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Patent Searching and Data


Title:
FIRE DETECTOR HAVING UNHEATED THERMISTORS, IN PARTICULAR NTCS, FOR CAPTURING THERMAL FLUCTUATIONS IN THE REGION OF THE INLET OPENINGS, AND CORRESPONDING METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/174641
Kind Code:
A1
Abstract:
A fire detector (M) is configured to capture a fire parameter and to output a fire alarm (AL). It comprises a housing (G) having inlet openings (OF) and thermistors (T1-T4), in particular NTCs, arranged in the region of the inlet openings. The fire detector comprises a control unit (MC) that is connected to the thermistors in order to capture temperature measurement signals (S1-S4). The control unit is characterized in that it is configured to output a warning message (WM) concerning the absence of moving ambient air around the at least one thermistor if the signal bandwidth of signal fluctuations of at least one of the captured temperature measurement signals, preferably all of the temperature measurement signals, falls below a value of 30 mK, in particular 20 mK, preferably 15 mK, for a minimum time (MZ). Causes for the absence of thermal fluctuations may be soiling in the region of the inlet openings or the fact that the inlet openings are covered by a protective cover or by an adhesive tape.

Inventors:
KUHN-MATYSIAK ULRICH (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/054216
Publication Date:
September 21, 2023
Filing Date:
February 20, 2023
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS SCHWEIZ AG (CH)
International Classes:
G08B29/04; G08B17/06
Foreign References:
EP3916691A12021-12-01
DE102016208359B32017-09-07
DE102016208357A12017-11-16
EP1857989A12007-11-21
DE102009000393A12010-08-05
EP2330577A12011-06-08
EP2189956A12010-05-26
EP2624229A12013-08-07
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS PATENT ATTORNEYS (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Brandmelder zur Erfassung zumindest einer Brandkenngrösse sowie zur Ausgabe eines Brandalarms (AL) in einem detektier- ten Brandfall, wobei der Brandmelder (M) ein Gehäuse (G) mit zumindest einer Eintrittsöffnung (OE) , eine über diese mit der Umgebungsluft kommunizierende Sensorik zur Erfassung einer Strömung im Bereich der Sensorik sowie eine Steuereinheit (MC) aufweist, wobei die Steuereinheit (MC) mit der Sensorik zur Bewertung der Einsatzfähigkeit des Brandmelders (M) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Sensorik zumindest einen im Bereich zumindest einer der Eintrittsöffnungen (OE) angeordneten Thermistor (T1-T4) , insbesondere zumindest einen NTC, aufweist,

- dass die Steuereinheit (MC) mit dem zumindest einen Thermistor (T1-T4) zur Erfassung eines jeweiligen Temperaturmesssignals (S1-S4) verbunden ist, und

- dass die Steuereinheit (MC) dazu eingerichtet ist, eine Warnmeldung (WM) auszugeben, falls die Signalbandbreite von Signalfluktuationen zumindest eines der erfassten, vorzugsweise aller Temperaturmesssignale (S1-S4) , eine Mindestzeit (MZ) lang einen Wert von 30 mK, insbesondere von 20 mK, vorzugsweise von 15 mK, unterschreitet.

2. Brandmelder nach Anspruch 1, wobei die Mindestzeit in einem Bereich von 1 Tag bis 1 Jahr, insbesondere in einem Bereich von 1 Tag bis 1 Monat, und vorzugsweise in einem Bereich von 1 Tag bis 1 Woche, liegt.

3. Brandmelder nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (MC) dazu eingerichtet ist, das jeweilige Temperaturmesssignal (S1-S4) mittels eines A/D-Umsetzers (ADC) mit einer vorgegebenen Abtastperiode AP fortlaufend in ein jeweiliges digitales Temperaturmesssignal (D1-D4) umzusetzen, insbesondere mit einer Abtastperiode AP in einem Bereich von 0.1 bis 10 Sekunden, vorzugsweise in einem Bereich von 0.5 bis 2 Sekunden. 4. Brandmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinheit (MC) dazu eingerichtet ist, das jeweilige erfasste Temperaturmesssignal (S1-S4, D1-D4) zunächst mittels eines Hochpassfilters (HP) zu filtern und nachfolgend die Signalfluktuationen im jeweiligen Temperaturmesssignal (Sl- S4, D1-D4) zu detektieren.

5. Brandmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinheit (MC) dazu eingerichtet ist, das jeweilige erfasste Temperaturmesssignal (S1-S4, D1-D4) zunächst mittels eines Hochpassfilters (HP) zu filtern, ein vom jeweiligen Hochpassfilter (HP) ausgegebenes Hochpassfiltersignal (FHI- FJM) mittels eines Tiefpassfilters (TP) mit einer Filterzeit (FZ) im Bereich von 1 bis 120 Minuten, vorzugsweise von

15 bis 60 Minuten, zu filtern und als ein jeweiliges Filterausgangssignal (F01-F04) auszugeben, und wobei die Steuereinheit (MC) eingerichtet ist, die Warnmeldung (WM) auszugeben, falls der Betrag zumindest eines, vorzugsweise aller Filterausgangssignale (F01-F04) , eine Mindestzeit (MZ) lang einen vorgegebenen Grenzwert (GW) von 5 mK, insbesondere von 3 mK, vorzugsweise von 1.5 mK, anstelle der Signalbandbreite der Signalfluktuationen des jeweiligen Temperaturmesssignals (TI— T4) unterschreitet.

6. Brandmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinheit (MC) dazu eingerichtet ist, das jeweilige erfasste Temperaturmesssignal (S1-S4, D1-D4) zunächst mittels eines Hochpassfilters (HP) zu filtern, ein vom jeweiligen Hochpassfilter ausgegebenes Hochpassfiltersignal (FHi-FH4) mittels eines gleitenden Mittelwert filters , insbesondere mittels eines gleitenden quadratischen oder arithmetischen Mittelwert filters (RMS, AVS) , mit einer vorgegebenen Filterzeit (FZ) im Bereich von 1 bis 120 Minuten, vorzugsweise von 15 bis 60 Minuten, zu filtern und als ein jeweiliges Filterausgangssignal (F01-F04) auszugeben, und wobei die Steuereinheit (MC) eingerichtet ist, die Warnmeldung (WM) auszugeben, falls der Betrag zumindest eines, vorzugsweise aller Filterausgangssignale (F01-F04) , eine Mindestzeit (MZ) lang einen vorgegebenen Grenzwert (GW) von 5 mK, insbesondere von 3 mK, vorzugsweise_von 1.5 mK, anstelle der mittleren Signalbandbreite der Signalfluktuationen im jeweiligen Temperaturmesssignal (T1-T4) unterschreitet.

7. Brandmelder nach Anspruch 5 oder 6, wobei der vorgegebene Grenzwert (GW) in einem Bereich des 1.5- bis 10-fachen, insbesondere des 1.5- bis 5-fachen, eines Referenzwertes festgelegt, der an einem neuen, neuwertigen oder überholten, insbesondere fabrikneuen Brandmelder (M) , in einer strömungsfreien Testumgebung messtechnisch ermittelt worden ist.

8. Brandmelder nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die Steuereinheit (MC) dazu eingerichtet ist, das jeweilige Temperaturmesssignal (S1-S4) mittels des A/D-Umsetzers (ADC) durch eine Anzahl OVS von Uberabtastungen in einem Bereich von 2 bis 4096, insbesondere mit einer Anzahl OVS von 64, 256 oder 1024, fortlaufend in das jeweilige überabgetastete digitale Temperaturmesssignal (D1-D4) umzusetzen.

9. Brandmelder nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuereinheit (MC) dazu eingerichtet ist, den jeweiligen Thermistor (T1-T4) derart anzusteuern, dass sich dieser pro Messwerterfassung um weniger als 0.5 mK, insbesondere um weniger als 0.1 mK, erwärmt, und/oder dass dieser eine maximale elektrische Energie von 10 pj, insbesondere von 5 pj, vorzugsweise von 0.5 pj, pro Messwerterfassung aufnimmt.

