EP2940666A2

EP2940666A2 - Gefahrenmelder

Info

Publication number: EP2940666A2
Application number: EP15165717.8A
Authority: EP
Inventors: Sascha Ludwig; Gerhard Röpke; Sven Krüger
Original assignee: Job Lizenz GmbH and Co KG
Current assignee: DETECTOMAT GmbH
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2015-04-29
Publication date: 2015-11-04
Also published as: DE102014106123A1; EP2940666A3

Abstract

Ein Gefahrenmelder mit einer Messkammer, einer eine Detektionseinrichtung zur Detektion eines in der Messkammer befindlichen Gases umfassenden Funktionseinheit, einer Spannungsquelle und einer elektrische Schaltung, durch die die Funktionseinheit mit der Spannungsquelle elektrisch verbindbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung einen Transistor umfasst, der in einer Deaktivierungsschaltstellung die Funktionseinheit von der Spannungsquelle trennt und in einer Aktivierungsschaltstellung die Funktionseinheit mit der Spannungsquelle verbindet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gefahrenmelder, insbesondere einen Rauchmelder.
Rauchmelder werden in der Regel an Zimmerdecken montiert und dienen dem Detektieren von Rauch im Brandfall. Dazu besitzen sie eine Messkammer mit einer oder mehreren Einlassöffnungen, durch die Rauch in die Messkammer eindringen kann. In der Messkammer ist beispielsweise eine optische Detektionseinrichtung angeordnet, die das Eintreten von Rauch in die Messkammer anhand eines geänderten Streuverhaltens für von der optischen Detektionseinrichtung ausgesandtes Licht erkennt. Bei Überschreiten einer erlaubten Rauchkonzentration in der Messkammer wird ein optischer und/oder akustischer Alarm ausgelöst.
Derartige Gefahrenmelder besitzen darüber hinaus oftmals ein Betätigungselement, durch dessen Betätigung die ordnungsgemäße Funktion der Detektionseinrichtung getestet werden kann. Auch ist es bekannt, durch Betätigung der Betätigungseinrichtung einen beispielsweise unerwünschten Alarm abzuschalten.
Bekannte Gefahrenmelder können über einen in einer Wand oder Decke verlegten Stromanschluss mit elektrischer Energie versorgt werden. Hiermit ist jedoch ein erheblicher Installationsaufwand verbunden. Dies gilt insbesondere, wenn in Gebäuden eine Vielzahl von Gefahrenmeldern installiert werden müssen, was regelmäßig der Fall ist. Es ist daher auch bekannt, Gefahrenmelder mit einer Batterie als elektrische Energiequelle auszustatten, um den Installationsaufwand zu verringern.
Von Gefahrenmeldern, die über eine Batterie mit der für den Betrieb erforderlichen elektrischen Energie versorgt werden, wird regelmäßig erwartet, dass diese nach dem Inbetriebnahmezeitpunkt eine Betriebszeit von mindestens zehn Jahren besitzen, ohne dass ein Wechsel der Batterie notwendig ist. Dadurch soll der Wartungsaufwand für solche Gefahrenmelder in Grenzen gehalten werden. Problematisch kann dabei sein, dass zwischen dem Produktionszeitpunkt eines Gefahrenmelders und dem Inbetriebnahmezeitpunkt eine unbestimmte Lagerungszeit liegt, die häufig bis zu einem Jahr betragen kann. Damit die Batterie während dieser Lagerungszeit so wenig wie möglich belastet wird, kann vorgesehen sein, dass diese erst bei der Inbetriebnahme des Gefahrenmelders mit den elektrischen Verbrauchern verbunden wird. Dadurch soll die Belastung der Batterie während der Lagerungszeit auf die Selbstentladung der Batterie und mögliche Kriechströme reduziert werden.
Zur Trennung beziehungsweise Verbindung der Batterie mit den elektrischen Verbrauchern können einfache mechanische Schalter verwendet werden. Damit können jedoch mehrere Nachteile verbunden sein.
Zum einen sollte der Schließer edel ausgebildet sein und im Idealfall gasdicht verschlossene Goldkontakte besitzen, damit es im Laufe der Betriebsdauer des Gefahrenmelders nicht hochohmig wird. Je unedler das Kontaktmaterial des oder der Schalter ist, desto eher findet eine Korrosion statt, wodurch die Übergangswiderstände stark ansteigen können. Dadurch würde der Abfall der Batteriespannung über dem oder den Schaltern erhöht, was wegen der entsprechend reduzierten Betriebsspannung für die elektrischen Verbraucher ein frühzeitiges Wechseln der Batterie bedingen könnte.
Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung eines einfachen mechanischen Schalters kann darin begründet sein, dass beim erstmaligen Schließen des Schalters die kapazitiven Elemente der elektrischen Verbraucher aufgeladen werden, wobei Impulsströme von mehreren Ampere über eine Dauer bis zu 100 µs fließen können. Dies kann zu einem Funkenschlag und einem daraus resultierenden Verbrennen der Kontaktmaterialien des Schalters führen. Dies kann zum einen unmittelbar in einem stark angestiegenen Übergangswiderstand resultieren, der wiederum entweder die Betriebsdauer stark reduziert oder sogar einen Betrieb des Gefahrenmelders vollständig verhindert. Weiterhin kann es durch den Funkenschlag zu einem Verkleben oder Verschweißen der geschlossenen Kontakte des Schalters kommen, wodurch möglicherweise ein erneutes Trennen der Batterie von den elektrischen Verbrauchern, beispielsweise bei einer Deinstallation des Gefahrenmelders, verhindert wird.
