EP0535029A1 - Zustandsmeldevorrichtung zur meldung eines vorgegebenen temperaturzustands, dafür geeigneter temperatursensor und verfahren zu dessen herstellung. - Google Patents

Zustandsmeldevorrichtung zur meldung eines vorgegebenen temperaturzustands, dafür geeigneter temperatursensor und verfahren zu dessen herstellung.

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EP0535029A1
EP0535029A1 EP91910757A EP91910757A EP0535029A1 EP 0535029 A1 EP0535029 A1 EP 0535029A1 EP 91910757 A EP91910757 A EP 91910757A EP 91910757 A EP91910757 A EP 91910757A EP 0535029 A1 EP0535029 A1 EP 0535029A1
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EP
European Patent Office
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output
sensors
alarm
status
status reporting
Prior art date
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EP91910757A
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English (en)
French (fr)
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EP0535029B1 (de
Inventor
Heinz Bauer
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Dylec Ltd
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Dylec Ltd
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Publication date
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Publication of EP0535029A1 publication Critical patent/EP0535029A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0535029B1 publication Critical patent/EP0535029B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B26/00—Alarm systems in which substations are interrogated in succession by a central station

Definitions

  • the invention relates to a status reporting device of the type specified in the preamble of claim 1, a temperature sensor particularly suitable therefor according to the preamble of claim 16 and a method for its production according to the preamble of claim 18.
  • the invention has the advantage that the sensors present in the individual case can be queried periodically and individually in succession and therefore only a single evaluation device is required.
  • temperature sensors are proposed which enable the temperature of the surrounding air to be measured, but at the same time can be kept very small and yet be effectively protected against mechanical damage and are therefore particularly suitable for use in confined spaces.
  • the method according to the invention creates a possibility of manufacturing temperature sensors of this type in such a way that the casting compound on the one hand does not become liquid even at temperatures to be measured of, for example, 300-900 ° C., but on the other hand does not become so hard that the decisive sensor part namely the thermistor bead, bursts as a result of internal tensions during manufacture or use and thus becomes unusable.
  • the decisive sensor part namely the thermistor bead
  • bursts as a result of internal tensions during manufacture or use and thus becomes unusable.
  • condition reporting device in overheating or fire detection systems, such as in house installations, in the detection of tire overheating in trucks, in power plants or in shipping and automatic extinguishing systems in public and private buildings.
  • the status reporting device can also be used as part of a control system. In connection with the electronics, this then results in further additional possible uses, such as, for example, in the field of air conditioning technology or heating control.
  • FIG. 1 shows a temperature sensor according to the invention approximately on a scale of 1: 1 in an exploded front view;
  • Fig. La the temperature sensor of Figure 1 in the assembled state and in a partially sectioned front view.
  • 3 shows a sensor unit for the status reporting device
  • FIG. 4 shows an evaluation device having a threshold switch and a test device connected in parallel for the status reporting device
  • FIG. 6 shows a part of a display device for the test device according to FIG. 5;
  • FIG. 7 shows a standardized plug-in card which can be adapted to different sensors for the status reporting device according to the invention.
  • thermistor 1 shows a temperature sensor according to the invention with a thermistor 1 in the form of a pearl thermistor (eg M 812 from Siemens AG, D-8000 Kunststoff 80) there is a thermistor bead or a semiconductor bead 4 enclosed in a thin, short glass tube 2 and arranged at its tip 3, to which two connecting wires 5 are fastened, which lead out of the glass tube 2.
  • a thermistor 1 in the form of a pearl thermistor (eg M 812 from Siemens AG, D-8000 Kunststoff 80)
  • thermistor bead or a semiconductor bead 4 enclosed in a thin, short glass tube 2 and arranged at its tip 3, to which two connecting wires 5 are fastened, which lead out of the glass tube 2.
  • a thermistor 1 available on the market usable for the purposes of the invention, it is combined with a preferably cylindrical connector housing 6, the one
  • connection wires 5 are inserted into the hollow cylindrical ends of plugs 10 and through Crimping (crimping) firmly connected to the plugs 10 in order to avoid that any soldering mass or the like that is used can melt and run away during the subsequent casting of the end section 8.
  • the plugs 10 are then inserted through bores which are formed in an insert (not shown) which fills the intermediate part 7 in such a way that the arrangement shown in FIG. 1 a results in which the free ends of the plugs 10 protrude into the hollow bottom 9.
  • the connectors 10 are preferably snapped into the insert by means of elements acting in the manner of a snap connection.
  • the rest of the glass tube 2 is preferably arranged such that it is arranged parallel and coaxially to the axis of the connector housing 6 and the thermistor bead 4 on that of the intermediate part 7 opposite end of the end section 8 is arranged.
  • the hollow end section 8 is now filled with a potting compound 11 so that the entire glass tube 2, with the exception of its tip 3, is embedded in the potting compound 11 Potting therefore only protrudes the tip 3 with the semiconductor ball 4 from the connector housing 6 or the potting compound 11, which on the one hand results in a mechanically stable sensor and on the other hand creates a very sensitive and very quickly responding temperature sensor which detects the temperature of the measures the surrounding air and the faster the temperature changes, the smaller the area of the semiconductor bead 4 to be heated is.
  • response times of the order of half a second can be achieved , which is particularly important for rapid fire detection and fighting important is also the advantage, that in such thermistors 1 by means of circuits, which are described below with reference to FIG. 4, in the range from 80 ° C. and 300 ° C. the desired triggering temperature to approximately ⁇ 1 ° C. can be set.
  • a preferably cylindrical protective cap 12 can be screwed onto the end section of the plug housing 6, which is either on the outside End is open and / or provided with a plurality of openings so that the air, the temperature of which is to be monitored, can flow around the tip 3 and thus the semiconductor bead 4.
  • the thermistor bead 4 is arranged at a preselected location within the protective cap 12 and the sealing compound 11 is filled into the protective cap to such a height h that in turn only the tip 4 with the semiconductor bead 4 from the sealing compound 11 protrudes After encapsulation, the protective cap 12 forms an inseparable unit with the plug housing 6
  • the introduction of the sealing compound 11 into the end section 8 must be done with extreme caution. Otherwise the potting compound 11 will either be too soft with the result that it will be in the temperature range to be monitored, e.g. 80 ° C to 300 ° C flowable and thereby the mechanical stability of the sensor is impaired, or becomes too hard with the risk that the tip 3 of the glass tube 2 jumps off and the sensor becomes unusable.
  • Casting compounds which have been found to be useful are those which are produced from thermosetting epoxy resins and have high thermal conductivity and a coefficient of thermal expansion comparable to that of copper.
  • the end section 8 must, however, be filled as follows when using this casting resin:
  • the sensor is first manufactured in the manner described.
  • a potting compound is then produced by mixing the sealing compound and the hardener in the mixing ratio (weight ratio) 10: 1 to 10: 1.1.
  • the casting compound is then filled into the end section 8, which is preferably preheated to approximately 80 ° C., and preheated to 80 ° C. in a heating oven.
  • the subsequent curing takes place in three heating levels in the heating furnace, first for 16 hours at 80 ° C, then for 3 hours at 120 ° C and finally again for 3 hours at 180 ° C.
  • the heating furnace is then reset to 80 ° C and switched off when this temperature is reached.
  • the ready-to-use temperature sensor with cast-in thermistor can be removed from the furnace.
  • the sensor can be made of different materials.
  • the connector housing is preferably made of metal and the insert is made of an electrically non-conductive plastic with the required resistance at the temperatures that may occur.
  • a potting compound 11 made of a non-conductive material it also provides the necessary insulation.
  • the senor manufactured according to the method described above can be used anywhere for temperature measurement or temperature monitoring in a temperature range of approximately - 60 ° C to 900 ° C and can either function as a thermometer or thermostat.
  • An excellent application is described below using a fire detection system with a range of e.g. describes seven identical temperature sensors attached to different danger zones.
  • FIG. 2 shows the circuit of a power supply unit for operating the circuits shown in the following figures with a constant voltage V A of, for example, + 5 V ⁇ 1% in accordance with the usual IC technology.
  • the input voltage can be selected between, for example, + 8 V and + 32 V, is applied to an input line 21 provided with a fuse Si x and, in the exemplary embodiment, is + 24 V.
  • a tens diode ZD X BZT 03 / D39
  • Two diodes D x and D 2 connected in lines 21 and 22 (eg 1 N 4007) serve as polarity protection.
  • a line 24 connected to the input line 21 and provided with a fuse Si 2 leads to an alarm and / or safety device 20 shown in FIG. 5 and to a circuit breaker T t likewise shown in FIG. 5.