10. Brandmelder nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der jeweilige Thermistor (T1-T4) eine maximale thermische Ansprechzeit von 3 s, insbesondere von 2 s, vorzugsweise von 1 s, aufweist.

11. Brandmelder nach einem der vorherigen Ansprüche,

- wobei im Gehäuse (G) eine über die zumindest eine Eintrittsöffnung (OE) mit der Umgebungsluft kommunizierende

Branddetektionseinheit (MK) , insbesondere eine optische Messkammer, zur Erfassung der zumindest einen Brandkenngrösse aufgenommen oder ausgebildet ist,

- wobei im Bereich der jeweiligen Eintrittsöffnung (OE) und der Branddetektionseinheit (MK) ein Gitter (N) , insbesondere ein Insektenschutzgitter, angeordnet ist, und

- wobei das Gitter (N) zwischen dem zumindest einen Thermistor (T1-T4) und der Branddetektionseinheit (MK) im Bereich der jeweiligen Eintrittsöffnung (OE) angeordnet ist, oder

- wobei der zumindest eine Thermistor (T1-T4) zwischen dem Gitter (N) und der Branddetektionseinheit (MK) im Bereich der jeweiligen Eintrittsöffnung (OE) angeordnet ist.

12. Brandmelder nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuereinheit (MC) eingerichtet ist, einen Betriebszeitmesser (BZM) des Brandmelders (M) mit Beginn der elektrischen Stromversorgung des Brandmelders (M) zu starten, wobei die Steuereinheit (MC) eingerichtet ist, eine Abgedeckt-Meldung (COV) , oder die Warnmeldung (WM) zusammen mit einer Abgedeckt-Meldung (COV) , als Indiz für eine unzulässige Abdeckung der zumindest einen Eintrittsöffnung (OE) auszugeben, falls die Signalbandbreite von Signalfluktuationen zumindest eines der erfassten, vorzugsweise aller Temperaturmesssignale (Sl- S4) , eine Mindestwartezeit (WZ) lang in einem Bereich von

1 Stunde bis 3 Tage, vorzugsweise von 1 Stunde bis 24 Stunden, einen Wert von 30 mK, insbesondere von 20 mK, vorzugsweise von 15 mK, unterschreitet, und falls zudem ein Betriebszeitmesswert (BZW) des Betriebszeitmessers (BZM) kleiner ist als 2 Jahre, vorzugsweise kleiner als 1 Jahr.

13. Brandmelder nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuereinheit (MC) dazu eingerichtet ist, die Warnmeldung (WM) und/oder die Abgedeckt-Meldung (COV) optisch und/oder akustisch direkt am Brandmelder (M) auszugeben und/oder an eine mit dem Brandmelder (M) verbundene übergeordnete Zentrale und/oder drahtlos über eine Funkverbindung an eine übergeordnete Zentrale ausgegeben auszugeben. 14. Brandmelder nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuereinheit (MC) dazu eingerichtet ist, das jeweilige Temperaturmesssignal (S1-S4, D1-D4) auf das Überschreiten eines Übertemperaturgrenzwertes von insbesondere 54 °C und/ oder einer Temperaturanstiegsrate von insbesondere 5°C pro Minute, vorzugsweise von 10°C pro Minute, als Brandkenngrössen hin zu überwachen und im detektierten Brandfall einen Brandalarm (AL) auszugeben.

15. Verfahren zur Detektion von Verschmutzungen oder einer unzulässigen Abdeckung zumindest einer Eintrittsöffnung (OE) für Rauch oder Brandgas bei einem Brandmelder (M) ,

- wobei zumindest ein unbeheizter Thermistor (T1-T4) im Bereich einer der Eintrittsöffnungen (OE) angeordnet ist,

- wobei ein Temperaturmesssignal (S1-S4) vom jeweiligen Thermistor (T1-T4) erfasst wird, und

- wobei eine Warnmeldung (WM) für das Ausbleiben von bewegter Umgebungsluft um den zumindest einen Thermistor (T1-T4) herum ausgegeben wird, wenn die Signalbandbreite von Signalfluktuationen zumindest eines der erfassten, vorzugsweise allen Temperaturmesssignale (S1-S4) , eine Mindestzeit (MZ) lang einen Wert von 30 mK, insbesondere von 20 mK, vorzugsweise von 15 mK, unterschreitet.

Description:
Beschreibung

Brandmelder mit unbehei zten Thermistoren, insbesondere NTCs , zur Erfassung thermischer Fluktuationen im Bereich der Eintrittsöf fnungen sowie korrespondierendes Verfahren

Die Erfindung betri f ft einen Brandmelder, insbesondere einen (optischen) Rauchmelder zur Erfassung zumindest einer Brandkenngrösse in der Umgebung des Brandmelders sowie zur Ausgabe eines (Brand- ) Alarms in einem detektierten Brandfall . Der Brandmelder weist ein Gehäuse mit zumindest einer Eintrittsöf fnung, eine über diese mit der Umgebungsluft kommuni zierende Sensorik zur Erfassung einer Strömung im Bereich der Sensorik sowie eine Steuereinheit auf . Die Steuereinheit ist mit der Sensorik zur Bewertung der Einsatz fähigkeit des Brandmelders verbunden . Weiterhin betri f ft die Erfindung ein dazu korrespondierendes Verfahren .

Derartige Brandmelder sind z . B . aus der EP 1 857 989 Al , aus der DE 10 2009 000 393 Al , aus der EP 2 330 577 Al oder aus der EP 2 189 956 Al bekannt .

Aus der EP 2 624 229 Al ist ein Brandmelder bekannt , der ein Gehäuse mit einer Messkammer zur Detektion von Rauchpartikeln umfasst . Der Brandmelder weist einen Strömungssensor zur Erfassung einer Strömung als Messgrösse zur Bewertung der Einsatz fähigkeit des Brandmelders und eine darauf basierende geeignete Auswerteeinrichtung auf . Bei einer dort bevorzugten konstruktiven Aus führungs form ist der Strömungssensor als Hit zedrahtströmungssensor ausgebildet , dessen Funktionsprinzip darauf beruht , dass sich aufgrund der Strömung ein Hitzedraht abkühlt . Der Grad der Abkühlung ist dabei eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit und der Lufttemperatur .

Davon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Brandmelder anzugeben . Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Brandmelder anzugeben, der eine stromsparendere Sensorik aufweist .

Schliesslich ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein zum erfindungsgemässen Brandmelder korrespondierendes Verfahren anzugeben .

Die Aufgabe wird mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche gelöst . Vorteilhafte Aus führungs formen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .

Erfindungsgemäss weist die Sensorik zumindest einen im Bereich zumindest einer der Eintrittsöf fnungen angeordneten Thermistor auf . Ein Thermistor ist ein passives Bauelement mit einem temperaturabhängigen ohmschen Widerstandswert . Er ist vorzugsweise ein NTC ( für Negative Temperature Coef ficient Thermistor ) oder ein PTC ( für Positive Temperature Coef ficient Thermistor ) , d . h . ein Thermistor mit negativem oder positivem Temperaturkoef fi zienten . Die Steuereinheit ist mit dem zumindest einen Thermistor zur ( ausschliesslichen) Erfassung eines j eweiligen Temperaturmesssignals verbunden . Ein Thermistor ist somit ein spezieller Temperatursensor .

Weiter gemäss der Erfindung ist die Steuereinheit dazu eingerichtet , eine Warnmeldung aus zugeben, falls die Signalbandbreite von Signal fluktuationen zumindest eines der erfassten, vorzugsweise aller Temperaturmesssignale , eine Mindestzeit lang einen Wert von 30 mK, insbesondere von 20 mK, vorzugsweise von 15 mK, unterschreitet . Dabei verlaufen zumindest 90% der erfassten Signal fluktuationen, vorzugsweise zumindest 95% der erfassten Signal fluktuationen, innerhalb dieser Signalbrandbreite .

Mit anderen Worten ist die Steuereinheit dazu eingerichtet , eine Warnmeldung aus zugeben, falls der Signalwechselanteil (AC-Anteil ) , d . h . der vom Gleichanteil ( DC-Anteil ) entkoppelte Signalanteil , zumindest eines der erfassten, vorzugsweise aller Temperaturmesssignale , eine Mindestzeit lang einen Wert von weniger als 30 mK, insbesondere von weniger als 20 mK, vorzugsweise von weniger 15 mK, aufweist .

