit von FET-MOS-Sensorelementen ge­ genüber H₂ kommt der Erfindung sehr entgegen.

Die Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Erfindung: Die Steuerelektronik (1) integriert vorteilhaft sämtliche Funktionen des Gerätes, wie

• - Zeitgeber,
• - Weckeinrichtung,
• - Stell- und Programmiermöglichkeit,
• - Ansteuerung einer Anzeigeeinheit (analog oder digital),
• - Auswertung der analogen Signale des Sensorele­ mentes (8),
• - Ansteuerung der Gaseffusionszelle (7).

(Natürlich ist es auch möglich, diese Funktionen mit dis­ kreten Baugruppen aufzubauen.)

In einer kompletten Einheit, die für Gase zugänglich ist, (6), befindet sich der vorzugsweise FET-MOS-Sensor (8) und eine Gas-Effusionszelle (7). Die Bedienungseinrichtungen (5) lassen die Steuerung aller Weckuhren und Alarmfunktionen zu. Die Anzeige erfolgt über ein LCD-Display (2) und/oder über ein Analoganzeigewerk (4) zur Anzeige der Zeit. Akkustische Meldungen erfolgen durch einen Schallwandler (3). Die Strom­ versorgung übernehmen Batterien (9).

Erfindungsgemäß wird der Nachteil der FET-MOS-Sensoren, näm­ lich eine erhebliche Nullpunktdrift und der Einfluß der Luftfeuchte auf den Sensor dadurch kompensiert, daß mit Hilfe der Gaseffusionszelle (7) von der Steuerelektronik (1) die Wirkung einer Gasprovokation ausgewertet wird.

Zum einen wird damit der Nullpunkt des FET-MOS-Sensors be­ stimmt. Zum anderen wird dadurch die Funktionsfähigkeit des Apparates zuverlässig überprüft.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, bei jeder Weckerakti­ vierung den oben beschriebenen Selbsttest obligatorisch durchlaufen zu lassen. Während der Betriebsphase bis zum Auslösen des Wecksignals wird erfindungsgemäß in regelmäßi­ gen Zeitabständen, z. B. stündlich, der Selbsttest durch­ laufen um die Funktionssicherheit zu testen und um ggf. den Nullpunkt des Sensors zu korrigieren. Letzteres erfolgt vor­ teilhaft durch Verändern des Alarmpunktes in Anpassung an die vorgefundenen Gegebenheiten. Da die klimatischen und atmosphärischen Änderungen meist sehr langsamen Änderungen folgen, durch Brände ausgelöste Änderungen aber relativ schnellere Änderungen zur Folge haben, wird folgerichtig vorgeschlagen, diese Tatsache zur Erkennung von Änderungen mit und ohne Alarmauslösung heranzuziehen.

Demnach wird Alarm dann ausgelöst, wenn

• a) zwischen den Kalibrierzeitpunkten ein Sensorwert erreicht wird, der absolut ungewöhnlich hoch ist. Dieser Schalt­ wert wird frei definiert und liegt einerseits außerhalb der Bandbreite, die durch natürliche Änderungen erreicht wird, andererseits innerhalb eines Bereiches, der ohne häufige Fehlalarmierung eine möglichst frühe Brandmeldung garantiert.
• b) zwischen den Kalibrierzeitpunkten der Gradient der Sen­ sorwertänderung einen Betrag überschreitet, der frei de­ finierbar ist und höher ist, als natürlich Ursachen Be­ einflussungen bewirken können.

Die akkustischen Signale sind so ausgelegt, daß zweifelsfrei ein ALARM-Signal von Prüf- oder Wecksignalen unterschieden werden kann.

Erreicht wird dies durch Nutzung unterschiedlicher Fre­ quenzen oder Intervalle, wobei in der bevorzugten Ausführung sowohl die Frequenzen als auch die Intervalle variiert und miteinander kombiniert werden.

In der bevorzugten Ausführung hat der erfindungsgemäße Ap­ parat keine Analoganzeige (Ziffern und Zeiger), sondern ein LCD-Display. Diese Lösung ist vorteilhaft, weil die jewei­ ligen Zustände des Apparates durch Anpassung der Anzeige eindeutig und einfach angezeigt werden können. Die Uhrzeit (z. B. "23.55") kann leicht in die Anzeige ("Fire" oder "Alarm") geändert werden. Auch kann die Anzeige ("Test" und "O. K.") erzeugt werden.

Im Detail sind sowohl von der Elektronik als auch von der Sensortechnologie erhebliche Varianten möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung nachhaltig zu verlassen.

Legende zur Fig. 1

1 Steuer- und Zeituhrelektronik
2 Anzeigeeinheit digital, z. B. als LCD
3 akustischer Signalgeber
4 alternativ analoges Uhrwerk
5 Bedienungsfeld
6 Sensor-Gehäuse
7 Gas-Effusionszelle mit elektr. Verbindung zu 1
8 gasempfindlicher Sensor mit elektr. Verbindung zu 1
9 elektr. Batterie

Claims (3)

1. Apparat zur Detektierung von Gasen, die insbesondere ty­ pisch bei Bränden entstehen und Auslösen eines Alarmsig­ nals, wobei die Lehre der Erfindung P 39 39 166.3 mit genutzt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gassensor nebst Auswerteelektronik integrierter Bestandteil einer handlichen und tragbaren Zeit- und Weckuhr ist, wobei jeweils bei Inbetriebnahme der Weck­ einrichtung ein Selbsttest derart durchgeführt wird, daß die Steuereinrichtung (1) mit Hilfe eines elektrischen Stromes die Gaseffusionszelle (7) zum Ausstoß einer de­ finierten Menge Gasmenge veranlaßt, die im Sensorelement (8) einen Detektionseffekt auslösen muß, der von der Steuereinheit zu registrieren ist. Wenn dies der Fall ist, wird die Funktions- und Betriebsfähigkeit in geeig­ neter Weise angezeigt. Anderenfalls erfolgt ein Hinweis,
daß die Detektionsfähigkeit gegenüber Gasen gestört ist. Ein Alarm wird ausgelöst, wenn der vom Gassensor ermit­ telte Meßwert sich mit einem größeren Betrag in einer gegebenen Zeit verändert, als frei vorgegeben ist. Außer­ dem wird der Alarm ausgelöst, wenn der vom Gassensor ermittelte Meßwert einen frei vorgegebenen absoluten Wert übersteigt.

2. Anspruch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik sowohl die Funktionen der Uhr, der Weckeinrichtung, der Gassensorüberwachung, der An­ steuerung der Gaseffusionszelle und die Ansteuerung eines akkustischen Signalgebers in C-MOS-Technik integriert auf einem Silizium-Chip enthält.

3. Anspruch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die akkustischen Signale für Alarm, Wecken, Test, Stundenmeldung und Fehlbedienung sich dadurch unterschei­ den, daß den einzelnen Signalen unterschiedliche Tonfre­ quenzen, unterschiedliche Intervalle oder eine unter­ schiedliche Kombination aus verschiedenen Tonfrequenzen und Intervallen zugeordnet ist.