  • the IC modules IQ to IQ and IQ belong to the evaluation device according to FIG. 4.
  • FIG. 3 shows a transmitter unit 25 which, in the exemplary embodiment, contains seven thermistor temperature sensors Rs j to Rs, (for example M 812-100 k ⁇ 10%), which, at arbitrary locations of an aircraft, truck or the like, are to be monitored arranged, preferably designed according to FIG. 1 and in the A exemplary embodiment in the range from -55 ° C. to 350 ° C.
  • the ohmic resistance of the sensors Rs j to Rsy decreases with increasing temperature.
  • the sensors Rs t to Rs therefore consist of resistors, the one connections of which are connected via a line 26 to the output line 23 of the power pack (FIG. 2).
  • the other connections are connected via resistors R 14 to R ⁇ (for example 56 ⁇ ) to outputs 27 to 33, which emit output signals whose sizes depend on the temperatures monitored by the sensors RSi to I ⁇ .
  • a tens diode ZD 2 to ZD 8 (eg ZPD 6 V 2) is placed in order to measure the voltages at the outputs of the sensors Rs x to RS Limit ⁇ to 6.2 V for securing subsequent circuits.
  • the transmitter unit 25 in which the transmitter unit 25 is only shown schematically, its outputs 27 to 33 are each connected to an input of an evaluation circuit which can emit an alarm signal on an output line 35. In the exemplary embodiment, this always appears when the output signal at any output 27 to 33 of the transmitter unit 25 exceeds a preselected critical variable in the positive or negative direction as desired
  • the evaluation device contains a single threshold value switch IC 51 in the form of an IC module (for example LT 1017 IN8), the output (7) of which is connected to line 35.
  • This IC 51 threshold switch has two adjustable resistors R «(for example 10 k) at its inverting input (6). and R ⁇ (eg 20 k), by means of which a positive voltage can be set as a threshold at the inverting input (6).
  • the non-inverting input (5) is connected to the output (3) of an interrogation device IQ in the form of a line 36, to which a resistor R 5 (for example 1.62 k) connected to its other connection is connected further IC module (z_3. HEF 4051 BP) connected, which has seven inputs (1, 2, 5, 12 - 14) connected to an output 27 to 33 each and an input (4) connected to ground
  • One with line 36 connected filter capacitor Q serves to avoid voltage peaks.
  • Means are assigned to the interrogation device IQ, by means of which the inputs (1, 2, 5, 12-14) mentioned can be connected to the output (3) individually in succession and periodically.
  • These means preferably consist of an oscillator in the form of a further IC module (for example HEF 4060 BP) which has three outputs (4, 5, 7) which are connected to three further inputs (9-11) of the interrogation device IQ which clock signals appear with three different clock frequencies.
  • the oscillator IQ is provided with an external circuit (eg R 3 , Q) according to the data sheet.
  • the resistance of the sensor Rs j and the resistors R 1 , R s form a voltage divider.
  • the voltages and resistances are selected so that at normal temperatures a smaller voltage appears at the non-inverting input (5) than at the inverting input (6) of the threshold switch IC 51 , which is set to + 2 ⁇ V, for example.
  • An output signal of 0 V is therefore emitted from the threshold switch IC S1 .
  • the setting can be selected so that the threshold is exceeded at a critical temperature of 180 ° C or any other temperature.
  • the alarm signal therefore appears periodically whenever one of the sensors R ⁇ ! until Rs is exposed to a temperature which is higher than the set threshold, and this alarm signal is retained until the next sensor is placed on the threshold switch IC S1 by means of the interrogation device IQ.
  • line 35 of evaluation device IQ is connected to an input (4) of a monoflop IQ (eg HFF 4538 BP), the output (10) of which is connected via a series resistor R u (eg 10 k) and an output line 37
  • the evaluation device is connected to the circuit breaker T x according to FIG. 5.
  • the monoflop IQ is set by the appearance of each alarm signal at its output (10) for a preselected period of time, which is triggered by external sound at other inputs (1, 2, 14, 15) can be set according to the data sheet. This ensures that a sufficiently long signal for controlling the alarm and / or security device 20 is formed in the output line 37 even at a preferably very high polling frequency.
  • the line 35 is grounded via a high resistance R ⁇ (eg 1 M). This ensures that the monoflop IQ is set to zero at the output (10) in the event of an extreme disturbance situation, eg in the event of a voltage drop due to a disconnected battery and does not inadvertently emit an output signal signaling an alarm state.
  • a test device is connected in parallel to the interrogation device IQ, which tests the proper functioning of the interrogation device IQ, in particular the sensors Rs j to Rs ? checked and emits a further alarm signal if the function is not correct.
  • This test device contains a further interrogation device IQ (for example HEF 4051 BP) corresponding to the interrogation device IQ and one connected to its output (3) further threshold switch IQ 2 (eg LT 1017 IN 8), which is preferably combined with the threshold switch IC 51 in a common housing, which has a further output (1) and two further inputs (2, 3), which the threshold switch IC ⁇ are assigned
  • inputs (1, 2, 4, 5, 12, 13, 15) of the interrogation device IC 4 with the output lines 27 to 33 of the transmitter unit 25 and further inputs (9-11) with the outputs are one means corresponding to means IQ, preferably connected to the same oscillator IQ, so that inputs (1, 2, 4, 5, 12, 13, 15) are correspondingly connected to output 3.
  • the output (3) of the interrogator IQ is connected to a line 38 leading to the non-inverting input (3) of the threshold switch I 5 , to which a comparatively large resistor R 5 (e.g. 46.4 k) and a filter capacitor Q are connected.
  • a comparatively large resistor R 5 e.g. 46.4 k
  • the voltage normally at the non-inverting input (2) of the threshold switch IQ 2 is set to a larger value than the voltage at the inverting input by means of resistors R 3 , R, and the threshold switch I 2 is more functional Sensor unit 25 and interrogation device IQ emits an output signal of, for example, + 5 V, regardless of whether the monitored temperature corresponds to the preselected room temperature or the temperature preselected with the threshold value of the threshold value switch IC S1
  • the alarm signal maintained on line 37 switches through the circuit breaker T x , for example a field effect transistor, to whose input (3) the 24 V voltage of the power pack (FIG. 2) is applied, which is caused by the switching process a control line 40 arrives leads to the alarm and / or security device 20
  • the alarm and / or security device 20 contains, for example, a warning lamp 1 ⁇ connected via a diode D 5 (for example IN 4007), which lights up when the alarm signal appears as long as the monoflop IQ is set at the output (10).
  • a warning lamp 1 ⁇ connected via a diode D 5 (for example IN 4007), which lights up when the alarm signal appears as long as the monoflop IQ is set at the output (10).
  • a third diode D g may be via a further corresponding diode D 6, a Wider ⁇ was R ⁇ (zB220 k) and "(eg Also in 4007) may be connected to a warning lamp I ⁇ to the control line 40th
  • the holding circuit which contains a switch T 2 designed as a field effect transistor, the control input (2) of which is connected to the output of the diode D 6 via a resistor R jj (eg 3 k) and to the ground via a Zener diode ZD 9 and whose voltage input ( 3) is connected to the line 24 coming from the power pack via a hand switch 41.
  • the output (5) of this switch T 2 is on the one hand on the warning lamp L ⁇ and on the other hand is returned to the control input (2) via the resistors R 21 and R ⁇ l ⁇ therefore lights up continuously after triggering the switch T 2 , which has the advantage, for example, that a driver who has currently left his vehicle equipped with the condition reporting device described above has se When he returns, he can determine whether an alarm signal has now appeared or not. By briefly actuating the hand switch 41 to open the holding circuit, the alarm lamp L j can be extinguished again.
  • the alarm and / or security device 20 can have, for example, at least two fire extinguishing bottles HR j and H ⁇ as security elements, which are provided with trigger capsules customary in fire protection systems.
  • the voltage input of the fire extinguisher bottle HR X is, for example, via a diode D 3 (e.g.
  • two indicator lamps I 1 and L 4 which are connected between the voltage inputs of the fire extinguisher bottles HR j and HR 2 and a second fixed contact of the hand switch 41, serve to check the function of the alarm and / or security device 20 are, and two diodes D 4 and D 7 , which are connected between the second fixed contact of the hand switch 41 and the connection points between the diodes D 5 and D g and the associated alarm lamps L j and L j .
  • the hand switch 41 is switched over from its normal position shown in FIG. 4 to the second fixed contact, the aluminum lamps I 1, 1 1 are therefore connected to the 24 V line 24 and thereby tested. In this position of the hand switch 41, the indicator lamps L are also intended to be tested j and L 4 light up.