Die Mindestzeit liegt in einem Bereich von 1 Tag bis 1 Jahr, insbesondere in einem Bereich von 1 Tag bis 1 Monat , und vorzugsweise in einem Bereich von 1 Tag bis 1 Woche .

Zur Detektion des Ablaufs der Mindestzeit kann der Brandmelder einen Timer aufweisen . Der Timer kann ein elektronischer Zählerbaustein sein . Dieser kann bereits in der Steuereinheit integriert sein . Der Timer kann alternativ auch als Software realisiert sein, welche auf einer prozessorgestützten Steuereinheit , insbesondere auf einem Mikrocontroller, ausgeführt wird . Die Steuereinheit ist dabei eingerichtet , den Zählerstand des Timers zunächst auf einen der Mindestzeit entsprechenden Zählerstartwert zu setzen, den der Timer fortlaufenden herunterzählt . Die Steuereinheit gibt dann die Warnmeldung aus , wenn der Timer den Zählerwert Null erreicht . Werden mittels der Steuereinheit zuvor Signal fluktuationen detek- tiert , wird der Timer wieder auf den Zählerstartwert gesetzt .

Die Warnmeldung wird für das Ausbleiben von bewegter Umgebungsluft um den zumindest einen Thermistor herum ausgegeben . Die Signal fluktuationen rühren dabei von thermischen Fluktuationen in der Raumluft her, die den j eweiligen Thermistor unmittelbar umgibt bzw . umspült . Das Ausbleiben von bewegter Umgebungsluft ist dabei ein Indi z für das Vorliegen von Verschmutzungen im Bereich der Eintrittsöf fnungen oder ein Indi z für ein erfolgtes unzulässiges Abdecken der Eintrittsöf fnungen mit einer Schutzhaube oder mit einem Klebeband . In diesem Fall ist der Brandmelder nicht mehr einsatz fähig . Die Warnmeldung ist somit eine Meldung zur Nichteinsatz fähigkeit des Brandmelders .

Der Kern der Erfindung liegt in der Verwendung von rein passiv betriebenen, d . h . unbehei zten Thermistoren zur messtechnischen Erfassung sehr kleiner Signalschwankungen im j eweiligen Temperaturmesssignal aufgrund von nahezu immer Vorhände- nen thermischen Fluktuationen in der Umgebung des Brandmelders . Können solche thermischen Fluktuationen im Bereich der Eintrittsöf fnungen detektiert werden, so ist dies ein ( sicheres ) Indi z dafür, dass die Eintrittsöf fnungen ausreichend durchlässig für eine Branddetektion sind . Zumindest sind die Eintrittsöf fnungen bei Vorliegen von Fluktuationen dann nicht vollständig verschmutzt oder verstopft , oder sind absichtlich abgedeckt oder abgeklebt worden . Letzteres ist häufig dann der Fall , wenn aufgrund von Malerarbeiten der Brandmelder durch eine Schutzhaube absichtlich abgedeckt wird, um ein versehentliches Bemalen des Brandmelders zu vermeiden . Häufig werden die Eintrittsöf fnungen auch mittels eines Kreppbands abgeklebt oder mittels eines Gummihandschuhs abgedeckt , falls eine solche Schutzhaube nicht vorhanden sein sollte .

So hat sich in messtechnischen Untersuchungen gezeigt , dass thermische Fluktuationen, d . h . Strömungs fluktuationen, hinsichtlich ihrer Temperaturverteilung nicht vollständig homogen sind . Es konnte auch festgestellt werden, dass die (mittlere ) Signalbrandbreite von Signal fluktuationen, die einem Rauschsignal ähneln, im j eweiligen Temperaturmesssignal typischerweise im Bereich um 15 mK bereits um ein Viel faches grösser ist als das reine thermische Rauschen des Thermistors selbst . Die Detektion der sehr kleinen Temperaturänderungen rührt dabei von minimalen Wärmeeinträgen in die Thermistoren bzw . von minimalen Wärmeabfuhren aus den Thermistoren her . Da der j eweilige Thermistor nicht behei zt wird, gibt es auch keinen Kühlef fekt , den eine thermische Fluktuation bzw . eine Strömungs fluktuation bei einem sonst behei zten Strömungssensor bewirken würde . Die Höhe des Kühlef fektes wäre dann ein Mass für die Geschwindigkeit der den Strömungssensor umfliessenden Strömung .

Derartige thermische Fluktuationen in der Umgebung des Brandmelders stammen typischerweise vom Öf fnen und Schliessen von Türen, von einem Windstoss , welcher von ausserhalb des Gebäudes auf nicht vollständig dichte Fenster tri f ft , von Luftver- Wirbelungen durch Personen oder von sich ein- und ausschaltenden Hei zungen, Klimaanlagen, Lüftern oder Gebläsen .

Wie zuvor beschrieben, wird die Ausgabe der Warnmeldung sozusagen für eine dem vorgegebenen Vergleichswert entsprechende Zeitdauer unterdrückt . Es kann dann von einem nicht unzulässig hoch verschmutzten Brandmelder ausgegangen werden, wenn ab und zu ein Luftschwall mit einer im Vergleich zur Temperatur des j eweiligen Thermistors geringfügig unterschiedlichen Lufttemperatur innerhalb dieser Zeitdauer detek- tiert wird .

Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass kein elektrisches , ström- bzw . leistungsintensives Aufhei zen des j eweiligen Thermistors erforderlich ist . Dadurch kann der Brandmelder in vorteilhafter Weise auch ein ( ausschliesslich) batteriegestützter Brandmelder sein . Dessen Batterie kann zur alleinigen Stromversorgung des Brandmelders vorgesehen sein .

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die verwendeten Thermistoren, insbesondere die NTCs , als Massenprodukt im Vergleich zu dedi zierten Strömungssensoren erheblich günstiger und zudem erheblich kompakter sind .

Schliesslich ist es ein weiterer Vorteil , dass diese Bauelemente bei einem Brandmelder mit einer Übertemperaturerfassung als weitere Brandkenngrösse mitverwendet werden können . Dadurch benötigt ein erfindungsgemässer Brandmelder vorteilhaft weniger Bauelemente im Vergleich zu Brandmeldern mit einem Hit zedrahtströmungssensor als Strömungssensor .

Dagegen wird bei thermischen Anemometern, wie z . B . bei einem Hitzedrahtanemometer, ein Sensorelement verwendet , das elektrisch behei zt werden muss und dessen elektrischer Widerstand von der Temperatur bzw . vom Kühlef fekt abhängt . Durch die Umströmung findet ein Wärmetransport in das Strömungsmedium statt , der sich mit der Strömungsgeschwindigkeit verändert . Durch Messung der elektrischen Grössen kann dann so auf die Strömungsgeschwindigkeit geschlossen werden . Für den Betrieb derartiger Sensoren ist j edoch unabhängig vom nachteilig hohen Strom- und Energiebedarf zusätzlich nachteilig eine spezielle Elektronik notwendig, die den Hei zstrom regelt und das Sensorsignal verstärkt .

Ist der erfindungsgemässe Brandmelder ein optischer Rauchmelder, insbesondere ein Streulichtrauchmelder, so ist eine ( charakteristische ) Brandkenngrösse die Rauchdichte , die messtechnisch mit einem Streulichtpegel korreliert . Die Rauchdichte wird auf ein Überschreiten einer Mindestrauchdichte hin überwacht , also messtechnisch eines Mindeststreulichtpegels . Alternativ oder zusätzlich kann die Rauchdichte bzw . der korrespondierende Streulichtpegel auch auf eine unzulässig schnelle Erhöhung hin überwacht werden .