Problematisch ist zudem, dass Schalter, die sowohl eine hohe Pulsstrombelastbarkeit besitzen, als auch eine hochwertige, korrosionsresistente Goldkontaktierung aufweisen, nur schwer erhältlich sind. Insbesondere eine Goldkontaktierung ist zumeist nur bei sehr klein dimensionierten Schaltern anzufinden, die wiederum infolge ihrer Größe nur für die Leitung von sehr niedrigen Strömen vorgesehen sind. Datenblätter gängiger Schalterhersteller weisen zumeist nur die Gleichstrom-Dauerbelastbarkeit auf, die regelmäßig weit unterhalb der notwendigen Pulsbelastung liegt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gefahrenmelder, insbesondere Rauchmelder, anzugeben, der in vorteilhafter Weise ermöglicht, die elektrischen Verbraucher während einer Lagerungszeit des Gefahrenmelders von einer Spannungsquelle, insbesondere Batterie, zu trennen, während ein einfaches und insbesondere sicheres Verbinden der elektrischen Verbraucher mit der Spannungsquelle bei der Installation möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Gefahrenmelder gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen davon sind in den weiteren Patentansprüchen beansprucht und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, in die elektrische Verbindung zwischen elektrischen Verbrauchern eines Gefahrenmelders sowie einer Spannungsquelle, insbesondere Gleichspannungsquelle, für den Gefahrenmelder, die insbesondere in Form einer Batterie ausgebildet sein kann, einen Transistor als (elektrischen) Schalter zu integrieren. Durch den Transistor können die elektrischen Verbraucher in vorteilhafter Weise von der Spannungsquelle getrennt oder mit dieser elektrisch leitend verbunden werden.
Demnach ist ein gattungsgemäßer Gefahrenmelder, der zumindest eine Messkammer, eine eine Detektionseinrichtung zur Detektion eines in der Messkammer befindlichen Gases umfassende Funktionseinheit, eine Spannungsquelle und eine elektrische Schaltung, durch die die Funktionseinheit mit der Spannungsquelle elektrisch verbindbar ist, umfasst, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung einen Transistor umfasst, der in einer Deaktivierungsschaltstellung die Funktionseinheit von der Spannungsquelle trennt und in einer Aktivierungsschaltstellung die Funktionseinheit mit der Spannungsquelle verbindet.
Ein Vorteil, der sich durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Transistors als Schalter zum Trennen und Verbinden der Funktionseinheit von/mit der Spannungsquelle ergibt, liegt in der Unempfindlichkeit gängiger Transistoren hinsichtlich Pulsströmen, was insbesondere darin begründet ist, dass diese keine Funkenstrecken aufbauen. Vorteilhaft dabei ist auch, dass auf dem Markt erhältliche Transistoren regelmäßig von den Herstellern auf Ihre Pulsstrombelastbarkeit überprüft werden, so dass verlässliche Daten für die Auswahl eines geeigneten Transistors für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Gefahrenmelders zur Verfügung stehen. Weiterhin sind Transistoren in der Regel nicht koitosionsempfindlich, so dass auf aufwändige Zusatzbehandlungen, wie sie im Stand der Technik als Edelmetallbeschichtungen für Schalter, die gegebenenfalls auch noch gasdicht verschlossen sein müssen, erforderlich sein können, verzichtet werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gefahrenmelders kann vorgesehen sein, dass die Schaltung zudem einen mechanischen Umschalter umfasst, dessen Umschalten ein Umschalten des Transistors von der Deaktivierungsschaltstellung in die Aktivierungsschaltstellung (und vorzugsweise auch umgekehrt) bewirkt.
Dabei wird erfindungsgemäß unter einem "mechanischen Schalter" oder einem mechanischen "Umschalter" ein solcher Schalter verstanden, der mindestens zwei Kontaktelemente aufweist, die in einer ersten, eine elektrische Verbindung unterbrechenden Schaltstellung einen räumlichen Abstand voneinander aufweisen und die beim Umschalten des (Um-)Schalters bis zu einer Kontaktierung aufeinander zu bewegt werden, wodurch die Unterbrechung der elektrischen Verbindung aufgehoben wird. Dabei kann das Bewegen der Kontaktelemente auf beliebige Art und Weise, insbesondere mechanisch und/oder (elektro-) magnetisch (beispielsweise bei einem Reedschalter) erfolgen.
Die Kombination eines Transistors sowie eines mechanischen Schalters in der Schaltung des erfindungsgemäßen Gefahrenmelders ermöglicht ein einfaches Umschalten des Transistors durch die Betätigung des mechanischen Umschalters.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der mechanische Umschalter durch ein Befestigen einer die Messkammer, die Funktionseinheit, die Spannungsquelle und die elektrische Schaltung umfassenden Basiseinheit in einer Halterung umschaltbar ist. Die Haltung kann insbesondere dafür vorgesehen sein, unabhängig von der Basiseinheit an einer Befestigungsfläche, insbesondere an einer Wand oder Decke eines mittels des Gefahrenmelders zu überwachenden Raums, befestigt zu werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gefahrenmelders kann vorgesehen sein, dass der Transistor als FET (Feldeffekttransistor) und insbesondere als MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) ausgebildet ist. Dann kann weiterhin vorgesehen sein, dass in einer ersten Schaltstellung des mechanischen Umschalters ein gleiches elektrisches Potential an dem Source-Anschluss und dem Gate-Anschluss des FET (bzw. MOSFET) eingestellt ist, während in einer zweiten Schaltstellung eine elektrische Potentialdifferenz zwischen dem Source-Anschluss und dem Gate-Anschluss des FET (bzw. MOSFET) eingestellt ist.