  • the diodes D 3 to D 8 are each polarized so that the currents only flow in the directions shown in FIG. 5 and no undesirable effects on uninvolved circuit parts can occur.
  • the display device 39 is constructed, for example, as follows:
  • Fig. 4 it contains on the one hand a ground switch IQ (e.g. CD 4099 BF), the
  • Input (3) is connected to the output (1) of the threshold switch IQ 2 , while three further inputs (5 - 7) of the ground switch IQ are connected to the outputs (4, 5, 7) of a means which periodically and individually in succession Outputs (1, 9, 11 - 15) of the ground switch IQ activated.
  • the outputs (1, 9, 11 - 15) of the ground switch IQ are each connected to an input of a keyboard 43 which is only schematically indicated in FIG. 4.
  • Each of these inputs leads over a push button switch TS 1 to TS 7 to the cathode of a control device 44 with its anode connected to the operating voltage, for example a light-emitting diode. If any of the push button switches TS 1 to TS 7 is pressed, the cathode of the control device 44 is connected to the associated output of the ground switch IQ via this push button switch.
  • the control device 44 would therefore always have to respond in the cycle determined by the polling frequency of the oscillator IQ, for example. light up when the output of the ground switch IQ assigned to the actuated key switch is activated. On the other hand, if the control device 44 does not react, then there is a defect, because the associated output of the ground switch IQ is not periodically connected to ground.
  • the alarm and / or security device 20 and the test device with the display device 39 assigned to them result in the advantage that a functional check can be carried out continuously while the entire system is in operation.
  • FIG. 7 shows a particularly preferred embodiment of the status reporting device according to the invention.
  • This consists of a standardized plug-in card or circuit board, which is soldered to an IC socket and on which all IC components, cabling and circuits are permanently mounted with the exception of those parts that should be individually changeable.
  • the IC components IQ to IQ, IC 51 and IC ⁇ , IQ and IQ are combined to form a single IC component IQ, which inputs (1, 4, 5, 33, 34, 39, 51, 52) Connection of the resistors R 3 and R s to R 10 and the capacitors Q to Q, further inputs (10, 20, 35 - 37) for applying the operating voltages or ground, and further inputs (13 - 19) for applying the transmitter unit 25 and outputs (54-62) for connecting the keyboard 43 or the like.
  • the IC module IQ can be used for a multiple number of different status messages or monitors and can be combined with any encoder units and keyboards or other display devices. Depending on the sensors and display devices used in the individual case, it is only necessary to adapt some external switching elements shown in FIG. 7 accordingly.
  • the IC module IQ shown in FIG. 7 is, moreover, preferably used for the Pour the sealant described in temperature sensors and then cure for 16 hours at 80 ° C and 3 hours at 120 ° C. The rest of the procedure can then be carried out as with the curing of the temperature sensor. Due to the universal construction of such a module, it is possible to solve a multitude of monitoring tasks with almost identical means and by means of an optimized device which takes up little space.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiments described, which can be modified in many ways. This applies in particular to the temperature sensors used, in the place of which other temperature sensors and also sensors for completely different purposes, for example cold conductors, strain gauges, infrared and other light sensors, voltmeters or the like, can be used. It is only necessary to convert the measurement signals obtained in detail into signals usable for the electrical circuits described and to adapt the thresholds set on the threshold switches IC 51 and IQ 2 accordingly. Furthermore, it goes without saying that other alarm and / or security devices and other display devices can be provided, the design of which largely depends on the type of the monitored states. In addition to visual displays, acoustic or other displays can of course also be provided.
  • sensors of different types or sensors for monitoring different types of states can be provided, although it is of course also possible to apply sensors of different types or sensors for monitoring different types of states to the described circuit, in particular the IC module IQ according to FIG , only their output signals would have to be adapted accordingly.
  • the invention is not limited to the use of the individually specified IC modules, which were only mentioned for example.

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Description

Zustandsmeldevorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Zustandsmeldevorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung, einen insbesondere dafür geeigneten Temperatursensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 16 und ein Verfahren, zu dessen Herstellung nach dem Ober¬ begriff des Anspruchs 18.
Bei bekannten Zustandsmeldevorrichtungen dieser Art, insbesondere solchen zur Meldung eines bestimmten Temperaturzustandes an einer Vielzahl von Orten (DE-OS 2462335, DE-OS 2635 640), ist jedem Sensor eine komplette Auswerteschaltung zugeordnet Dadurch ergeben sich ein erheblicher Montage- und Kostenaufwand und ein beträchtlicher Platzbedarf. Letzteres ist insbesondere bedeutsam bei Anwendung der Zustandsmeldeein- richtung als automatische Branderkennungsanlage in Fahrzeugen, z.B. Flugzeugen, Panzern, Gefahrgut-Tankwagen od. dgl., wo ohnehin schon räumlich beengte Verhältnisse vorliegen. Bei diesen und anderen Anwendungsfällen besteht außerdem ein erheblicher Bedarf an Sensoren und Verfahren zu deren Herstellung, die zwar einerseits klein sind, andererseits aber auch wirksam vor mechanischen Beschädigungen geschützt sind und dennoch den überwachten Zustand abrupt, d.h. in Bruchteilen von Sekunden melden können, wie es z.B. bei explosionsartig auftretenden Bränden od. dgl. zwingend erforderlich ist. Für diese Zwecke grundsätzlich geeignete, auch bereits mit Heißleitern ausgerüstete Sensoren sind zwar in zahlreichen Varianten bekannt (DE-GMen 1 969322, 79 17532 und 89 09277, DE-OS 2635640, US-PS'en 3 634840 und 4292844, JP 59-202038-A). Keiner dieser Sensoren entspricht jedoch in mechanischer und sensorischer Hinsicht den jeweiligen Anforderungen, die an sie z.B. bei ihrer Anwendung in hochsensiblen Branderkennungs¬ bzw. Brandbekämpmngsanlagen an bewegten Fahrzeugen gestellt werden. Entsprechendes gut für die bekannten Verfahren zu ihrer Herstellung bzw. die dabei einsetzbaren Ver- gußmassen oder Kleber (DE-OS 3605 692, DE-OS 38 13 712). Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Temperaturmeldevorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß selbst bei Anwendung einer Vielzahl von Sensoren nur eine einzige Auswerteschaltung erforderlich ist Außerdem soll ein für diesen Zweck besonders geeigneter, einen Heißleiter aufweisender Temperatursensor und ein Verfahren zu dessen Herstellung vorgeschlagen werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1, 16 und 18.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß die im Einzelfall vorhandenen Sensoren periodisch und einzeln nacheinander abgefragt werden können und daher nur eine einzige Auswerteeinrichtung benötigt wird. Daneben ist es auf einfache Weise möglich, eine selbsttätig arbeitende Pmfeinrichtung für die Sensoren vorzusehen. Außerdem werden Temperatursensoren vorgeschlagen, die eine Temperaturmessung der sie umgebenden Luft ermöglichen, gleichzeitig aber sehr klein gehalten und dennoch wirksam vor mechanischen Beschädigungen geschützt werden können und daher besonders zur Anwendung bei beengten Raumverhältnissen geeignet sind. Das erfindungsgemäße Verfahren schließlich schafft eine Möglichkeit, derartige Temper atursensoren so zu fertigen, daß die Ver- gußmasse einerseits auch bei zu messenden Temperaturen von z.B.300 - 900° C nicht flüssig wird, andererseits aber auch nicht so hart wird, daß das entscheidende Sensorteil, nämlich die Heißleiterperle, infolge innerer Spannungen bei der Herstellung oder beim Gebrauch platzt und damit unbrauchbar wird. Da schließlich beim erfindun^gemäßen Temperatur¬ sensor die Heißleiterperle trotz ihres mechanischen Schutzes unmittelbar der Luft aus- gesetzt bleibt, ergeben sich hohe Reaktionsgeschwindigkeiten der gesamten Temperatur¬ meldevorrichtung mit der Folge, daß kritische Temperaturüberschreitungen, Brände od. dgl. nicht erst verzögert, sondern bereits nach Bruchteilen von Sekunden gemeldet werden.