Ist der erfindungsgemässe Brandmelder ein thermischer Melder, so ist eine ( charakteristische ) Brandkenngrösse die Temperatur in der unmittelbaren Umgebung um den Brandmelder, die auf ein Überschreiten einer Mindesttemperatur hin überwacht wird . Alternativ oder zusätzlich kann die Temperatur auch auf eine unzulässig schnelle Erhöhung hin überwacht werden . In diesem Fall ist die Steuereinheit des Brandmelders dazu eingerichtet , das j eweilige Temperaturmesssignal auf das Überschreiten eines Übertemperaturgrenzwertes von insbesondere 54 ° C und/oder auf das Überschreiten einer Temperaturanstiegsrate von insbesondere 5 ° C pro Minute , vorzugsweise von 10 ° C pro Minute , als Brandkenngrössen hin zu überwachen und im detek- tierten Brandfall einen Brandalarm aus zugeben .

Der Brandmelder kann auch eine Kombination aus einem optischen Rauchmelder, insbesondere aus einem Streulichtrauchmelder, und aus einem thermischen Melder sein . Im einfachsten Fall erfolgt ein Brandalarm, sobald eine der erfassten Brandkenngrössen einen zugeordneten Vergleichswert überschreitet .

Die Steuereinheit des Brandmelders ist insbesondere prozessorgesteuert und vorzugsweise ein Mikrocontroller . Auf einem solchen Mikrocontroller wird durch dessen Prozessoreinheit ein Softwareprogramm ausgeführt , welches die erfasste zumindest eine Brandkenngrösse analysiert , bewertet und bei einem detektierten Brand einen Brandalarm ausgibt , und welches die Warnmeldung im Falle des Ausbleibens von thermischen Fluktuationen für die vorgegebene Mindestzeit lang ausgibt .

Der Brandmelder ist vorzugsweise als Punktmelder ausgebildet . Er kann an einer Melderleitung einer Brandmeldezentrale mit typischerweise mehreren weiteren Brandmeldern angeschlossen sein . Alternativ kann der Brandmelder batteriebetrieben sein .

Nach einer Aus führungs form ist die Steuereinheit dazu eingerichtet , das j eweilige Temperaturmesssignal mittels eines A/D-Umsetzers mit einer vorgegebenen Abtastperiode AP fortlaufend in ein j eweiliges digitales Temperaturmesssignal umzusetzen, insbesondere mit einer Abtastperiode AP in einem Bereich von 0 . 1 bis 10 Sekunden, vorzugsweise in einem Bereich von 0 . 5 bis 2 Sekunden . Dadurch ist das typischerweise kurz zeitige , sporadische Auftreten von bewegter Luft mit thermischen Inhomogenitäten zuverlässig detektierbar . Die eigentliche A/D-Umsetz zeit mittels eines A/D-Umsetzer in einem Mikrocontroller beträgt üblicherweise weniger als 10 Mikrosekunden, insbesondere weniger als 2 Mikrosekunden .

Nach einer weiteren Aus führungs form ist die Steuereinheit dazu eingerichtet , das j eweilige erfasste Temperaturmesssignal zunächst mittels eines Hochpass filters zu filtern und nachfolgend die Signal fluktuationen im j eweiligen Temperaturmesssignal zu detektieren . Die Eckfrequenz , d . h . die Filterfrequenz , des Hochpass filters ist insbesondere kleiner als 0 . 1 Hz . Dadurch wird der Gleichsignalteil im j eweiligen Temperaturmesssignal zur verbesserten messtechnischen Auswertung des fluktuierenden Wechselsignalteils vorteilhaft entfernt . Das j eweilige resultierende Hochpass filtersignal ist somit gleichteilentkoppelt bzw . DC-entkoppelt . Das Hochpassfilter kann ein mit diskreten Bauelementen realisiertes RC- Glied sein, welches ausgangsseitig dem j eweiligen Thermistor nachgeschaltet bzw. einem ausgangsseitig dem Thermistor nachgeschalteten Signalverstärker nachgeschaltet ist. Die zuvor genannten diskreten Bauelemente können auch bereits in der Steuereinheit integriert sein. Alternativ ist das Hochpassfilter ein digitales Hochpassfilter.

Nach einer zur vorherigen Aus führungs form alternativen Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, das jeweilige erfasste Temperaturmesssignal zunächst mittels eines Hochpassfilters zu filtern, ein vom jeweiligen Hochpassfilter ausgegebenes Hochpassfiltersignal mittels eines Tiefpassfilters mit einer Filterzeit im Bereich von 1 bis 120 Minuten, vorzugsweise von 15 bis 60 Minuten, zu filtern und als ein jeweiliges Filterausgangssignal auszugeben. Die Eckfrequenz, d.h. die Filterf requenz , des Hochpassfilters ist insbesondere kleiner als 1 Hz, vorzugsweise kleiner als 0.1 Hz. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, die Warnmeldung auszugeben, falls zumindest eines, vorzugsweise alle Filterausgangssignale, eine Mindestzeit lang einen vorgegebenen Grenzwert von 5 mK, insbesondere von 3 mK, vorzugsweise von 1.5 mK, anstelle der Signalbandbreite der Signalfluktuationen im jeweiligen Temperaturmesssignal, unterschreitet. Dadurch ist eine exaktere Auswertung der Temperaturmesssignale auf das Vorliegen von Signalfluktuationen hin möglich.

Nach einer zu beiden vorherigen Aus führungs formen alternativen Aus führungs form ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, das jeweilige erfasste Temperaturmesssignal zunächst mittels eines Hochpassfilters zu filtern, ein vom jeweiligen Hochpassfilter ausgegebenes Hochpassfiltersignal mittels eines gleitenden Mittelwert filters , insbesondere mittels eines gleitenden quadratischen oder arithmetischen Mittelwert filters, mit einer vorgegebenen Filterzeit im Bereich von 1 bis 120 Minuten, vorzugsweise von 15 bis 60 Minuten, zu filtern und als ein jeweiliges Filterausgangssignal auszugeben. Die Eckfrequenz, d.h. die Filterf requenz , des Hochpassfilters ist insbesondere kleiner als 1 Hz, vorzugsweise kleiner als 0.1 Hz. In der englischen Fachsprache wird ein solches Filter auch als Moving Average Filter bezeichnet . Eine andere Bezeichnung für den quadratischen Mittelwert filter ist der Ef f ektivwertf ilter, der in der englischen Fachsprache auch als RMS-Filter für Root Mean Square-Filter bezeichnet wird .

Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet , die Warnmeldung aus zugeben, falls zumindest eines , vorzugsweise alle Filterausgangssignale , eine Mindestzeit lang einen vorgegebenen Grenzwert von 5 mK, insbesondere von 3 mK, vorzugsweise von 1 . 5 mK, anstelle der Signalbandbreite der Signal fluktuationen im j eweiligen Temperaturmesssignal , unterschreitet . I st der gleitende Mittelwert filter ein gleitender quadratischer Mittelwert filter , also ein gleitender Ef f ektivwertf ilter bzw . Moving RMS-Filter, so ist hier aufgrund der signalleistungsbezogenen messtechnischen Betrachtung eine besonders exakte Auswertung der Temperaturmesssignale auf das Vorliegen von thermischen Fluktuationen hin möglich .

Die zuvor genannten Hochpass- , Tiefpass- und gleitende Mittelwertfilter sind insbesondere digitale Filter, vorzugsweise stabile FIR-Filter ( FIR für Finite Impulse Response ) , die als Teil eines Softwareprogramms auf einem Mikrocontroller als Steuereinheit ausgeführt werden . Das einfachste FIR-Filter ist die klassische Mittelwertbildung durch Summierung einzelner aufeinander folgender Werte und Division durch deren Anzahl . Führt man dies nicht blockweise ( Zahl 1 bis Zahl 10 , Zahl 11 bis Zahl 20 etc . ) , sondern überlappend ( Zahl 1 bis Zahl 10 , Zahl 2 bis Zahl 11 , Zahl 3 bis Zahl 12 etc . ) durch, so gelangt man zum gleitenden arithmetischen Mittelwert . Ein bevorzugtes FIR-Filter ist die Mittelwertbildung durch die Summierung der Quadrate einzelner aufeinander folgender Werte und Division durch deren Anzahl mit anschliessender Wurzelbildung . Führt man dies wiederum nicht blockweise , sondern wieder überlappend durch, so gelangt man zum gleitenden quadratischen Mittelwert (Moving RMS ) .