Ein Angleichen des elektrischen Potenzials an dem Source-Anschluss einerseits und dem Gate-Anschluss andererseits kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass in der ersten Schaltstellung des mechanischen Schalters der Gate-Anschluss des FET (bzw. MOSFET) über mindestens einen (vorzugsweise hochohmigen) Widerstand mit einem ersten Pol der (Gleichspannungs-)Spannungsquelle verbunden ist. Die Erzeugung der elektrischen Potenzialdifferenz, die durch einen Umschalten des mechanischen Umschalters in die zweite Schaltstellung erreicht werden soll, kann dagegen dadurch bewirkt werden, dass der Gate-Anschluss des FET (bzw. MOSFET) über mindestens einen Widerstand mit einem zweiten Pol der Spannungsquelle verbunden ist. Die Widerstände wirken somit als sogenannte Pullup- beziehungsweise Pull-down-Widerstände, durch die das elektrische Potenzial an dem Gate-Anschluss des FET (bzw. MOSFET) an die elektrischen Potenziale der jeweiligen Pole der Spannungsquelle angeglichen wird. Wenn diese Widerstände relativ hochohmig gewählt werden, können die dabei fließenden Ströme gering gehalten werden.
In einer Ausführung des erfindungsgemäßen Gefahrenmelders kann vorgesehen sein, dass der FET ein p-(leitender) MOSFET ist und in der ersten Schaltstellung des mechanischen Schalters der Gate-Anschluss des p-MOSFET mit dem Pluspol der Spannungsquelle verbunden ist.
In einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Gefahrenmelders kann auch vorgesehen sein, dass der FET ein n-(leitender) MOSFET ist und in der ersten Schaltstellung des mechanischen Schalters der Gate-Anschluss des n-MOSFET mit dem Minuspol der Spannungsquelle verbunden ist.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gefahrenmelders können Mittel zur Ermittlung des Potentials am Gate-Anschluss des FET (bzw. MOSFET) vorgesehen sein. Dies ermöglicht die Realisierung einer Funktionalität, wonach automatisiert die Schaltstellung des mechanischen Umschalters, insbesondere in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Transistors überprüft werden kann. Eine solche Schaltstellungserkennung kann insbesondere ermöglichen, bei einer unzulässigen Deinstallation, beispielsweise durch Lösen der Basiseinheit aus der Halterung, einen Alarm zu generieren. Auch kann vorgesehen sein, in Abhängigkeit von der automatisch erkennbaren Schaltungsstellung des mechanischen Umschalters den Betrieb eines Funkmoduls, den der erfindungsgemäße Gefahrenmelder vorzugsweise umfasst, zu regeln. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Funkaktivität des Funkmoduls in der Deaktivierungsschaltstellung des Transistors im Vergleich zu der Aktivierungsschaltstellung reduziert ist. Der Energieverbrauch des Gefahrenmelders kann somit bis zur vollständigen Installation, die vorzugsweise durch ein Befestigen der Basiseinheit in der Halterung abgeschlossen wird, möglichst gering gehalten werden.
Insbesondere dann, wenn der erfindungsgemäße Gefahrenmelder ein solches Funkmodul umfasst, können weiterhin Mittel zur Überbrückung des Transistors vorgesehen sein. Dadurch kann ermöglicht werden, den Gefahrenmelder noch vor der endgültigen Installation temporär in Betrieb zu nehmen. Dadurch wird insbesondere ermöglicht, mehrere erfindungsgemäße Gefahrenmelder in komfortabler Weise zu einem Funknetzwerk zu koppeln, da dies unabhängig von den vorgesehenen Installationsstellen für die einzelnen Gefahrenmelder, die vielfach schlecht zugänglich an Decken von mehreren Räumen vorgesehen sein können, erfolgen kann.
Die Funktionseinheit des erfindungsgemäßen Gefahrenmelders kann vorzugsweise alle für die grundsätzliche Funktion des Gefahrenmelders erforderlichen Funktionselemente umfassen. Neben der Detektionseinrichtung, die beispielsweise als optische Detektionseinrichtung ausgebildet sein kann, können dies insbesondere noch eine Steuereinheit, ein Betätigungselement und/oder ein Alarmgeber (akustisch und/oder optisch) sein. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die einzelnen Funktionselemente der Funktionseinheit über Leiterbahnen (mindestens) einer Leiterplatte elektrisch leitend verbunden sind. Die Steuereinheit kann einen Prozessor sowie einen Speicher umfassen, auf dem eine Betriebssoftware gespeichert ist, die zur Auswertung von von der Detektionseinrichtung übermittelten Signalen ausgelegt ist, und dabei auf das Überschreiten eines Grenzwerts für ein zu detektierendes Gas, insbesondere Rauchgas, schließen kann. Die Steuereinheit kann weiterhin dazu ausgelegt sein, ein Alarmsignal an eine Alarmeinrichtung zu übermitteln, wenn ein Überschreiten des Grenzwerts festgestellt wurde. Bei der Alarmeinrichtung kann es sich beispielsweise um einen optischen und/oder akustischen Alarmgeber handeln, die dann vorzugsweise ebenfalls in die Funktionseinheit integriert und insbesondere fest und elektrisch leitend mit der Leiterplatte der Funktionseinheit verbunden sind. Die Steuereinheit kann weiterhin dazu ausgelegt sein, bei einer Betätigung des Betätigungselements eine Funktionsprüfung der Detektionseinrichtung durchzuführen oder zu ermöglichen und/oder einen bereits ausgelösten Alarm einer Alarmeinrichtung zu unterbrechen. Auch kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, die bereits beschriebene automatische Schaltstellungserkennung und die gegebenenfalls davon abhängige Regelung der Funkaktivität des Funkmoduls durchzuführen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1:: einen erfindungsgemäßen Gefahrenmelder in einer Explosionsdarstellung;
Fig. 2:: einen Längsschnitt durch den Gefahrenmelder in einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 3:: die Integration einer Batterie in den Gefahrenmelder;
Fig. 4:: ein Schaltbild einer elektrischen Schaltung für den Gefahrenmelder in einer ersten Ausgestaltung; und
Fig. 5:: ein Schaltbild einer elektrischen Schaltung für den Gefahrenmelder in einer zweiten Ausgestaltung.