Angesichts der oben beschriebenen Vorteile und Leistungen des neuen Sensors, aber auch angesichts der erheblichen Kostenvorteile ergeben sich für die erfindungsgemäße Zustands¬ meldevorrichtung auch zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten in Überhitzungs- oder Branderkennungsanlagen wie z.B. bei Hausinstallationen, bei der Erkennung von Reifen¬ überhitzungen bei Lastkraftwagen, bei Kraftwerken oder in der Schiffahrt sowie bei automatischen Löschanlagen in öffentlichen und privaten Gebäuden. Außer für die Waπifunktion kann die Zustandsmeldevorrichtung aber auch als Teil einer Regelanlage verwendet werden. Hieraus ergeben sich dann in Verbindung mit der Elek¬ tronik weitere zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten wie z 3. im Bereich der Klimatechnik oder der Heizungsregelung.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen An¬ sprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung am speziellen Ausführungsbeispiel einer Branderkennungsanlage näher erläutert Es zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Temperatursensor etwa im Maßstab 1 : 1 in einer ausein¬ andergezogenen Vorderansicht;
Fig. la den Temperatursensor nach Fig. 1 im gefügten Zustand und in einer teilweise geschnittenen Vorderansicht;
Fig.2 ein Netzteü für die erfindungsgemäße Zustandsmeldevorrichtung;
Fig. 3 eine Sensoreinheit für die Zustandsmeldevorrichtung;
Fig. 4 eine einen Schwellwertschalter aufweisende Auswerteeinrichtung und eine ihr parallel geschaltete Prüfeinrichtung für die Zustandsmeldevorrichtung;
Fig. 5 eine Alarm- und/oder Sicherheitseinrichtung für die Zustandsmeldevorrichtung;
Fig. 6 einen Teü einer Anzeigeeinrichtung für die Prüfeinrichtung nach Fig.5; und
Fig. 7 eine standardisierte, an unterschiedliche Sensoren anpaßbare Steckkarte für die erfindungsgemäße Zustandsmeldevorrichtung.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Temperatursensor mit einem Heißleiter 1 in Form eines Perlen-Heißleiters (z.B. M 812 der Fa. Siemens AG, D-8000 München 80), der aus einer in ein dünnes, kurzes Glasröhrchen 2 eingeschlossenen und an dessen Spitze 3 angeordneten Heißleiter-Perle bzw. einem Halbleiter-Kügelchen 4 besteht, an dem zwei aus dem Glasröhrchen 2 herausgeführte Anschlußdrähte 5 befestigt sind. Um einen solchen, auf dem Markt erhältlichen Heißleiter 1 für die Zwecke der Erfindung brauchbar zu machen, wird er mit einem vorzugsweise zylindrischen Steckergehäuse 6 kombiniert, das ein
Zwischenteil 7, einen an dessen einer Seite angebrachten, hohlen Endabschnitt 8 und einen an dessen anderer Seite angebrachten, als übliche, 2- oder 3-polige Steckverbindung ausgebildeten Boden 9 aufweist Die Anschlußdrähte 5 werden in die hoh__ylindrisch ausgebildeten Enden von Steckern 10 eingeführt und durch Crimpen (Quetschen) fest mit den Steckern 10 verbunden, um zu vermeiden, daß eine etwa verwendete Lötmasse od. dgl. beim nachfolgenden Vergießen des Endabschnitts 8 schmelzen und weglaufen kann. Die Stecker 10 werden dann derart durch Bohrungen gesteckt, die in einem nicht dargestellten, das Zwischenteil 7 ausfüllenden Einsatzstück ausgebildet sind, daß sich die in Fig. la dargestellte Anordnung ergibt, in der die freien Enden der Stecker 10 in den hohlen Boden 9 ragen. Dabei sind die Stecker 10 vorzugsweise durch nach Art einer Schnappverbindung wirkende Elemente fest in dem Einsatzstück eingerastet hu übrigen wird das Glasröhrchen 2 vorzugsweise so angeordnet, daß es parallel und koaxial zur Achse des Steckergehäuses 6 angeordnet und das Heißleiter-Kügelchen 4 an dem vom Zwischenteil 7 abgewandten Ende des Endabschnitts 8 angeordnet ist.
Um eine mechanisch stabile Konstruktion für den äußerst empfindlichen Perlen-Heißleiter 1 zu erhalten, wird der hohle Endabschnitt 8 nun so weit mit einer Vergußmasse 11 ausgefüllt, daß das gesamte Glasröhrchen 2 mit Ausnahme seiner Spitze 3 in die Vergu߬ masse 11 eingebettet ist Nach dem Vergießen ragt daher nur die Spitze 3 mit dem Halblei- ter-Kügelchen 4 aus dem Steckergehäuse 6 bzw. der Vergußmasse 11 heraus, wodurch sich einerseits ein mechanisch stabiler Sensor ergibt, andererseits ein sehr sensibler und sehr schnell ansprechender Temperaturfühler entsteht, der die Temperatur der umgebenden Luft mißt und um so schneller auf Temperaturänderungen reagiert, je kleiner die Fläche des zu erwärmenden Halbleiter-Kügelchens 4 ist Bei Anwendung von auf dem Markt an- gebotenen Heißleitern 1 der beschriebenen Art lassen sich Ansprechzeiten in der Größen¬ ordnung von einer halben Sekunde erzielen, was insbesondere für die schnelle Branderken¬ nung und -bekämpfung wichtig ist Außerdem ergibt sich der Vorteil,, daß bei derartigen Heißleitern 1 mittels Schaltungen, die nachfolgend anhand der Fig.4 beschrieben werden, im Bereich von 80 °C und 300 °C die gewünschte Auslösetemperatur auf ca. ± 1 °C festgelegt werden kann.
Um die Spitze 3 des Heißleiters 1 vor mechanischen Beschädigungen, beispielsweise bei der Montage des Steckergehäuses 6 am Anwendun^ort, zu schützen, kann auf den Endab- schnitt des Steckergehäuses 6 noch eine vorzugsweise zylindrische Schutzkappe 12 aufge¬ schraubt werden, die entweder am äußeren Ende offen und/oder mit einer Mehrzahl von Öffnungen versehen ist, damit die Luft, deren Temperatur überwacht werden soll, die Spitze 3 und damit das Halbleiter-Kügelchen 4 umströmen kann. In diesem Fall wird das Heißlei- ter-Kügelchen 4 an einer vorgewählten Stelle innerhalb der Schutzkappe 12 angeordnet und die Vergußmasse 11 bis zu einer solchen Höhe h in die Schutzkappe gefüllt, daß wiederum nur die Spitze 4 mit dem Halbleiter-Kügelchen 4 aus der Vergußmasse 11 herausragt Nach dem Vergießen bildet die Schutzkappe 12 mit dem Steckergehäuse 6 eine untrennbare Einheit
Das Einbringen der Vergußmasse 11 in den Endabschnitt 8 muß mit äußerster Vorsicht geschehen. Andernfalls wird die Vergußmasse 11 entweder zu weich mit der Folge, daß sie im zu überwachenden Temperaturbereich von z.B. 80 °C bis 300 °C fließfähig und dadurch die mechanische Stabilität des Sensors beeinträchtigt wird, oder zu hart wird mit der Gefahr, daß die Spitze 3 des Glasröhrchens 2 abspringt und der Sensor unbrauchbar wird.
Als Vergußmassen haben sich solche als brauchbar erwiesen, die aus wärmehärtenden Epoxidharzen hergestellt werden und eine hohe thermische Leitfähigkeit und einen mit Kupfer vergleichbaren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Als besonders geeignet hat sich ein Zweikomponenten-Epoxid-Gießharz erwiesen, das von der Firma Grace Electronics Materials Emerson & Cuming (D-6900 Heidelberg) unter der Bezeich¬ nung "Stycast 2762 FF (= Dichtungsmasse) und "Catalyst IT' (= Härter) vertrieben wird. Die Füllung des Endabschnitts 8 muß bei Anwendung dieses Gießharzes allerdings wie folgt vorgenommen werden:
Es wird zunächst der Sensor auf die beschriebene Weise hergestellt. Sodann wird eine Vergußmasse hergestellt, indem die Dichtungsmasse und der Härter im Mischungs¬ verhältnis (Gewichtsverhältnis) 10 : 1 bis 10 : 1,1 miteinander vermischt werden. Die Vergußmasse wird dann in den vorzugsweise auf ca. 80 °C vorgewärmten Endabschnitt 8 gefüllt und in einem Heizofen auf 80 °C vorgewärmt Die anschließende Aushärtung erfolgt in drei Heizstufen im Heizofen, und zwar zunächst während 16 Stunden bei 80 °C, dann während 3 Stunden bei 120 °C und schließlich noch einmal während 3 Stunden bei 180 °C. Anschließend wird der Heizofen auf 80 °C zurückgestellt und beim Erreichen dieser Temperatur ausgeschaltet Nach Abkühlung des Ofens auf eine Raumtemperatur von z.B. 20 °C kann der betriebsfertige Temperatursensor mit eingegossenem Heißleiter aus dem Ofen genommen werden. Der Sensor kann aus verschiedenen Materialien hergestellt sein. Vorzugsweise besteht das Steckergehäuse aus Metall und das Einsatzstück aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoff mit der jeweils erforderlichen Beständigkeit bei den möglicherweise auftretenden Temperaturen. Durch Anwendung einer Vergußmasse 11 aus einem nicht leitenden Material wird durch sie gleichzeitig für die erforderliche Isolierung gesorgt.