Nach einer vorteilhaften Aus führungs form ist der vorgegebene Grenzwert in einem Bereich des 1 . 5- bis 10- fachen, insbeson- dere des 1 . 5- bis 5- fachen, eines Referenzwertes festgelegt , der an einem neuen, neuwertigen oder überholten, insbesondere fabrikneuen Brandmelder, in einer strömungs freien Testumgebung messtechnisch ermittelt worden ist . Die messtechnische Ermittlung erfolgt typischerweise bei einer Raumtemperatur von 20 ° C ± 2 ° C und typischerweise bei normalen Umgebungsluftdruck . Im Wesentlichen entspricht der Referenzwert dem thermischen Rauschen bzw . der thermischen Rauschleistung .

Einer weiteren Aus führungs form zufolge ist die Steuereinheit dazu eingerichtet , das j eweilige Temperaturmesssignal mittels des A/D-Umsetzers durch eine Anzahl OVS von Uberabtastungen in einem Bereich von 2 bis 4096 , insbesondere mit einer Anzahl OVS von 64 , 256 oder 1024 , fortlaufend in das j eweilige überabgetastete digitale Temperaturmesssignal umzusetzen . Dabei ist die Gesamtzeit der Uberabtastungen j e Umsetzung eines Temperaturmesssignals in einen gemittelten Digitalwert kleiner als 50 ms , insbesondere kleiner als 25 ms , vorzugsweise kleiner als 10 ms .

Durch eine Überabtastung erhöht sich rechnerisch die Auflösung bei einer A/D-Umsetzung . Die Anzahl von «Extra»-Bits folgt dabei der Beziehung 0 . 5 x Id OVS , wobei Id der duale Logarithmus und OVS die Anzahl der Uberabtastungen ist . Bei einer Anzahl von 256 Uberabtastungen erhöht sich die Auflösung für j eden umgesetzten Digitalwert somit um 4 Bit .

Der besondere Vorteil dabei ist , dass anstelle eines teuren Mikrocontrollers mit einem 14 Bit-A/D-Umset zer oder einem 16 Bit-A/D-Umset zer nun ein kostengünstiger Mikrocontroller mit einem 10 Bit-A/D-Umset zer oder mit einem 12 Bit-A/D- Umsetzer eingesetzt werden kann . Zudem kann eine zusätzliche Signalverstärkerschaltung entfallen . Durch die Erhöhung der Auflösung für j eden umgesetzten Digitalwert um die beispielhaften 4 Bit sind auch kleinste Temperaturschwankungen im j eweiligen Temperaturmesssignal zuverlässig aus dem thermischen Rauschen des Thermistors heraus auflösbar . Nach einer weiteren Aus führungs form ist die Steuereinheit dazu eingerichtet , den j eweiligen Thermistor derart anzusteuern, dass sich dieser pro Messwerterfassung um weniger als 0 . 5 mK, insbesondere um weniger als 0 . 1 mK, erwärmt . Dadurch wird der j eweilige Thermistor faktisch passiv mit vernachlässigbarer Temperaturerhöhung betrieben .

Alternativ oder zusätzlich ist die Steuereinheit dazu eingerichtet , den j eweiligen Thermistor derart anzusteuern, dass dieser eine maximale elektrische Energie von 10 pj, insbesondere von 5 pj, vorzugsweise von 0 . 5 pj, pro Messwerterfassung aufnimmt . Auch in diesem Fall wird der j eweilige Thermistor faktisch mit vernachlässigbarer Temperaturerhöhung betrieben .

Einer weiteren Aus führungs form zufolge ist die Wärmekapazität des j eweiligen Thermistors derart bemessen, dass eine thermische Ansprechzeit des j eweiligen Thermistors maximal 3 s , insbesondere von 2 s , vorzugsweise maximal 1 s , beträgt . Mit der «thermischen Ansprechzeit» ist die Zeitspanne gemeint , in welcher der Thermistor bei äusserem Anlegen einer sprungartigen Temperaturdi f ferenz die Häl fte dieser Temperaturdi f ferenz detektiert . Dadurch sind bereits geringste Temperaturschwankungen und somit thermische Inhomogenitäten innerhalb der bewegten Luft , die in den Bereich einer Eintrittsöf fnung oder in das zentrale Innere der Messkammer gelangt , detektierbar .

Einer weiteren Aus führungs form zufolge ist im Gehäuse eine über die zumindest eine Eintrittsöf fnung mit der Umgebungsluft kommuni zierende Branddetektionseinheit , insbesondere eine optische Messkammer, zur Erfassung der zumindest einen Brandkenngrösse auf genommen oder ausgebildet . Es ist im Bereich der j eweiligen Eintrittsöf fnung und der Branddetektionseinheit ein Gitter, insbesondere ein Insektenschutzgitter, angeordnet .

Bei einer ersten Ausgestaltung ist das Gitter zwischen dem zumindest einen Thermistor und der Branddetektionseinheit im Bereich der j eweiligen Eintrittsöf fnung angeordnet . Insbeson- dere ist der zumindest eine Thermistor in Bezug zur Hauptachse des Brandmelders radial aussenliegend zum Gitter angeordnet . Der j eweilige Thermistor befindet sich von aussen betrachtet «vor» dem Gitter . Vorzugsweise sind zumindest zwei Thermistoren gleichmässig in Umfangsrichtung zur Hauptachse des Brandmelders verteilt angeordnet . Dadurch ist vorteilhaft eine besonders zuverlässige Überwachung auf eine unzulässige Abdeckung der zumindest einen Eintrittsöf fnung möglich .

In einer zweiten Ausgestaltung ist der zumindest eine Thermistor zwischen dem Gitter und der Branddetektionseinheit im Bereich der j eweiligen Eintrittsöf fnung angeordnet . Im Vergleich zur vorherigen Ausgestaltung ist der zumindest eine Thermistor in Bezug zur Hauptachse des Brandmelders radial innenliegend zum Gitter angeordnet . Der j eweilige Thermistors befindet sich von aussen betrachtet «hinter» dem Gitter . Weiter vorzugsweise sind die zumindest zwei Thermistoren gleichmässig in Umfangsrichtung zur Hauptachse des Brandmelders verteilt angeordnet . Im Falle von einer geraden Anzahl von Thermistoren sind diese in Bezug zur Hauptachse radial gegenüberliegend angeordnet . Dadurch ist vorteilhaft eine Überwachung des zur j eweiligen Eintrittsöf fnung zugeordneten Gitterabschnitts auf eine zunehmende und schliesslich unzulässig hohe Verschmutzung hin möglich . Darüber hinaus ist auch eine Überwachung auf eine unzulässige Abdeckung der zumindest einen Eintrittsöf fnung möglich .

Einer weiteren Aus führungs form zufolge ist die Steuereinheit dazu eingerichtet , einen Betriebs zeitmesser des Brandmelders mit Beginn der elektrischen Stromversorgung des Brandmelders zu starten . Die Steuereinheit ist eingerichtet , eine Abge- deckt-Meldung, oder die Warnmeldung zusammen mit einer Abge- deckt-Meldung, als Indi z für eine unzulässige Abdeckung der zumindest einen Eintrittsöf fnung aus zugeben, falls die Signalbandbreite von Signal fluktuationen in zumindest einem der erfassten, vorzugsweise in allen Temperaturmesssignalen, eine Mindestwartezeit lang in einem Bereich von 1 Stunde bis 3 Tage , vorzugsweise von 1 Stunde bis 24 Stunden, einen Wert von 30 mK, insbesondere von 20 mK, vorzugsweise von 15 mK, unterschreitet , und falls zudem ein Betriebs zeitmesswert des Betriebs zeitmessers kleiner ist als 2 Jahre , vorzugsweise kleiner als 1 Jahr .