Der in den Zeichnungen dargestellte Gefahrenmelder umfasst eine Basiseinheit. Diese weist ein Gehäuse mit einem Gehäuseunterteil 1 und einem Gehäuseoberteil 2 auf. Weiterhin ist eine zwischen dem Gehäuseunterteil 1 und dem Gehäuseoberteil 2 angeordnete Funktionseinheit 3 sowie ein Funkmodul 4, das, bezogen auf die Funktionseinheit 3, auf der anderen Seite einer von dem Gehäuseunterteil 1 ausgebildeten Trennwand 5 angeordnet ist, vorgesehen.
Eine Unterseite des Gefahrenmelders ist zur Anlage und Befestigung an einer Fläche, insbesondere an einer Decke oder Wand eines Raums, vorgesehen. Hierzu dient eine nicht dargestellte Halterung des Gehäuses, die lösbar mit dem Gehäuseunterteil 1 verbindbar ist. Dies ermöglicht, die Halterung zunächst unabhängig von der Basiseinheit an der Fläche zu befestigen, beispielsweise durch Verschrauben, und erst anschließend die Basiseinheit mit der Halterung zu verbinden. Dies kann beispielsweise über zwischen der Halterung und dem Gehäuseunterteil 1 ausgebildete Rastverbindungen und/oder eine Bajonettverbindung erfolgen. Die Halterung kann derart ausgebildet sein, dass diese den von dem Gehäuseunterteil 1 ausgebildeten, das Funkmodul 4 aufnehmenden Aufnahmeraum teilweise oder vollständig verschließt.
Das Gehäuseunterteil 1 bildet auf der dem Gehäuseoberteil 2 zugewandten Seite seiner Trennwand 5 einen rohrförmigen Gehäuseabschnitt 6 aus, der eine Messkammer 7 umfangseitig begrenzt. Eine Bodenfläche 8 der Messkammer wird ebenfalls von der Trennwand 5 des Gehäuseunterteils 1 ausgebildet.
In den rohrförmigen Gehäuseabschnitt 6 sind zwei nach oben, d.h. in Richtung des Gehäuseoberteils 2 offene Aufnahmegehäuse 9 integriert, die der Aufnahme von zwei in einem definierten Winkel zueinander angeordneten, optischen Detektionselementen 10 einer Detektionseinrichtung dienen. Die beiden Detektionselemente 10, von denen eines eine optische Strahlungsquelle und das andere einen optischen Strahlungsempfänger umfasst, sind dabei derart ausgerichtet, dass ihre optischen Achsen einander sowie eine Längsachse 11 der Messkammer 7 an einer Stelle schneiden. Eine in die Messkammer 7 ragende Trennwand 12 verhindert einen direkten "Sichtkontakt" der beiden Detektionselemente 10.
Die Detektionselemente 10 sind an einer Leiterplatte 13 der Funktionseinheit 3 befestigt und kontaktieren dabei elektrisch leitend Leiterbahnen der Leiterplatte 13. Weiterhin sind noch eine Steuereinheit (nicht sichtbar), ein Schallgeber 14, ein Betätigungselement 15 sowie ein Steckverbinder 16 fest und elektrisch leitend mit der Leiterplatte 13 verbunden. Sämtliche dieser Funktionselemente sind an derselben Oberfläche der Leiterplatte 13 angeordnet.
Durch eine Betätigung des Betätigungselements 15 kann eine Funktionsprüfung des Gefahrenmelders durchgeführt werden und dieser zudem nach einer erfolgten Auslösung wieder abgeschaltet werden.
Die Steckverbindung 16 dient dazu, das Funkmodul 4 elektrisch mit der Funktionseinheit 3zu verbinden. Dazu weist das Funkmodul 4 einen entsprechenden, ebenfalls mit einer Leiterplatte 17 verbundenen Steckverbinder 18 mit einer Mehrzahl von Stiftkontakten auf, die für einen Eingriff in entsprechende Buchsenkontakte des Steckverbinders 16 der Funktionseinheit 3 vorgesehen sind. Dabei durchgreifen die Stiftkontakte sowohl die Trennwand 5 des Gehäuseunterteils 1, die hierzu mit einer Öffnung für alle Stiftkontakte versehen ist, als auch die Leiterplatte 13 der Funktionseinheit 3, die hierzu mit einer entsprechenden Anzahl an Einzelöffnungen versehen ist.
Das Funkmodul 4 weist eine Funk-Sender-Empfänger-Einheit (nicht sichtbar) auf, durch die eine funkbasierte Vernetzung mehrerer Gefahrenmelder eingereichtet werden kann. Dies ermöglicht beispielsweise, eine von einem Gefahrenmelder detektierte, eine Alarmauslösung begründende Konzentration eines Gases den vernetzten Gefahrenmeldern mitzuteilen, wobei dann von allen Gefahrenmeldern ein optischer und/oder akustischer Alarm ausgelöst wird.