Der nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte Sensor kann je nach Heißleiter- typ überall zur Temperaturmessung bzw. Temperaturüberwachung in einem Temperatur- bereich von etwa - 60 °C bis 900 °C eingesetzt werden und seine Funktion entweder als Thermometer oder Thermostat ausüben. Eine vorzügliche Anwendung wird nachfolgend anhand einer Branderkennungsanlage mit einer Reihe von z.B. sieben gleichartigen, an verschiedenen Gefahrenzonen angebrachten Temperatursensoren beschrieben.
Fig. 2 zeigt die Schaltung eines Netzteils zur Bedienung der in den nachfolgenden Figuren gezeigten Schaltungen mit einer konstanten Spannung VA von z.B. + 5 V ± 1 % ent¬ sprechend der üblichen IC-Technik. Die Eingangsspannung ist wählbar zwischen z.B. + 8 V und + 32 V, wird an eine mit einer Sicherung Six versehene Eingan^leitung 21 angelegt und beträgt im Ausführungsbeispiel + 24 V. Zwischen die Eingangsleitung 21 und eine Masseleitung 22 sind eine Zehnerdiode ZDX (z.B. BZT 03/D39), welche die Eingangs¬ spannung unabhängig von etwaigen Spannungsspitzen auf 39 V begrenzt, und ein Konden¬ sator Cj zur Glättung größerer Sparmungsschwankungen geschaltet Zwei in die Leitungen 21 und 22 geschaltete Dioden Dx und D2 (z.B. 1 N 4007) dienen als Polungsschutz.
Mit den Leitungen 21 und 22 sind die Eingänge (1 und 2) eines Spannungsreglers I (zu. MC 78 M05 BT) verbunden, dessen Ausgang (3) mit einer Ausgangsleitung 23 verbunden ist, an der die konstante Spannung VA erscheint, die mittels eines weiteren Siebkondensators <_2 geglättet wird. Dabei sind zwischen die Leitungen 22 und 23 verschiedene, nachfolgend beschriebene IC-Bausteine I bis IQ mit ihren Eingängen 8 und 16 und ein IC-Bau¬ stein IQ mit seinen Eingängen 4 und 8 geschaltet, wobei diesen Eingängen zusätzlich die Kondensatoren Q (Fig.3) und Q bis Q2 entsprechend den jeweiligen Datenblättern parallel geschaltet sind, um die IC-Bausteine vor kleineren Streuspannungen zu schützen. Diese Kondensatoren sind allerdings nur in Fig.2 bzw.3 dargestellt
Eine mit der Eingangsleitung 21 verbundene, mit einer Sicherung Si2 versehene Leitung 24 führt zu einer aus Fig.5 ersichtlichen Alarm- und/oder Sicherheitseinrichtung 20 und zu einem ebenfalls aus Fig. 5 ersichtlichen Leistungsschalter Tt. Die IC-Bausteine IQ bis IQ und IQ gehören dagegen zur Auswerteeinrichtung nach Fig.4.
Fig.3 zeigt eine Gebereinheit 25, die im Ausführangsbeispiel sieben Heißleiter-Tempe¬ ratur-Sensoren Rsj bis Rs, (z.B. M 812-100 k ± 10 %) enthält, die an beliebigen zu überwachenden Orten eines Flugzeugs, Lastkraftwagens od. dgl. angeordnet, vorzugsweise entsprechend Fig. 1 ausgebildet und im A führungsbeispiel im Bereich von - 55° C bis 350° C empfindlich sind. Dabei nimmt der ohmsche Widerstand der Sensoren Rsj bis Rsy mit steigender Temperatur ab. Die Sensoren Rst bis Rs, bestehen daher im Ausführungsbeispiel aus Widerständen, deren eine Anschlüsse über eine Leitung 26 an die Ausgangsleitung 23 des Netzteils (Fig.2) angeschlossen sind. Die anderen Anschlüsse sind dagegen über Widerstände R14 bis R^ (z.B.56 Ω) mit Ausgängen 27 bis 33 verbunden, die Ausgangssignale abgeben, deren Größen von den von den Sensoren RSi bis I^ über¬ wachten Temperaturen abhängen. Zwischen diese Ausgänge 27 bis 33 und eine mit der Masseleitung 22 (Fig. 2) verbundene Leitung 34 ist je eine Zehnerdiode ZD2 bis ZD8 (z.B. ZPD 6 V 2) gelegt, um die Spannungen an den Ausgängen der Sensoren Rsx bis RSγ zur Sicherung nachfolgender Schaltungen auf 6,2 V zu begrenzen.
Nach Fig.4, in der die Gebereinheit 25 nur schematisch dargestellt ist, sind deren Ausgänge 27 bis 33 mit je einem Eingang einer Auswerteschaltung verbunden, die an einer Ausgangs¬ leitung 35 ein Alarmsignal, abgeben kann. Dieses erscheint im Ausführungsbeispiel immer dann, wenn das Ausgangssignal an irgendeinem Ausgang 27 bis 33 der Gebereinheit 25 eine vorgewählte kritische Größe in je nach Wunsch positiver oder negativer Richtung über¬ schreitet
Erfindungsgemäß enthält die Auswerteeinrichtung nach Fig.4 einen einzigen Schwellwert- schalter IC51 in Form eines IC-Bausteins (z.B. LT 1017 IN8), dessen Ausgang (7) mit der Leitung 35 verbunden ist Dieser Schwellwertschalter IC51 ist an seinem invertierenden Eingang (6) mit zwei regelbaren Widerständen R« (z.B. 10 k) und Rγ (z B.20 k) verbunden, mittels derer am invertierenden Eingang (6) eine positive Spannung als Schwelle eingestellt werden kann. Der nicht invertierende Eingang (5) ist dagegen mittels einer Leitung 36, an die ein mit seinem anderen Anschluß an Masse liegender Widerstand R5 (zJB. 1,62 k) angeschlossen ist, mit dem Ausgang (3) einer Abfrageeinrichtung IQ in Form eines weiteren IC-Bausteins (z_3. HEF 4051 BP) verbunden, die sieben mit je einem Ausgang 27 bis 33 verbundene Eingänge (1, 2, 5, 12 - 14) und einen an Masse liegenden Eingang (4) aufweist Ein mit der Leitung 36 verbundener Siebkondensator Q dient zur Vermeidung von Spannungsspitzen.
Der Abfrageeinrichtung IQ sind Mittel zugeordnet, mittels derer die genannten Eingänge (1, 2, 5, 12 - 14) einzeln nacheinander und periodisch wiederkehrend mit dem Ausgang (3) verbunden werden können. Diese Mittel bestehen vorzugsweise aus einem Oszillator in Form eines weiteren IC-Bausteins (z.B. HEF 4060 BP), der drei Ausgänge (4, 5, 7) aufweist, die mit drei weiteren Eingängen (9 - 11) der Abfrageeinrichtung IQ verbunden sind, an denen Taktsignale mit drei unterschiedlichen Taktfrequenzen erscheinen. Diese steuern einerseits den inneren Takt der Abfrageeinrichtung IQ und legen andererseits fest, mit welcher Folgefrequenz die Eingänge (1, 2, 5, 12 - 15) einzeln nacheinander mit dem Ausgang (3) verbunden werden bzw. wie schnell sich diese Abfragezyklen wiederholen sollen. Zur Einstellung dieser Taktfrequenzen ist der Oszillator IQ mit einer externen Beschaltung (z.B. R3, Q) laut Datenblatt versehen.