Der Betriebs zeitmesser kann ein Zählerbaustein mit einem nicht flüchtigen elektronischen Speicher sein, wie z . B . ein EEPROM- , Flash- oder FRAM-Speicher . Der Betriebs zeitmesser kann ein separates elektronisches Bauelement oder bereits in der Steuereinheit integriert sein . Typischerweise wird ein Brandmelder mit dem Einsetzen in seinen Meldersockel über eine Melderleitung bzw . über einen Melderbus durch eine Brandmeldezentrale mit elektrischem Strom versorgt . Im Falle eines batteriebetriebenen Brandmelders erfolgt die elektrische Stromversorgung mit dem Einsetzen oder Einschalten einer Batterie des Brandmelders .

Hierbei kann angenommen werden, dass ein Brandmelder mit geringer Betriebslauf zeit kaum Verschmutzungen im Bereich der Eintrittsöf fnungen derart aufweisen kann, dass ein Hineinströmen von zu detektierendem Rauch bzw . Brandgas durch die Eingangsöf fnung in das Innere des Brandmelders zur Branddetektion unterbunden wird . Eine Ursache für das Ausbleiben von Fluktuationen liegt dann mit hoher Wahrscheinlichkeit daran, dass die Eintrittsöf fnungen mit einer Schutzkappe abgedeckt worden sind oder mangels einer solchen mit einem Klebeband abgeklebt worden sind, um bei anstehenden Malerarbeiten eine Uberstreichen der Brandmelder zu vermeiden .

Mit Vorteil wird die Abgedeckt-Meldung bzw . die Warnmeldung mit der Abgedeckt-Meldung nach dem Wiedereinsetzen eines Brandmelders in seinen Meldersockel oder beim Wiedereinschalten einer Brandmeldeanlage mit einer Viel zahl von erfindungsgemässen Brandmeldern ausgeben, um auf die mögliche Nichtbetriebsbereitschaft eines Brandmelders hinzuweisen .

Nach einer Aus führungs form ist die Steuereinheit dazu eingerichtet , die Warnmeldung und/oder die Abgedeckt-Meldung optisch und/oder akustisch direkt am Brandmelder aus zugeben, wie z . B . mittels einer blinkenden LED oder mittels eines Buz zers . Alternativ oder zusätzlich kann Warnmeldung und/oder die Abgedeckt-Meldung an eine mit dem Brandmelder verbundene übergeordnete Zentrale und/oder drahtlos über eine Funkverbindung an eine übergeordnete Zentrale ausgegeben werden .

Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahren zur Detektion von Verschmutzungen oder einer unzulässigen Abdeckung zumindest einer Eintrittsöf fnung für Rauch oder Brandgas bei einem Brandmelder gelöst . Dabei ist zumindest ein (unbehei zter ) Thermistor im Bereich einer der Eintrittsöf fnungen angeordnet . Es wird ein Temperaturmesssignal vom j eweiligen Thermistor erfasst . Es wird ein Timer gestartet , wenn in zumindest einem der Temperaturmesssignale thermische Fluktuationen mit einer Signalbandbreite von mindestens 30 mK, insbesondere von mindestens 20 mK, vorzugsweise von mindestens 15 mK, detektiert werden . Es wird schliesslich eine Warnmeldung bei einem Ausbleiben von bewegter Umgebungsluft um den j eweiligen Thermistor herum ausgegeben, wenn die (mittlere ) Signalbandbreite von Signal fluktuationen in zumindest einem der erfassten, vorzugsweise in allen Temperaturmesssignalen, eine Mindestzeit lang einen Wert von 30 mK, insbesondere von 20 mK, vorzugsweise von 15 mK, unterschreitet . Dabei verlaufen zumindest 90% der erfassten Signal fluktuationen, vorzugsweise zumindest 95% der erfassten Signalfluktuationen, innerhalb dieser Signalbrandbreite .

Die Mindestzeit liegt in einem Bereich von 1 Tag bis 1 Jahr, insbesondere in einem Bereich von 1 Tag bis 1 Monat , und vorzugsweise in einem Bereich von 1 Tag bis 1 Woche .

Für die weitere Beschreibung gilt zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen, dass Merkmale und Details , die im Zusammenhang mit dem genannten Brandmelder sowie mit dessen Aus führungs formen beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit und im Hinblick auf das korrespondierende Verfahren gelten und umgekehrt , so dass bezüglich der Of fen- barung zu den einzelnen Aspekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw . werden kann .

Die für den erfindungsgemässen Brandmelder, insbesondere Streulichtrauchmelder, beschriebenen Merkmale und Details , wie z . B . Aus führungs formen von Thermistoren, Zahlenwerte , Temperaturwerte , Zeitdauern, Änderungsraten etc . , gelten ebenso für das korrespondierende Verfahren .

Die Erfindung sowie vorteilhafte Aus führungen der vorliegenden Erfindung werden am Beispiel der nachfolgenden Figuren erläutert . Dabei zeigen :

FIG 1 ein Beispiel für einen erfindungsgemässen Brandmelder mit vier im Bereich der Eintrittsöf fnung verteilt angeordneten Thermistoren,

FIG 2 eine Draufsicht auf den Brandmelder gemäss der in FIG 1 eingetragenen Blickrichtung I I ,

FIG 3 ein Blockschaltbild einer elektronischen Steuereinheit des erfindungsgemässen Brandmelders ,

FIG 4 den Verlauf eines ungefilterten Temperaturmesssignals eines Thermistors , angeordnet im Bereich einer Eintrittsöf fnung eines erfindungsgemässen Brandmelders ,

FIG 5 den Verlauf des Betrags eines Hochpass filtersignals nach Filterung des ungefilterten Temperaturmesssignals aus FIG 4 in vergrösserter Ansicht , und

FIG 6 den Verlauf des Betrags eines Filterausgangssignals nach Filterung des Hochpass filtersignals aus FIG 5 mittels eines Tiefpasses in stark vergrösserter Ansicht . FIG 1 zeigt ein Beispiel für einen erfindungsgemässen Brandmelder M mit vier im Bereich der Eintrittsöf fnung OE verteilt angeordneten Thermistoren T1-T4 . Mit G ist ein Gehäuse des Brandmelders M bezeichnet , welches einen Grundkörper GG und eine Haube H umfasst . Dazwischenliegend weist der Brandmelder M beispielhaft eine um eine Hauptachse A des Brandmelders M komplett umlaufende Eintrittsöf fnung OE auf . Die gezeigten Thermistoren T1-T4 sind Teil einer Sensorik zur Erfassung einer Strömung im Bereich der Sensorik .

Die gezeigte Haube H wird bespielhaft durch eine im Inneren des Gehäuses G auf genommene , über die zumindest eine Eintrittsöf fnung OE mit der Umgebungsluft kommuni zierende Messkammer getragen . Die hier optische Messkammer MK ist die bevorzugte Aus führungs form einer Branddetektionseinheit MK zur Erfassung der zumindest einen Brandkenngrösse und wird auch als Labyrinth bezeichnet . Es weist in charakteristischer Weise nicht weiter bezeichnete Lamellen auf . Letztere sind dazu ausgebildet , die optische Messkammer MK einerseits gegen über die Eintrittsöf fnung OE eindringendes Umgebungslicht abzuschirmen und andererseits durchlässig für zu detektieren- den Rauch oder für zu detektierende Brandgase zu sein .

Mit N ist ein Insektengitter bezeichnet , das ein Eindringen von Insekten und dergleichen über die Eintrittsöf fnung OE in das Innere der Messkammer MK verhindert . Dabei sind die vier Thermistoren T1-T4 in Bezug zur Hauptachse A radial aussenliegend zum Gitter N angeordnet . Das Gitter N befindet sich also zwischen den Thermistoren T1-T4 und den Lamellen der optischen Messkammer MK . Wird die Eintrittsöf fnung OE nun z . B . mittels einer Schutzhaube abdeckt , so sind die Thermistoren T1-T4 dann gegenüber der umgebenden Raumluft in strömungstechnischer Hinsicht abgeschirmt .