Das Gehäuseoberteil 2 bildet einen deckelförmigen Gehäuseabschnitt 19 aus, der die Messkammer 7 an Ihrem oberen axialen Ende begrenzt. Dabei ist der deckeiförmige Gehäuseabschnitt 19 beabstandet von dem freien Ende des rohrförmigen Gehäuseabschnitts 6 des Gehäuseunterteils 1 angeordnet (vgl. Fig. 2), wodurch eine zumindest teilweise umlaufende Einlassöffnung 20 ausgebildet wird, durch die zu detektierendes Gas in die Messkammer 7 einströmen kann. Von dem deckelförmigen Gehäuseabschnitt 19 des Gehäuseoberteils 2 erstrecken sich in Richtung des Gehäuseunterteils 1 zwei zumindest teilweise umlaufende, in radialer Richtung von dem rohrförmigen Gehäuseabschnitt 6 beabstandete Kragen 21, von denen einer innenseitig und der andere außenseitig der Messkammer 7 angeordnet ist und die sich so weit in Richtung des Gehäuseunterteils 1 erstrecken, dass diese die Einlassöffnung 20 und ein Stück weit auch den rohrförmigen Gehäuseabschnitt 6 in axialer Richtung überdecken. Die Kragen 21 dienen dazu, ein Eindringen von Umgebungslicht über die Einlassöffnung 20 in die Messkammer 7 möglichst zu vermeiden, indem sie diese abschirmen.
Von dem äußeren Kragen 7 erstrecken sich mit in Umfangsrichtung im Wesentlichen gleichmäßiger Teilung radial bezüglich der Längsachse 11 der Messkammer 7 ausgerichtete Leitwände 22. Diese dienen dazu, eine Strömung eines zu detektierenden Gases auf möglichst direktem Wege zu der Einlassöffnung 20 zu leiten und dabei eine spiralförmige Strömung um die Außenseite des rohrförmigen Gehäuseabschnitts 6 mit einer in Umfangsrichtung gerichtete Strömungskomponente zu vermeiden. Die freien Enden der Leitwände 22 sind für eine Anlage an der Leiterplatte 13 der Funktionseinheit 3 vorgesehen, während die Leiterplatte 13 der Funktionseinheit wiederum auf den von dem Gehäuseunterteil 1 ausgebildeten Aufnahmegehäusen 9 aufliegt. Dadurch ist die Leiterplatte 13 zwischen dem Gehäuseunterteil 1 und dem Gehäuseoberteil 2 gehalten.
Die freien Enden der Leitwände 22 werden über teilringförmige Stabilisierungselemente 23 fixiert. Dadurch werden diese insbesondere bei der Montage des Gefahrenmelders vor einer Beschädigung durch Deformation geschützt. Weiterhin ist vorgesehen, dass die radial innen gelegenen Kanten der Leitwände 22 im montierten Zustand des Gefahrenmelders an der Außenseite des rohrförmigen Gehäuseabschnitts 6 anliegen.
Sämtliche größeren, die Messkammer 7 begrenzenden Flächen des Gehäuseunterteils 1 und des Gehäuseoberteils 2 sind mit einer zahnförmigen Kontur versehen. Diese dient dazu, das von der optischen Strahlungsquelle des entsprechenden Detektionselements 10 ausgesendete Licht zu streuen, um eine direkte Reflektion auf den optischen Strahlungsempfänger des anderen Detektionselements 10 zu verhindern.
Das Gehäuseoberteil 2 bildet weiterhin noch zwei Deckelabschnitte 25 aus, durch die die Aufnahmegehäuse 9 mit den darin aufgenommenen Detektionselementen 10 im montierten Zustand des Gefahrenmelders verschlossen sind. Ein Eindringen von Umgebungslicht in die Messkammer 7 über die Aufnahmegehäuse 9 wird dadurch möglichst unterbunden.
Das Gehäuse kann weiterhin noch einen nicht dargestellten Gehäusedeckel umfassen, der auf das Gehäuseoberteil aufgesetzt und über eine Bajonettverbindung mit diesem verbunden werden kann. Das Gehäuseunterteil 1 bildet hierfür Verschlusslaschen 24 aus. Der Gehäusedeckel umgibt das Gehäuseoberteil 2 und die Funktionseinheit 3 und schützt diese somit vor einer Beschädigung durch äußere Gewalteinwirkung. Durchgangsöffnungen in dem Gehäusedeckel stellen gleichzeitig sicher, dass zu detektierendes Gas bis in die Messkammer 7 strömen kann.
Die Funktionselemente des Gefahrenmelders werden mittels einer Batterie 26 mit der für den Betrieb erforderlichen elektrischen Energie versorgt. Die Batterie 26 ist in einem Batteriefach angeordnet, das zum größten Teil innerhalb des auch das Funkmodul 4 aufnehmenden Aufnahmeraums des Gehäuses angeordnet ist. Das Batteriefach wird nach oben von einem Abschnitt der Leiterplatte 13 der Funktionseinheit 3, nach unten von der Bodenplatte sowie seitlich von den Innenseiten einer in der Trennwand 5 des Gehäuseunterteils 1 ausgebildeten Durchgangsöffnung 27 begrenzt und die Batterie 26 somit sicher innerhalb des Gefahrenmelders gehalten.
Eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Polen der Batterie 26 und entsprechenden Kontaktstellen 28 der Leiterplatte 13 der Funktionseinheit 3 wird mittels Kontaktelementen 29 realisiert. Jedes der Kontaktelemente 29 umfasst zwei Kontaktlaschen 30, wobei sich die Kontaktlaschen 30 in Richtung der Leiterplatte 13 erstrecken und mit ihren Endabschnitten jeweils eine der Kontaktstellen 28 auf der Leiterplatte 13 kontaktieren (vgl. Fig. 3). Dabei sind die Kontaktlaschen 30 im montierten Zustand des Gefahrenmelders zumindest geringfügig elastisch deformiert, wodurch ein ausreichend großer Kontaktdruck bereitgestellt wird. Um den Kontaktwiderstand dauerhaft gering zu halten, können die Kontaktelemente 29 und auch die Leiterbahnen der Leiterplatten 13, 17 vergoldet ausgeführt sein.
Die Versorgung der Funktionselemente des Gefahrenmelders mit elektrischer Energie durch die Batterie 26 kann über eine elektrische Schaltung gesteuert werden. Zwei Ausführungsformen derartiger Schaltungen, die vorzugsweise in die Funktionseinheit 3 integriert sind, sind in den Fig. 4 und 5 dargestellt.
Die Schaltung gemäß der Fig. 4 umfasst einen Transistor in Form eines p-MOSFET 31. Der p-MOSFET 31 ist in bekannter Weise in Kombination mit einer parasitären Diode 32 vorgesehen, die zwischen dem Source-Anschluss 33 und dem Drain-Anschluss 34 geschaltet ist. Weiterhin umfasst die Schaltung noch zwei hochohmige Widerstände 35 (z.B. 1 MS2 bis 10 MS2) sowie einen mechanischen Umschalter 36, der hier in Form von zwei separaten einfachen Schaltern 37, 38 dargestellt ist, die synchron geschaltet werden.
Der p-MOSFET 31 ist mit dem Source-Anschluss 33 und dem Drain-Anschluss 34 in einen ersten elektrischen Verbindungspfad zwischen dem Pluspol 39 der Batterie und einem Masseanschluss 43, der wiederum mit dem Minuspol 40 der Batterie verbunden ist, integriert. In diesen elektrischen Verbindungspfad sind auf der Drain-Seite des p-MOSFET 31 zudem die Funktionselemente des Gefahrenmelders, die mittels der Batterie 26 mit der für den Betrieb erforderlichen elektrischen Energie versorgt werden, integriert. Diese sind in der Fig. 4 vereinfacht in Form eines einzelnen Verbrauchers 41 dargestellt. Über einen zweiten elektrischen Verbindungspfad ist der Pluspol 39 der Batterie 26 mit dem Gate-Anschluss 42 des p-MOSFET 31 verbindbar. In diesen zweiten Verbindungspfad sind die beiden Widerstände 35 sowie ein erster Schalter 37 des Umschalters 36 integriert. Über einen dritten elektrischen Verbindungspfad ist der Minuspol 40 der Batterie 26 mit dem Gate-Anschluss 42 des p-MOSFET 31 verbindbar. Diese elektrische Verbindung integriert den zweiten Schalter 38 des Umschalters 36 sowie einen der beiden Widerstände 35.
Im Auslieferungszustand des Gefahrenmelders, d.h. noch vor dessen Inbetriebnahme, befindet sich der Umschalter 36 in der in der Fig.4 dargestellten Schaltstellung, die zu einer Deaktivierungsschaltstellung des p-MOSFET führt. In dieser Schaltstellung des Umschalters 36 ist der erste Schalter 37 geschlossen und der zwei Schalter 38 geöffnet. Dies führt dazu, dass der Gate-Anschluss 42 des p-MOSFET 31 über die zwei Widerstände 35 aufgeladen, d.h. auf das positive elektrische Potential des Pluspols 39 der Batterie 26 gebracht wird. Die so erzielte Potentialgleichheit zwischen dem Source-Anschluss 33 und dem Gate-Anschluss 42 sorgt dafür, dass der p-MOSFET 31 sperrt und somit kein relevanter Stromfluss zwischen dem Source-Anschluss 33 und dem Drain-Anschluss 34 möglich ist. Dadurch ist der Verbraucher 41 des Gefahrenmelders von einer Energieversorgung durch die Batterie 26 abgeschnitten. In dieser Deaktivierungsschaltstellung des p-MOSFET ist der Energieverbrauch des Gefahrenmelders im Wesentlichen auf die Selbstentladung der Batterie 26 beschränkt. Hinzu kommt ein sehr geringer Energieverlust, der aus einem entsprechend geringen Stromfluss zwischen dem Pluspol 39 der Batterie 26 und dem Massenanschluss 43 über die beiden Widerstände 35, die Sperrschicht des p-MOSFET 31 sowie den Verbraucher 41 resultiert.
Für die Inbetriebnahme des Gefahrenmelders muss der Umschalter 36 umgeschaltet und dadurch der p-MOSFET in eine Aktivierungsschaltstellung geschaltet werden. Das Umschalten des Umschalters 36 erfolgt vorzugsweise selbsttätig bei einem Befestigen der Basiseinheit an der Halterung. Das Umschalten bewirkt ein Öffnen des ersten Schalters 37 und ein Schließen des zweiten Schalters 38. Dadurch kann der Gate-Anschluss 42 des p-MOSFET 31 über den geschlossenen dritten Verbindungspfad entladen, d.h. auf das negative elektrische Potential des Minuspols 40 der Batterie 26 gebracht werden. Die so zwischen dem Source-Anschluss 33 und dem Gate-Anschluss 42 des p-MOSFET 31 eingestellte Potentialdifferenz sorgt für ein Öffnen des p-MOSFET 31. Der Verbraucher 41 ist dann über den ersten Verbindungspfad mit beiden Polen der Batterie 26 verbunden und wird folglich von dieser mit elektrischer Energie versorgt.