Ist zu irgendeinem Zeitpunkt z.B. der mit der Leitung 27 der Gebereinheit 25 verbimdene Eingang (13) der Abfrageeinrichtung IQ mit deren Ausgang (3) verbunden, dann bilden der Widerstand vom Sensor Rsj und die Widerstände R1 , Rs einen Spannungsteiler. Dabei sind die Spannungen und Widerstände so gewählt, daß bei normalen Temperaturen am nicht invertierenden Eingang (5) eine kleinere Spannung als am invertierenden Eingang (6) des Schwellwertschalters IC51 erscheint, die z.B. auf + 2^ V eingestellt ist Am Ausgang (7) des Schwellwertschalters ICS1 wird daher ein Ausgangssignal von 0 V abgegeben. Steigt dagegen die Spannung in der Leitung 36 aufgrund eines kritischen Temperaturanstiegs im Bereich des Sensors Rs1} dann wird der Spannungsabfall in der Leitung 36 immer größer, bis er schließlich die eingestellte Schwelle überschreitet und größer als die Spannung am inver- tierenden Eingang (6) wird. Folglich wird der Schwellwertschalter IC51 durchgeschaltet, so daß an seinem Ausgang (7) das z.B.5 V betragende Alarmsignal (= logisch "1") erscheint. Dabei kann die Einstellung z.B. so gewählt sein, daß die Schwelle bei einer kritischen Temperatur von 180° C oder irgendeiner anderen Temperatur überschritten wird.
Für die anderen Sensoren RS2 bis Rs, gilt sinngemäß dasselbe, da sie, wenn sie gerade über die Abfrageeinrichtung IQ mit deren Ausgang (3) verbunden sind, stets zusammen mit einem der Widerstände Ru bis R^ und dem Widerstand Rs einen Spannungsteiler bilden, der die Eingangsspannung am nicht invertierenden Eingang (5) des Schwellwert- Schalters IC51 beeinflußt In der Leitung 35 erscheint daher periodisch immer dann das Alarmsignal, wenn einer der Sensoren R≤! bis Rs einer Temperatur ausgesetzt ist, die höher ist, als der eingestellten Schwelle entspricht, und dieses Alarmsignal bleibt solange erhalten, bis mittels der Abfrageeinrichtung IQ der nächste Sensor an den Schwellwert¬ schalter ICS1 gelegt wird.
Die Leitung 35 der Auswerteeinrichtung IQ ist nach Fig.4 mit einem Eingang (4) eines Monoflop IQ (z.B. HFF 4538 BP) verbunden, dessen Ausgang (10) über einen Vorwider¬ stand Ru (z.B. 10 k) und eine Ausgangsleitung 37 der Auswerteeinrichtung mit dem Leistungsschalter Tx nach Fig.5 verbunden ist Das Monoflop IQ wird durch das Er- scheinen jedes Alarmsignals an seinem Ausgang (10) für eine vorgewählte Zeitspanne gesetzt, die mittels einer externen Beschallung an weiteren Eingängen (1, 2, 14, 15) nach Datenblatt eingestellt werden kann. Dadurch wird sichergestellt, daß in der Ausgangs¬ leitung 37 selbst bei einer bevorzugt sehr hohen Abfragefrequenz ein ausreichend langes Signal zur Steuerung der Alarm- und/oder Sicherheitseinrichtung 20 gebildet wird. Außer- dem ist die Leitung 35 über einen hohen Widerstand R^ (z.B. 1 M) geerdet Dadurch wird sichergestellt, daß das Monoflop IQ bei einer extremen Störsituation, z.B. bei Spannungs¬ abfall aufgrund einer abgeklemmten Batterie, am Ausgang (10) auf Null gesetzt wird und nicht ungewollt ein einen Alarmzustand signalisierendes Ausgangssignal abgibt.
Der Abfrageeinrichtung IQ ist eine Prüfeinrichtung parallel geschaltet, die die ordnungs¬ gemäße Funktion der Abfrageeinrichtung IQ, insbesondere der Sensoren Rsj bis Rs? überprüft und bei nicht ordnungsgemäßer Funktion ein weiteres Alarmsignal abgibt Diese Prüfeinrichtung enthält eine weitere Abfrageeinrichtung IQ (z.B. HEF 4051 BP) ent¬ sprechend der Abfrageeinrichtung IQ und einen mit deren Ausgang (3) verbundenen weiteren Schwellwertschalter IQ2 (z.B. LT 1017 IN 8), der vorzugsweise mit dem Schwell¬ wertschalter IC51 in einem gemeinsamen Gehäuse zusammengefaßt ist, das einen weiteren Ausgang (1) und zwei weitere Eingänge (2, 3) aufweist, die dem Schwellwertschalter IC^ zugeordnet sind
Analog zur Abfrageeinrichtung IQ sind Eingänge (1, 2, 4, 5, 12, 13, 15) der Abfrageein¬ richtung IC4 mit den Ausgangsleitungen 27 bis 33 der Gebereinheit 25 und weitere Ein¬ gänge (9 - 11) mit den Ausgängen eines dem Mittel IQ entsprechenden Mittels, vorzugs¬ weise mit demselben Oszillator IQ verbunden, so daß die Eingänge (1, 2, 4, 5, 12, 13, 15) entsprechend mit dem Ausgang 3 verbunden werden.
Im Unterschied zur Abfrageeinrichtung IQ ist der Ausgang (3) der Abfrageeinrichtung IQ mit einer zum nicht invertierenden Eingang (3) des Schwellwertschalters I 5 führenden Leitung 38 verbunden, an die ein mit dem anderen Anschluß geerdeter, vergleichsweise großer Widerstand R5 (z.B.46,4 k) und ein Siebkondensator Q angeschlossen sind. Dadurch wird die normalerweise am nicht invertierenden Eingang (2) des Schwellwert¬ schalters IQ2 liegende Spannung auf einen größeren Wert als die mittels Wider¬ ständen R3, R, am invertierenden Eingang liegende Spannung eingestellt und erreicht, daß der Schwellwertschalter I 2 bei funktionsfähiger Sensoreinheit 25 und Abfr ageeinrich- tung IQ ein Ausgangssignal von z.B. + 5 V unabhängig davon abgibt, ob die überwachte Temperatur der vorgewählten Raumtemperatur oder der mit dem Schwellwert des Schwell¬ wertschalters ICS1 vorgewählten Temperatur entspricht
Ist dagegen einer der Sensoren R j. bis Rsj defekt, dann fällt die Spannung am nicht invertierenden Eingang des Schwellwertschalters IQ2 auf Null mit der Folge, daß am
Ausgang (1) ein Alarmsignal von 0 V erscheint, das einer Anzeigevorrichtung 39 zugeführt wird. Das weitere Alarmsignal erscheint daher immer dann, wenn gerade ein defekter Sensor Rsj_ bis Rs mit dem Ausgang (3) der weiteren Abfrageeinrichtung IQ verbunden ist oder ein anderer Defekt, z.B. Spannungsausfall, vorliegt
Jedes vom Monoflop IQ für eine Zeitdauer von z_B. einigen Sekunden an der Leitung 37 aufrechterhaltene Alarmsignal schaltet gemäß Fig.5 den z.B. als Feldeffekt-Transistor ausgebildeten Leistungsschalter Tx durch, an dessen Eingang (3) die 24 V-Spannung des Netzteils (Fig. 2) anliegt, die durch den Schaltvorgang auf eine Steuerleitung 40 gelangt, die zur Alarm- und/oder Sicherheitseinrichtung 20 führt
Im einfachsten Fall enthält die Alarm- und/oder Sicherheitseinrichtung 20 z.B. eine über eine Diode D5 (z.B. IN 4007) angeschlossene Warnlampe 1^, die bei Erscheinen des Alarmsignals solange aufleuchtet, wie das Monoflop IQ am Ausgang (10) gesetzt ist. Alternativ oder zusätzlich kann über eine weitere, entsprechende Diode D6, einen Wider¬ stand R^ (z.B.220 k) und "eine dritte Diode Dg (z.B. ebenfalls IN 4007) eine Warnlampe I^ an die Steuerleitung 40 angeschlossen sein. Dieser ist ein Haltekreis zugeordnet, der einen als Feldeffekt-Transistor ausgebildeten Schalter T2 enthält, dessen Steuereingang (2) über einen Widerstand Rjj (z.B.3 k) mit dem Ausgang der Diode D6 und über eine Zenerdiode ZD9 mit Masse verbunden ist und dessen Spannungseingang (3) über einen Handschalter 41 an der vom Netzteil kommenden Leitung 24 liegt. Der Ausgang (5) dieses Schalters T2 liegt einerseits an der Warnlampe L^ und ist andererseits über die Widerstände R21 und R^ zum Steuereingang (2) zurückgeführt Die Warnlampe l^ leuchtet daher nach Auslösung des Schalters T2 dauernd auf, was z.B. den Vorteil mit sich bringt, daß ein Fahrer, der sein mit der beschriebenen Zustandsmeldevorrichtung ausgerüstetes Fahrzeug momentan verlassen hat, bei seiner Rückkehr feststellen kann, ob inzwischen ein Alarmsignal erschienen ist oder nicht Durch kurzzeitige Betätigung des Handschalters 41 zur Öffnung des Haltekreises kann die Alarmlampe Lj wieder zum Erlöschen gebracht werden.