Im vorliegenden Beispiel weist die optische Messkammer MK in bekannter Weise zwei Leuchtdioden LED unterschiedlicher Farben auf , die j eweils in einer Streulichtanordnung zu einem Photosensor PD angeordnet sind . In der Messkammer MK kann zudem ein weiterer Sensor z . B . zur Detektion von gi ftigen Gasen, wie z . B . von Kohlenstof fmonoxid ( CO) , oder z . B . auch ein Feuchtigkeitssensor als Komf ortsensor angeordnet sein .

Sämtliche zuvor genannten Sensoren sowie die Leuchtdiode LED können zusammen mit einer elektronischen, prozessorgestützten Steuereinheit MC des Brandmelders M auf einem Schaltungsträ- ger PCB des Brandmelders M angeordnet sein . Die Steuereinheit MC des Brandmelders M ist vorzugsweise ein Mikrocontroller, der dazu eingerichtet bzw . programmiert , einen Alarm AL in einem detektierten Brandfall aus zugeben, symbolisiert durch einen Pfeil . Im vorliegenden Fall erfolgt die Alarmierung, wenn ein zu hoher Streulichtpegel oder ein zu hoher CO-Pegel eines CO-Sensors in der Messkammer MK detektiert wurde .

Gemäss dem Beispiel der FIG 1 und FIG 2 sind die vier in Bezug zur Hauptachse A des Brandmelders M radial aussenliegenden Thermistoren T1-T4 in Umfangsrichtung gleichmässig verteilt angeordnet . Die Thermistoren T1-T4 sind vorzugsweise NTCs . Letztere sind äusserst robust , sehr klein in ihren Abmessungen und zudem kostengünstig . Solche NTCs weisen, abgesehen von den Anschlussdrähten - maximale Abmessungen in ihren drei Dimensionen im Bereich von 1 mm bis 5 mm auf . Typischerweise sind zwei der drei Dimensionen sogar kleiner als 2 mm . Diese äusserst kompakte Bauform mit ihrer geringen thermischen Kapazität gewährleistet ein schnelles thermisches Ansprechverhalten von maximal 3 s , insbesondere von maximal 2 s und vorzugsweise von maximal 1 s . Kurz zeitige geringfügige Temperaturschwankungen in der bewegten Umgebungsluft ( thermische Fluktuationen) zeigen sich dann auch an den beiden elektrischen Anschlüssen des j eweiligen NTC in Form entsprechender, messtechnisch abgrei fbarer ohmscher Widerstandsänderungen und somit auch in einem zugehörigen elektrischen Temperaturmesssignal . Die zuvor genannten Thermistoren T1-T4 sind somit zur Ausgabe eines j eweiligen Temperaturmesssignals eingerichtet bzw . vorgesehen . Der NTC für die jeweiligen Thermistoren T1-T4 kann z.B. einen auf eine Umgebungstemperatur von 25°C spezifizierten ohmschen Widerstandswert von 10 kQ, 20 kQ, 25 kQ, 50 kQ oder 100 kQ aufweisen. Der jeweilige NTC ist typischerweise in Reihe mit einem Widerstand (Bauelement) geschaltet, der einen konstanten Widerstandswert aufweist. Vorzugsweise entspricht der ohmsche Widerstandswert des Widerstands (Bauteil) dem Widerstandswert des jeweiligen NTC bei 25°C. Diese Reihenschaltung ist an eine konstante Spannungsdifferenz geschaltet, wie z.B. an eine Spannungsdifferenz von 3.0 V, gebildet typischerweise aus der Spannungsdifferenz zwischen einem Bezugspotential (Masse) und einer positiven konstanten Versorgungsspannung. Der Mittenabgriff der Reihenschaltung ist dann einem Eingang eines A/D-Umsetzers zugeführt. Letzterer ist üblicherweise bereits in einem Mikrocontroller MC integriert. Vorzugsweise ist die elektronische Steuereinheit bzw. der Mikrocontroller MC dazu eingerichtet bzw. programmiert, nur für den Zeitraum einer (anstehenden) A/D-Umsetzung diese Spannungsdifferenz aufzuschalten. Diese kann z.B. durch elektrische Ansteuerung eines in Reihe zu dieser Reihenschaltung geschalteten Schaltelements, wie z.B. eines Transistors, erfolgen. Dadurch wird der Stromverbrauch weiter minimiert.

Alternativ kann anstelle des ohmschen Widerstands (Bauteil) eine Konstantstromquelle in Reihe zum NTC bzw. allgemein zum Thermistor geschaltet werden. Alternativ oder zusätzlich kann zwischen dem Mittenabgriff der Reihenschaltung auch ein Signalverstärker geschaltet werden, dessen Ausgangssignal an den Eingang des A/D-Umsetzers geschaltet wird.

Erfindungsmeldung ist die gezeigte Steuereinheit MC dazu eingerichtet bzw. programmiert, eine Warnmeldung WM auszugeben, falls die (mittlere) Signalbandbreite von Signalfluktuationen in zumindest einem der erfassten, vorzugsweise in allen Temperaturmesssignalen S1-S4, eine Mindestzeit MZ lang einen Wert von 30 mK, insbesondere von 20 mK, vorzugsweise von 15 mK, unterschreitet. Die Mindestzeit MZ liegt insbesondere in einem Bereich von 1 Tag bis 1 Jahr, insbesondere in einem Bereich von 1 Tag bis 1 Monat , und vorzugsweise in einem Bereich von 1 Tag bis 1 Woche .

FIG 3 zeigt ein Blockschaltbild einer elektronischen Steuereinheit MC des erfindungsgemässen Brandmelders M, realisiert als Mikrocontroller . Auf dem Mikrocontroller MC wird durch dessen Prozessoreinheit ein Softwareprogramm PRG ausgeführt , um im Falle einer angeschlossenen optischen Branddetektionseinheit die zugehörige Leuchtdiode LED anzusteuern, ein Sensorsignal von der zugehörigen Photodiode PD zu empfangen und dieses mittels eines Auswerteprogramms zu analysieren und um gegebenenfalls einen Brandalarm AL aus zugeben . Das Softwareprogramm PRG wird zudem ausgeführt , um gemäss der Erfindung eine Warnmeldung WM bei einem Ausbleiben von bewegter Umgebungsluft um den zumindest einen Thermistor T1-T4 herum aus zugeben . Das Ausbleiben von thermischen Fluktuationen ist dabei ein Indi z auf eine unzulässig hohe Verschmutzung oder einer Blockade der zumindest einen Eintrittsöf fnung .

Wie die FIG 3 zeigt , weist der Mikrocontroller MC hierzu beispielhaft vier bereits integrierte A/D-Umsetzer ADC auf , welche die von den vier Thermistoren T1-T4 stammenden Temperaturmesssignale S 1-S4 in ein j eweiliges digitales Temperaturmesssignal D1-D4 umsetzen . Die vier Digitalsignale D1-D4 werden in einem nicht weiter bezeichneten Funktionsblock mittels eines j eweiligen Hochpass filters HP in ein j eweiliges Hochpasssignal F H i-F H 4 gefiltert bzw . umgewandelt . Im vorliegenden Beispiel werden dann die vier Hochpasssignale F H i-F H 4 vorzugsweise einem j eweiligen gleitenden quadratischen Mittelwertfilter RMS zugeführt . Die ausgangsseitig bereitgestellten Filterausgangssignale F 0 I- F 0 4 werden gemäss der Erfindung anschliessend daraufhin überwacht , ob zumindest eines der Filterausgangssignale F 0 I- F 0 4 einen vorgegebenen Grenzwert GW überschreitet . I st dies der Fall , wird der Zählerwert eines als Software im Mikrocontroller MC realisierter Timers TIMER auf einen der Mindestzeit entsprechenden Startzählerwert gesetzt und zum Herunterzählern gestartet . Dabei wird der Timer TIMER j edes Mal wieder zurückgesetzt bzw . neu mit dem Startzählerwert gestartet , falls zumindest eines der Filterausgangssignale 0 I- 0 4 den vorgegebenen Grenzwert GW wieder überschreitet . Letztlich wird gemäss der Erfindung die Warnmeldung WM für das Ausbleiben von bewegter Umgebungsluft um den zumindest einen Thermistor T1-T4 herum aus zugeben, falls der Timer TIMER den Zählerwert Null erreicht .