Infolge des Öffnens des ersten Schalters 37 wird der Stromfluss durch die beiden Widerstände 35 unterbunden. Demnach wird im Betriebszustand der Energieverbrauch des Gefahrenmelders nicht im relevanten Maße durch einen Eigenverbrauch der elektrischen Schaltung erhöht.
Das Aktivieren beziehungsweise Deaktivieren des Gefahrenmelders mittels der elektrischen Schaltung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere muss der Umschalter 36 keine Kontaktelemente aus edlen Materialien aufweisen, da selbst dann, wenn die Kontakteflächen der Kontaktelemente innerhalb der Betriebsdauer des Gefahrenmelder infolge von Korrosion fortlaufend hochohmiger werden, sind hieraus keine Probleme zu erwarten, weil der Umschalter lediglich für die Funktion des Ladens und Entladens des Gate-Anschlusses 42 des p-MOSFET 31, d.h. für das Schalten der elektrischen Schaltung, nicht jedoch für ein Leiten des für den Betrieb des Gefahrenmelders erforderlichen Stroms genutzt wird. Hierfür würden selbst Ableitwiderstände im höheren MΩ-Bereich genügen, die selbst bei sehr weit fortgeschrittener Korrosion der Kontaktelemente kaum zu erwarten sind.
Beim erstmaligen Betätigen des Umschalters 36 fließen zudem keine hohen Ströme, so dass der Umschalter 36 keine besonderen Anforderungen hinsichtlich der Pulsstrombelastbarkeit erfüllen muss. Ein Funkenschlag an dem Umschalter 36 ist damit nicht zu erwarten.
Ein Pulsstrom, der infolge kapazitiver Elemente im elektrischen System des Gefahrenmelders beim erstmaligen Aktivieren auftritt, fließt ausschließlich durch den p-MOSFET 31, was regelmäßig unproblematisch ist, da Transistoren von den Herstellern in der Regel auf deren Pulsstrombelastbarkeit geprüft werden und somit entsprechend betriebssichere Transistoren zur Ausbildung der elektrischen Schaltung zur Verfügung stehen. Weiterhin sind Transistoren im Vergleich mit mechanischen Schaltern grundsätzlich wesentlich besser mit Pulsströmen belastbar, da in diesen keine Funkenstrecken aufgebaut werden. Korrosionsbedingte Probleme sind bei handelsüblichen Transistoren ebenfalls nicht zu erwarten.
Die elektrische Schaltung bietet weiterhin die Möglichkeit, den Gefahrenmelder unabhängig von einem Befestigen der Basiseinheit an der Halterung temporär zu aktivieren. Dies kann insbesondere dann vorgesehen sein, wenn eine Mehrzahl von Gefahrenmeldern mittels der in diesen verbauten Funkmodule 4 zu einem Funknetzwerk gekoppelt werden sollen. Dies soll zur Vereinfachung der Handhabung nicht erst bei bereits in den Halterungen befestigten Basiseinheiten erfolgen, da hierzu beispielsweise ein manuelles Schalten der Funkmodule 4 jedes Gefahrenmelders in einen Koppelungszustand, beispielsweise mittels des Betätigungselements 15, erfolgen muss. Hierfür sollte es daher möglich sein, alle für das Funknetzwerk vorgesehenen Gefahrenmelder nebeneinander auf beispielsweise einen Tisch zu legen, so dass diese einfach und schnell handhabbar sind.
Ein solches temporäres Aktivieren des Gefahrenmelders kann durch ein Überbrücken des p-MOSFET 31 erfolgen, wozu die elektrische Schaltung sowohl auf der Source-Seite als auch auf der Drain-Seite des p-MOSFET 31 jeweils einen Überbrückungsanschluss 44 aufweist. Werden diese Überbrückungsanschlüsse 44 elektrisch leitend miteinander verbunden, wird der Verbraucher 41 und damit auch das Funkmodul 4 unter Umgehung des p-MOSFET 31 durch die Batterie mit elektrischer Energie versorgt, ohne dass der Umschalter 36 umgeschaltet werden muss.
Ohne ein Umschalten des Umschalters 36 bleibt das Potential am Gate-Anschluss 42 des p-MOSFET 31 unverändert und entspricht dem Potential des Pluspols 39 der Batterie 26. Durch eine Überwachung dieses Potentials, wozu die elektrische Schaltung mit einem entsprechenden Anschluss 45 versehen ist, wird ermöglicht, bei aktiviertem, d.h. mit Energie versorgtem Verbraucher 41 zu überprüfen, in welcher Schaltstellung sich der Umschalter 36 befindet. Insbesondere kann dies dazu dienen, die Funkaktivität eines durch Überbrückung des p-MOSFET 31 aktivierten, jedoch nicht in der Halterung befestigten und somit noch nicht in Betrieb genommenen Gefahrenmelders zu reduzieren und insbesondere auf lediglich diejenige Funkaktivität, die für die Koppelung mit anderen Gefahrenmeldern erforderlich ist, zu beschränken. Dadurch kann ein erhöhter Energieverbrauch durch eine erhöhte, für den Betrieb des Gefahrenmelders vorgesehene Funkaktivität während der
Überbrückung des p-MOSFET 31 verhindert werden. Ebenso kann vorgesehen sein, durch eine Überwachung des Potentials am Gate-Anschluss 42 des p-MOSFET 31 zu detektieren, ob der Gefahrenmelder bei überbrücktem p-MOSFET 31 und somit im weiterhin aktivierten Zustand aus der Halterung gelöst wird, was mit einem Umschalten des Umschalters 36 und folglich einem Potentialabfall am Gate-Anschluss 42 verbunden wäre.