Als Sicherheitselemente kann die Alarm- und/oder Sicherheitseinrichtung 20 z.B. wenig¬ stens zwei Feuerlöschflaschen HRj und H ^ aufweisen, die mit bei Brandschutzanlagen üblichen Auslösekapseln versehen sind. Der Spannimgseingang der Feuerlöschflasche HRX liegt dazu z.B. über einer Diode D3 (z.B. IN 4007) direkt an der Steuerleitung 40, während der Spannungseingang der Feuerlöschflasche HR2 über einen normalerweise .geöffneten Schalter 22 an der Leitung 24 des Netzteils liegt Daher wird die Feuerlöschflasche HRj beim Erscheinen eines Alarmsignals automatisch ausgelöst, um einen Löschvorgang einzuleiten, während die Feuerlöschflasche HRj zusätzlich oder dann durch Betätigung des Handschalters 42 manuell betätigt werden kann, wenn die Feuerlöschflasche HRX ver- braucht ist
Zur Funktionsübe rüfung der Alarm- und/oder Sicherheitseinrichtung 20 dienen schlie߬ lich noch zwei Anzeigelampen I^ und L4, die zwischen die Spannungseingänge der Feuer¬ löschflaschen HRj und HR2 und einen zweiten Festkontakt des Handschalters 41 geschaltet sind, und zwei Dioden D4 und D7, die zwischen den zweiten Festkontakt des Handschalters 41 und die Anschlußpunkte zwischen den Dioden D5 bzw. Dg und den zugehörigen Alarm¬ lampen Lj bzw. Lj geschaltet sind. Bei einer Umschaltung des Handschalters 41 von seiner aus Fig.4 ersichtlichen Normalstellung auf den zweiten Festkontakt werden daher die Alaπnlampen I^, 1^ an die 24 V-Leitung 24 gelegt und dadurch getestet Bei dieser Stellung des Handschalters 41 sollen aber auch die Anzeigelampen Lj und L4 aufleuchten. Zu diesem Zweck sind ihre Betriebsspannungen so gewählt, daß sie bei intakten Feuerlösch¬ flaschen HRl5 HRj zwar über deren Zündkapseln an Masse gelegt werden, über diese Zündkapseln aber keine automatische Selbstzündung der Feuerlöschflachen HRt und HR2 erfolgt Ist dagegen irgendeine Zündkapsel defekt, kann die zugehörige Anzeigelampe nicht über diese Zündkapsel geerdet werden und daher nicht aufleuchten.
Im übrigen sind die Dioden D3 bis D8 jeweils so gepolt, daß die Ströme nur in den aus Fig.5 ersichtlichen Richtungen fließen und keine unerwünschten Rückwirkungen auf unbeteiligte Schaltungsteile auftreten können.
Zur Funktionsüberprüfung der Sensoren R≤i bis R j ist die Anzeigevorrichtung 39 z.B. wie folgt aufgebaut:
Nach Fig.4 enthält sie einerseits einen Masseschalter IQ (z.B. CD 4099 BF), dessen
Eingang (3) mit dem Ausgang (1) des Schwellwertschalters IQ2 verbunden ist, während drei weitere Eingänge (5 - 7) des Masseschalters IQ mit den Ausgängen (4, 5, 7) eines Mittels verbunden sind, das periodisch und einzeln nacheinander die Ausgänge (1, 9, 11 - 15) des Masseschalters IQ aktiviert Dabei wird dieses Mittel zweckmäßig wiederum durch den Oszillator IQ gebildet Das Aktivieren der Ausgänge (1, 9, 11 - 15) hat die Wirkung, daß diese beim Anliegen der üblichen Ausgangsspannung von + 5 V (= logisch "1") am Ausgang (2) des Schwellwertschalters I 2 über einen geerdeten Ausgang (4) an Masse gelegt werden. Ist dagegen ein Sensor defekt, fällt die Spannung aus, ist ein Kabel gebrochen od. dgl., dann wird der betreffende Ausgang auf (1, 9, 11 - 15), wenn er gerade über den Oszillator IQ aktiviert ist, nicht an Masse gelegt, die in diesem Fall am Ausgang des Schwellwertschalters IQ2 eine Spannung von 0V (= logisch "0") liegt.
Die Ausgänge (1, 9, 11 - 15) des Masseschalters IQ sind mit je einem Eingang einer in Fig. 4 nur schematisch angedeuteten Tastatur 43 verbunden. Jeder dieser Eingänge führt über einen Tastschalter TS 1 bis TS 7 zur Katode einer mit ihrer Anode an der Betriebsspannung liegenden Kontrollvorrichtung 44, z.B. einer Leuchtdiode. Wird irgendeiner der Tastschalter TS 1 bis TS 7 gedrückt, dann ist die Katode der Kontrollvorrichtung 44 über diesen Tastschalter mit dem zugehörigen Ausgang des Masseschalters IQ verbunden. Die Kon- trollvorrichtung 44 müßte daher in dem von der Abfragefrequenz des Oszillators IQ bestimmten Takt immer dann ansprechen, zJB . aufleuchten, wenn der dem betätigten Tastschalter zugeordnete Ausgang des Masseschalters IQ aktiviert wird. Reagiert die Kontrollvorrichtung 44 dagegen nicht, dann liegt ein Defekt vor, weü der zugehörige Ausgang des Masseschalters IQ nicht periodisch an Masse gelegt wird.
Insgesamt ergibt sich durch die Alarm - und/oder Sicherheitseinrichtung 20 und die Prüfeinrichtung mit der ihr zugeordneten Anzeigevorrichtung 39 somit der Vorteil, daß während des laufenden Betriebs der Gesamtanlage ständig eine Funktionskontrolle durchgeführt werden kann.
Fig. 7 zeigt eine besonders bevorzugte Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßgen Zu¬ standsmeldevorrichtung. Diese besteht aus einer standardisierten Steckkarte oder Platine, die auf einen IC-Sockel gelötet ist und auf der alle IC-Bausteine, Verkabelungen und Schaltungen mit Ausnahme derjenigen Teile fest montiert sind, die individuell veränderbar sein sollen. Im Ausführungsbeispiel sind dabei die IC-Bausteine IQ bis IQ, IC51 und IC^, IQ und IQ zu einem einzigen IC-Baustein IQ zusammengefaßt, der Eingänge (1, 4, 5, 33, 34, 39, 51, 52) zum Anschluß der Widerstände R3 und Rs bis R10 und der Kondensatoren Q bis Q, weitere Eingänge (10, 20, 35 - 37) zum Anlegen der Betriebsspannungen oder der Masse, ferner weitere Eingänge (13 - 19) zum Anlegen der Gebereinheit 25 sowie Ausgänge (54 - 62) zum Anschluß der Tastatur 43 od. dgl. sowie einen Ausgang (2) zur Abgabe des am Ausgang (7) des Schwellwertschalters ICS1 erscheinenden Warnsignals oder des am Ausgang (10) des Monoflop IQ erscheinenden Signals aufweist Dadurch ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß der IC-Baustein IQ für eine vielfache Anzahl unterschiedlicher Zustandsmel- dungen bzw. -Überwachungen verwendet und mit an sich beliebigen Gebereinheiten und Tastaturen oder anderen Anzeigevorrichtungen kombiniert werden kann. In Abhängigkeit von den im Einzelfall verwendeten Sensoren und Anzeigevorrichtungen ist es lediglich erforderlich, einige äußere, aus Fig. 7 ersichtliche Schaltelemente entsprechend anzupassen.