Alternativ können die vier Hochpasssignale FHI- F H 4 auch einem j eweiligen gleitenden arithmetischen Mittelwert filter AVS oder einem Tiefpass filter TP zugeführt werden . Die zuvor beschriebenen Filter HP, RMS , AVS , TP sind digitale Filter, vorzugsweise FIR-Filter . Mit FZ ist eine Filterzeit für die gleitenden Mittelwert filter RMS , AVS bzw . für das Tiefpassfilter TP bezeichnet .

Gemäss einer Aus führungs form kann die Steuereinheit MC mit einem Betriebs zeitmesser BZM verbunden sein, der mit Beginn der elektrischen Stromversorgung des Brandmelders gestartet wird . Die Steuereinheit MC ist in diesem Fall dazu eingerichtet bzw . programmiert ( PRG) , eine Abgedeckt-Meldung COV, oder die Warnmeldung WM zusammen mit einer Abgedeckt-Meldung COV als Indi z für eine unzulässige Abdeckung der zumindest einen Eintrittsöf fnung aus zugeben, falls die Signalbandbreite von Signal fluktuationen in zumindest einem der erfassten, vorzugsweise in allen Temperaturmesssignalen S 1-S4 , eine Min- destwartezeit WZ lang in einem Bereich von 1 Stunde bis 3 Tage , vorzugsweise von 1 Stunde bis 24 Stunden, einen Wert von 30 mK, insbesondere von 20 mK, vorzugsweise von 15 mK, unterschreitet , und falls zudem ein Betriebs zeitmesswert BZW des Betriebs zeitmessers BZM kleiner ist als 2 Jahre , vorzugsweise kleiner als 1 Jahr .

FIG 4 zeigt den Verlauf eines ungefilterten Temperaturmesssignals eines Thermistors , angeordnet im Bereich einer Eintrittsöf fnung eines erfindungsgemässen Brandmelders . Das Temperaturmesssignal wurde beispielhaft mit einer Abtastzeit von 2 Sekunden abgetastet und über einen Zeitraum von etwas mehr als einem Monat ( 28 . 08 . bis 02 . 10 . ) in einem nichtklimatisierten Raum der Entwicklungsabteilung der Anmelderin auf gezeichnet . Im Temperaturmesssignal spiegelt sich dabei der Verlauf der Umgebungstemperatur mit den j eweiligen Maximaltemperaturen am Tag und den j eweiligen Minimaltemperaturen in der Nacht . Die maximale Temperaturspanne betrug für diesen Zeitraum ca . 8 Grad Celsius .

FIG 5 zeigt den Verlauf des Betrags eines Hochpass filtersignals nach Filterung des ungefilterten Temperaturmesssignals aus FIG 4 in vergrösserter Ansicht . Das eingesetzte Hochpassfilter zur Entkopplung des Gleichanteils im Temperaturmesssignal wies eine Filterzeit von 25 Sekunden auf , was einer Filterf requenz von 1 /25 Sekunden entspricht . Messtechnisch stark vergrössert zeigen sich bis zum Zeitpunkt des Aufsetzens der Schutzhaube ( siehe die beiden Kästen mit der Beschri ftung «Abdeckung Melder») vergleichsweise grosse Signalausschläge in Form von Signal fluktuationen mit absoluten Maximalausschlägen von ca . 80 mK, die mit thermischen Fluktuationen der Umgebungsluft eingehen . Dabei umspülen sozusagen diese thermischen Fluktuationen die direkte Umgebung um den vermessenen Thermistor .

Überraschenderweise gehen diese Signalausschläge mit dem Aufsetzen der Schutzhaube sehr schnell zurück . Ursache hierfür ist die abschirmende Wirkung der Schutzhaube . Im weiteren Verlauf zeigt der Betrag des gefiltertes Temperaturmesssignals lediglich noch Signal fluktuationen mit Ausschlägen von ca . maximal 6 mK auf , was einer Signalbandbreite mit dem doppelten Wert von ca . 12 mK entspricht , und ist damit um ca . eine Grössenordnung niedriger als im Zeitraum vor der Abdeckung der Eintrittsöf fnung mit der Schutzhaube . Die Hochpassfilterung mit den gezeigten absoluten Temperaturdi f ferenzen führt dazu, dass das Temperaturmesssignal oberhalb der Nulllinie und auf die Nulllinie bezogen bleibt . Mit dem Bezugszeichen B/2 ist die Häl fte der Signalbandbreite der Signalfluktuationen im Zeitraum der Abdeckung des Melders bezeichnet . Schliesslich zeigt FIG 6 den Verlauf des Betrags eines Filterausgangssignals nach Filterung des Hochpass filtersignals aus FIG 5 mittels eines Tiefpass filters mit einer Filterzeit von 60 Minuten in stark vergrösserter Ansicht . Wie die FIG 6 zeigt , gehen die absoluten Werte des Tiefpasssignals von ca . 5 mK vor dem Aufsetzen der Schutzkappe drastisch auf einen Wert von etwa 1 mK nach dem Auf setzen der Schutzkappe zurück . Mit dem Bezugs zeichen GW ist ein Grenzwert mit einem beispielhaften Wert von 1 . 5 mK eingetragen, der von den absoluten Werten des Tiefpass filtersignals im Zeitraum der Abdeckung des Melders sicher nicht überschritten wird . Dieser sehr grosse und stabil reproduzierbare Signalunterschied ermöglicht vorteilhaft eine zuverlässige Diskriminierung darüber, ob die Eintrittsöf fnungen abgedeckt worden sind bzw . komplett verschmutzt sind .

Zusammenfassend betri f ft die Erfindung einen Brandmelder, eingerichtet zur Erfassung einer Brandkenngrösse und zur Ausgabe eines Brandalarms . Er umfasst ein Gehäuse mit Eintrittsöf fnungen sowie im Bereich der Eintrittsöf fnungen angeordnete Thermistoren, insbesondere NTCs . Der Brandmelder umfasst eine Steuereinheit , die mit den Thermistoren zur Erfassung von Temperaturmesssignalen verbunden ist . Die Steuereinheit ist kennzeichnender Weise dazu eingerichtet , falls die (mittlere ) Signalbandbreite von Signal fluktuationen in zumindest einem der erfassten, vorzugsweise in allen Temperaturmesssignalen, eine Mindestzeit lang einen Wert von 30 mK, insbesondere von 20 mK, vorzugsweise von 15 mK, unterschreitet . Ursachen für das Ausbleiben thermischer Fluktuationen können Verschmutzungen im Bereich der Eintrittsöf fnungen oder ein Abdecken der Eintrittsöf fnungen mit einer Schutzhaube oder mit einem Klebeband sein . Bezugs zeichenliste

A Hauptachse , Symmetrieachse

ADC A/D-Umsetzer

AL Brandalarm, Alarm

AVS gleitendes arithmetisches Mittelwert filter

B/2 halbe Signalbandbreite

BZM Betriebs zeitmesser

BZW Betriebs zeitmesswert

COV Abdeckt-Meldung

DET Auswerteeinheit

D1-D4 digitales Temperaturmesssignal

FHI- F H4 Hochpass filtersignal

F01-F04 Filterausgangssignale

FZ Filterzeit

GG Grundkörper

GW Grenzwert

H Haube , Melderhaube

HP Hochpass filter

LED Lichtsender, Leuchtdiode

M Brandmelder, Rauchmelder

MC elektronische Steuereinheit , Mikrocontroller

MK Branddetektionseinheit , optische Messkammer

MZ Mindestzeit

N Insektengitter, Netz

OF Eintrittsöf fnung, Raucheintrittsöf fnung

PCB Schaltungsträger

PD Lichtempfänger, Photodiode

PRG Computerprogramm, Software

RMS gleitendes quadratisches Mittelwert filter

S1-S4 Temperaturmesssignal t Zeit , Zeitachse

T1-T4 Thermistor, NTC

TIMER Timer, Zeitmessglied

TP Tiefpass filter

WM Warnmeldung, Verschmutzungsmeldung

WZ Mindestwartezeit

Temperaturänderung Temperatur