Die in der Fig. 5 dargestellte elektrische Schaltung unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 4 in der Vertauschung der Pole der Batterie 26 und einer dadurch begründeten Nutzung eines n-MOSFET 46 anstelle eines p-MOSFET. Die Funktion der elektrischen Schaltung und die durch diese ermöglichte Funktionalität des Gefahrenmelders entspricht derjenigen der Schaltung der Fig. 4.

Bezugszeichenliste

1: Gehäuseunterteil
2: Gehäuseoberteil
3: Funktionseinheit
4: Funkmodul
5: Trennwand des Gehäuseunterteils
6: rohrförmiger Gehäuseabschnitt
7: Messkammer
8: Bodenfläche der Messkammer
9: Aufnahmegehäuse
10: Detektionselement
11: Längsachse der Messkammer
12: Trennwand der Messkammer
13: Leiterplatte der Funktionseinheit
14: Steuereinheit
15: Betätigungselement
16: Steckverbinder der Funktionseinheit
17: Leiterplatte des Funkmoduls
18: Steckverbinder des Funkmoduls
19: deckelförmiger Gehäuseabschnitt
20: Einlassöffnung
21: Kragen
22: Leitwand
23: Stabilisierungselement
24: Verschlusslasche des Gehäuseunterteils
25: Deckelabschnitt
26: Batterie
27: Durchgangsöffnung in der Trennwand des Gehäuseunterteils
28: Kontaktstelle der Leiterplatte
29: Kontaktelement
30: Kontaktlasche
31: p-MOSFET
32: Diode
33: Source-Anschluss
34: Drain-Anschluss
35: Widerstand
36: Umschalter
37: erster Schalter
38: zweiter Schalter
39: Pluspol der Batterie
40: Minuspol der Batterie
41: Verbraucher
42: Gate-Anschluss
43: Massenanschluss
44: Überbrückungsanschluss
45: Anschluss zur Potentialüberwachung
46: n-MOSFET

Claims

Gefahrenmelder mit einer Messkammer (7), einer eine Detektionseinrichtung zur Detektion eines in der Messkammer (7) befindlichen Gases umfassenden Funktionseinheit (3), einer Spannungsquelle und einer elektrische Schaltung, durch die die Funktionseinheit (3) mit der Spannungsquelle elektrisch verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung einen Transistor umfasst, der in einer Deaktivierungsschaltstellung die Funktionseinheit (3) von der Spannungsquelle trennt und in einer Aktivierungsschaltstellung die Funktionseinheit (3) mit der Spannungsquelle verbindet.
Gefahrenmelder gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mechanischen Umschalter (36), dessen Umschalten entweder ein Schalten des Transistors von der Deaktivierungsschaltstellung in die Aktivierungsschaltstellung oder ein Schalten des Transistors von der Aktivierungsschaltstellung in die Deaktivierungsschaltstellung bewirkt.
Gefahrenmelder gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschalter (36) durch ein Befestigen eines die Messkammer (7), die Funktionseinheit (3), die Spannungsquelle und die Schaltung umfassenden Basiseinheit in einer Halterung umschaltbar ist.
Gefahrenmelder gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Transistor als FET ausgebildet ist, wobei in einer ersten Schaltstellung des Umschalters (36) ein gleiches elektrisches Potential an dem Source-Anschluss (33) und dem Gate-Anschluss (42) des FET eingestellt ist, während in einer zweiten Schaltstellung eine elektrische Potentialdifferenz zwischen dem Source-Anschluss (33) und dem Gate-Anschluss (42) des FET eingestellt ist.
Gefahrenmelder gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Schaltstellung des Umschalters (36) der Gate-Anschluss (42) des FET über mindestens einen Widerstand (35) mit einem ersten Pol der Spannungsquelle verbunden ist und in der zweiten Schaltstellung des Umschalters (36) der Gate-Anschluss (42) des FET über mindestens einen Widerstand (35) mit einem zweiten Pol der Spannungsquelle verbunden ist.
Gefahrenmelder gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der FET ein p-MOSFET (31) ist und in der ersten Schaltstellung des Umschalters (36) der Gate-Anschluss (42) des p-MOSFET (31) mit einem Pluspol (39) der Spannungsquelle verbunden ist.
Gefahrenmelder gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der FET ein n-MOSFET (46) ist und in der ersten Schaltstellung des Schalters der Gate-Anschluss (42) des n-MOSFET (46) mit einem Minuspol (40) der Spannungsquelle verbunden ist.
Gefahrenmelder gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, gekennzeichnet durch Mittel zur Ermittlung des Potentials am Gate-Anschluss (42) des FET.
Gefahrenmelder gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zur Überbrückung des Transistors.
Gefahrenmelder gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Funkmodul (4), das elektrisch mit der Funktionseinheit (3) verbunden ist.
Gefahrenmelder gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkaktivität des Funkmoduls (4) in der Deaktivierungsschaltstellung des Transistors im Vergleich zu der Aktivierungsschaltstellung reduziert ist.