Der aus Fig. 7 ersichtliche IC-Baustein IQ wird im übrigen vorzugsweise mit der für die Temperatursensoren beschriebenen Dichtungsmasse vergossen und anschließend 16 Stunden bei 80 °C und 3 Stunden bei 120 °C ausgehärtet Der weitere Ablauf kann dann wie beim Aushärten des Temperatursensors erfolgen. Aufgrund des universellen Auf baus eines solchen Bausteins ist es möglich, eine Vielzahl von Überwachungsaufgaben mit nahezu identischen Mitteln und mittels einer optimierten, nur wenig Raum in Anspruch nehmenden Vorrichtung zu lösen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die sich auf vielfache Weise abwandeln lassen. Dies gilt zunächst insbesondere für die verwendeten Temperatursensoren, an deren Stelle andere Temperatursensoren und auch Sensoren für ganz andere Anwendungszwecke, z.B. Kälteleiter, Dehnungsmeßstreifen, Infrarot- und andere lichtsensoren, Spannungsmesser od. dgl., verwendet werden können. Es ist lediglich erforderlich, die im einzelnen erhaltenen Meßsignale in für die beschriebenen elektrischen Schaltungen brauchbare Signale umzuformen und die an den Schwellwertschaltern IC51 und IQ2 eingestellten Schwellen entsprechend anzupassen. Weiter versteht sich, daß andere Alarm- und/oder Sicherheitseinrichtungen sowie andere Anzeigevorrichtungen vorgesehen werden können, deren Ausgestaltung weitgehend von der Art der überwachten Zustände abhängt Außer optischen Anzeigen können natürlich auch akustische oder andere An¬ zeigen vorgesehen werden. Weiter können mehr oder weniger als die beschriebenen sieben Sensoren vorgesehen werden, wobei es selbstverständlich auch möglich ist, an die be¬ schriebene Schaltung, insbesondere den IC-Baustein IQ nach Fig.7, auch Sensoren unterschiedlicher Art oder zur Überwachung unterschiedlicher Zustandsarten bestimmte Sensoren anzulegen, wobei lediglich deren Ausgangssignale entsprechend anzupassen wären. Schließlich ist die Erfindung nicht auf die Anwendung der einzeln angegebenen IC- Bausteine beschränkt, die nur beispielsweise genannt wurden.

Claims

Ansprüche
1) Zustandsmeldevorrichtung mit einer Mehrzahl von Sensoren, die Ausgangssignale abgeben, deren Größen von einem von den Sensoren überwachten Zustand abhängen, und mit einer an die Sensoren angeschlossenen Auswerteeinrichtung, die beim Erreichen einer vorgewählten Größe der Ausgangssignale unter Abgabe eines Alarmsignals anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung einen einzigen, das Alarmsignal erzeugenden Schwellwertschalter (IC51) aufweist, der mit dem Ausgang (3) einer Abfrage¬ einrichtung (IQ) verbunden ist, die mehrere, an je einen Sensor (Rsx - Rs,) angeschlossene Eingänge (1, 2, 5, 12 - 15) und Mittel (IQ) aufweist, die die Eingänge (1, 2, 5, 12 - 15) periodisch und nacheinander mit dem Ausgang (3) verbinden.
2) Zustandsmeldevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus¬ werteeinrichtung eine ihre ordnungsgemäße Funktion überprüfende Prüfeinrichtung parallel geschaltet ist, die auf nicht ordnungsgemäße Funktionen unter Abgabe eines weiteren Alarmsignals anspricht.
3) Zustandsmeldevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfein¬ richtung einen weiteren, das weitere Alarmsignal abgebenden Schwellwertschalter (IQ2) aufweist, der mit dem Ausgang (3) einer weiteren Abfrageeinrichtung (IQ) verbunden ist, die mehrere, an je einen Sensor (Rsl - Rs,) angeschlossene Eingänge (1, 2, 4, 5, 12, 13, 15) und Mittel (IQ) aufweist, die die Eingänge (1, 2, 4, 5, 12, 13, 15) periodisch und nacheinander mit dem Ausgang (3) verbinden.
4) Zustandsmeldevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus¬ gang (1) des weiteren Schwellwertschalters (IQ2) an eine Anzeigevorrichtung (39) ange- schlössen ist.
5) Zustandsmeldevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige¬ vorrichtung (39) eine mit wenigstens einer Kontrollvorrichtung (44) verbundene Tastatur (43) enthält, mittels derer die Sensoren (R≤! - Rs,) einzeln durch Tastenbetätigung über- prüfbar sind. 6) Zustandsmeldevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (IQ) aus einem mit der Abfrageeinrichtung (IQ, IQ) verbundenen Takt¬ geber bestehen.
7) Zustandsmeldevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertschalter (TQj, IC^) je einen Eingang (6; 2) aufweisen, an den ein zur Einstellung einer Schwelle bestimmter Spannungsteüer (R^, R,; Rg, R,) angeschlossen ist
8) Zustandsmeldevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ausgänge (3) der Abfrageeinrichtungen (IQ, IQ) je ein Siebkonden¬ sator (Q; Q) angeschlossen ist
9) Zustandsmeldevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ausgänge (3) der Abfrageeinrichtungen (IQ, IQ) Widerstände (Rs, R10) angeschlossen sind, die mit den Sensoren (Rst bis Rs,) unter Bildung von Spannungsteilern ziisammenwirken.
10) Zustandsmeldevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfrageeinrichtungen (IQ, IQ), die Schwellwertschalter (ICS1, IC^) und die
Mittel (IQ) zu einer standardisierten Steckkarte (IQ) zusammengefaßt sind, die Eingangs¬ anschlüsse für individuell wählbare Sensoren und in Abhängigkeit von diesen wählbare oder verstellbare Einstellorgane, Anzeigevorrichtungen, Betriebsspannungen od. dgl. sowie wenigstens einen Ausgang (2) zur Abgabe der von der Auswerteeinrichtung abgegebenen Alarmsignale aufweist.
11) Zustandsmeldevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Ausgang (7) des Schwellwertschalters (IC51) der Auswerteeinrichtung mit einem zur vorübergehenden Speicherung des Alarmsignals bestimmten Monoflop (IQ) verbunden ist
12) Zustandsmeldevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Monoflop (IQ) mit dem Steuereingang (2) eines an eine Alarm- und/oder Sicherheitseinrichtung (20) angeschlossenen Leistungsschalters (Tx) verbunden ist. 13) Zustandsmeldevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Sensoren (Rsj - Rs,) aus Heißleitern bestehen.
14) Zustandsmeldevorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarm- und/oder Sicherheitseinrichtung (20) eine durch das Alarmsignal auslösbare Löscheinrichtung (22) enthält
15) Zustandsmeldevorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeich- net, daß die Alarm- und/oder Sicherheitseinrichtung (20) eine durch das Alarmsignal und für dessen Dauer einstellbare Warneinrichtung (1^) und eine durch das Alarmsignal per¬ manent einschaltbare Warneinrichtung (I^) enthält
16) Zustandsmeldevorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeich- net, daß der Alarm- und/oder Sicherheitseinrichtung (20) eine Prüf einrichtung (41, L,, L4) zur Funktionsübe riifung zugeordnet ist.
17) Temperatursensor mit einem Gehäuse, das einen Stecker aufweisenden Boden und einen von diesem abgewandten, hohlen Endabschnitt aufweist, in dem ein Heißleiter angeordnet ist, dessen Anschlußdrähte mit den Steckern verbunden sind, und der im übrigen mit einer aus Epoxid-Gießharz bestehenden Vergußmasse ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (8) an seinem freien Ende offen ist und der Heißlei¬ ter (1) aus einem Perlen-Heißleiter besteht, der so in dem Endabschnitt (8) angeordnet und in die Vergußmasse (11) eingebettet ist, daß seine das Halbleiter-Kügelchen (4) tragende Spitze (3) aus der Vergußmasse (11) herausragt
18) Temperatursensor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (8) mit einer Schutzkappe (12) versehen ist, die wenigstens eine, zur Aufrechterhaltung einer Luftströmung an der Spitze (3) bestimmte Öffnung aufweist, und die Vergußmasse (11) auch teüweise die Schutzkappe (12) ausfüllt
19) Verfahren zur Herstellung eines Temperatursensors nach Ansprüchen 17 oder 18, bei dem die Einzelteile des Temperatursensors zunächst mechanisch zusammengefügt werden und dann der hohle Endabschnitt mit einem Zweikomponenten-Epoxid-Gießharz ausgefüllt wird, das aus einer Dichtungsmasse und einem Härter besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Dichtungsmasse und der Härter im Mischungsverhältnis (Gewichtsverhältnis) 10 : 1 bis 10 : 1,1 unter Herstellung einer Vergußmasse miteinander vermischt werden, die Vergußmasse dann in den hohlen, vorzugsweise auf etwa 80 °C vorgewärmten Endabschnitt (8) des Steckerteils (6) eingefüllt wird, bis nur noch die das Heißleiter-Kügelchen (4) tragende Spitze (3) des Heißleiters (1) aus der Vergußmasse herausragt, danach die Aushärtung in einem Heizofen erfolgt, indem dieser für zunächst etwa 16 Stunden auf etwa 80 °Q danach etwa 3 Stunden auf etwa 120 °C und dann etwa 3 Stunden auf etwa 180 °C eingestellt wird, und daß der Temperatursensor abschließend der Abkühlung auf Raum- temperatur überlassen wird.
20) Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergußmasse eine Mischung aus Stycast 2762 FT und Catalyst 17 verwendet wird.
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